VERBRENNUNGSANLAGE NACH DEM PRINZIP EINER ZIRKULIERENDEN WIRBELSCHICHT

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Verbrennungsanlage nach dem Prinzip einer zirkulierenden Wirbelschicht mit einem oder mehreren Zyklonabscheidern zur Rückführung des Bettmateriales in die aus Flossenrohrwänden gebildete Brennkammer, insbesondere in stehender oder selbsttragender Bauweise mit Dampftrommel und einem Steig- und Fallrohrsystem, bei der der Zyklonabscheider mit vertikaler Achse an der Außenseite einer Wand des Kesselkörpers als Teil des Kühlsystems zumindest zum Teil aus durchströmten Flossenwänden gebildet.

[0002] Aus der DE-A1-3517987 ist es bekannt, derartige Anlagen mit horizontal liegenden Zyklonabscheidern vorzusehen. Diese Bauweise ist im Teillastbereich störungsanfällig und benötigt eine große Bauhöhe, die wieder durch die verwendeten Rohre begrenzt ist. Um diesen Nachteilen zu begegnen, offenbart die DE-A1-3640377 die Abkehr von Zyklonen und die Verwendung von Abscheidebalken bzw. die DE-A1-4101918 die Anordnung des Zyklons innerhalb der Brennkammer, wobei durch die beheizte Rückführung der abgeschiedenen Rückstände Schwierigkeiten erwartet werden und die Heizflächen schlecht ausgenützt werden.

[0003] Die EP-A2 0481438 offenbart einen Dampferzeuger ohne Dampftrommel, der durch eine zirkulierende Wirbelschicht befeuert wird. Die Brennkammer kann durch den Enffall der Dampftrommel höher als bei konventionellen stehenden Dampferzeugern mit Dampftrommel ausgebildet werden und bildet mit dem Abscheidezyklon eine Baueinheit.

[0004] Die Erfindung hat es sich zur Aufgabe gestellt, die höhere Bauweise auch für Dampferzeuger mit Dampftrommel zu ermöglichen, sodaß das in Betrieb billigere Naturumlaufsystem auch. bei größeren Wirbelschichffeuerungen verwendet werden kann. Bei der konstruktiven Verwirklichung ist es darüber hinaus wesentlich, die auftretenden Wärmespannungen so zu beeinflussen, daß auch ein schnelles Anfahren ermöglicht wird. Es ist hierbei von Vorteil, die Fallrohre in die Tragkonstruktion zu integrieren und als schwach beheizte Heizflächen auszubilden, wobei diese Heizfläche als die der Brennkammer gegenüberliegende Wand des Abscheidezyklons ausgebildet wird.

[0005] Die Erfindung ermöglicht somit eine Vergrößerung des Anwendungsbereiches des Naturumlaufsystems bis auf größte Brennkammerhöhen, wobei die Brennkammer vom Gewicht der Dampftrommel entlastet wird und das Fallrohrsystem als Heizfläche verwendet wird. Dies bewirkt, daß die ganze von Rohren gebildete Konstruktion durch verdampfendes Wasser gekühlt wird und damit praktisch bei gleicher Temperatur gehalten wird, sodaß beim Anfahren eine höhere Anfahrgeschwindigkeit erreicht wird.

[0006] Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Dampftrommel (9) des Kesselkörpers (2) auf einem Standrohr (10) oder einer Standrohrgruppe angeordnet ist und daß das Standrohr, bzw. die Standrohrgruppe mit dem Kesselkörper (2) im Bereich der Vorderwand (7) verbunden ist und die Vorderwand (7) des Zyklonabscheiders (1) als Teil des Fallrohrsystems ausgebildet und damit in den Kühlkreis für die Brennkammervorder- und -rückwand eingebunden ist. Wesentliche Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen 2 bis 7 angegeben.

[0007] Die Erfindung ist in den angeschlossenen Figuren 1 und 2 beispielsweise und schematisch dargestellt. Fig. 1 zeigt einen Aufriß und Fig. 2 eine Seitenansicht eines Dampferzeugers mit zirkulierender Wirbelschicht.

