DE3029908A1

DE3029908A1 - Wasserrohrkessel

Info

Publication number: DE3029908A1
Application number: DE19803029908
Authority: DE
Inventors: Rudolf Dr. 6800 Mannheim Wieser
Original assignee: WIESER DR RUDOLF
Current assignee: WIESER DR RUDOLF
Priority date: 1980-08-07
Filing date: 1980-08-07
Publication date: 1982-03-11

Description

Wasserrohrkessel
Die Erfindung bezieht sich auf einen Xasserrohrkessel mit einer oder mehreren separaten Vorbrennkamniern.
Durch die Bestrebungen zur Einsparung von Heizöl und aus Gründen der Kostensenkung ergibt sich bei einer Reihe von bestehenden ölgefeuerten Kraftwerkblöcken das Problem der Umstellung des Brennstoffes von Öl auf Kohle. (In den USA sollen über 80 Kraftwerksblöcke von Öl auf Kohle umgestellt werden.) Bei dieser Umstellung der Kesselfeuerung von Heizöl auf Kohle ergeben sich eine Reihe von Forderungen, deren Erfüllung für eine einwandfreie und rasche Lösung (kieses Problems wesentlich ist. Diese Forderungen sind: a) Die Dampfleistung des Kessels und die Dampfzustände am Kesselaustritt sollen nach der Umstellung dieselben sein wie während des fieizölbetriebes. Auch der Kesselwirkungsgrad soll nach der Umstellung ein hoher sein.
b) Das Volumen für die Verbrennung des Kohlenstaubes (Brennkammervolumen) ist zu vergrößern, wobei auf die Eigenschaften der zur Verfeuerung gelangenden Kohle (z.B. Ascheerweichungspunkt) besondere Rücksicht zu nehen ist.
c) Die Entfernung von unverbrannten Kohlenteilchen aus der Brennkammer ist sicherzustellen.
d) Die iMachschaltheizflächen sind für die -Kohlenstaubfeuerung zu vergrößern und ihre Durchtrittsquerschnitte für die Rauchgase zu erweitern.
e) Die i1rischluSt- und Saugzaggeblase sind für die Förderung größerer Gasvolumina abzuändern bzw. auszutauschen.
f) Für die Entstaubung der Rauchgase sind Filter zu installieren.
g) Für die Bereitstellung des Kohlenstaubes ist eine zentrale Mahlanlage (am Block) zu erstellen, oder es hat die Anlieferung des Kohlenstaubes in entsprechenden Transportbehältern zu erfolgen.
h) Die baulichen Änderungen an den bestehenden Gebäuden sind auf ein Minimum zu beschränken.
j) Die Gesamtstillstandszeit des Blockes, die für die Umstellung erforderlich ist, soll so kurz wie möglich sein (Umstellung möglichst während einer oomtlerperiode).
Um den Forderungen a), b), c), d), h) und j) zu entsprechen, wird für die Umstellung der Feuerung ein Wasserrohrkessel mit einer Brennkammer und einem oder mehreren Nachschaltheizflächenzügen vorgeschlagen, der erfindungsgemä dadurch gekennzeichnet ist, daß er eine oder mehrere Vorbrennkaminern besitzt, die während des Betriebes von den Flammengasen von oben nach unten durchströmt wird bzw. werden, und daß die Austrittsöffnung(en) der Vorbrennkamuler(n) in an sich bekannter Weise - vorzugsweise über Verbindungskanäle - in die Brennkammer münden.
Dabei wird die Vorbrermkammer bzw. werden die Vorbrennkammern zwecksmäßig an der Stirnseite der Brennkammer angeordnet, wo - zufolge der Brenneranordnung bei der blkesselausführung - meist ein (wenn auch beschränkter) Platz für die Aufstellung derselben vorhanden ist. Die Änderungen an dem vorhandenen Ölkessel werden so gering wie möglich gehalten.
