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WO1989004940A1 - Systeme hybride de chauffage a lit fluidise/charbon pulverise et procede d'adaptation a ce systeme de chaudieres au charbon pulverise existantes - Google Patents

Systeme hybride de chauffage a lit fluidise/charbon pulverise et procede d'adaptation a ce systeme de chaudieres au charbon pulverise existantes Download PDF

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Publication number
WO1989004940A1
WO1989004940A1 PCT/HU1988/000070 HU8800070W WO8904940A1 WO 1989004940 A1 WO1989004940 A1 WO 1989004940A1 HU 8800070 W HU8800070 W HU 8800070W WO 8904940 A1 WO8904940 A1 WO 8904940A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
coal
combustion
fluidized bed
coal dust
air
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/HU1988/000070
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
László BOROSS
Sándor KOVÁCS
Károly REMÉNYI
Pál RÉSCH
László VÖRÖS
Ferenc HORVÁTH
Tibor Gerlai
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tatabanyai Ho^"ero^"mu^" Vallalat
Villamosenergiaipari Kutato Intezet Rt
Original Assignee
Tatabanyai Ho^"ero^"mu^" Vallalat
Villamosenergiaipari Kutato Intezet Rt
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tatabanyai Ho^"ero^"mu^" Vallalat, Villamosenergiaipari Kutato Intezet Rt filed Critical Tatabanyai Ho^"ero^"mu^" Vallalat
Priority to GB8916131A priority Critical patent/GB2239697B/en
Priority to UA4614604A priority patent/UA19066A/uk
Publication of WO1989004940A1 publication Critical patent/WO1989004940A1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Priority to LV930672A priority patent/LV5637A3/xx
Ceased legal-status Critical Current

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Classifications

    • 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 
    • F23C1/00—Combustion apparatus specially adapted for combustion of two or more kinds of fuel simultaneously or alternately, at least one kind of fuel being either a fluid fuel or a solid fuel suspended in a carrier gas or air
    • 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 
    • F23C6/00—Combustion apparatus characterised by the combination of two or more combustion chambers or combustion zones, e.g. for staged combustion
    • F23C6/04—Combustion apparatus characterised by the combination of two or more combustion chambers or combustion zones, e.g. for staged combustion in series connection
    • F23C6/045—Combustion apparatus characterised by the combination of two or more combustion chambers or combustion zones, e.g. for staged combustion in series connection with staged combustion in a single enclosure
    • F23C6/047—Combustion apparatus characterised by the combination of two or more combustion chambers or combustion zones, e.g. for staged combustion in series connection with staged combustion in a single enclosure with fuel supply in stages
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23K—FEEDING FUEL TO COMBUSTION APPARATUS
    • F23K1/00—Preparation of lump or pulverulent fuel in readiness for delivery to combustion apparatus
    • 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 
    • F23C2201/00—Staged combustion
    • F23C2201/10—Furnace staging
    • F23C2201/101—Furnace staging in vertical direction, e.g. alternating lean and rich zones
    • 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 
    • F23C2201/00—Staged combustion
    • F23C2201/30—Staged fuel supply
    • F23C2201/301—Staged fuel supply with different fuels in stages

Definitions

  • the invention relates to a hybrid fluidized bed-coal dust firing system which, as a result of the combination of the fluidized bed firing (fluidization firing) and the conventional coal dust firing, has at least one coal grinding plant (coal mill) at least one
  • Coal dust burner an air distributor necessary for realizing the fluidized bed combustion, a device for blowing in the secondary air, a detoxification device and an ignition device.
  • the invention further relates to a method for converting existing coal dust boilers to the hybrid fluidized bed coal dust firing system.
  • Coal dust is fed to a coal dust burner, where the coal dust is mixed with the combustion air.
  • the mixture ignites in the combustion chamber and burns at a high temperature. Part of the heat released is radiated onto the cooled wall of the combustion chamber, while the rest is used on the other surfaces of the boiler (superheater, feed water preheater, air heater).
  • the coal is completely burned out in the fluidized bed and the majority of the freed up Heat is extracted using the cooling surfaces immersed in the fluidized bed.
  • the coal is only partially burned in the fluidized bed, after which the gases emerging from the fluidized bed are burned with an air passed over the fluidized bed. This solution usually eliminates the cooling surfaces immersed in the fluidized bed.
  • the flow velocity of the air supplied to maintain the vortex state and also promote the combustion process is relatively low (generally at a speed of 4 m / s), as a result of which it is necessary to compare the cross section of the fluidized bed perpendicular to the direction of flow of the air to the dimensions of the coal dust combustion systems, in which the speed of the coal dust supply generally does not fall below the value of 15 m / s, in other words, only a relatively small amount of heat can be released on a unit area of the air distributor, which in turn leads to a leads to a considerable increase in dimensions.
  • Another disadvantage of this solution is that the amount of coal burned in the fluidized bed and the amount of coal burned in the coal dust burner are fixed and the operation of the two systems cannot be separated.
  • the aim of the invention is to combine the advantages of the known solutions and at the same time to eliminate their shortcomings.
  • the stated aim can be achieved in that with the partially conventional coal dust and partially fluidized-bed hybrid combustion, the amount of coal combustible in the combustion chamber can be a multiple of the amount of coal which is kept in a vortex state above the air distributor and burned there.
