DE1091091B

DE1091091B - Method and device for heating fluidized bed ovens

Info

Publication number: DE1091091B
Application number: DEB54923A
Authority: DE
Inventors: Dr Willi Klingler; Dipl-Ing Joachim Nitschke
Original assignee: BASF SE
Current assignee: BASF SE
Priority date: 1959-09-25
Filing date: 1959-09-25
Publication date: 1960-10-20
Also published as: BE595032A; GB890986A; NL255583A

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Anheizen von Wirbelschichtöfen Es ist bekannt, einen Wirbelschichtofen durch Einführung von außerhalb des Ofens auf die jeweilige Reaktionstemperatur erhitztem Wibelgut oder heißen Gasen oder Dämpfen zu zünden. Bekannt ist auch, das Wirbelgut in ruhendem Zustand in Wirbeischichtöfen dadurch bis zur Zündtemperatur zu erhitzen, daß die Oberfläche des Wirbelgutes von den Flammen eines Brenners bestrichen wird. Diese Verfahren haben den Nachteil, daß die Irrbetriebnahme des Ofens eine verhältnismäßig lange Zeit beansprucht bzw. Fehlzündungen und Verbackungen des Wirbelgutes auftreten können. Diese Nachteile fallen insbesondere bei Dampfkesseln mit Wirbelschichtfeuerung ins Gewicht, da es im Dampfkesselbetrieb notwendig ist, die Energie kurzfristig bereitstellen zu können. Method and device for heating fluidized bed ovens It is known a fluidized bed furnace by introducing from outside the furnace on the respective reaction temperature heated Wibelgut or hot gases or vapors to ignite. It is also known that the fluidized material is in a quiescent state in fluidized bed furnaces thereby to heat up to the ignition temperature that the surface of the fluidized material of is brushed over the flames of a burner. These methods have the disadvantage that the incorrect operation of the furnace takes a relatively long time or Misfire and caking of the vertebral material can occur. These disadvantages are particularly important in the case of steam boilers with fluidized bed combustion, as it in steam boiler operation it is necessary to be able to provide the energy at short notice.

Es ist auch bereits vorgeschlagen worden, den Wirbelschichtofen durch Erhitzen eines mit hochsiedendem Heizöl getränkten Gemisches von porösem - Inertmaterial mit Elementarschwefel im Ofen unter Durchwirbelung mittels von unten eingeführter Luft auf die für die Durchführung der jeweils gewünschten Umsetzung erforderliche Temperatur zu bringen. Bekanntgeworden ist schließlich auch der Vorschlag, den Wirbelschichtofen mit einem Gemisch von Inertstoffen und festen Brennstoffen, vorzugsweise Braunkohle, zu beschicken und mittels vorgeheizter Luft den Brennstoff unter Durchwirbelung der Ofenfüllung zu verbrennen. Zum Stand der Technik gehört auch die Aufheizung durch seitliche Einführung brennbarer Gase in die von unten durch einen Rost eingeführten Fluidisierungsgase aufgewirbelte Feststoffschicht. It has also been proposed to use the fluidized bed furnace Heating a mixture of porous - inert material soaked in high-boiling fuel oil with elemental sulfur in the furnace with turbulence by means of a introduced from below Air to the required for carrying out the particular implementation desired Bring temperature. Finally, the suggestion, the fluidized bed furnace, also became known with a mixture of inert substances and solid fuels, preferably lignite, to charge and by means of preheated air the fuel while swirling the furnace filling to burn. The state of the art also includes heating by introducing flammable gases from the side into those introduced from below through a grate Fluidizing gases whirled up solid layer.

Auch diese Verfahrensweisen benötigen eine verhältnismäßig lange Zeit. Außerdem muß dabei das Fluidisierungsmittel auf die Selbstentzündungstemperatur des Hilfsbrennstoffes aufgeheizt werden. These procedures also take a relatively long time Time. In addition, the fluidizing agent must be at the auto-ignition temperature of the auxiliary fuel are heated.

