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DE4101918A1 - Verbrennungsanlage - Google Patents

Verbrennungsanlage

Info

Publication number
DE4101918A1
DE4101918A1 DE4101918A DE4101918A DE4101918A1 DE 4101918 A1 DE4101918 A1 DE 4101918A1 DE 4101918 A DE4101918 A DE 4101918A DE 4101918 A DE4101918 A DE 4101918A DE 4101918 A1 DE4101918 A1 DE 4101918A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
outer housing
housing
reactor chamber
incinerator according
combustion gas
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
DE4101918A
Other languages
English (en)
Inventor
Jouni Kinni
Seppo Dr Ing Ruottu
Paavo Hyoety
Pentti Janka
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
TH Finland Oy
Original Assignee
Tampella Power Oy
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tampella Power Oy filed Critical Tampella Power Oy
Publication of DE4101918A1 publication Critical patent/DE4101918A1/de
Ceased legal-status Critical Current

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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/18Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles
    • B01J8/1836Heating and cooling the reactor
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/005Separating solid material from the gas/liquid stream
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F22STEAM GENERATION
    • F22BMETHODS OF STEAM GENERATION; STEAM BOILERS
    • F22B31/00Modifications of boiler construction, or of tube systems, dependent on installation of combustion apparatus; Arrangements of dispositions of combustion apparatus
    • F22B31/0007Modifications of boiler construction, or of tube systems, dependent on installation of combustion apparatus; Arrangements of dispositions of combustion apparatus with combustion in a fluidized bed
    • F22B31/0015Modifications of boiler construction, or of tube systems, dependent on installation of combustion apparatus; Arrangements of dispositions of combustion apparatus with combustion in a fluidized bed for boilers of the water tube type
    • F22B31/003Modifications of boiler construction, or of tube systems, dependent on installation of combustion apparatus; Arrangements of dispositions of combustion apparatus with combustion in a fluidized bed for boilers of the water tube type with tubes surrounding the bed or with water tube wall partitions
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23CMETHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C10/00Fluidised bed combustion apparatus
    • F23C10/02Fluidised bed combustion apparatus with means specially adapted for achieving or promoting a circulating movement of particles within the bed or for a recirculation of particles entrained from the bed
    • F23C10/04Fluidised bed combustion apparatus with means specially adapted for achieving or promoting a circulating movement of particles within the bed or for a recirculation of particles entrained from the bed the particles being circulated to a section, e.g. a heat-exchange section or a return duct, at least partially shielded from the combustion zone, before being reintroduced into the combustion zone
    • F23C10/08Fluidised bed combustion apparatus with means specially adapted for achieving or promoting a circulating movement of particles within the bed or for a recirculation of particles entrained from the bed the particles being circulated to a section, e.g. a heat-exchange section or a return duct, at least partially shielded from the combustion zone, before being reintroduced into the combustion zone characterised by the arrangement of separation apparatus, e.g. cyclones, for separating particles from the flue gases
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    • B01J2208/00008Controlling the process
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    • B01J2208/00106Controlling the temperature by indirect heat exchange
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    • B01J2208/00132Tubes

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  • Devices And Processes Conducted In The Presence Of Fluids And Solid Particles (AREA)

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Verbrennungsanlage nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die Verbrennungsanlage besteht im wesentlichen aus einer Reaktorkammer, die wenigstens einen Teilchenabscheider aufnimmt. Die Reaktorkammer ist im wesentlichen senkrecht angeordnet. Wenigstens die senkrechte Wandstruktur der Reaktorkammer ist so angeordnet, daß sie eine Wärmeübertragungsfläche bildet. Die Wärmeübertragungsfläche wird durch eine Rohren-Struktur gebildet, wobei die Strömung des Wärmeübertragers im Inneren erfolgt. Eine exotherme Verbrennungsreaktion, eine sog. Wirbelschicht oder ein Fluidat-Bett, ist im unteren Teil der Reaktorkammer durch eine Brennstoff- und Luftzufuhreinrichtung vorgesehen, wobei die freigesetzten Verbrennungsgase, die festes Material enthalten, in der Reaktorkammer nach oben strömen. Der Teilchenabscheider ist ein sog. Zyklon-Abscheider mit zwei senkrechten und im wesentlichen koaxialen Gehäusen, wobei eines im wesentlichen im Inneren des anderen angeordnet ist. Das erste, d. h. das äußere Gehäuse ist mit einem Verbrennungsgaseinlaß versehen. Das erste Gehäuse ist ferner an seinem unteren Teil, und zwar vorzugsweise über einen sich verjüngenden Abschnitt mit einem Rücklaufkanal oder -leitung für das feste Material, das in dem Teilchenabscheider von den Verbrennungsgasen abgeschieden wird, verbunden, um das feste Material zu dem unteren Teil der Reaktorkammer zuruckzuführen. Das zweite, also innere Gehäuse ist an seinem oberen Teil an die anschließende Verfahrensstufe angeschlossen, um die Verbrennungsgase, die im wesentlichen frei von festem Material sind, durch das innere Gehäuse der besagten Verfahrensstufe zuzuführen.
