DE69111527T2

DE69111527T2 - Kessel zur Erzeugung von Dampf und Verfahren zum Auslass von Asche.

Info

Publication number: DE69111527T2
Application number: DE69111527T
Authority: DE
Inventors: Mario Salerno Magaldi
Original assignee: Individual
Current assignee: Magaldi Power SpA
Priority date: 1990-03-02
Filing date: 1991-03-04
Publication date: 1996-01-18
Anticipated expiration: 2011-03-05
Also published as: EP0471055B1; EP0471055A1; IT1241408B; GR3017846T3; IT9019554A0; JPH04507134A; US5255615A; AU651965B2; JP2604083B2; AU7442291A; IT9019554A1; FI915085A0; CA2055438C; KR970011015B1; ATE125613T1; ES2077845T3; DK0471055T3; FI100614B; DE69111527D1; KR920701756A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Kessel zum Erzeugen von Dampf gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, gemäß der Patentschrift US-A-4 887 539, wie in der EP- A-0 252 967 desselben Anmelders beschrieben.
In diesem Europäischen Patent wird eine Vorrichtung beschrieben, die auf einem Förderband basiert, das in der Lage ist, hohen Temperaturen zu widerstehen und so konstruiert ist, daß es eine Ausdehnung in jeder Richtung ermöglicht und aus zwei getrennten, aber verbundenen Elementen besteht, die getrennte Funktionen des Lastentragens und der Förderung ausführen. Dieses Band ist in einer hermetisch abgedichteten Stahlbox enthalten, die an dem Kesselboden in der Weise befestigt ist, daß das Band die Asche kontinuierlich empfängt und entlädt.
Da diese Vorrichtung ausgezeichnet funktioniert und bereits eine optimale Lösung für das Problem der trockenen Extraktion der Bodenasche aus dem Kessel darstellt, wird angenommen, daß ein Aschenauffangsystem zwischen dem Boden des Kessels und dem Förderband vorteilhaft sein würde, um kurze Stops des Bandes für die Wartung zu erlauben, indem das direkte Fallen großer Klumpen gesammelter Asche auf das Band verhindert und eine nachteilige Bestrahlung des Bandes beseitigt wird, wenn ein Multibrenner-Kessel mit Öl oder Gas gespeist wird.
Das Dokument US-A-4 887 539 beschreibt, daß die Wärme in den Kessel zurückgeführt wird, um seinen Wirkungsgrad zu erhöhen. Weiterhin ist im Stand der Technik auch eine hermetisch abgedichtete Box bekannt, die die Abziehvorrichtung, welche ein Förderband enthält, trägt.
Es wurde jedoch festgestellt, daß eine einstufige Auslaßvorrichtung nicht ausreichend ist, die Asche zu kühlen, wenn sich große Ansammlungen von Asche unregelmäßig vom Boden des Kessels aus auf die Vorrichtung herabstürzen und diese großen Klumpen die Menge des Wärmeaustausches zwischen der Asche und der Abziehvorrichtung vermindern, und deshalb auch die Menge der rückgeführten Wärme in den Kessel vermindern.
Diese Nachteile werden beseitigt, und die Probleme werden durch ein zweistufiges System gemäß dem Anspruch 1 und einem Verfahren gemäß Anspruch 10 gelöst. Weitere vorteilhafte Merkmale werden in den abhängigen Ansprüchen dargestellt.
Die vorliegende Erfindung löst perfekt dieses Problem insoweit, als sie die Verbindung der Abziehvorrichtung mit dem Kessel mittels einer Zufuhr für den Aschenübergang bereitstellt, die einen Sammler verwendet und deren Boden durch eine Reihe von Auslaßventilen geschlossen werden kann.
Dieses erlaubt kurze Wartungsarbeiten, die an der Abziehvorrichtung und in der angeschlossenen Maschinenanlage auszuführen sind, ohne die Funktion des Kessels unterbrechen zu müssen, vorausgesetzt, daß der Trichter einen Sammelspeicher von beträchtlicher Kapazität darstellt.
Weiterhin strahlt der Trichter mit den Auslaßventilen und dem Band die Wärme in die Verbrennungskammer zurück und trägt dazu bei, den Wirkungsgrad des Dampferzeugers zu erhöhen. Diese Tatsache stellt einen bemerkenswerten Vorteil gegenüber traditionellen feuchten Abziehvorrichtungssystemen dar, bei der die Verbrennungskammer durch einen Schlitz im Boden auf eine Reflektion von Wasser blickt, in der der Wärmefluß zerstreut wird.
Die Zwischenposition der halbgeöffneten Auslaßventile verhindert, während sie den Durchgang der Asche mit normaler Korngröße ermöglicht, den gewaltsamen Aufprall von Klumpen größeren Ausmaßes auf das Band, und durch das Bedienungspersonal wird das Vorhandensein dieser großen Aschenklumpen in dem Trichter beobachtet, das dann die Ventile vollständig öffnet und den geführten Fall auf das Band bewirkt. Die Steuerung kann durch beliebig geeignete Mittel, zum Beispiel durch eine Infrarotfernsehkamera, ausgeführt werden.
In EP-A-0 252 967 wird keine besondere Behandlung der Asche nach dem Auslaß aus der Abziehvorrichtung beschrieben und nur die Tatsache erwähnt, daß ein zyklisch arbeitendes Ventil bereitgestellt werden kann, um den Eingang von Nebenluft zu begrenzen oder zu verhindern.