[0008] Die Fig. 1 zeigt einen Dampferzeuger in Kompaktbauweise bei der der Zyklonabscheider (1) in den Kesselkörper (2) integriert ist und als Teil der Tragkonstruktion ausgebildet ist. Zu diesem Zweck ist der Zyklonabscheider (1) von Flossenrohrwänden gebildet, die unter anderem die Vorderwand (7) und die Seitenwände (8) bilden. In vorteilhafter Weise ist die Vorderwand (7) als Teil des Fallrohrsystems ausgebildet und dient damit der Kühlwasserversorgung der Brennkammer (6) die im wesentlichen das Steigrohrsystem des Dampferzeugers darstellt. In diesem Sinn sind auch die Seitenwände (8) des Zyklonabscheiders in das Steigrohrsystem eingebunden. Das Tauchrohr (11) des Zyklonabscheiders (1) ist feuerfest ausgebildet und in einer Ringsammelkammer (12) eingehängt und gegebenenfalls über am Kühlsystem angeschlossenen Leitungen (13) gehalten.

[0009] Die Dampftrommel (9) des Kesselkörpers (2) ist an beiden Enden auf einem Standrohr (10) bzw. auf einer Standrohrgruppe angeordnet, wobei die Standrohre mit der Vorderwand verschweißt bzw. in die Vorderwand (7) integriert sind. Es ergibt sich der statische Vorteil, daß dadurch die Tragfähigkeit der Vorderwand bzw. des gesamten Kesselkörpers (2) erhöht wird, sodaß die Bauweise eine Vergrößerung der Leistung des größten nach der selbsttragenden Bauweise zu errichtenden Dampferzeugers ermöglicht, wodurch die Wirtschaftlichkeit besonders angehoben wird.

[0010] Für die Rückführung des Bettmateriales, welches im wesentlichen aus Sand besteht, ist der untere Teil des Zyklonabscheiders (1) trichterförmig ausgebildet, wobei bei der Ausführung als Flossenwand zuerst die Vorderwand (7) in Richtung zur Brennkammer abgebogen wird und erst weiter unten durch Schrägstellung der Seitenwände der endgültige Trichteraustritt erreicht wird. Die eigentliche Rückführung (5) in die Brennkammer (6) erfolgt über einen Syphon oder ein L-Valve oder ein Wehr durch welche das rückgeführte Bettmaterial in das Wirbelbett rückgeführt wird und schließlich zusammen mit dem Brennstoff verwirbelt wird, wobei der Brennstoff verbrennt und das Bettmaterial nach einer Abtrennung vom Rauchgasstrom wieder in das Bett rückgeführt wird. Statt dem Syphon bzw. L-Valve kann auch im horizontalen Zuführungskanal der Rückführung ein Wehr eingebaut werden, welches im Falle einer Überflutung die Rückführung ermöglicht aber einen Rückstrom aus der Brennkammer unterbindet. Der Rauchgasstrom ist in der Zeichnung durch Pfeile angedeutet, während die Rückführung des Bettmateriales durch strichlierte Pfeile angedeutet ist.

[0011] Diese Bauweise ermöglicht auf wirtschaftliche Weise die gekühlte Ausführung von Zyklonabscheider (1) und allenfalls der Bettrückführung in Flossenrohrbauweise. Hiebei werden die Sammler (4) möglichst in den Verschneidungslinien der einzelnen Rohrwände angeordnet (Fig. 2), wobei die Anschlüsse durch schräg gestellte Rohrstutzen oder Rohrkrümmer knapp vor dem Sammler erfolgen. Um die Flossenrohrwände insbesondere des Zyklonabscheiders (1) den Erfordernissen des Zyklons anzupassen, werden die Flossenrohrwände, gegebenenfalls um schwierig zu kühlende Teile in die Zirkulation einzubinden, ausgebogen, bzw. manchmal mit Gabelungen versehen.

[0012] Ein wesentliches Kennzeichen der Erfindung besteht in der rechteckförmigen bzw. quadratischen Ausbildung des Zyklonabscheiders, wodurch die Eingliederung in den Kesselkörper (2) ermöglicht wird. Bei dieser Konstruktion ist es möglich, daß mehrere Zyklone nebeneinander angeordnet werden. In diesem Falle setzen sich die nebeneinander liegenden Trichterseitenwände, z. B. über Gabelstücke in der allfällig notwendigen Trennwand (15) zwischen den Zyklonen fort.

[0013] Im Rahmen der Erfindung ist es auch möglich, die Kesseltrommel (9) in der Verlängerung der Zwischenwand zwischen Zyklon (1) und Brennkammer (6) anzuordnen, wobei dann die Fallrohre nach einer entsprechenden Krümmung die Vorderwand (7) bilden und die Standrohre (10) an den Enden der Kesseltrommel außerhalb der Rauchgase also unbeheizt angeordnet werden.