Eine Verbrennungsanlage dieses Typs kann als im wesentlichen bekannt angesehen werden, und zwar aufgrund folgender Literaturstelle: F. A. Zenz, "Fluidization and Fluid Particle Systems", Pemm-Corp. Publications, Band II, Ausgabe 1989, Seiten 333-334. Diese Veröffentlichung befaßt sich mit einem sog. siedenden Wirbelschichtreaktor. Aufgrund seiner Struktur und seiner Strömungseigenschaften ist der dargestellte Reaktor jedoch so ungeeignet, daß er keine praktische Anwendung gefunden hat, insbesondere keine Anwendung, bei der die Reaktorkammer einen Teilchenabscheider aufnehmen könnte.
Es kann allgemein festgestellt werden, daß Wirbelschichtsiedekessel, die auf der Kreislaufreaktionstechnik basieren, zu welcher Technik die vorliegende Erfindung gehört, immer häufiger technische Anwendung finden, da sie in der Lage sind, Schwefel- und Stickstoffoxidemissionen auf die vorgeschriebenen Konzentrationen mit sehr geringen Kosten herabzusetzen. Vor allem bei schwefelhaltigen Brennstoffen ist die Wirtschaftlichkeit des Kreislaufreaktors hervorragend, falls die Heizleistung der Anlage weniger als 200 MW beträgt. Bei der technischen Anwendung besteht der Primärzweck der Verbrennung in der Erzeugung thermischer Energie, welche zu einem Wärmeübertrager der Reaktionskammer geleitet wird, der i. a. Wasser ist. Die Wände der Reaktorkammer weisen deshalb i. a. eine rohrförmige Struktur auf, die durch mehrere parallele Rohre und flügelartige Einheiten, die die Rohre verbinden, gebildet wird, wobei eine gasdichte Paneelstruktur erhalten wird. Teilchenabscheider und Rücklaufsysteme für festes Material sind traditionell Strukturen, die getrennt von der Kreislaufreaktorkammer angeordnet werden. Der Teilchenabscheider und das Rücklaufsystem weisen normalerweise eine äußere Stahltragstruktur und eine innere keramische Schicht auf, welche die Stahlstruktur gegenüber der heißen Teilchen-Gas-Suspension isoliert. Der Vorteil einer derartigen Konstruktion besteht in der strukturellen Einfachheit des Reaktors und des Teilchenabscheiders. Es sind zahlreiche Erfahrungen bei der Durchführung bei praktischen Anwendungen damit gesammelt worden. Der Nachteil der traditionellen Konstruktionen besteht in dem großen erforderlichen Raum, da sowohl die Reaktorkammer wie der Teilchenabscheider bei diesen Konstruktionen in den Hauptabmessungen etwa gleich sind, wobei sie aus baulichen Gründen weit voneinander weg angeordnet werden müssen. Dies bringt den Nachteil mit sich, daß das Rücklaufsystem für das feste Material einen komplizierten Aufbau aufweist, weil es ein separates System zur Kontrolle der Gasströmung benötigt, wobei dieses System in der Praxis durch eine separate Wirbelschicht oder Fließbett verwirklicht wird, das in der Rücklaufleitung angeordnet ist.