In dem System der vorliegenden Erfindung wird jedoch eine vorbestimmte Menge von Außenluft verwendet, welche durch den Unterdruck, der in dem Kessel existiert, angezogen und im Gegenstrom entlang der Asche und dem Band geführt wird. Auf diese Weise tauscht die kalte Luft mit dem System und der Asche Wärme aus und fördert die Verbrennung des unverbrannten Materials. Diese Wärme wird wieder in den Kessel eingeführt und trägt zur Erhöhung des Wirkungsgrades des Kessels und/oder zur Verminderung des Verbrauchs des brennbaren Materials bei. Die Asche, der das unverbrannte Material entzogen ist, wird von einem rauchenden Produkt in eine wertvolle und ökologisch verträgliche Komponente umgewandelt.
Einige Kohlearten und besondere Betriebsbedingungen des Dampferzeugers können die Bildung großer Agglomerate der Asche bewirken, die unregelmäßig auf dem Boden des Kessels herabstürzen.
Diese Verkrustungen erzeugen eine verminderte Oberfläche für den Wärmeaustausch mit dem kühlenden Fluid und deshalb wurde ein Vorzerkleinerer mit der Funktion des Zerbrechens großer Verkrustungen in das Auslaßgehäuse der Abziehvorrichtung eingeführt.
Der Vorzerkleinerungsschritt erlaubt:
- die Verkleinerung der Verkrustungen in Stücke, die behandelt und durch das Zerkleinerungssystem stromabwärts transportiert werden können, und
- das Vergrößern der Austauschflächen zwischen der Asche und dem kühlenden Fluid.
Wenn der feste Brennstoff, der in dem Kessel verbrannt wird, einen hohen Prozentsatz an Asche aufweist oder wenn die Asche oft in großen Klumpen agglomeriert, kann Stromabwärts von der Abziehvorrichtung auch ein Förderband für eine Nachkühlung verwendet werden. Das Förderband ist vorzugsweise in der Art, wie es in EP-A-0 252 967 beschrieben wird, es handelt sich dabei um ein Band, das in einer Stahlbox enthalten ist, die mit einer Staubsammelanlage ausgestattet ist.
Diese Lösung ermöglicht:
- ein Erreichen der vollständigen Kühlung selbst von großen Aschenverkrustungen unter ihren Schmelz punkt, was den geschmolzenen Kern durch die erstarrende Kruste auf der Außenseite geschützt hält,
- die Erhöhung der Berührungsdauer zwischen der Asche und dem kühlenden Fluid,
- das Anheben der Asche auf eine Höhe, so daß nachfolgende Handhabungen unter Schwerkraft ermöglicht werden,
- das Erreichen eines glatten Bypasses der gesamten Nachbehandlungsanlage im Falle von Wartungsarbeiten,
- das Erreichen einer vollständigen Verbrennung des unverbrannten Materials, insbesondere, wenn die Abziehvorrichtung in einem Kessel verwendet wird, der Brenner mit niedrigem NOx aufweist.
Stromabwärts der Nachkühlung wird die Asche, die vollständig die Erstarrungstemperatur erreicht hat, durch einen geeigneten Zerkleinerungszyklus und zu einer Größe verkleinert, die mit jeder Mischung mit der Flugasche verträglich ist, und dann wird sie in einem Zwischensilosammler vor einem nachfolgenden pneumatischen oder mechanischen Transport gesammelt.
Diese Lösung unterbricht die Kontinuität zwischen den Prozessen der Extraktion, des Zerkleinerns und des Transports mit folgenden positiven Aspekten:
- Verminderung der Betriebszeit der Förderelemente stromabwärts der Abziehvorrichtung und konsequente Verminderung der Bruchgefahr und der Abnutzung,
- optimaler Betrieb mit konstanter Beladung des pneumatischen Fördersystems,
- kein Einfluß irgendeiner Unwirksamkeit des Zerkleinerungs- und Fördersystems auf die Kontinuität des Betriebes des Dampferzeugers.
Die Zerkleinerung ist normalerweise in drei Stufen aufgeteilt und genau in eine Vorzerkleinerung, die die Klumpen grob auf akzeptable Größe verkleinert, in eine zweite Zwischenstufe und schließlich in eine Zerkleinerung, die die Größe der Stücke auf eine Feinheit verkleinert, die pneumatisch gefördert werden kann.
Das Fördersystem unter der Abziehvorrichtung kann entweder durch mechanische Systeme oder durch pneumatische Systeme verwirklicht werden. Das pneumatische System scheint jedoch vorteilhaft zu sein, weil es aufgrund seiner geringeren Größe besser geeignet ist, als Zusatz zu einer bereits bestehenden Anlage installiert zu werden.
Das System der vorliegenden Erfindung erscheint als eine bevorzugte Ausführungsform in der folgenden detaillierten Beschreibung und wird mit Bezugnahme auf die anhängenden Zeichnungsblätter ausgeführt, in denen:
Fig. 1 eine teilweise quergeschnittene Draufsicht des Bereichs des Kesselbodens mit dem Einführungstrichter und der Abziehvorrichtung ist,