  • the system with hybrid firing is capable of functioning without additional oil or gas firing with a partial load of 30 to 40%. Which is in the firebox
  • the forming temperature falls between the temperature values customary for coal dust firing or vortex firing, so that a more environmentally friendly solution can be achieved in comparison with coal dust firing.
  • the coal fed to the fluidized bed combustion can differ in terms of both quality and origin, as a result of which the adaptability of the combustion system to the respective conditions can be increased.
  • the fluidized bed combustion part is mainly operated.
  • the firing capacity of the pulverized coal firing part is generally too great choose as that of the fluidized bed combustion part. Accordingly, the width of the fluidized bed is usually smaller than the full width of the firebox.
  • the main advantage of the hybrid firing system according to the invention can be seen in the fact that the part of the system used for fluidized bed firing can also be operated independently, i.e. without the operation of the part above the fluidized bed serving for coal dust combustion and vice versa, the system part for the coal dust combustion can also be operated independently, during which the fluidized bed combustion is completely out of operation - the possibility of this independent operation increases the elasticity of the entire system, whereby it is able to adapt to the desired instantaneous output and the changing quality of the fuel.
  • FIG. 1 shows the schematic structure of an upright firing system according to the invention
  • FIG. 2 shows a coal mill with air classifier in section
  • FIG. 3 shows a coal mill without wind classifier in section
  • FIGS. 4a and 4b show the air distributor of the fluidized bed combustion part, in two different views, in section
  • FIG. 5 shows a spreading feeder in section.
  • the furnace shown in FIG. 1 as an example contains a boiler, from the combustion chamber 2 a coal mill 1 sucks via a line 3 for drying and conveying the hot exhaust gas supplied by a coal feeder 4.
  • the coal mill 1 grinds the coal to one for the Coal dust firing required fineness and it is ver for this purpose with an air classifier 25 see, which is shown in Fig. 2.
  • the wind sifter 25 separates the coal grains which have not been ground to the desired fineness from the coal dust-containing air stream - the separated part is returned to the coal mill 1 for the repeated grinding process.
  • the coal mill 1 provided with an air classifier 25 is shown in more detail in FIG. 2. As can be seen from the sectional view, the air-exhaust gas mixture and the raw coal are fed into the coal mill via a line 22.
  • the coal mill 1 itself has a striking head 23 and a drive motor 24. Above the striking head 24 there is the air classifier 25, the lower part of which is connected via a line 26 for returning the coarse coal pulp separated out in the air classifier into the coal mill with line 22.
  • the coal dust supplied to the coal dust burners can also come from a coal dust source operated independently of the boiler, without interposing the coal mill 1.
  • the mixture consisting of coal dust and gas is conveyed via a line 5 into at least one coal dust burner 6.
  • the coal dust burner 6 can be any, e.g. be arranged in the form of a ceiling burner, a side burner or a corner burner. Air is also supplied to the coal dust burner 6 via a line 7.
  • an air distributor 8 for the fluidized bed combustion is arranged and the fluidized air (fluidizing air) is conducted via a line 9 under the air distributor 8. It is advantageous to divide the air distributor into sectors, which enables sector-by-sector regulation of the speed of the swirling air and thus a favorable exhaust gas flow distribution can be achieved in the combustion chamber 2.
  • the air distributor 8 arranged under the fluidized bed 11 is shown in section in FIGS. 4a and 4b.
  • the sectors 28 of the air distributor 8 are particularly well visible in Fig. 4a.
  • the coal is fed via the fluidized bed 11 via a line 18 or, in the case of low feed, via the air distributor 8 via a line 19 from a coal mill 10 or a coal breaker.
  • the coal mill 10 or the coal breaker comminutes the coal into coarse grains customary in fluidized bed firing, so that here the coarse grains do not have to be separated off and returned to the coal mill and, accordingly, no air classifier is installed.
  • the coal mill 10 is shown schematically in FIG. 3. As can be seen from this figure, the coal mill 10 has a striking head 29, a drive motor 30 and a line 14 for removing the coarse ground material and the air-exhaust gas mixture.
  • the coal mill 10 also sucks exhaust gas from the combustion chamber 2 via a line 12, into which the unground coal is input using a coal feeder 13.
  • the coal dust-gas mixture can, as already mentioned, after the coal mill 10 from the line 14 either via the line 18 via the fluidized bed 11 into the combustion chamber 2, or in the lower feeding of the fluidized bed 11 via the line 19 via the air distributor 8 , are introduced under the fluidized bed 11.
  • the air supply takes place via line 31 or line 27, as can be seen from FIG. 4a.
  • the fluidized bed 11 is loaded with the aid of a spreading feeder 15, the coal of the required grain size being sprinkled onto the fluidized bed 11.
  • FIG. 5 Structure of the spreading feeder 15 is shown in FIG. 5.
  • the unbroken raw coal passes through a line 32 to a rapidly rotating disk 33 which sprinkles the coal onto the fluidized bed 11.
  • the line 18, the coarse regrind from the coal mill 10 without air classifier the vortex bed 11 feeds, is generally inoperative when operating the spreading feeder 15, if it is operated against it, then the spreading feeder 15 generally stops.