Die lichte Höhe einer Vorbrennkaer ist wenigstens doppelt so groß als deren lichte Tiefe (in der Horizontalen gemessen). Besitzt der Wasserrohrkessel mehrere Vorbrennkammern, so sind diese so dimensioniert, daß eine weitgehende Vorfertigung in der Werkstätte und ein Transport von dort ins Kraftwerk meist noch möglich ist. Dabei weisen die Vorbrennkammern in an sich bekannter Weise kreisförmige oder kreisähnliche lichte Horizontalquerschnitte auf.
Die Einblasung des Kohlenstaubes und der Verbrennungsluft während des Betriebes erfolgt in den oberen Hälften der Vorbrennkameern über Brenner. U. zw. erfolgt diese Einblasung des kohlenstaubes und der Verbrennungsluft vorzugsweise tangential oder angenähert tangenial an die Zylinderwände der Vorbrennkammern. Dies gibt eine intensive Durchmischung von Gas und Brennstoff und beschleunigt so den Verbrennungsablauf.
Dadurch, daß alle Vorbrennkamruer an der Stirnseite der Brennkammer angeordnet sind, gibt dies eine verhältnismäßig einfache Anordnung der Kohlenstaub- und Verbrennungsluftleitungen.
Die Wände der Vorbrennkammer(n) sind in an sich bekannter Weise weitgehend oder zur Gänze mit Kühlrohren abgekleidet oder aus Kühlrohren gebildet, die vorzugsweise an das Hochdruckrohrsystem des Kessels angeschlossen sind.
Zur Verbesserung der Zündbedingungen sind die Kühlrohre der Vorbrennkammer(n) in an sich bekannter Weise wenigstens teilweise mit Stampfmasse abgekleidet.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung zweigen die Austrittsöffnungen der Vorbrennkammer(n) von deren unteren Hälfte(n) ab.
Die lichte(n) Höhe(n) der VorbrenAamaer(n) stimuit bzw.
stimmen mit der lichten Höhe der Brennkammer überein oder ungefähr überein. Die lichte(n) Höhe(n) der Vorbrennkammer(n) kann bzw. können auch größer als die lichte Höhe der Brennkammer sein.
Besitzt der Wasserrohrkessel mehrere Vorbrennkammern, so können deren lichte Höhen auch unterschiedlich groß sein.
Zur Beherrschung des S02-Problems der Rauchgase (Umweltweltverschntzung) wird nach einem anderen Merkmal der Erfindung während des Betriebes Kalkstaub über Düsen in die Brennkammer eingeblasen, der sich dort mit den aus den Vorbrennkammern kommenden Flammengasen vermischt und mit dem S02 chemisch reagiert.
Am Boden der Brennkamner ist wenigstens eine Austragsvorrichtung (z.B. Transportschnecke) für unverbrannte Kohlekörnchen angeordnet. Durch diese Lösung entfällt die Notwendigkeit, die Brennkammer mit einem steilen Trichter auszurüsten.
Uie bei Kohlenstaubfeuerung zustzlich erforderlichen (Hochdruck)-Heizflächen unterbringen zu können, ist bzw.sind rauchgasseitig zwischen dem eigentlichen Kessel und den Luftvorwärmern in an sich bekannter Weise ein oder mehrere Nachschaltheizflächenblöcke angeordnet.
In den Zeichnungen sind zwei Ausführungsformen der Erfindung dargestellt.
Es zeigt: Fig. 1 den vertikalen Längsschnitt durch die erste Ausführungsform nach der Linie A - B in Fig. 2 eines Wasserrohrkessels mit einer prismatischen Vorbrennkammer.
Fig. 2 den Horizontalschnitt durch die erste Ausführungsform nach der Linie C - D in Fig. 1 Fig. 3 den vertikalen Längsschnitt durch die zweite Ausfünrungsform nach der Linie S - F in Fig. 4 eines ffasserrohrkessels mit drei kreiszylindrischen Vorbrennkammern.