Fig. 2 eine Zeichnung der Abziehvorrichtung ist, und
Fig. 3 eine Zeichnung des Zerkleinerungs-, Kühlungs- und Förderkomplexes ist.
Als erstes sind bezugnehmend auf die Figuren 1 und 2 unterschiedliche Elemente zu sehen, die bereits in EP-A- 0 252 967 beschrieben werden. Die Abziehvorrichtung, die insgesamt in Figur 2 mit der Bezugsnummer 20 gezeigt wird, besteht aus dem Förderband, das aus einer Reihe von Stahlplatten 1 hergestellt wird, die laterale Verschalungen 11 aufweisen, die die Funktion zum Tragen der Last erfüllen, während der mechanische Zug durch ein Stahldrahtband 2 ausgeführt wird, dessen Reibung durch eine zylindrische Antriebstrommel 7 aktiviert wird und durch eine Spanntrommel 13 gespannt wird. Der obere lastentragende Lauf des Bandes wird durch glatte Rollen 3 gestützt, während der untere Rücklauf durch Räder 4 gestützt wird und das Ganze durch eine Gehäusebox 15 getragen wird.
Zwischen der Abziehvorrichtung 20 und dem Kessel 30 wird gemäß der vorliegenden Erfindung ein Einführungstrichter 40 bereitgestellt, der an dem Kesselboden durch eine hydraulische Sicherung 41 befestigt ist. Der Trichter umfaßt Seitenwände 42, die innen mit geeignetem feuerfesten Material beschichtet sind und Kontrollfenster 43 aufweisen. Der Boden des Trichters ist mit Auslaßventilen 44 ausgestattet, die auch mit feuerfestem Material auf den Seiten, die der Flamme ausgesetzt sind, beschichtet sind und mit Scharnieren entweder zur Befestigung an der Konstruktion des Trichters oder an dem hydraulischen Zylinder 45, der die Bewegung aktiviert, ausgestattet sind.
In Figur 1 wird die vollgeöffnete Position der Ventile 44 in durchgezogenen Linien und die vollständig geschlossene Position in gestrichelten Linien dargestellt. Ihre normale Arbeitsstellung ist die dazwischen liegende halbgeöffnete Position, was mehr oder weniger einer Fortsetzung der Neigung der Seitenwände 42 des Trichters entspricht, so daß alle Klumpen agglomerierter Asche gestoppt werden, in diesem Fall öffnet das Bedienungspersonal die Auslaßventile 44 vollständig, um die Klumpen vorsichtig auf das Band fallen zu lassen, während die vollständig geschlossene Position angewendet wird, wenn kurze Unterbrechungen des Bandes bewirkt werden müssen, wobei in diesem Fall der Trichter als ein Sammelspeicher dient oder, wenn ein Mehrfachbrennstoffbrenner mit Gas oder Öl betrieben wird und damit die Verwendung der Abziehvorrichtung überflüssig macht.
Bezugnehmend nun auf die Figuren 2 und 3 kann auch das Zerkleinerungs-, Kühlungs- und Fördersystem für die Asche, die von der Abziehvorrichtung 20 ausgelassen wird, gesehen werden. Die Asche wird erst in einem Vorzerkleinerer 50 gemahlen, der vorzugsweise als eine Mühle mit rotierenden Hämmern ausgeführt wird, die in dem Auslaßgehäuse 22 der Abziehvorrichtung 20 über der Antriebstrommel 7 angeordnet sind.
Von dem Vorzerkleinerer 50 kann die grob zerkleinerte Asche auf ein zweites Förderband 60 fallen, das aus einem analogen Typ wie die Abziehvorrichtung 20 sein kann und deshalb durch eine Antriebstrommel 61 angetrieben und durch eine Spanntrommel 62 gespannt wird. Dieses zweite Förderband hat die Funktion eines Förderbandes und eines Nachkühlers der Asche, die durch einen gegenläufigen Luftstrom gekühlt wird, der mittels des Eingangs 63, der auf dem oberen Ende des Aschenauslasses angeordnet ist, eingeführt wird, und einem ersten Zerkleinerer 70 und dann einem zweiten Zerkleinerer 72 zugeführt wird. Vom letzteren wird die Asche, die nun auf eine pneumatisch transportierbare Größe verkleinert ist, einem Sammeltrichter 74 zugeführt und von hier aus zu einem Verteiler 76 zu den Fördersystemen, die aus pneumatischen Pumpen, Ausstoßvorrichtungen oder Sauglüftern bestehen können. Über dem ersten Zerkleinerer 70 ist ein Notverteiler 66 angeordnet, der, falls erforderlich, die Umlenkung der Asche zu einer Notsammelbox 68 ermöglicht.
Das System ist modular und deshalb ermöglicht es in seiner Gesamtheit die Herstellung von trockener Asche, die bis zu einem Punkt zerkleinert ist, so daß sie geeignet ist, mit Flugasche gemischt zu werden, und somit ist sie, insbesondere in die Baumaterialindustrie als eine Komponente von Zement oder Beton leicht rückführbar.
Aus Wirtschaftlichkeitsgründen kann man jedoch vollständig oder teilweise die Komponenten des Zerkleinerungssystems ausschließen, von denen grobkörnige Asche erhalten wird.
Der Nachkühler kann durch Verbinden des Zerkleinerungs- Systems mit der ersten Abziehvorrichtung unbenutzt bleiben, wenn Kohle mit mäßiger Aschenmenge verwendet wird.