  • the air is fed in via line 16 in such an amount that, together with the air supply via line 7, is required to completely burn out the gas-exhaust gas mixture flowing out of the fluidized bed combustion chamber and the coal dust fed via line 5, the oxygen content of the gas-exhaust gas mixture emerging from the fluidized bed 11 is adjusted to the usual value (2-10%).
  • the temperature of the fluidized bed is regulated by regulating the amount of fluidizing air.
  • the additive that binds the contaminating SO 2 is supplied via line 20 and / or line 21.
  • the incombustible solid remaining after the firing is removed from the firebox 2 via the purification line 17 led through the air distributor 8. If the intention is to operate the fluidized bed firing part of the hybrid firing system separately, i.e. without the part serving for the coal dust firing, the coal feeder 4 and the coal mill 1 are at a standstill, no coal dust is blown in via line 5, while the coal feeder 13, the coal mill 10 and / or the spreading feeder 15 feed the part serving for fluidized bed firing.
  • the system according to the invention enables the coal dust combustion and the fluidized bed combustion to be combined, while at the same time eliminating the shortcomings of these combustion methods.
  • a major advantage of the system according to the invention is that, even with inferior or poor coal quality, stable firing can be guaranteed even with a partial load of 30 to 40%, the amount of heat released in the combustion chamber not being restricted at all by the air distributor and also with regard to it environmental benefits can be achieved.
  • Such a boiler changeover is particularly advantageous if the quality of the coal to be burned in the boiler changes, deteriorates and the boiler dimensioned for firing a better coal with the originally installed coal dust combustion system can no longer maintain stable operation. After the changeover, stable operation will be ensured by Fluidized bed firing is ensured even when the coal quality is poor, so that the main components of the boiler do not have to be changed or replaced.

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Description

HYBRIDES WIRBELBETT-KOHLENSTAUB-FEUERUNGSSYSTEM UND VERFAHREN ZUR UMSTELLUNG VON VORHANDENEN KOHLENSTAUBKESSELN AUF DIESES SYSTEM
Die Erfindung betrifft ein hybrides Wirbelbett- -Kohlenstaub-Feuerungssystem, das infolge der Kombination der Wirbelbett-feuerung (Fluidisationsfeuerung) und der herkömmlichen Kohlenstaubfeuerung mindestens eine Kohlenmahlanlage (Kohlenmühle) mindestens einen
Kohlenstaubbrenner, einen zur Verwirklichung der Wirbelbettfeuerung notwendigen Luftverteiler, eine Vorrichtung zum Einblasen der Sekundärluft, eine Entschlackungsvorrichtung sowie eine Zündvorrichtung enthält. Die Erfindüng betrifft weiterhin ein Verfahren zur Umstellung von bereits vorhandenen Kohlenstaubkesseln auf das hybride Wirbelbett-Kohlenstaub-Feuerungssystem.
Bei den bekannten Lösungen der Kohlenstaubfeuerung wird der in einem Kohlenstaubaufbereitungssystem auf die erforderliche Feinheit gemahlene und ausgetrocknete
Kohlenstaub einem Kohlenstaubbrenner zugeführt, wo der Kohlenstaub mit der Verbrennungsluft vermischt wird. Das Gemisch entzündet sich im Feuerraum und verbrennt bei einer hohen Temperatur. Ein Teil der frei gewordenen Wärmemenge wird auf die gekühlte Wandung des Feuerraumes abgestrahlt, während der restliche Teil an den übrigen Flächen des Kessels (Überhitzer, Speisewasservorwärmer, Lufterhitzer) verwertet wird.
Diese bekannte Feuerungsart bzw. die zu ihrer Verwirklichung dienende Anlage sind aus mehrerer Hinsicht nachteilig. Es ist als nachteilig anzusehen, dass zum beinahe vollständigen Ausbrennen des brennbaren Teils des Kohlenstaubs die Kohle auf die erforderliche Feinheit gemahlen werden muss, was mit einem bedeutenden Aufwand an Energie und Kosten verbunden ist und trotz dieser Massnahme muss man mit Entzündungsproblemen und dem Erlöschen des Feuers rechnen, wenn die Kohlenqualität schlechter als geplant ist. Ein weiterer Nachteil besteht darin, dass die noch mögliche Teilbelastung (ohne Hilfsfeuerung mit Gas oder Öl) mindestens etwa 60 bis 70% der Nennbelastung beträgt. Es ist ebenfalls als nachteilig, zu betrachten, dass infolge der sich im Feuerraum ausbildenden hohen Temperatur die Emission der für die Umwelt schädlichen Stoffe, insbesondere von NOx einen äusserst hohen Wert aufweist und der zur Abbindung von SO2 verwendbare basische Zusatzstoff nicht genügend wirksam ist, so dass eine nachträgliche teuere Abgasreinigung durchgeführt werden muss.
Bei den an sich ebenfalls bekannten Lösungen der Wirbelbettfeuerung wird die ungemahlene, z. B. über einen eine gleichmässige Verteilung gewährleistenden Luftverteiler eingeführte Kohle mit der durch den Luftverteiler hindurchströmenden Verbrennungsluft vollständig oder partiell, bei einer relativ niedrigen Temperatur zwischen 750 und 950 °C verbrannt.
