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DE19711306A1 - Fluidised bed firing - Google Patents

Fluidised bed firing

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Publication number
DE19711306A1
DE19711306A1 DE1997111306 DE19711306A DE19711306A1 DE 19711306 A1 DE19711306 A1 DE 19711306A1 DE 1997111306 DE1997111306 DE 1997111306 DE 19711306 A DE19711306 A DE 19711306A DE 19711306 A1 DE19711306 A1 DE 19711306A1
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DE
Germany
Prior art keywords
fluidized bed
area
bed combustion
combustion according
nozzle
Prior art date
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Withdrawn
Application number
DE1997111306
Other languages
German (de)
Inventor
Karl Bay
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Individual
Original Assignee
Individual
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Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
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Publication of DE19711306A1 publication Critical patent/DE19711306A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23G—CREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
    • F23G7/00—Incinerators or other apparatus for consuming industrial waste, e.g. chemicals
    • F23G7/10—Incinerators or other apparatus for consuming industrial waste, e.g. chemicals of field or garden waste or biomasses
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C10/00—Fluidised bed combustion apparatus
    • F23C10/002—Fluidised bed combustion apparatus for pulverulent solid fuel
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C10/00—Fluidised bed combustion apparatus
    • F23C10/18—Details; Accessories
    • F23C10/28—Control devices specially adapted for fluidised bed, combustion apparatus
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23G—CREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
    • F23G5/00—Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor
    • F23G5/30—Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor having a fluidised bed
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23G—CREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
    • F23G2900/00—Special features of, or arrangements for incinerators
    • F23G2900/00001—Exhaust gas recirculation

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Fluidized-Bed Combustion And Resonant Combustion (AREA)

Abstract

The tuyere bottom consists of a horizontal and one or more inclined sections(3,4). In the inclined tuyere bottom are contained one or more horizontal bottoms or bottoms with variable angles of inclination. Individual areas of the tuyere bottom are permanently or adjustably not charged with air. The fluidised bed is cooled by immersion heating surfaces(5) which are directed perpendicularly or inclined in the lower region and are inclined in the upper region.

Description

Stand des WissensState of knowledge

Es ist bekannt, daß zur Verbrennung von Kohle stationäre und zirkulierende Wirbelschichtfeuerungen eingesetzt werden. Inzwischen wurde die Wirbelschichttechnik auch für andere Brennstoffe weiterentwickelt. Dabei standen bei den verschiedenen Erfindungen zur Verbesserung der Technik das Brennverhalten und die Brennstoffaufgabe mit Rücksicht auf den Ausbrand und die Teillastregelung im Vordergrund.It is known that stationary and circulating coal combustion Fluid bed furnaces are used. In the meantime, the fluidized bed technology has also been used for other fuels developed. The various inventions were available Improving the technology, the combustion behavior and the fuel supply with due regard to the Burnout and the partial load control in the foreground.

Einige Problembereiche beim Einsatz der Verbrennungstechnologie "Wirbelschicht" erfordern besondere Lösungen:
Some problem areas when using the "fluidized bed" combustion technology require special solutions:

  • - Die Kühlung des Bettes bei stationären Wirbelschichtsystemen durch im Bett angeordnete Heizflächen, sog. Tauchheizflächen sowie die erforderliche Fluidisierungsgeschwindigkeit begrenzen das Teillastverhalten.- The cooling of the bed in stationary fluidized bed systems by arranged in the bed Heating surfaces, so-called immersion heating surfaces and the required fluidization speed limit the partial load behavior.
  • - Die Einbringung von spezifisch sehr leichten oder hoch flüchtigen und damit schnell abbrennenden Brennstoffen führt meist zu Problemen, wenn die Wärmeaufteilung zwischen Bett und Oberfeuer dann nicht mehr beeinflußt werden kann.- The introduction of specifically very light or highly volatile and therefore quick Burning fuels usually cause problems when the heat distribution between Bed and overfire can then no longer be influenced.

Durch die Hinwendung zu geschlossenen Kreisläufen gewinnt der Brennstoff "Biomasse" an Bedeutung. Der Brennstoff "Biomasse" ist ein sehr problematischer Brennstoff und fordert absolute Flexibilität und Anpassungsfähigkeit der Feuerung an unterschiedlichste Situationen. Es versteht sich von selbst, daß eine ",Wirbelschicht", die mit diesen hohen Anforderungen zurechtkommt, auch für "normale" Anforderungen wie z. B. den Brennstoff Kohle geeignet ist.By turning to closed cycles, the fuel "biomass" gains Meaning. The fuel "biomass" is a very problematic fuel and demands absolute flexibility and adaptability of the firing to different situations. It goes without saying that a "fluidized bed" that meets these high requirements copes well, even for "normal" requirements such as B. the fuel coal is suitable.

