DD257280A1 - Kombinierter zyklon-wirbelschicht-reaktor - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Wirbelschicht-Reaktor, der zur Waermeentbindung aus festen Brennstoffen (Steinkohle, Rohbraunkohle, Salzkohle, land- und forstwirtschaftliche Abfaelle, Petrolkoks, Oelschiefer usw.) und zur Waermeuebertragung an Wasser/Wasserdampf, Thermaloel oder gasfoermige Waermetraeger dient. Der Reaktor ist mit einem im Zyklontrichter angeordneten Duesenboden ausgeruestet, auf dem sich beim Anfahren eine lediglich aus Brennstoffpartikeln bestehende Wirbelschicht ausbildet, die nach Zuendung mit einer Zuendlanze die erforderliche Waerme zum Start des Zyklonreaktors liefert. Durch zweistufigen Betrieb mit unterstoechiometrischem Luftverhaeltnis innerhalb der Zyklonbrennkammer kann eine Ent- und Vergasung des Brennstoffs bei niedrigem Temperaturniveau durchgefuehrt werden. Die dabei gebildeten brennbaren Gase reagieren dann in einem Nachbrenner. Der Waermeinhalt, der bei der vorzugsweise angewandten, vertikalen Aufstellung nach unten abgefuehrten Asche, kann mittels eines Aschekuehlers genutzt werden. Fig. 1

Description

Hierzu 2 Seiten Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung ist vorzugsweise anwendbar zur Wärmeentbindung aus festen Brennstoffen mit geringem Aufbereitungsgrad, hoher Feuchtigkeit und extremen Aschegehait in Wärmeerzeugern, Prozeßöfen und Dampferzeugern sowie als Zündbrenner.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Die bekannten technischen Lösungen, die eine sichere Zündung und guten Ausbrand zündschwieriger Brennstoffe ermöglichen, basieren auf der unterstöchiometrischen Zündung in Vorverbrennungskammern oder der Zu η du ng eines Drehströmungsfeldes (WP Nr. 234585). Sie besitzen keine Wirbelschicht-Verbrennungseinrichtung zur Sicherstellung der Zündwärme beim Anfahrvorgang.

Bei Verwendung zündschwieriger und geringaufbereiteter Brennstoff ist die Zündung bei bekannten technischen Lösungen nicht möglich.

Bekannte Wirbelschicht-Feuerungen ohne Zyklon-Reaktor bereiten erhebliche technische Schwierigkeiten durch ungenügenden Feinkornausbrand und der Notwendigkeit großer Mengen von Inertbettmaterial.

Bei den bekannten technischen Lösungen wird die Asche verschleiß- und verschmutzungsauslösend durch die Heizflächen geführt, bevor sie durch aufwendige technische Lösungen aus dem Abgasstrom entfernt wird.

Sie besitzen keine direkte Ascheabfüh.rung aus dem Verbrennungsraum. Die Wärme der aus dem Abgasstrom des Zyklonbrenners abgeschiedene Asche wird bei bekannten technischen Lösungen nicht genutzt.

Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung besteht darin, eine Feuerung zu schaffen, mit der eine sichere Zündung und Verbrennung sowohl normaler als auch von Problembrennstoffen geringen Aufbereitungsgrades und eine optimale Energieausnutzung bei minimalen gerätetechnischem Aufwand möglich ist.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Feuerung mit hoher Zündsicherheit und großem Energieausnutzungsgrad auch für geringwertige Brennstoffe zu schaffen. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß durch Anwendung eines Düsenbodens eine Wirbelschicht zur Sicherung der Zündwärme und des Grobkornausbrandes erzeugt wird.

Der funktionell der Wirbelschicht nachgeschaltete Axialzyklon bewirkt einen Abbrand unter erheblich gesteigerten Reaktionsbedingungen gegenüber anderen Verfahren bei vertikaler Einbaulage des Brenners.