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Verbrennungsanlage bereitzustellen, die bei Anwendungen im Kreislaufverfahren einen vorteilhaften Aufbau für eine Verbrennungsanlage besitzt, und zwar sowohl vom baulichen Gesichtspunkt wie von den Strömungseigenschaften in den Fällen, in denen der Teilchenabscheider in der Reaktorkammer angeordnet werden muß. Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, auf diesem Gebiet den Stand der Technik zu verbessern. Die erfindungsgemäße Verbrennungsanlage ist zur Lösung dieser Aufgabe in erster Linie dadurch gekennzeichnet, daß
  • - wenigstens das erste, d. h. das äußere Gehäuse des Teilchenabscheiders in an sich bekannter Weise so angeordnet ist, daß es vorzugsweise eine Röhren-Wärmeübertragungsfläche bildet, wobei die Strömung des Wärmeübertragers in der rohrförmigen Struktur angeordnet ist, und daß
  • - der Verbrennungsgaseinlaß in das erste, d. h. das äußere Gehäuse so angeordnet ist, daß er sich um den gesamten Umfang des Gehäuses erstreckt.
Die Wärmeübertragungsfläche, die durch das erste, d. h. das äußere Gehäuse gebildet wird, ist aus dem US-Patent 47 46 337 bekannt, wobei sich diese Veröffentlichung allerdings mit einem separaten Zyklon-Abscheider beschäftigt. Wenn wenigstens das erste, d. h. das äußere Gehäuse des Teilchenabscheiders als Wärmeübertragungsfläche ausgebildet ist, entsteht aus der gesamten Verbrennungsanlage eine kontrollierbare Anlage, was ihre Konstruktion und insbesondere ihre Wärmeausdehnungseigenschaften betrifft. Bei der bekannten Technik hat die Verbindung der Reaktorkammer, welche als Wärmeübertragungsfläche dient, zusammen mit einem isolierten Teilchenabscheider zu ernsthaften Problemen geführt, und zwar aufgrund ihres unterschiedlichen Verhaltens der Wärmeausdehnung. Es ist klar, daß ein massiver Teilchenabscheider, der keramische Teile mit einer Dicke von etwa 300 mm enthält, an seiner Bodenfläche abgestützt werden und mit einem selbsttragenden Stahlgehäuse versehen werden muß. Die Reaktorkammer mit Paneelstrukturen wird vorzugsweise von oben getragen, so daß die Wärmeausdehnung hauptsächlich nach unten stattfindet. Im Betrieb beträgt die Temperatur der Reaktorkammer bei konventionellen Kreislaufreaktoren typischerweise etwa 300°C, während das den Teilchenseparator tragende Stahlgehäuse bei einer Temperatur von maximal 80°C aus Sicherheitsgründen, und um Wärmeverluste zu minimieren, gehalten werden muß. Es ist deshalb klar, daß die konventionellen Kreislaufreaktoren an ernsthaften Bewegungen aufgrund von Temperaturänderungen während des Anlaufens und des Abschaltens leiden. Die Erfindung beseitigt die vorstehend erwähnten Probleme, da sich die Verbrennungsanlage wie eine einzige Anlage unter diese Temperaturänderungen während des Anlaufens und des Abschaltens verhält.