In diesem Fall erübrigt sich der den Kohlenstaub erzeugende Mahlprozess, wodurch die Ma-hlkosten erspart werden, das glühende Wirbelbett grosser Masse sichert die
Unempfindlichkeit gegenüber den Änderungen der Kohlenqualität und gleichzeitig hat die auf Temperaturbereich zwischen 750 und 950 ºC beschränkte Verbrennungstemperatur auch die Beschränkbarkeit der Umweltverunreinigung durch NOx und SO2 zur Folge.
Die bekannte Anwendungsweise der Wirbelbettfeuerung bringt jedoch auch gewisse Nachteile mit sich.
Bei einer Variante der Wirbelbettfeuerung wird in den Wirbelfeuerbett das vollständige Ausbrennen der Kohle realisiert und der überwiegende Teil der frei gewordenen Wärme wird mit Hilfe der in das Wirbelbett eingetauchten Kühlflächen entzogen. Bei einer anderen Variante wird die Kohle in dem Wirbelfeuerbett nur partiell verbrannt, wonach die aus dem Wirbelfeuerbett austretenden Gase mit einer über das Wirbelbett geführten Luft verbrannt werden. Bei dieser Lösung erübrigen sich meistens die in das Wirbelbett eingetauchten Kühlflächen.
In beiden Fällen ist die Strömungsgeschwindigkeit der zur Aufrechterhaltung des Wlrbelzustands zugeführten und auch den Verbrennungsprozess fördernden Luft relativ niedrig (im allgemeinen unter einer Geschwindigkeit von 4 m/s), infolgedessen ist es notwendig, den auf die Strömungsrichtung der Luft senkrechten Querschnitt des Wirbelbettes im Vergleich zu den Abmessungen der Kohlenstaubfeuerungssysteme, bei denen die Geschwindigkeit der Kohlenstaubzuführung im allgemeinen den Wert von 15 m/s nicht unterschreitet, gross zu dimensionieren, mit anderen Worten, auf einer Flächeneinheit des Luftverteilers kann nur eine relativ geringe Wärmemenge freigegeben werden, was wiederum zu einer beträchtlichen Erhöhung der Dimensionen führt.
Zur wenigstens teilweise Behebung der Mängel und Nachteile der Wirbelbettfeuerung bzw. der herkömmlichen Kohlenstaubfeuerung wurden die zwei Systeme vereinigende hybride Feuerungssysteme entwickelt. Die bekannten Vorrichtungen zur Verwirklichung dieser Hybridfeuerung ermöglichen jedoch nicht die häufig notwendige starke Leistungsabregelung, ausserdem hinsichtlich der Kohlenqualität besteht die gleiche Empfindlichkeit wie früher, nachdem beide Feuerungssysteme vom gleichen Kohlenmahlund -fördersystem bedient werden, auch wenn es separate Einheiten enthält. Ein typisches Beispiel für die derartigen hybriden. Feuerungssysteme kann aus der HU-PS 185 694 kennengelernt werden. Bei dieser Vorrichtung wird die in dem der Kohlen mühle nachgeschalteten Windsichter abgeschiedene, eine bestimmte, z. B. 1-3 mm Korngrösse aufweisende, relativ homogene und in der Kohlenmühle vorgetrocknete Griesskohle nicht in die Kohlenmühle zur weiteren Verfeinerung zurückgeführt, sondern sie wird mit Hilfe einer mechanischen
Fördervorrichtung einem am Boden des Feuerraumes des Kessels ausgebildeten Wirbelbett zugeführt, während der den Windsichter passierende feingemahlene Kohlenstaub aus dem Windsichter über eine Kohlenstaubleitung in einen in den Feuerraum mündenden Kohlenstaubbrenner geführt wird. Bei dieser Lösung wird eine solche Kohlenmühle bzw. ein solcher Windsichter verwendet, durch welche die ganze, für die beiden Systeme notwendige Kohlenmenge hindurchgeht.
Ein weiterer Nachteil dieser Lösung besteht darin, dass der im Wirbelbett verbrannte Kohlenanteil und der im Kohlenstaubbrenner verbrannte Kohlenanteil festgelegt ist und der Betrieb der beiden Systeme nicht voneinander getrennt werden kann.
Das Ziel der Erfindung ist die Vereinigung der Vorteile der bekannten Lösungen und gleichzeitig die Beseitigung deren Mängel.
Unter Anwendung der erfindungsgemässen Anlage kann das gestellte Ziel dadurch erreicht werden, dass bei der teilweise herkömmliche Kohlenstaubfeuerung und teilweise Wirbelbettfeuerung verwirklichenden Hybridfeuerung die in. dem Feuerraum verbrennbare Kohlenmenge das Vielfache jener Kohlenmenge betragen kann, die über dem Luftverteiler im Wirbelzustand gehalten und dort verbrannt wird.