Es wurde gefunden, daß man einen Wirbelschichtofen in wesentlich kürzerer Zeit aufheizen und auf seine volle Leistung bringen kann, indem man eine scharfe Flamme aus einer Zündkammer in eine Schicht von in auf- und abwirbelnder Bewegung gehaltenen festen Inerstoffen brennen läßt und unmittelbar nach Entzündung der Flamme umzusetzendes körniges Gut in die Schicht einführt. It has been found that a fluidized bed furnace is essential can heat up in a shorter time and bring it to its full performance by using a sharp flame from an ignition chamber in a layer of in swirling up and down Solid substances held in motion can burn and immediately after ignition the flame introduces granular material to be converted into the layer.

Als Inertstoffe können z. B. Sand, Kies oder Abbrände verwendet werden. Für die Inbetriebnahme eines Wirbelschichtofens für die Verbrennung von Kohle verwendet man zweckmäßig die Asche, die während des Betriebs aus dem Wirbelschichtofen abgezogen worden ist. Die Ofenfüllung kann gegebenenfalls auch aus einem für die Umsetzung im Ofen benötigten Katalysator bestehen. As inert substances, for. B. sand, gravel or burn-offs can be used. Used for the commissioning of a fluidized bed furnace for the combustion of coal it is advisable to use the ashes drawn off from the fluidized bed furnace during operation has been. The furnace filling can optionally also consist of one for the implementation the catalyst required in the furnace.

Handelt es sich bei dem im Wirbelschichtofen zu behandelnden Reaktionsgut um schwer entzündbare Stoffe, z. B. gasarme, sehr nasse Steinkohle mit geringem Feinkornanteil, so speist man vorteilhaft in die Schicht von in auf- und abwirbelnder Bewegung gehaltenen festen Inertstoffen zunächst einen leicht entzündbaren Brennstoff, vorzugsweise trockene Braunkohle, ein und beginnt mit der Einführung des schwer entzündbaren umzusetzenden Gutes erst nach der Zündung des Brennstoffes und Erhitzung der Wirbelschicht auf die Zündtemperatur des umzusetzenden Gutes. Is it the reaction material to be treated in the fluidized bed furnace? around hardly flammable substances, e.g. B. low-gas, very wet coal with low Fine grain fraction, so it is advantageous to feed into the layer of in swirling up and down Solid inert substances held in motion first a highly flammable fuel, preferably dry brown coal, one and begins with the introduction of the hard Flammable goods to be converted only after the fuel has been ignited and heated the fluidized bed to the ignition temperature of the material to be converted.

Zur Zündung des Ofens setzt man einen oder auch gleichzeitig oder kurz hintereinander mehrere Zündbrenner in Betrieb und leitet das auf die auf- und abwirbelnde Bewegung des Ofeninhaltes vermittelnde Gas von unten durch einen Rost in die Schicht ein. To ignite the stove one uses one or at the same time or several pilot burners in quick succession and forwards it to the open and swirling movement of the furnace contents conveying gas from below through a grate into the shift.

Hierdurch entsteht die Wirbelschicht aus inertem Wirbelgut, die eine Höhe von z. B. 90 cm hat.This creates the fluidized bed of inert fluidized material, the one Height of z. B. 90 cm.

Ist das Reaktionsgut sehr naß, so wird die Brennstoffmenge langsam reduziert, während die eingespeiste Menge an Reaktionsgut gesteigert wird. If the reaction mixture is very wet, the amount of fuel will be slow reduced, while the amount of reaction material fed in is increased.

Es ist auch möglich, Heizöl als Brennstoff in das inerte Wirbelgut einzuführen. It is also possible to use heating oil as fuel in the inert fluidized material to introduce.