Insgesamt wird eine vorteilhafte bauliche Lösung erhalten, wenn der Verbrennungsgaseinlaß in dem ersten, d. h. dem äußeren Gehäuse angeordnet wird und sich um den gesamten Umfang des Gehäuses erstreckt. Der Teilchenabscheider und die Einlaßrohrleitung, die traditionell damit verbunden ist, erfordern viel Platz. Ein herkömmlicher Zyklon-Abscheider kann deshalb nicht im Inneren der Reaktorkammer ohne aufwendige, unbequeme und unpraktische Konstruktionen angeordnet werden. Im Hinblick auf diese Konstruktion und ihre Strömungseigenschaften besteht dann das Problem darin, wie man eine solche Einlaßrohrleitung für die Verbrennungsgase zustandebringen soll, die eine hinreichende leitende Wirkung für die Verbrennungsgase aufweist, wobei die Platzbeanspruchung der Einlaßrohrleitung nur einen Bruchteil darstellt, verglichen mit der Platzbeanspruchung der Einlaßrohrleitung oder des Leitungskanals herkömmlicher Zyklon-Abscheider. Das vorstehend erwähnte Problem kann dadurch exakt gelöst werden, daß der Verbrennungsgaseinlaß in dem ersten, d. h. im äußeren Gehäuse angeordnet wird, um sich um den gesamten Umfang des Gehäuses zu erstrecken. Dies bringt einen besonderen Vorteil mit sich, da, wenn eine rohrförmige Wärmeübertragungsfläche in dem ersten, d. h. dem äußeren Gehäuse, angewendet wird, durch die Rohre selbst oder in manchen Fällen durch Biegen der Rohre eine tragende Struktur für den Verbrennungsgaseinlaß gebildet werden kann, so daß Umlenk- oder Prallschaufeln aus keramischem Material an dieser tragenden Struktur für die Verbrennungsgasströmung gebildet werden können.
Nach einer besonders vorteilhaften Ausführungsform ist der waagrechte Querschnitt der Reaktorkammer, zumindest an der Stelle, an der der Teilchenabscheider angeordnet ist, kreisförmig ausgebildet, wobei die Mittellinie des Querschnitts mit der allgemeinen Mittellinie der Gehäuse des Separators zusammenfällt. Diese Lösung führt zu einer idealen Struktur, welche zumindest an der Stelle, an der der Teilchenabscheider angeordnet ist, axial symmetrisch ist. Es werden mehrere Vorteile erreicht im Hinblick auf die Verbrennung, Strömung und die konstruktiven Eigenschaften, verglichen mit herkömmlichen Kreislaufreaktoren, die einen rechteckigen Querschnitt aufweisen. Aus konstruktiven Gründen sind massive Tragstrukturen zur Verstärkung der Wände in herkömmlichen rechteckigen Reaktorteilen erforderlich, insbesondere in großen Verbrennungsanlagen. Wenn die Wärmeausdehnung berücksichtigt wird, wird die Komplexität dieser tragenden Strukturen weiter erhöht. Bei Druckanwendung wird dieser Nachteil noch größer, da eine separate Außendruckeinrichtung angewendet werden muß, in der die Reaktorkammer angeordnet werden muß. Die meisten der vorstehend erwähnten Nachteile können durch die oben beschriebene axialsymmetrische Struktur beseitigt werden.
Einige vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Verbrennungsanlage sind in den Unteransprüchen wiedergegeben.
Nachstehend ist die Erfindung anhand der Zeichnung näher beschrieben. In der Zeichnung zeigen:
Fig. 1 einen senkrechten Schnitt entlang der Mittellinie einer Verbrennungsanlage nach der Erfindung;
Fig. 2 und 3 teilweise Querschnitte der Fig. 1 entlang A-A an der Stelle, an der der Verbrennungsgaseinlaß angeordnet ist, zur Erläuterung von zwei Ausführungsformen;
Fig. 4 einen Schnitt entlang B-B in Fig. 1.
Die Hauptbestandteile der Anlage sind insbesondere aus Fig. 1 ersichtlich. Eine zylindrische Reaktorkammer 1 mit kreisförmigem Querschnitt ist in senkrechter Stellung angeordnet. Die Wandstruktur, die das Gehäuse der Reaktorkammer bildet, ist im wesentlichen als Wärmeübertragungsfläche ausgebildet, welche eine Vielzahl von Röhren umfaßt und sich wenigstens entlang des senkrechten Abschnitts der Wandstruktur erstreckt. Der Wärmeübertrager ist so angeordnet, daß er innerhalb der rohrförmigen Struktur strömt. In dem unteren Teil der Reaktorkammer 1 ist ein Rost 2 angeordnet, der mit einer Verbrennungsluftzufuhr versehen ist, indem beispielsweise ein herkömmliches Düsensystem (nicht dargestellt) verwendet wird. Zu diesem Zweck ist eine sog. Luftkammer 3 vorgesehen, durch welche die Verbrennungsluft zu dem Düsensystem geführt wird. Ferner ist in Verbindung mit dem Rost 2 eine Brennstoffzufuhreinrichtung 4 und ein Auslaß 5 für grobes Material vorgesehen.