Bei einer schlechteren Kohlenqualität entstehen Probleme weder bei der Zündung noch mit dem unbeabsichtigten Erlöschen des Feuers, da diese Probleme durch die stabile Wirbelbettfeuerung über dem Luftverteiler beseitigt werden. Die Anlage mit der Hybridfeuerung ist fähig auch ohne zusätzliche Öl- oder Gasfeuerung mit einer Teilbelastung von 30 bis 40% zu funktionieren. Die sich im Feuerraum ausbildende Temperatur fällt zwischen die bei der Kohlenstaubfeuerung bzw. bei der Wirbelfeuerung üblichen Temperaturwerte, so dass im Vergleich zur Kohlenstaubfeuerung eine umweltfreundlichere Lösung erreicht werden kann. Es ist darauf zu achten, dass die Flamme der Kohlenstaubbrenner keinesfalls mit der gegenüberliegenden Wand in Berührung kommt, weil das eventuell zu einer Schlackenbildung bzw. zu einem Schlackenabsturz führen könnte; aus diesem Grunde ist es zweckmässig eine hohe, den Wert von 4 m/s überschreitende Fluidisationsluftgeschwindigkeit zu wählen und die Kohlenstaubflamme zu "verdünnen", und gleichzeitig kann die überschüss ige Luft der mit grossem Luftüberschuss arbeitenden Wirbelbettf euerun g du rch den über die Kohlenstaubbrenner vorte il haf terwei se mit e iner Geschwin digke it von 15-25 m/s ei n geblasen en Kohlenstaub verbra ucht werden , wobe i dess en Sekun därluf t in verr ingerter Menge und mi t niedriger Geschwindigkei t zugeführt wird o der völlig ausbleibt .
Es ist vorteilhaft, wenn die homogene Temperaturverteilung im Feuerraum mit die innere Gas- und Staubzirkulatipn fördernden bekannten Elementen oder anderen Erfindungen kombiniert wird.
Hinsichtlich der Zumischung von basischen Zusatzstoffen zur Herabsetzung der für die Umwelt schädlichen SO2-Emissionen können die üblichen Lösungen angewendet werden.
Im Vergleich zu der in dem zur Kohlenstaubfeuerung dienenden Teil zur Verwendung kommenden Kohle kann die der Wirbelbettfeuerung zugeführte Kohle sowohl hinsichtlich der Qualität als auch der Herkunft unterschiedlich sein, wodurch die Anpassungsfähigkeit der Feuerungsanlage den jeweiligen Bedingungen erhöht werden kann.
Bei niedrigen Belastungen wird vorwiegend der Wirbelbettfeuerungsteil betrieben. Die Feuerungskapazität des Kohlenstaubfeuerungsteiles ist im allgemeinen grosser zu wählen als die des Wirbelbettfeuerungsteiles. Dementsprechend ist die Breite des Wirbelbettes meistens kleiner als die volle Breite des Feuerraumes.
Der wesentliche Vorteil des erfindungsgemässen hybriden Feuerungssystems zeigt sich darin, dass der zur Wirbelbettfeuerung dienende Teil der Anlage auch selbständig betrieben werden kann, d.h. ohne den Betrieb des über dem Wirbelbett liegenden, zur Kohlenstaubfeuerung dienenden Teils und auch umgekehrt, der Anlagenteil für die Kohlenstaubfeuerung kann auch selbständig betrieben werden, währenddessen die Wirbelbettfeuerung vollkommen ausser Betrieb gesetzt ist- Die Möglichkeit dieses voneinander unabhängigen Betriebs erhöht die Elastizität der ganzen Anlage, wodurch sie fähig ist, sich der gewünschten momentanen Leistung und der veränderlichen Qualität des Brennstoffs anzupassen.
Das erfindungsgemässe Feuerungssystem wird ausführlicher anh.and eines Ausführungsbeispiels, mit Bezug auf die beigefügte Zeichnung erläutert. In der Zeichnung zeigen
Fig. 1 den schematischen Aufbau einer erfindungsgemässen, stehend angeordneten Feuerungsanlage, Fig. 2 eine Kohlenmühle mit Windsichter im Schnitt, Fig. 3 eine Kohlenmühle ohne Windsichter im Schnitt, Fig. 4a und 4b den Luftverteiler des Wirbelbettfeuerungsteiles, in zwei verschiedenen Ansichten, im Schnitt und Fig. 5 einen Streubeschicker im Schnitt.
Die in Fig. 1 als Beispiel dargestellte Feuerungsanläge enthält einen Kessel, aus dessen Feuerraum 2 eine Kohlenmühle 1 über eine Leitung 3 zur Trocknung und Förderung der durch einen Kohlenbeschicker 4 zugeführten Kohle heisses Abgas saugt.. Die Kohlenmühle 1 mahlt die Kohle auf eine für die Kohlenstaubfeuerung erforderliche Feinheit und sie ist zu diesem Zweck mit einem Windsichter 25 ver sehen, der in Fig. 2 dargestellt ist. Der Windsichter 25 trennt die nicht auf die gewünschte Feinheit gemahlenen Kohlenkörner aus dem kohlenstaubhaltigen Luftstrom ab -, der abgetrennte Teil wird zum wiederholten Mahlprozess in die Kohlenmühle 1 zurückgeführt.