Ziel der Erfindung ist es, das technologische Verbrennungssystem "Wirbelschicht" so zu verbessern, daß es sowohl die speziellen Anforderungen durch den Brennstoff "Biomasse" als auch die speziellen Anforderungen im Lastverhalten möglichst gut beherrschen kann.The aim of the invention is so to the technological combustion system "fluidized bed" improve that it meets the special requirements of the fuel "biomass" as well can also master the special requirements in load behavior as well as possible.

Beschreibung der ErfindungDescription of the invention

Die Erfindung besteht aus einem Feuerraum für eine Wirbelschicht (1, 2), der aus einem offenen oder geschlossenen Düsenboden gebildet wird (3), an den sich nach oben geneigte Wände anschließen, die sowohl als offener als auch als geschlossener Düsenboden ausgebildet sein können (4). Die geneigten Wände gehen üblicherweise noch im Bereich des Bettes in senkrechte Wände über. Es sind jedoch auch Anforderungen denkbar, bei denen der Übergang von der geneigten zur senkrechten Wand erst oberhalb des Bettes erfolgt. Die geometrische Konstruktion des Bettes ermöglicht eine große Zirkulation im Bett. Zur Ausbildung einer optimalen Zirkulation kann es sinnvoll sein, verschiedene Bereiche der Düsen nicht mit Luft zu beaufschlagen, so daß gezielt Bereiche mit auf- und absteigendem Bett gebildet werden. Bei bestimmten Brennstoffen kann es auch sinnvoll sein, die nicht mit Luft beaufschlagten Düsen mit rückgeführten Rauchgasen zu bedienen. Bei Teillast wird sukzessive der äußere Bereich des Bettes abgeschaltet, so daß im Kernbereich stets etwa konstante Strömungsgeschwindigkeiten vorherrschen.The invention consists of a combustion chamber for a fluidized bed ( 1 , 2 ), which is formed from an open or closed nozzle base ( 3 ), which is adjoined by walls which are inclined upwards and which can be designed both as an open and as a closed nozzle base ( 4 ). The sloping walls usually merge into vertical walls in the area of the bed. However, requirements are also conceivable in which the transition from the inclined to the vertical wall only takes place above the bed. The geometrical construction of the bed enables a large circulation in the bed. To form an optimal circulation, it can be useful not to pressurize various areas of the nozzles with air, so that areas with an ascending and descending bed are specifically formed. With certain fuels, it can also be useful to operate the non-air-loaded nozzles with recirculated flue gases. At partial load, the outer area of the bed is switched off successively, so that constant flow velocities always prevail in the core area.

Die im Bett angeordneten Tauchheizflächen (5) werden im unteren Teil des Bettes senkrecht geführt, im weiteren Verlauf werden sie, nach oben geneigt, nach außen geführt. Diese Schaltung ermöglicht beim Trommelkessel einen Naturumlauf. Die Änderung des Bettniveaus, das durch die Abschaltung des äußeren Bereiches hervorgerufen wird, führt darüber hinaus durch die damit einhergehende Änderung der wirksamen Wärmeübertragungsfläche der Tauchheizfläche zu exzellentem Teillastverhalten.The immersion heating surfaces ( 5 ) arranged in the bed are guided vertically in the lower part of the bed, in the further course they are inclined upwards and led outwards. This circuit enables natural circulation in the drum kettle. The change in the bed level, which is caused by switching off the outer area, also leads to excellent part-load behavior due to the associated change in the effective heat transfer area of the immersion heating area.

Die Brennstoffzufuhr (6) erfolgt im unteren Teil des Bettes, im Bereich der horizontal angeordneten oder der geneigten Düsenböden. Der Brennstoff muß stets den Bereich des Bettes passieren (1), bevor er das Bett verlassen und im Freiraum (2) ausbrennen kann. Die Zufuhr von Verbrennungsluft und rezirkulierten Rauchgasen verteilt sich auf die horizontal angeordneten Düsen (7) und auf die entsprechenden Düsengruppen in den geneigten Wänden (8), je nach Last und Brennstoffanforderung. Durch die Möglichkeit, Sauerstoffgehalte im Feuerraum gezielt zu beeinflussen, wird gewährleistet, daß auch bei extrem schnell abbrennenden oder spezifisch sehr leichten Brennstoffen die guten verbrennungstechnologischen Eigenschaften der "Wirbelschicht" nicht negativ beeinflußt werden. Insbesondere kann durch eine fehlende Sauerstoffzugabe im Bereich der Brennstoffaufgabe auch die Brennstoffverteilung im Bett verbessert werden.The fuel supply ( 6 ) takes place in the lower part of the bed, in the area of the horizontally arranged or the inclined nozzle floors. The fuel must always pass the area of the bed ( 1 ) before it can leave the bed and burn out in the free space ( 2 ). The supply of combustion air and recirculated flue gases is distributed between the horizontally arranged nozzles ( 7 ) and the corresponding nozzle groups in the inclined walls ( 8 ), depending on the load and fuel requirements. The possibility of specifically influencing oxygen contents in the combustion chamber ensures that the good combustion technology properties of the "fluidized bed" are not adversely affected, even with extremely rapidly burning or specifically very light fuels. In particular, the lack of oxygen in the area of the fuel feed can also improve the fuel distribution in the bed.