Oberhalb des Rostes 2 wird die Wirbelschicht gebildet, wobei die Verbrennungsgase, die darin gebildet werden, nach oben strömen und festes Material mitnehmen.
In dem oberen Abschnitt der Reaktorkammer 1 befindet sich ein Teilchenabscheider 6, der ein erstes, d. h. äußeres, Gehäuse 7 und ein zweites, d. h. inneres, Gehäuse 6 aufweist, welche beide einen kreisförmigen horizontalen Querschnitt besitzen und deren Mittellinien im wesentlichen so angeordnet sind, daß sie zusammenfallen, wobei sie vorzugsweise mit der Mittellinie der Reaktorkammer 1 zusammenfallen. Das erste, d. h. äußere, Gehäuse 7 ist mit einem Verbrennungsgaseinlaß versehen. Der untere Abschnitt des ersten, also des äußeren Gehäuses 7 ist mit einem verjüngten Abschnitt 7a versehen, der in Bezug auf die Mittellinie symmetrisch ausgebildet ist, und die vertikale Rücklaufrohrleitung 10, welche vorzugsweise einen kreisförmigen Querschnitt aufweist, und deren Mittellinie mit der der Reaktorkammer 1 zusammenfällt, ist mit dem unteren Abschnitt des ersten, d. h. des äußeren, Gehäuses verbunden. Die Rücklaufrohrleitung 10 erstreckt sich in senkrechter Richtung von dem unteren Abschnitt des ersten, also des äußeren Gehäuses zu dem unteren Abschnitt der Reaktorkammer 1 zu der Wirbelschichtzone.
Das zweite, also das innere Gehäuse 8 des Teilchenabscheiders ist in senkrechter Richtung wesentlich kürzer als das erste, d. h. das äußere, Gehäuse 7, und es ist im wesentlichen rohrförmig ausgebildet, wobei sein oberer Abschnitt mit der Verfahrensstufe verbunden ist, die sich an die Verbrennungsanlage anschließt, um die Verbrennungsgase frei von festem Material durch das zweite, also das innere Gehäuse 8 zu dieser Verfahrensstufe nach der Verbrennungsanlage überzuführen.
Wenigstens das erste, äußere Gehäuse 7 ist so angeordnet, daß es vorzugsweise eine rohrförmige Wärmeübertragungsfläche bildet, durch welche der Wärmeübertrager fließen kann. Es ist ersichtlich, daß auch das zweite, innere Gehäuse 8 so angeordnet sein kann, daß es eine Wärmeübertragungsfläche bildet, in dem es als Wärmeübertragungsfläche ausgebildet wird, welche aus parallelen Rohren aufgebaut ist.