Die Flammen des bzw. der Zündbrenner liegen innerhalb der Wirbelschicht, brennen also in die Wirbelschicht hinein. Damit die Zündflamme nicht verlischt, ist es notwendig, eine sehr scharfe, schweißbrennerartige Flamme zu erzeugen, indem man Luft und Brennstoff annähernd im stöchiometrischen Verhältnis einführt und den bzw. die Brenner bis nahe an die Abreißgrenze belastet. The flames of the pilot burner (s) lie within the fluidized bed, so burn into the fluidized bed. So that the pilot flame does not go out, it is necessary to create a very sharp, welding torch-like flame by adding one introduces air and fuel approximately in the stoichiometric ratio and the or the burner is loaded close to the tear-off limit.

Entsprechend diesen Anforderungen ist eine Brennerkonstruktion zu wählen, die eine lange Flamme erzeugt. Um das Löschen der Flamme durch das Wirbelgut zu vermeiden, ordnet man den Brenner in einer mit feuerfesten Steinen ausgemauerten Zündkammer an, die sich etwa über ein Drittel der Hälfte der Flammenlänge erstreckt. Durch die Wärmerückstrahlung der Ausmauerung wird die Verbrennung und Bildung einer scharfen Flamme gefördert. Den Querschnitt der Zündkammer und damit die Gasgeschwindigkeit in der Flamme wählt man so groß, daß das Wirbelgut nur außerhalb der Zündkammer mit der Flamme in Berührung kommt, nicht aber in die Zündkammer eindringen kann. Besonders geeignet sind Zerstäuberbrenner für leichtes bis mittelschweres Heizöl, bei denen die Luft um die Öldüse herum mit leichtem Drall zugeführt wird. A burner construction is to meet these requirements choose that produces a long flame. About the quenching of the flame by the vortex material to avoid putting the burner in one with refractory bricks lined ignition chamber, which is about a third of half the length of the flame extends. The heat reflection of the brick lining causes the combustion and Creation of a sharp flame promoted. The cross section of the ignition chamber and thus the gas velocity in the flame is chosen so large that the fluidized material is only outside the ignition chamber comes into contact with the flame, but does not penetrate into the ignition chamber can. Atomizer burners are particularly suitable for light to medium-weight items Heating oil in which the air is fed around the oil nozzle with a slight twist.

Die erfindungsgemäße Arbeitsweise, bei der das unmittelbar nach der Entzündung der Flamme in die aufgewirbelte Inertstoffschicht eingeführte Reaktionsgut sehr schnell in der Wirbelschicht verteilt und in Berührung mit der Flamme entzündet wird, ermöglicht es, daß innerhalb von etwa 5 Minuten die Reaktion sich auf die gesamte Wirbelschicht ausdehnt, die dann eine gleichmäßige Temperatur besitzt, und daß die Zündbrenner schon nach dieser kurzen Zeit stillgelegt werden können. The inventive method, in which the immediately after Ignition of the flame introduced into the whirled up inert substance layer Distributed very quickly in the fluidized bed and ignites in contact with the flame allows the reaction to develop within about 5 minutes entire fluidized bed expands, which then has a uniform temperature, and that the pilot burners can be shut down after this short time.

Eine für die Durchführung des Verfahrens geeignete Vorrichtung ist in der Abbildung beispielsweise und schematisch dargestellt. A device suitable for carrying out the method is in the figure as an example and shown schematically.

Der Wirbelschichtofen 1 ist mit einer Rohrleitung 2, einem Windkasten 3 und einem Rost 4 für die Einführung von Luft in die Wirbelschicht 5 versehen. The fluidized bed furnace 1 is provided with a pipeline 2, a wind box 3 and a grate 4 for the introduction of air into the fluidized bed 5.