Claims

1. Kessel (30) zum Erzeugen von Dampf mit einem trockenen, modularen Auslaßsystem für Bodenasche, wobei das System umfaßt:

(a) eine Abziehvorrichtung (20), die ein Förderband (1, 2) einschließt, das hochtemperaturfest ist und so konstruiert ist, daß es eine Ausdehnung in jeder Richtung ermöglicht, wobei das Förderband zwei getrennte aber verbundene Elemente zur Durchführung der Funktionen des Lastentragens und der Förderung aufweist;

(b) eine hermetisch abgedichtete Box (15), die die Abziehvorrichtung enthält;

(c) einen Einführungstrichter (40), der am Boden des Kessels befestigt ist und mit der Abziehvorrichtung gekoppelt ist;

dadurch gekennzeichnet, daß das System ausgestattet ist mit

(d) einer Vorrichtung (50, 70, 72) zum Zerkleinern der Asche;

(e) einem zweiten Förderband (60), das die Funktion eines Nachkühlers der Asche, der auch in einer hermetisch abgedichteten Box enthalten ist, aufweist und

(f) einer oder mehreren Öffnungen in der Aufnahmebox für die Abziehvorrichtung und/oder den Nachkühler, um Luft einzuführen, wobei die Luft durch den Unterdruck, der in dem Kessel existiert, angesaugt wird und den Aschepfad im Gegenstrom durchläuft, so daß mit der Asche und den Förderbändern Wärme ausgetauscht und die Verbrennung des unverbrannten Stoffes gespeist wird, und schließlich der erwärmte Luftstrom durch den Boden des Kessels eingeführt wird.

2. Kessel zum Erzeugen von Dampf gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Element des Förderbandes aus einer Reihe von Stahlplatten (1) zusammengesetzt ist, die einen kontinuierlichen Trog zur Durchführung der Lastentragfunktion bilden und ein anderes Element des Förderbandes ein Stahldrahtband (2) ist, das eine hohe Festigkeit zur Durchführung der Förderfunktion aufweist.

3. Kessel zum Erzeugen von Dampf gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Einführungstrichter (40) ein Auslaßventil (44) auf dem Boden einschließt, um ein Sammellager auf der Innenseite des Trichters bereitzustellen.

4. Kessel zum Erzeugen von Dampf gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Auslaßventil (44) eine normale Arbeitsposition, eine Schließposition, um den Auslaß von Asche während der Zeiten zu verhindern, zu denen die Abziehvorrichtung zeitweise anhält, und eine geöffnete Position, um Klumpen agglomerierter Asche auszulassen, einnehmen kann.