[0014] Fig. 2 zeigt in Seitenansicht die Konstruktion der Rückführung der zirkulierenden Wirbelschicht. Man erkennt die parallele Anordnung mehrer Zyklonabscheider (1) mit ihrem Tauchrohr (11), die nebeneinander angeordnet sind, in welchen das Abgas vom Bettmaterial getrennt wird, welches in einer trichterförmigen Wandanordnung gesammelt und der eigentlichen Rückführung (5) zugeführt wird. Die Vorderwand (7) ist Teil des Fallrohrsystems, welches im unteren Teil strichliert dargestellt ist und in Sammlern (4) endet, in welchen die flüssige Phase aus der Kesseltrommel (9) (Fig.1) zwischengesammelt werden, wobei die Anschlüsse an die Fallrohrflossenwand schräg angeordnet sind. Die Sammler (4) münden dann in den unteren Trichter (14) mit den schrägen Flächen in der Zwischenebene und führen so an die tiefste Stelle des Dampferzeugers.

Ansprüche

1. Verbrennungsanlage nach dem Prinzip einer zirkulierenden Wirbelschicht mit einem oder mehreren Zyklonabscheidern zur Rückführung des Bettmateriales in die aus Flossenrohrwänden gebildete Brennkammer, insbesondere in stehender oder selbsttragender Bauweise mit Dampftrommel und einem Steig- und Fallrohrsystem, bei der der Zyklonabscheider mit vertikaler Achse an der Außenseite einer Wand des Kesselkörpers als Teil des Kühlsystems zumindest zum Teil aus durchströmten Flossenwänden gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Dampftrommel (9) des Kesselkörpers (2) auf einem Standrohr (10) oder einer Standrohrgruppe angeordnet ist und daß das Standrohr, bzw. die Standrohrgruppe mit dem Kesselkörper (2) im Bereich der Vorderwand (7) verbunden ist und die Vorderwand (7) des Zyklonabscheiders (1) als Teil des Fallrohrsystems ausgebildet und damit in den Kühlkreis für die Brennkammervorder- und -rückwand eingebunden ist.

2. Verbrennungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die die Flossenwand des Zyklonabscheiders (1) versorgenden Sammler (4) an den Verschneidungskanten der Flossenwände angeordnet sind und über schräge Stutzen mit den Flossenwänden verbunden sind.

3. Verbrennungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zyklonabscheider (1) ein in einem Sammler (12) eingehängtes feuerfestes Tauchrohr (11) aufweist und vorzugsweise über Wasser/Dampf führende Leitungen (13) gehalten ist.

4. Verbrennungsanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der trichterförmige Unterteil (3) des Zyklonabscheiders (1) von oben nach unten zuerst durch Schrägstellung der Vorderwand (7) in einer Richtung und weiter unten durch Schrägstellung der Seitenwände (8) in der anderen Richtung gebildet ist.

5. Verbrennungsanlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Rohrgruppe der Vorderwand (7) ausgebogen und insbesondere gegabelt ist, um die inneren Seitenwände (8) des Trichters des Zyklonabscheiders (1) und gegebenenfalls die Rückführung (5) zu bilden.

6. Verbrennungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die inneren Seitenwände (8) der Rückführung (5) teilweise durch Ausbiegung und insbesondere durch Gabelung zumindest einen Teil der Trennwand zur Brennkammer (6) bilden.

7. Verbrennungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Teile der Rückführung (5), insbesondere in der Ausführung als Syphon, als Flossenwände ausgebildet sind und vorzugsweise von leicht beheizten Fallrohren versorgt werden, die anschließend weitere Bauteile des Kesselkörpers (2) mit Wasser/Wasserdampfgemisch versorgen.

Claims

1. Combustion plant in the principle of a circulating fluidised bed with one of more cyclone separators for returning the bed material into the combustion chamber which is formed by finned tube walls, in particular in a stationary or self-supporting design with steam drum and an ascending- and down-pipe system, and the cyclone separator is established, with a vertical axis on the outside of a wall of the vessel body as a part of the cooling system, at least partially of flowed through finned walls, characterised in that the steam drum (9) of the vessel body (2) is arranged on a standpipe (10) or a group of standpipes, and the standpipe or the group of standpipes is connected to the vessel body (2) in the area of the front wall (7), and the front wall (7) of the cyclone separator (1) is arranged as a part of the down-pipe system and thus incorporated into the cooling cycle for the front and rear wall of the combustion chamber.