Fig. 4 den Horizontalschnitt durch die zweite Ausführungsform nach der Linie G - H in Fig. 3.
Bei der in Fig. 1 und Fig. 2 dargestellten ersten Ausfünrungsfoim der Erfindung besteht der eigentliche (ursprüngliche) Kessel aus der Brennkammer 1 und dem Nachschaltheizflächenzug 2. Die Wände der Brennkamuler 1 sind mit Rohren 7' des Hochdruckrohrsystems 3 des Kessels abgekleidet. Die Nachschaltheizflächen (Überhitzer, Speisewasservorwärmer) des Nachschaltheizflächenzuges 2 gehören ebenfalls zum Hochdruckrohrsystem 3 des Kessels.
An der Stirnseite der Brennkammer 1 ist eine separate, prismatische Vorbrennkamuer 4 angeordnet, die einen rechteckigen lichten Horizontalquerschnitt aufweist. Die Kohlenstaubbrenner 5 sind als irbelbrenner ausgebildet und in der Vorbrennkammerdecke angeordnet. Die Vorbrennkammer 4 wird während des Betriebes von den Flammengasen von oben nach unten durchströmt. Die Wände der Vorbrennkammer 4 sind ebenfalls mit Rohren 3" des Hochdruckrohrsystems 3 abgekleidet. (Diese sind zur Verbesserung der Zündbedingungen wenigstens zum Teil mittels Stampfmasse abgekleidet.) Die Austrittsöffnungen 6 der Vorbrennkammer 4 stehen über Verbindungskanäle 7, 7', 7' mit der Brennkammer 1 in Verbindung.
Am Boden der Brennkammer 1 ist als Austraggerät 8 für unverbrannte Eohleteilchen eine horizontale Förderschnecke angebracht.
In die Brennkammer 1 wird während des Betriebes zur Bindung des S02 der Plammengase über die Düsen 9 Kalkstaub eingeblasen.
Auf der Rückseite des eigentlichen Kessels (Brennkammer 1 und Nachschaltheizflächenzug 2) sind zwei Drehluftvorwärmer 10 angeordnet. Zwischen dem eigentlichen Kessel und den zwei Drehluftvorwärmern 10 sind zwei Nachschaltheizflächenblöcke 11 aufgestellt, die die bei Kohlefeuerung zusätzlich notwendigen Berührungsheizflächen enthalten. (Die Berührungsheizflächen im Nachschaltheizflächenzug 2 des Kessels werden bei Umstellung auf Kohlefeuerung "aufgelockert" und dadurch in ihrer Größe verringert.) Diese Nachschaltheizflächenblöcke 11 können in der Werkstätte vorgefertigt und zum Kraftwerk transportiert werden.
Bei der in Fig. 3 und Fig. 4 dargestellten zweiten Ausführungsform der Erfindung sind an der Stirnseite der Brennkammer 1 drei separate Vorbrennkammern 4' angeordnet, die kreisförmige lichte Horizontalquerschnitte und vertikale Achsen aufweisen. Die lichte Höhe H der Vorbrennkanern 4' ist mehr als doppelt so groß als deren lichte Tiefe T (Innendurchmesser) und stimuli mit der lichten Höhe H' der Brennkammer 1 ungefähr überein.
Die Brenner 5' für die Einblasung von Kohlenstaub und Verbrennungsluft sind in den oberen Hälften der Vorbrennkammern 4' angeordnet und tangieren - im Horizontalschnitt - an die vertikalen Zylinderwände der Vorbrennkammern 4!. Durch diese Art der einblasung wird der Verbrennuagsablauf intensiviert.
Die Austrittsöffnungen 6 der drei Vorbrennkammern 4' stehen wieder über drei Verbindungskanäle 7, 7', 7 " mit der Brennkammer 1 in Verbindung.
in letztere wird während des Betriebes wieder Kalkstaub über die Düsen 9 eingeblasen.
Die übrigen Positionen der zweiten Ausführung der grfindung stimmen mit den Positionen der ersten Ausführungsform dann überein, wenn die Eositionsnummern dieselben sind.
Leerseite