5. Kessel zum Erzeugen von Dampf gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Trichter (40) einen Auslaß (44) einschließt; und der Trichter (40), der Auslaß (44) und das Förderband (20) eine Flamme im Kessel (30) sehen und folglich einen Wärmefluß in den Kessel zurückstrahlen, der zum Erhöhen des Wirkungsgrades des Kessels beiträgt.

6. Kessel zum Erzeugen von Dampf gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zerkleinerungs-, Kühlungs- und Fördervorrichtung (70, 72) einen Vorzerkleinerer (50) zum Vermindern von Verkrustungen mit außergewöhnlichen Abmessungen einschließt, um die Wärmeaustauschf lächen mit dem Kühlstrom in dem Nachkühler (60) zu vergrößern.

7. Kessel zum Erzeugen von Dampf gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er ein Zusatzkühlsystem einschließt, um die Temperatur der trockenen Asche unter ihren Schmelzpunkt zu erniedrigen.

8. Kessel zum Erzeugen von Dampf gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zerkleinerungsvorrichtung (70, 72) der Asche ermöglicht, Tockenerde zu bilden, um Teilchen unterschiedlicher Größe gemäß nachfolgender industrieller Verwendungen zu erhalten.

9. Kessel zum Erzeugen von Dampf gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zerkleinerungsvorrichtung (70, 72) mindestens ein Gerät (72) zur Trockenzerkleinerung der Asche auf eine Feinheit, die der Asche ermöglicht, mit Flugasche gemischt zu werden, einschließt.

10. Verfahren zum trockenen Auslaß von Bodenasche aus einem dampferzeugenden Kessel (30), das folgende Schritte umfaßt:

- Auslaß von trockener Bodenasche aus dem Kessel;

- Führen der trockenen Bodenasche durch einen Einführungstrichter (40);

- Aufnahme der trockenen Bodenasche von dem Einführungstrichter (40) auf eine Abziehvorrichtung (20), die ein Förderband (1, 2) und eine hermetisch abgedichtete Box einschließt;

- Auslaß der trockenen Bodenasche von der Abziehvorrichtung (20) auf ein zweites Förderband (60), das auch in einer hermetisch abgedichteten Box enthalten ist und die Funktion eines Nachkühlers der Asche aufweist;

- Zerkleinern, Kühlen und Befördern der trockenen Bodenasche, die von dem zweiten Förderband (60) ausgebracht wird, und

- Ansaugen von Außenluft durch eine oder mehrere Öffnungen in den hermetisch abgedichteten Boxen der Abziehvorrichtung (20) und/oder des Nachkühlers (60), Durchlaufen von Außenluft im Gegenstrom zum Aschepfad, so daß mit der Asche und den Förderbändern Wärme ausgetauscht und die Verbrennung des unverbrannten Stoffes gespeist wird und schließlich der erwärmte Luftstrom durch den Boden des Kessels eingeführt wird.

11. Verfahren nach Anspruch 10, das weiterhin den Schritt der Rückstrahlung des Wärmeflusses in den Kessel (30) durch Blicken des Einführungstrichters (40) und des Förderbandes (20) auf eine Flamme in dem Kessel umfaßt.

12. Verfahren nach Anspruch 10, wobei der Schritt des Zerkleinerns, Kühlens und Förderns der trockenen Bodenasche eine Vorzerkleinerung der Asche in einem Vorzerkleinerer (50) zum Vermindern der Verkrustungen außergewöhnlicher Abmessungen einschließt, um die Wärmeaustauschflächen mit dem Kühlstrom in dem Nachkühler (60) zu erhöhen.

13. Verfahren nach Anspruch 10, das weiterhin den Schritt der Erniedrigung der Temperatur der trockenen Bodenasche unter ihren Schmelzpunkt unter Verwenden eines Zusatzkühlsystems umfaßt.

14. Verfahren nach Anspruch 11, wobei der Schritt des Zerkleinerns, Kühlens und Förderns der trockenen Bodenasche den Schritt eines Trockenmahlens der trockenen Bodenasche einschließt, um Teilchen unterschiedlicher Größe gemäß nachfolgender industrieller Verwendungen zu erhalten.

15. Verfahren nach Anspruch 11, wobei der Schritt des Zerkleinerns, Kühlens und Förderns den Schritt einer Trockenzerkleinerung der trockenen Bodenasche zu einer Feinheit, die der trockenzerkleinerten Asche ermöglicht, mit Flugasche gemischt zu werden, einschließt.