Die mit Windsichter 25 versehene Kohlenmühle 1 ist in Fig. 2 ausführlicher dargestellt. Wie es aus der Schnittdarstellung hervorgeht, wird das Luft-Abgas-Gemisch und die Rohkohle über eine Leitung 22 in die Kohlenmühle geführt. Die Kohlenmühle 1 selbst weist einen Schlagkopf 23 und einen Antriebsmotor 24 auf. Oberhalb des Schlagkopfes 24 befindet sich der Windsichter 25, dessen Un tert ei l über eine Leitung 26 zur Rückführung des im Windsichter abgeschiedenen groben Kohlenmahlgutes in die Kohlenmühle mit der Leitung 22 verbunden ist.
Der den Kohlenstaubbrennern zugeführte Kohlenstaub kann auch ohne Zwischenschaltung der Kohlenmühle 1, aus einer von dem Kessel unabhängig betriebenen Kohlenstaubquelle stammen. Nach der Kohlenmühle 1 wird das aus Kohlenstaub und Gas bestehende Gemisch über eine Leitung 5 in wenigstens einen Kohlenstaubbrenner 6 gefördert. Der Kohlenstaubbrenner 6 kann beliebig, z.B. in Form eines Deckenbrenners, eines Seitenbrenners oder eines Eckenbrenners angeordnet sein. Dem Kohlenstaubbrenner 6 wird über eine Leitung 7 auch Luft zugeführt.
Im unteren Teil des Feuerraumes 2 ist ein Luftverteiler 8 für die Wirbelbettfeuerung angeordnet und die Wirbelluft (Fluidisierungsluft) wird über eine Leitung 9 unter den Luftverteiler 8 geleitet. Es ist vorteilhaft, den Luftverteiler auf Sektoren aufzuteilen, was eine sektorenweise Regelung der Geschwindigkeit der Wirbelluft ermöglicht und dadurch im Feuerraum 2 eine günstige Abgasströmungsverteilung erzielt werden kann. Der unter dem Wirbelbett 11 angeordnete Luftverteiler 8 ist in Fig. 4a und 4b im Schnitt dargestellt. Die Sektoren 28 des Luftverteilers 8 sind besonders in Fig. 4a gut ersichtlich.
Die Kohle wird über das Wirbelbett 11 über eine Leitung 18 oder bei unterer Bespeisung über den Luftverteiler 8 über eine Leitung 19 aus einer Kohlenmühle 10 oder einem Kohlenbrecher eingespeist. Die Kohlenmühle 10 oder der Kohlenbrecher zerkleinert die Kohle in bei der Wirbelbettfeuerung übliche grobe Körner, so dass hier die groben Körner nicht abgeschieden und vor die Kohlenmühle zurückgeführt werden müssen und dementsprechend auch kein Windsichter eingebaut wird. Die Kohlenmühle 10 ist schematisch in Fig. 3 dargestellt. Wie es aus dieser Abbildung hervorgeht, weist die Kohlenmühle 10 einen Schlagkopf 29, einen Antriebsmotor 30 sowie eine Leitung 14 zur Abführung des groben Mahlgutes und des Luft-Abgas--Gemisches auf.
Die Kohlenmühle 10 saugt ebenfalls Abgas aus dem Feuerraum 2 über eine Leitung 12, in welche mit Hilfe eines Kohlenbeschickers 13 die ungemahlene Kohle eingegeben wird. Das Kohlenstaub-Gas-Gemisch kann, wie schon erwähnt, nach der Kohlenmühle 10 aus der Leitung 14 entweder über die Leitung 18 über das Wirbelbett 11 in das Feuerraum 2, oder bei der unteren Bespeisung des Wirbelbettes 11 über die Leitung 19 über den Luftverteiler 8, unter das Wirbelbett 11 eingeführt werden. Die Luftzuführung erfolgt über die Leitung 31 oder die Leitung 27, wie es aus Fig. 4a ersichtlich ist.
Bei einer anderen Ausführungsform erfolgt die Beschickung des Wirbelbettes 11 mit Hilfe eines Streubeschickers 15, wobei die Kohle erforderlicher Korngrösse auf das Wirbslbett 11 gestreut wird. Der schematische
Aufbau des Streubeschickers 15 ist in Fig. 5 gezeigt. Die ungebrochene Rohkohle gelangt über eine Leitung 32 auf eine schnell rotierende Scheibe 33, die die Kohle auf das Wirbelbett 11 streut. Die Leitung 18, die das grobe Mahlgut aus der Kohlenmühle 10 ohne Windsichter dem Wirbel bett 11 zuführt, ist beim Betrieb des Streubeschickers 15 im allgemeinen ausser Betrieb, wenn sie dagegen betrieben wird, dann bleibt der Streubeschicker 15 im allgemeinen stehen.
Bei allen diesen Ausführungsformen wird über die Leitung 16 die Luft in einer solchen Menge eingespeist, die mit der Luftzufuhr über die Leitung 7 zusammen zum vollständigen Ausbrennen des aus dem Wirbelbettfeuerraum ausströmenden Gas-Abgas-Gemisches und des über die Leitung 5 zugeführten Kohlenstaubs erforderlich ist, der Gehalt an Sauerstoff des aus dem Wirbelbett 11 austretenden Gas- -Abgas-Gemisches wird auf den üblichen Wert (2-10%) eingestellt. Die Temperatur des Wirbelbettes wird durch die Regelung der fluidisierenden Luftmenge geregelt.