Zur Gewährleistung der Ascheabführung ist der Düsenboden kegelstumpfförmig ausgebildet. Die Zündung der Wirbelschicht erfolgt mittels einer Zündlanze..

Um die Reaktionstemperatur bei verschlackungsschwierigen Brennstoffen niedrig zu halten, wird für eine zweistufige Verbrennung im Abgasstrom ein Nachbrenner angeordnet. Die Ascheabführung erfolgt beim vertikal angeordneten Reaktor über eine Öffnung im Düsenboden der Wirbelschicht. Zur Vermeidung von Wärmeverlusten, insbesondere bei stark aschehaltigen Brennstoffe, wird ein Aschekühler mit der Verbrennungsluftzufuhr gekoppelt.

Ausführungsbeispiele

Figur 1: Kombinierter Zyklon-Wirbelschicht-Reaktor .

Figur 2: Dampf-/Heißwassererzeuger mit kombiniertem Zyklon-Wirbelschicht-Reaktor

Der kombinierte Zyklon-Wirbelschicht-Reaktor wie in Figur 1 dargestellt kann in dieser Form als Zündbrenner oder als Brenner für Prozeßöfen eingesetzt werden.

Beim Einsatz des Erfindungsgegenstandes für die Dampf-oder Heißwassererzeugung ist vorzugsweise die mit Figur 2 erläuterte Anordnung des Verbrennungsragmes (1) in einem mit Wasserfüllung (14) versehenem Druckgefäß (15) zu wählen. Die Wärmeübertragung erfolgt sowohl über die Wandung des Verbrennungsraumes (1) als auch über die Rauch rohre (17), die in die Rauchgasabführung (18) münden. An Dampferzeugern ist eine Dampfabführung (16) angebracht. Bei allen Ausführungsvarianten besteht der Vorteil der Verwendbarkeit von festen Brennstoffen mit geringem Aufbereitungsgrad, hoher Festigkeit und extremem Aschegehalt. Der technische Aufwand ist dabei gegenüber bekannten Lösungen sehr gering.

Claims (6)

1. ί. KombinierterZyklon-Wirbelschicht-ReaktorzurWärmeentbindung ausfesten Brennstoffen und zur Wärmeübertragung an Wasser/Wasserdampf, Thermalöl oder andere Wärmeträger, dadurch gekennzeichnet, daß Zündwärme und Grobkornausbrand durch eine integrierte Wirbelschicht-Verbrennungseinrichtung, bestehend aus Düsenboden (2) und Wirbelschichtluftzuführung (3), gewährleistet werden, und die weitere Verbrennung innerhalb des Fliehkraftfeldes einer Zyklonströmung vorzugsweise im Verbrennungraum (1) erfolgt.
2. 2. Kombinierter Zyklon-Wirbelschicht-Reaktor nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wirbelschicht bei bevorzugt vertikaler Einbaulage des Reaktors mittels eines kegelstumpfförmigen Düsenbodens (2) erzeugt wird.
3. 3. Kombinierter Zyklon-Wirbelschicht-Reaktor nach Punkt 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wirbelschicht mittels einer mit flüssiger, gasförmiger oder elektrischer Hilfsenergie betriebenen Zündlanze (4) mechanisiert oder automatisiert gezündet wird. .
4. 4. Kombinierter Zyklon-Wirbelschicht-Reaktor nach Punkt 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß für unterstöchiometrischen Betrieb ein Nachbrenner (5) im Abgasrohr (6) angeordnet wird.
5. 5. Kombinierter Zyklon-Wirbelschicht-Reaktor nach Punkt 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei bevorzugt vertikalter Lage des Reaktors im Düsenboden (2) eine Ascheabführungsöffnung (7) angebracht wird.
6. 6. Kombinierter Zyklon-Wirbelschicht-Reaktor nach Punkt 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmeinhalt der Asche durch einen Aschekühler (8) genutzt wird.