2. Combustion plant according to Claim 1, characterised in that the collectors (4) which supply the finned wall of the cyclone separator (1) are arranged on the intersecting edges of the finned walls and joined to the finned walls via slanted sockets.

3. Combustion plant according to Claim 1, characterised in that the cyclone separator (1) comprises a fireproof immersion pipe (11) which is suspended in a collector (12) and preferably held over water/steam ducting pipes (13).

4. Combustion plant according to Claim 2, characterised in that the funnelshaped lower part (3) of the cyclone separator (1) is established from the top to the bottom initially by slanting the front wall (7) in one direction and further down by slanting the side walls (8) in the other direction.

5. Combustion plant according to Claim 4, characterised in that one pipe group of the front wall (7) is bent outwards and in particular forked so as to form the inner side walls (8) of the funnel of the cyclone separator (1) and, if appropriate, the retum guide (5).

6. Combustion plant according to Claim 1, characterised in that the inner side walls (8) of the return guide (5) form at least a portion of the separating walls to the combustion chamber (6), partially by being bent outwards and in particular by being forked.

7. Combustion plant according to Claim 1, characterised in that portions of the retum guide (5), in particular in the design of a syphon, are arranged as finned walls and are preferably supplied by easily heated downpipes which thereafter supply other components of the vessel body (2) with water/water-steam mixture.

Revendications

1. Installation de combustion selon le principe d'un lit fluidisé en circulation, comprenant un ou plusieurs séparateurs à cyclones pour le recyclage de la matière du lit dans la chambre de combustion formée par des parois tubulaires à ailerons, en particulier sous forme d'une structure verticale ou auto-portante comprenant un tambour à vapeur et un système à conduites montante et descendante, dans laquelle le séparateur à cyclone dont l'axe vertical contre le côté externe d'une paroi du corps de chaudière fait partie du système de refroidissement, est réalisé au moins en partie par des parois à ailerons du type à circulation, caractérisée en ce que le tambour à vapeur (9) du corps de chaudière (2) est disposé sur un tuyau vertical (10) ou sur un groupe de tuyaux verticaux et en ce que le tuyau vertical, respectivement le groupe de tuyaux verticaux est relié au corps de chaudière (2) dans la zone de la paroi avant (7), la paroi avant (7) du séparateur à cyclone (1) étant réalisée comme faisant partie du système à conduite descendante et étant par conséquent intégrée dans le circuit de refroidissement pour la paroi avant et arrière de la chambre de combustion.

2. Installation de combustion selon la revendication 1, caractérisée en ce que les collecteurs (4) alimentant la paroi à ailerons du séparateur à cyclone (1) sont disposés contre les arêtes coupantes des parois à ailerons et sont reliées aux parois à ailerons via des tubulures inclinées.

3. Installation de combustion selon la revendication 1, caractérisée en ce que le séparateur à cyclone présente un tube plongeur réfractaire (11) suspendu dans un collecteur (12) et est maintenu de préférence via des conduits (13) servant de guidage à de l'eau/de la vapeur.

4. Installation de combustion selon la revendication 2, caractérisée en ce que la partie inférieure (3) du séparateur à cyclone (1) en forme d'entonnoir est réalisée de haut en bas, d'abord par une inclinaison de la paroi avant (7) dans une direction, et plus bas par l'inclinaison des parois latérales (8) dans l'autre direction.

5. Installation de combustion selon la revendication 4, caractérisée en ce qu'un groupe de tubes de la paroi avant (7) est plié en-dehors et en particulier présente une bifurcation pour former les parois latérales internes (8) de l'entonnoir du séparateur à cyclone (1) et éventuellement le circuit de recyclage (5).

6. Installation de combustion selon la revendication 1, caractérisée en ce que les parois latérales internes (8) du circuit de recyclage (5) forment, en partie par pliage en-dehors et en particulier par bifurcation, au moins une partie de la paroi de séparation menant à la chambre de combustion (6).

7. Installation de combustion selon la revendication 1, caractérisée en ce que des parties du circuit de recyclage (5), en particulier dans la réalisation en forme de siphon, sont réalisées sous forme de parois à ailerons et de préférence, sont alimentées par des conduites descendantes légèrement chauffées qui alimentent ultérieurement d'autres composants du corps de chaudière (2) avec un mélange eau/vapeur d'eau.

Zeichnung