Der Zusatzstoff, der das verunreinigende SO2 abbindet, wird über die Leitung 20 und/oder die Leitung 21 zugeführt.
Der nach der Feuerung zurückbleibende unbrennbare Feststoff wird aus dem Feuerraum 2 über die durch den Luftverteiler 8 geführte Entschlackungsleitung 17 entfernt. Wenn die Absicht besteht, den Wirbelbettfeuerungsteil des hybriden Feuerungssystems separat zu betreiben, d.h. ohne den Betrieb des für die Kohlenstaubfeuerung dienenden Teils, befinden sich der Kohlenbeschicker 4 und die Kohlenmühle 1 im Stillstand, es wird über die Leitung 5 kein Kohlenstaub eingeblasen, während der Kohlenbeschicker 13, die Kohlenmühle 10 und/oder der Streubeschicker 15 den zur Wirbelbettfeuerung dienenden Teil speisen. Wenn jedoch die Absicht besteht, den für die Kohlenstaubfeuerung dienenden Teil im Betrieb zu halten, und zwar ohne den Wirbelbettfeuerungsteil in Betrieb zu setzen, so werden die Kohlenmühle 1 und die den Kohlenstaub einblasende Leitung 5 betrieben, während der Beschi ck er 13, die Kohlenmühle 10 und/oder der Streubeschicker 15 sowie die Leitung 9 zum Einblasen der Luft ausser Betrieb gesetzt werden. Wie es aus der Schilderung des obigen Ausführungs beispiels eindeutig hervorgeht, ermöglicht die erfindungsgemässe Anlage die Vereinigung der Kohlenstaubfeuerung und der Wirbelbettfeuerung bei gleichzeitiger Eliminierung der Mängel dieser Feuerungsmethoden. Ein wesentlicher Vorteil der erfindungsgemässen Anlage besteht darin, dass auch bei einer minderwertigen oder schlechten Kohlenqualität eine stabile Feuerung auch bei einer Teilbelastung von 30 bis 40% gewährleistet werden kann, wobei die im Feuerraum frei gewordene Wärmemenge von dem Luftverteiler überhaupt nicht beschränkt wird und auch hinsichtlich des Umweltschutzes Vorteile erzielt werden können.
Diese Vorteile ergeben sich auch bei der Umstellung von vorhandenen Kohlenstaubkesseln auf das erfindungsgemässe hybride Feuerungssystem. Die Umstellung von ursprünglich für Kohlenstaubfeuerung ausgebildeten Kesseln auf Hybridfeuerung kann derart erfolgen, dass aus einem Teil der zur Herstellung von feinem Kohlenstaub dienenden, schon vorhandenen Kohlenmühlen der Windsichter entfernt wird, wodurch die Kohlenmühle 1 in eine Kohlenmühle 10 ohne Windsichter umgeformt wird. Das anstelle des unteren Trichters des Kessels ausgebildete Wirbelbett wird mit dem groben Mahlgut dieser umgefαrmten Kohlenmühlen 10 gespeist. Unter dem Wirbelbett wird der zur Luftversorgung des Wirbelbettes dienende Luftverteiler angeordnet. Die anderen, zur Herstellung von feinem Kohlenstaub dienenden Kohlenmühlen des Kessels sowie die Kohlenstaubbrenner können unverändert bleiben.
Eine derartige Kesselumstellung ist besonders vorteilhaft, wenn die Qualität der im Kessel zu verbrennende Kohle sich verändert, sich verschlechtert und der für die Verfeuerung einer besseren Kohle dimensionierte Kessel mit dem ursprünglich eingebautem Kohlenstaubfeuerungssystem keinen stabilen Betrieb mehr aufrechterhalten kann. Nach der Umstellung wird der stabile Betrieb durch die Wirbelbettfeuerung auch bei einer schlechteren Kohlenqualität sichergestellt, demzufolge die Hauptbestandteile des Kessels nicht verändert oder ausgetauscht werden müssen.

Claims

Patentansprüche
1. Hybrides Feuerungssystem mit Wirbelbett- und Kohlenstaubfeuerung, bei dem im unteren Teil des Feuerraums eine Wirbelbettfeuerung und über der Wirbelbettfeuerung eine Kohlenstaubfeuerung stattfindet, wobei oberhalb des Wirbelbettes der zur Verbrennung des aufsteigenden Brennstoffes dienende Feuerraum und der Feuerraum der Kohlenstaubfeuerung gemeinsam ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Teil für die Wirbelbettfeuerung, der eine Kohlenmühle (10) ohne Windsichter, eine sich der Kohlenmühle (10) anschliessende, zur Abgasrückführung dienende Leitung (12), eine Leitung (18 oder 19) für die Kohlenzufuhr, einen Streubeschicker (15) sowie Luftzufuhrleitungen (9, 16) für die Fluidisation und Verbrennung enthält, ein von dem Betrieb der Kohlenstaubfeuerung unabhängige Feuerungssystem darstellt, während der zur Kohlenstaubfeuerung dienende Teil der Anlage, der eine Kohlenmühle (1) mit Windsichter (25), eine die in der Kohlenmühle (1) gemahlene Kohle oder den von der Kohlenmühle (1) unabhängig vorbereiteten Kohlenstaub einblasende Leitung (5), mindestens einen Kohlenstaubbrenner (6) und eine Leitung (7) zur Zuführung der Verbrennungsluft enthält, ein von dem Betrieb der Wirbelbettfeuerung unabhängiges Feuerungssystem darstellt.