Wie vor allem aus Fig. 1 hervorgeht, ist die rohrförmige Struktur, welche die Wand der Reaktorkammer 1 bildet, die den Wärmeübertrager enthält, so angeordnet, daß sie die Dachstruktur 1a der Verbrennungskammer bildet, wobei wenigstens einige der Rohre, die von dem ringförmigen Verteilerrohr 11 in den unteren Abschnitt der Reaktorkammer abgehen, in einem ringförmigen Sammelrohr 12 enden, welches das zweite, innere Gehäuse 8 des Teilchenabscheiders umgibt, welches Gehäuse an diesem ringförmigen Sammelrohr 12 angebracht ist. Ein Teil der Rohre, welche von dem ringförmigen Verteilerrohr 11 abgehen, kann, wie in Fig. 1 dargestellt im oberen Abschnitt der Reaktorkammer mit einem zweiten ringförmigen Sammelrohr 13 verbunden sein. Gemäß Fig. 1 wird weiterhin durch das ringförmige Verteilerrohr 11 Wasser zugeführt, welches als Wärmeübertrager dient, beispielsweise über den rohrförmigen Rost 2 zu dem ringförmigen Verteilerrohr 14, welches unterhalb der Rücklaufrohrleitung 10 angeordnet ist, wobei die vertikalen Rohre 15 die Verbindung von dem Verteilerrohr 14 zu dem zweiten ringförmigen Verteilerrohr 16 herstellen, welches in dem unteren Abschnitt der Rücklaufrohrleitung 10 angeordnet ist, wobei die Rücklaufrohrleitung als Ganzes so angeordnet ist, daß sie als Wärmeübertragungsfläche ausgebildet ist, welche senkrechte Rohre aufweist. Die Strömung des Wärmeübertragers erfolgt durch die Rücklaufrohrleitung 10 zu dem unteren Abschnitt des ersten, äußeren Gehäuses und von dort durch die Rohrstruktur des Gehäuses 7 durch Zwischensammelkammern 18a, 18b zu dem ringförmigen Sammelrohr 17. Aus dem Vorstehenden ist ersichtlich, daß die Strömung des Wärmeübertragers einfach verlaufen kann, so daß im wesentlichen die gesamte Verbrennungsanlage als Wärmeübertragungsfläche dient.
Eine alternative Ausführungsform des ersten, also des äußeren Gehäuses 7 ist insbesondere in Fig. 1 dargestellt, in der eine andere ringförmige Zwischensammelkammer 18b nahe dem unteren Abschnitt des Verbrennungsgaseinlasses 9 angeordnet ist, von wo sich die im Abstand angeordnete rohrförmige Struktur nach oben zu dem Sammelrohr 17 erstreckt. Auf diese Weise wird, wie insbesondere in Fig. 2 dargestellt, eine Konstruktion erhalten, bei der der Verbrennungsgaseinlaß 9 aus mehreren Öffnungen zusammengesetzt ist, die in bestimmten Abständen um den Umfang des ersten, also äußeren Gehäuses 7 angeordnet sind, wobei die Öffnungen gleich groß, vorzugsweise rechteckig und in derselben Höhe angeordnet sind. Der Verbrennungsgaseinlaß 9 ist im oberen Teil der Reaktorkammer unmittelbar unter der Dachstruktur 1a der Reaktorkammer 1 angeordnet, wo die Dachstruktur 1a als Sperrfläche für die senkrechte Strömung der Verbrennungsgase dient. In Abhängigkeit von der Größe der Verbrennungsanlage kann die Anzahl dieser Öffnungen, die in dem Verbrennungsgaseinlaß 9 angeordnet sind, zwischen 5 und 30 schwanken. Jedes Element 19, welches aus einem oder mehreren Rohren besteht und von der Zwischensammelkammer 18b abgeht, wobei die Elemente in einer beabstandeten Weise angeordnet sind, verglichen mit der Anordnung in dem entsprechenden Abschnitt des ersten, also des äußeren Gehäuses unterhalb der Zwischensammelkammer 18b, ist in einer Schaufel 20, die vorzugsweise aus einem keramischen Material besteht, angeordnet. Die Elemente 19 sind mit geeigneten Halteelementen, beispielsweise Greifstangen zur Halterung zwischen dem keramischen Material und den Elementen 19 versehen. Die Schaufeln 20 sind schräg zum Umfang des ersten, also äußeren Gehäuses 7 angeordnet, so daß die Verbrennungsgase hauptsächlich tangential in das Innere des ersten, also äußeren Gehäuses 7 durch die Verbrennungsgaseinlaßöffnungen 21 strömen. Wie insbesondere aus Fig. 2 ersichtlich, sind die Schaufeln 20 im wesentlichen an der Innenseite des ersten, also äußeren Gehäuses 7 angeordnet.