Die Brennstoffzuführung kann zur Verbesserung eines kontinuierlichen Eintrags durch ein oder mehrere Düsen (9) im Zuführkanal (10) des Brennstoffs unterstützt werden, die mit Luft oder Rauchgas beaufschlagt werden. Die Ausströmrichtung der Gase kann radial oder tangential vorgesehen werden.To improve continuous feed, the fuel supply can be supported by one or more nozzles ( 9 ) in the fuel feed channel ( 10 ) which are supplied with air or flue gas. The outflow direction of the gases can be provided radially or tangentially.

Claims (9)

1. Wirbelschichtfeuerung, gekennzeichnet dadurch, daß der Düsenboden aus einem horizontalen und einem oder mehreren geneigten Bereichen besteht.1. Fluidized bed combustion, characterized in that the nozzle base consists of a horizontal and one or more inclined areas. 2. Wirbelschichtfeuerung nach 1, gekennzeichnet dadurch, daß im geneigten Düsenboden ein oder mehrere horizontale Teilböden enthalten sind oder sich die Neigungswinkel ändern.2. Fluidized bed combustion according to 1, characterized in that in the inclined nozzle bottom or several horizontal partial floors are included or the angle of inclination changes. 3. Wirbelschichtfeuerung nach 1 oder 2, gekennzeichnet dadurch, daß einzelne Bereiche des Düsenbodens dauerhaft oder einstellbar nicht mit Luft beaufschlagt werden.3. Fluidized bed firing according to 1 or 2, characterized in that individual areas of the The bottom of the nozzle is permanently or adjustable not exposed to air. 4. Wirbelschichtfeuerung nach 1 bis 3, gekennzeichnet dadurch, daß das Wirbelbett mit Tauchheizflächen gekühlt wird, die im unteren Bereich senkrecht oder geneigt geführt werden und im oberen Bereich geneigt nach außen verlaufen.4. fluidized bed combustion according to 1 to 3, characterized in that the fluidized bed with Immersion heating surfaces are cooled, which are guided vertically or inclined in the lower area and run inclined outwards in the upper area. 5. Wirbelschichtfeuerung nach 4, bei der die wirksame Wärmeübertragungsfläche im Bett dadurch geregelt wird, daß bei Teillast äußere Bettbereiche und dadurch die Tauchheizflächen im äußeren Teil aus dem Wirbelbett abgeschaltet werden.5. Fluidized bed firing according to 4, in which the effective heat transfer area in bed is regulated in that at partial load outer bed areas and thereby the immersion heating surfaces be switched off from the fluidized bed in the outer part. 6. Wirbelschichtfeuerung nach Pos. 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß einzelne Düsengruppen im geneigten Bereich mit rückgeführten Rauchgasen beaufschlagt werden können.6. fluidized bed combustion according to pos. 1 to 5, characterized in that individual Returned flue gases are applied to nozzle groups in the inclined area can. 7. Wirbelschichtfeuerung nach 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennstoffe im Bereich der horizontalen oder geneigten Düsenböden in das Bett aufgegeben werden.7. fluidized bed combustion according to 1 to 6, characterized in that the fuels in the range the horizontal or inclined nozzle floors are placed in the bed. 8. Wirbelschichtfeuerung nach 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der Brennstoffaufgabe keine Zugabe von Verbrennungsluft erfolgt.8. Fluidized bed combustion according to 1 to 7, characterized in that in the area of Fuel feed no combustion air is added. 9. Wirbelschichtfeuerung nach 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der Brennstoffaufgabe eine Zugabe von Rauchgasen erfolgt (Rauchgasrezirkulation). 10. Wirbelschichtfeuerung nach 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß ein kontinuierlicher Brennstoffeintrag durch Düsen im Zuführkanal unterstützt wird, die mit Luft oder Rauchgasen beaufschlagt werden, wobei die Ausströmrichtung der Gase radial oder tangential vorgesehen sein kann.9. Fluidized bed combustion according to 1 to 8, characterized in that in the area of Flue gases are added to the fuel feed (flue gas recirculation). 10. Fluidized bed combustion according to 1 to 9, characterized in that a continuous Fuel entry is supported by nozzles in the supply duct, which are filled with air or flue gases are applied, the outflow direction of the gases being provided radially or tangentially can be.
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