Claims

Patent ansprüche ¼)i. Wasserrohrkessel mit einer Brennkammer und einem oder mehreren Nachschaltheizflächenzügen, dadurch gekennzeichnet, daß er eine oder mehrere separate Vorbrenakammern (4, 4') besitzt, die während des Betriebes von den Blammengasen von oben nach unten durchströmt wird bzw. werden und daß die Austrittsöffnung(en) (6) der Vorbrennkammer(n) (4, 4') - vorzugsweise über Verbindungskanäle (7, 7', 7'') - in an sich bekannter Weise in die Brerzkammer (1) münden.
2. Wasserrohrkessel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die lichte Höhe (H) einer Vorbrennkammer (4, 4') wenigstens doppelt so groß ist als deren (maximale) licht Tiefe (T).
3. Wasserrohrkessel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine Vorkammer (4, 4') eine vertikale oder angenähert vertikale Längsachse und in an sich bekannter gleise einen kreisförmigen oder kreisähnlichen lichten Horizontalquerschnitt aufweist.
4. Wasserrohrkessel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß während des Betriebes die Einblasung des Kohlenstaubes und der Verbrennungsluft über Brenner (5, 5') in die obere(n) Hälfte(n) der Vorbrennkammer(n) (4, 4') erfolgt.
5. Wasserrohrkessel nach Anspruch 1, 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Einblasung des Kohlenstaubes und der Verbrennungsluft in an sich bekannter Weise tangential oder angenähert tangential an die - vorzugsweise vertikalen - Zylinderwände der Vorbrennkammern (4') erfolgt.
6. Wasserrohrkessel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wände der Vorbrenrikammer(n) (4, 4') in an sich bekannter Weise weitgehend oder zur Gänze mit Kühlrohren (3'') abgekleidet oder aus Kühlrohren (3§') gebildet sind, die vorzugsweise an das Hochdruckrohrsystem (3) des Kessels angeschlossen sind.
7. Wasserrohrkessel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlrohre (3") der Vorbrennkamzqer(n) (4, 4') in an sich bekannter Weise wenigstens teilweise mit Stampfmasse abgekleidet sind.
8. Wasserrohrkessel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Austrittsöffnung(en) (6) der Vorbrennkammer(n) (4, 4') von deren unteren Hälfte(n) abzweigen.
9. Wasserrohrkessel nach Anspruch ?, dadurch gekennzeichnet, daß die lichte(n) Höhe(n) (H) der Vorbrennkammer(n) (4, 4' mit der lichten Höhe (H') der Brennkammer (1) übereinstimmt oder ungefähr übereinstimmt.
10. Wasserrohrkessel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnent, daß die lichte(n) Höhe(n) (H) der Vorbrennkammer(n) (4, 4' größer ist bzw. sind als die lichte Höhe (H') der Brennkammer (1).
ii. Wasserrohrkessel nach Anspruch 1 mit mehreren Vorbrennkammern, dadurch gekennzeichnet, daß die lichten Höhen (H) der Vorbrenukammern (4') unterschiedlich groß sind.
12. Wasserrohrkessel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß während des Betriebes in die Brennkamler (1) halksfaub eingeblasen wird.
13. Wasserrohrkessel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Brennkammer (1) wenigstens eine Austragsvorrichtung (8) für (unverbrannte) Kohlekörnchen angeordnet ist.
14. Wasserrohrkessel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß rauchgasseitig zwischen dem eigentlichen Kessel und den(m) Luftvorwärmer(n) (10) ein oder mehrere Nachschaltheizflächenblöcke (11) angeordnet sind.