2. Hybrides Feuerungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Elemente des zur Wirbelbettfeuerung dienenden Teils, d.h. der Kohlenbeschicker (13), die Kohlenmühle (10) ohne Windsichter, die sich der Kohlenmühle (10) anschliessende, zur Abgasrückführung dienende Leitung (12), die Leitung (18 oder 19) für die Kohlenzufuhr oder der Streubeschicker (15) sowie die fluidisierende Luft zuführende Leitung (9) und der Luftverteiler (8) ein System ergeben, das auch ohne den Betrieb der die Kohlenstaubfeuerung bildenden Mittel, d.h. der Kohlenbeschicker (4), die Kohlenmühle (1) mit dem Windsichter (25), die Kohlenstaubbrenner (6) und die Luftzufuhrleitung (7) ein betriebsfähiges System darstellt, und umgekehrt, die die Kohlenstaubfeuerung bildenden Mittel ein betriebsfähiges Feuerungssystem auch ohne den Betrieb der das Wirbelbettfeuerungssystem bildenden Elemente ergeben.
3. Hybrides Feuerungssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , dass es ein Wirbelfeuerbett (11) aufweist, das mit einem durch aus dem Feuerraum (2) über die Saugleitung (12) eingesogenes Abgas nach Bedarf getrocknetem und in der Kohlenmühle (10) ohne Windsichter nach Bedarf zerkleinertem Brennstoff, z. B. Kohle gespeist und seine Temperatur durch die in der Le it un g (9) zugeführte Menge der fluidisierenden Luft geregelt ist.
4. Hybrides Feuerungssystem nach einem der Ansprüche
1 bis 3, dadurch gekennzeichnet , dass der unter dem Wirbelbett (11) angeordnete und die fluidisierende Luft einführende Luftverteiler (8) zur sektorenweise Regelung der zugeführten Luft kassettenartig, d.h. geteilt ausgestaltet ist.
5. Hybrides Feuerungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet , dass im Vergleich zu der in die Kohlenstaubfeuerung zugeführten Kohle die Qualität und/oder der Ursprungsort der in die Wirbelbettfeuerungsanlage eingespeisten Kohle verschieden sein kann.
6. Hybrides Feuerungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet , dass die Kapazität des die Kohlenstaubfeuerung bildenden System die Feuerungskapazität der Wirbelbettfeuerungsanlage übertrifft.
7. Hybrides Feuerungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet , dass in dem Wirbelbettfeuerraum die Strömungsgeschwindigkeit der Verbrennungsluft höher ist als 4 m/s, während die Ge schwindigkeit des bei der Kohlenstaubfeuerung eingeblasenen, Luft-Kohlenstaub-Gemisches 15-25 m/s beträgt.
8. Hybrides Feuerungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet , dass die Breite des Wirbelbettfeuerraumes die Breite des ganzen Feuerraums unterschreitet.
9 . Verfahren zur Umstellung von vorhandenen Kohlenstaubkesseln auf das hybride Feuerungssystem, das die Kohlenstaubfeuerung bzw. die Wirbelbettfeuerung vereinigt, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass ein Te il der bereits vorhandenen, zur Erzeugung von Kohlenstaub dienenden Kohlenmühlen des Kessels durch Weglassen des Windsichters auf Grobmahlen umgestellt wird, in dem Unterteil des Feuerraums des mit Kohlenstaub beheizten Kessels ein Wirbelfeuerbett ausgestaltet wird, wobei das Wirbelbett mit dem Mahlgut der auf Grαbmahlen oder Brechen umgestellten Kohlenmühlen und/oder mit einem Streubeschicker mit Brennstoff gespeist wird, die femperatur des Wirbelbettes durch die Menge der fluidisierendes Luft geregelt wird, währenddessen die sonstigen Teile der Feuerungsanlage des mit Kohlenstaub beheizten Kessels, d.h. der Beschicker, die mit Abgas trocknende Kohlenmühle, der Kohlenstaubbrenner, desweiteren die weiteren Elemente des Feuerraums und des Kessels unverändert bleiben, wobei in dem unverändert gebliebenen Teil der Feuerraum zum gemeinsamen Verbrennen des den Wirbelbettfeuerraum verlassenden ungebrannten festen und gasförmigen Brennstoffs und des zu der Kohlenstaubfeuerung geführten Brennstoffs dient, wobei die sonstigen Anlagenteile des Kessels, so z.B. die zur Erzeugung des Dampfes oder Heisswassers dienenden Wärmeaustauschflachen, sowie die Funktionen der Abgasbewegung, Entfernung der Flugascheablagerung usw. unverändert bleiben.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Wirbelbettfeuerungssystem und das Kohlenstaubfeuerungssystem entweder voneinander unabhängig oder zusammenarbeitend in Betrieb gehalten werden können, sogar mit Brennstoffen von abweichender Qualität und verschiedenem Ursprungsort.
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