In Fig. 3 ist eine andere erfindungsgemäße Ausführungsform des Verbrennungsgaseinlasses dargestellt, wobei keine Zwischensammelkammer 18b, wie in Fig. 1 und 2, vorhanden ist, sondern die Rohre des ersten, also äußeren Gehäuses 7 sich gleichmäßig von der ersten Sammelkammer 18a bis zu dem Sammelrohr 17 oberhalb der Dachstruktur 1a fortsetzen. In diesem Falle nehmen die keramischen Schaufeln 20 jene Teile der rohrförmigen Wärmeübertragungsfläche des ersten, also des äußeren Gehäuses 7 auf, welche am Verbrennungsgaseinlaß 9 angeordnet sind. Diese Teile sind jeweils von der Ebene der Oberfläche des Gehäuses weggebogen, so daß sie in der waagrechten Querschnittsfläche der betreffenden Schaufel angeordnet sind, wobei diese Teile mit Halteelementen versehen sind, um eine Halterung zwischen diesen Teilen und dem keramischen Material zu bewirken. Bei der in Fig. 3 dargestellten Ausführungsform enthält jede Schaufel 20 im Querschnitt drei Rohre, wobei das eine 19a in der Mitte in der Ebene des ersten, also äußeren Gehäuses 7 angeordnet ist, während das erste Rohr 19b der Rohre an dessen Seite gegenüber dem Gehäuse 7 nach innen und das zweite Rohr 19c gegenüber dem Gehäuse 7 nach außen gebogen ist. Auf diese Weise wird eine Vielzahl von Schaufeln gebildet, welche zum Teil außerhalb des Gehäuses 7 angeordnet sind, d. h. der Teil, der sich innerhalb des Verbrennungsgaseinlaßrandbereichs der Schaufel befindet. Es ist klar, daß das Biegen der Rohre so durchgeführt werden kann, daß eine Struktur gemäß Fig. 2 erhalten wird, bei der die Vielzahl von Schaufeln vollständig innerhalb der Oberfläche des Gehäuses 7 angeordnet ist. In diesem Falle sind alle Rohre, die gebogen sein müssen, in dem Gehäuse 7 nach innen gebogen.
Fig. 4 zeigt den Querschnitt entlang B-B in Fig. 1 zur Erläuterung des Aufbaus der insbesondere in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform.

Claims (13)

1. Verbrennungsanlage für ein Kreislaufverfahren mit
  • - einer Reaktorkammer (1), die im wesentlichen senkrecht angeordnet ist, wobei wenigstens ihre senkrechte Wand im wesentlichen so angeordnet ist, daß eine vorzugsweise rohrförmige Wärmeübertragungsfläche gebildet wird, in der rohrförmigen Struktur ein Wärmeübertrager strömt und eine exotherme Verbrennungsreaktion, eine sog. Wirbelschicht, durch Brennstoff- und Luftzufuhr in den unteren Teil der Reaktorkammer vorgesehen ist, wobei die Verbrennungsgase, die bei der Reaktion entstehen und die festes Material enthalten, in der Reaktorkammer nach oben strömen, und
  • - wenigstens einem Teilchenabscheider (6), insbesondere einem sog. Zyklon-Abscheider, der im oberen Teil der Reaktorkammer angeordnet ist, wobei der Abscheider zwei Gehäuse (7, 8) aufweist, von denen das eine im wesentlichen im Inneren des anderen angeordnet ist und deren Mittelachsen im wesentlichen zusammenfallen und senkrecht angeordnet sind, wobei das erste, äußere Gehäuse (7) mit einem Verbrennungsgaseinlaß (9) versehen ist und der untere Teil des ersten, äußeren Gehäuses eine Rücklaufleitung (10) zum Rücklauf des von den Verbrennungsgasen abgetrennten festen Materials in den unteren Teil der Reaktorkammer (1) aufweist und der obere Teil des zweiten, inneren rohrförmigen Gehäuses (8) mit offenen Enden an seinem oberen Ende an die anschließende Verfahrensstufe angeschlossen ist, um der an die Verbrennungsanlage anschließenden Verfahrensstufe durch das zweite, innere Gehäuse Verbrennungsgase zuzuführen, die im wesentlichen frei von festem Material sind,
dadurch gekennzeichnet, daß
  • - wenigstens das erste, äußere Gehäuse (7) des Teilchenabscheiders (6) in an sich bekannter Weise so angeordnet ist, daß es vorzugsweise eine rohrförmige Wärmeübertragungsfläche bildet, wobei die Strömung des Wärmeübertragers in dem Inneren der rohrförmigen Struktur angeordnet ist, und daß
  • - der Verbrennungsgaseinlaß (9) in das erste, äußere Gehäuse (7) so angeordnet ist, daß er sich um den gesamten Umfang des Gehäuses erstreckt.
2. Verbrennungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Reaktorkammer (1) zumindest an der Stelle, an der der Teilchenabscheider (6) angeordnet ist, einen kreisförmigen Querschnitt aufweist, wobei ihre Mittellinie so angeordnet ist, daß sie mit der gemeinsamen Mittellinie der Gehäuse (7, 8) des Teilchenabscheiders (6) zusammenfällt.
3. Verbrennungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbrennungsgaseinlaß (9) aus mehreren Öffnungen (21) besteht, die in bestimmten Abständen um den Umfang des Gehäuses (7) angeordnet sind.
4. Verbrennungsanlage nach Anspruch 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungen (21) des Verbrennungsgaseinlasses (9) im wesentlichen gleich groß und in derselben Höhe angeordnet sind.
5. Verbrennungsanlage nach Anspruch 1, 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß 5 bis 30 Öffnungen (21) am Umfang des ersten, äußeren Gehäuses (7) angeordnet sind.
6. Verbrennungsanlage nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß neben den senkrechten Kanten der Öffnungen (21) sich eine Schaufel (20) befindet, welche jeweils zwischen zwei benachbarten Öffnungen (21) angeordnet ist, um den Verbrennungsgasstrom in erster Linie tangential in das erste, äußere Gehäuse (7) zu leiten.
7. Verbrennungsanlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Vielzahl der Schaufeln (20) im wesentlichen innerhalb des ersten, äußeren Gehäuses (7) angeordnet ist.
8. Verbrennungsanlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß jede Schaufel (20) im wesentlichen aus Formteilen, die aus keramischem Material hergestellt sind, zusammengesetzt ist, und daß wenigstens ein Rohr, welches zu der Wärmeübertragungsfläche des ersten, äußeren Gehäuses (7) gehört, im Inneren jeder Schaufel (20) angeordnet ist.
9. Verbrennungsanlage nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrstruktur des ersten, äußeren Gehäuses (7) an der Stelle einen Zwischenraum aufweist, an der sich der Verbrennungsgaseinlaß (9) befindet.
10. Verbrennungsanlage nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil der Rohre der rohrförmigen Struktur des ersten, äußeren Gehäuses (7) an dem Verbrennungsgaseinlaß (9) so gebogen sind, daß sie innerhalb des Querschnitts des Formstücks liegen, welches die Schaufel (20) bildet.
11. Verbrennungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbrennungsgaseinlaß (9) in dem oberen Abschnitt der Reaktorkammer (1) so angeordnet ist, daß er sich nach unten erstreckt, wobei er im wesentlichen unmittelbar von der Fläche (1a) der Reaktorkammer (1) weggeht, welche die senkrechte Strömung der Verbrennungsgase sperrt.
12. Verbrennungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zufuhr des Wärmeübertragers des ersten, äußeren Gehäuses (7) durch die Rücklaufleitung (10) stattfindet, wobei die Rücklaufleitung (10) im wesentlichen so angeordnet ist, daß sie als Wärmeübertragungsfläche wirkt, in die der Wärmeübertrager über die Roststruktur (2) zuführbar ist.
DE4101918A 1990-01-29 1991-01-23 Verbrennungsanlage Ceased DE4101918A1 (de)

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FI900436A FI88200C (fi) 1990-01-29 1990-01-29 Foerbraenningsanlaeggning

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Publication Number Publication Date
DE4101918A1 true DE4101918A1 (de) 1991-08-01

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