Etwa in mittlerer Höhe der Wirbelschicht befindet sich die leicht konische, mit feuerfestem Material ausgekleidete Zündkammer6, die nach außen durch den Zündbrenner abgeschlossen wird. Der Zündbrenner besteht aus dem Brenngaszuführungsrohr 7, das am Brennermund endet und die Luftleitung 8 am Krümmer durchdringt. Die Luftleitung ist am Brennermundstück mit Führungsblechen 9 ausgerüstet, die der Luft einen Drall erteilen. Die Flamme 10 brennt direkt in die Wirbelschicht hinein.The light is located roughly in the middle of the fluidized bed conical ignition chamber6 lined with refractory material, which extends outwards through the pilot burner is closed. The pilot burner consists of the fuel gas supply pipe 7, which ends at the burner mouth and penetrates the air line 8 at the manifold. The air duct is equipped with guide plates 9 on the burner mouthpiece, which swirl the air To give. The flame 10 burns directly into the fluidized bed.

Auf der rechten Seite des in der Abbildung veranschaulichten Wirbelschichtofens ist ein Zündbrenner dargestellt, dessen Zündkammer 6' schräg nach unten gerichtet ist. Diese Anordnung hat den Vorteil, daß die Flamme und die heißen Verbrennungsgase einen weiteren Weg in der Wirbelschicht zurücklegen und damit die Zündenergie besser ausgenutzt wird. Außerdem wird verhindert, daß sich Wirbelgut während des Betriebes in der Zündkammer ansammelt. Dem Heizölbrenner am Ende der Zündkammer wird der Brennstoff durch die Rohrleitung 11 zugeführt und durch die Düse 12 zerstäubt. Die Luft wird mittels der Rohrleitung 13 tangential in den Brennerkopf 14 eingeführt und verläßt diesen mit Drall in der Höhe der Cldüse 12. Das Reaktionsmaterial bzw. der Brennstoff wird unterhalb des Zündbrenners durch die Schurre 15 zugeführt. Der Ausbrand wird an der gegenüberliegenden Stelle durch den Stutzen 16 abgezogen. On the right side of the fluidized bed furnace illustrated in the figure a pilot burner is shown, the ignition chamber 6 'directed obliquely downward is. This arrangement has the advantage that the flame and the hot combustion gases cover a further path in the fluidized bed and thus improve the ignition energy is exploited. In addition, it prevents fluidized material from moving during operation accumulates in the ignition chamber. The fuel is fed to the fuel oil burner at the end of the ignition chamber fed through the pipe 11 and atomized through the nozzle 12. The air will introduced tangentially into the burner head 14 by means of the pipeline 13 and leaves this with swirl at the level of the Cl nozzle 12. The reaction material or the fuel is fed through the chute 15 below the pilot burner. The burnout will withdrawn through the connecting piece 16 at the opposite point.

PATENTANSPRtJCHE: 1. Verfahren zum Anheizen von Wirbelschichtöfen, dadurch gekennzeichnet, daß man eine scharfe Flamme aus einer Zündkammer in eine Schicht von in auf- und abwirbelnder Bewegung gehaltenen festen Inertstoffen brennen läßt und unmittelbar nach Entzündung der Flamme umzusetzendes körniges Gut in die Schicht einführt. PATENT CLAIMS: 1. Method for heating fluidized bed furnaces, characterized in that a sharp flame from an ignition chamber into a Burning layer of solid inert substances held in swirling up and down motion leaves and immediately after ignition of the flame granular material to be converted into the Introduces layer.

Claims

2. The method according to claim 1, characterized in that in the layer of solid inert substances kept in swirling up and down motion first a highly flammable fuel, preferably dry lignite, and with the addition of the material to be converted only after the fuel has been ignited and heating of the fluidized bed to the ignition temperature of the material to be converted begins.

3. Fluidized bed furnace for performing the method according to claim 1 and 2, characterized by one or more burners (14), which are in on the circumference of the fluidized bed furnace and below the surface of the fluidized bed (5) are built into these opening ignition chambers (6). ~~~~~~~ Considered Publications: German Patent No. 647 142.