AT399106B

AT399106B - Austragvorrichtung in einem wirbelschichtreaktor

Info

Publication number: AT399106B
Application number: AT0243685A
Authority: AT
Inventors: Folke Engstroem
Original assignee: Ahlstroem Oy
Priority date: 1984-08-28
Filing date: 1985-08-21
Publication date: 1995-03-27
Also published as: DE3529144C2; FI843385A0; FR2569576B1; FI843385A; KR860001612A; CA1247330A; FR2569576A1; KR890005266B1; ATA243685A; SE8503927L; FI75504B; SE8503927D0; FI75504C; SE462519B; US5093085A; DE3529144A1

Description

AT 399 106 B

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Austragvorrichtung in einem Wirbelschichtreaktor, dessen Rost oberhalb eines Luftschrankes eine Öffnung für die Austragung von grobkörnigem Material aufweist, mit einem mit der Austragsöffnung des Rostes verbundenen, im wesentlichen senkrechten Rohr.

Im unteren Rohr des Wirbelschichtreaktors sammelt sich grobkörniges nichtbrennendes Material an, das ausgetragen werden muß. Die Austragung von grobkörnigem Material aus dem Reaktor ist problematisch, weil: - die Temperatur des auszutragenden Materials hoch, ca. 700 - 1000*C, ist, wobei die Festigkeit der Konstruktionswerkstoffe gering ist; - das auszutragende Material sowohl feine Partikel als auch grobe Fremdkörper, wie z.B. Mauerwerk oder fremde Eisenstücke enthält. Weil Temperatur und Körnungsgröße des auszutragenden Materials stark variieren, werden auch die Strömungseigenschaften des Materials verändert; - die Menge des auszutragenden Materials auf mehr als 50 % des aufgegebenen Brennstoffdurchsatzes ansteigen kann, wobei die Wiedergewinnung von Wärme hinsichtlich des Wirkungsgrades des Kessels bedeutend wird.

Aus der US-PS 3 397 657 ist eine Vorrichtung zur Austragung grobkörnigen Materials bekannt. Diese Vorrichtung weist ein mit einer Öffnung des Rostes verbundenes Rohr auf, wobei die Funktion der Vorrichtung durch eine am geneigten Abschnitt des Rohres angeordnete Klappe geregelt werden kann. Infolge der Inhomogenität des auszutragenden Materials ist die Funktion der Vorrichtung jedoch unsicher.

Die DE-OS 2 836 531 zeigt eine Vorrichtung mit flacher Aschenwanne, aus der die Asche durch eine mit einem Klappenventil versehene, nach unten weisende Öffnung ausgetragen und dann weiter durch einen Aschenkanal pneumatisch transportiert wird. Das Klappenventil wird benötigt, um die Asche in der Aschenwanne zu halten.

Weiters offenbaren die GB-PS 1 582 828 und DE-OS 3 206 236 Austragvorrichtungen, die unterhalb des Rosts angeordnete und mit einer Auslaßöffnung im Rost verbundene Austragrohre besitzen. Keiner dieser Vorhalte zeigt irgendeine Art von Lüftungsraum.

Durch die vorliegende Erfindung soll eine einfache und betriebssichere Vorrichtung zum Austragen von Asche aus dem Reaktor-Unterteil zustandegebracht werden.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß in der erfindungsgemäßen Vorrichtung das untere Ende des Rohres mit einem Lüftungsraum verbunden ist, dessen Boden geneigt oder quer zum Rohr verläuft und der eine nach oben oder zur Seite gerichtete Auslaßöffnung aufweist, und daß dem Lüftungsraum eine Druckluftzufuhreinrichtung zur impulsartigen Zuführung von Druckluft in kurzen Intervallen zugeordnet ist, wobei das im Lüftungsraum enthaltene Material durch die Auslaßöffnung heraus in den unter dem Rost befindlichen Luftschrank ausgetragen wird.

Der bedeutendste Vorteil der Erfindung den bislang bekannten Vorrichtungen gegenüber besteht darin, daß sich dabei im auszutragenden Materialstrom keine bewegten Organe befinden.

Im folgenden wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichungen erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung im Vertikalschnitt und

Fig. 2 einen Schnitt der Fig. 1 nach der Linie A-A.

Fig. 3 eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung im Vertikalschnitt.

Fig. 1 und 2 stellen den unteren Teil eines Wirbelschichtreaktors mit einem kegelförmigen Rost 1 dar. Der Rost 1 ist mit mehreren Düsen 2 bestückt, durch die Verbrennungs- und Auswirbeiungsluft gleichmäßig verteilt aus einem unterhalb des Rostes angeordneten Luftschrank 4 der auf dem Rost befindlichen Wirbelschicht 3 zugeführt wird. Der Luftschrank wird von einem Gebläse 5 durch einen geneigten, mit Luftdüsen 7 ausgestatteten Kühlrost 6 mit Luft versorgt. In der Mitte des Rostes 1 befindet sich eine Austragsöffnung 8 für das grobkörnige Material, die in ein sich nach unten hin erweiterndes senkrechtes Rohr 9 mündet. Das untere Ende des Rohres 9 ist mit einem Lüftungsraum 10 verbunden, dessen Boden 21 geneigt ausgeführt ist. Der Lüftungsraum weist eine nach oben gerichtete Ablaßöffnung 15 auf. Das Rohr 9 und der Raum 10 samt der Öffnung 15 bilden eine J-förmige Austragsvorrichtung 16. Am Boden 21 des Lüftungsraums ist unterhalb der Ablaßöffnung 15 eine mit der Druckluftleitung 11 verbundene Luftdüse 12 angeordnet. Die Leitung 11 weist ein periodisch wirkendes Ventil 13 auf, dessen Funktion von einer Regeleinrichtung 14 gesteuert wird, die den Druck der auf dem Rost befindlichen Wirbelschicht erfaßt. Die im Boden des Luftschrankes befindliche Ablaßöffnung 17 führt zu einer Förderschnecke 18, die mit einem Schlußspeiser 19 verbunden ist, unter dem eine Fördereinrichtung 20 angeordnet ist.

Die den Abbildungen entsprechende Vorrichtung funktioniert wie folgt:

In der unter dem Rost befindlichen J-förmigen Austragsvorrichtung 16 bildet die Asche eine Sperre, die einen Luftdurchtritt durch diese Stelle vom Luftschrank 4 zur Wirbelschicht 3 verhindert, in der ein niedrigerer Druck als im Luftschrank herrscht. Die Austragung von Asche aus dem Reaktor erfolgt durch kurzes Einblasen von Druckluft durch die Luftdüse 12 in den Lüftungsraum 10, wobei das in der 2

Claims

AT 399 106 B Austragsvorrichtung befindliche Material fluidisiert wird und durch die Ablaßöffnung 15 heraus in den Luftschrank fliesst. Der Luftimpuls ist kurz, 0,3 - 5 s, wodurch nur ein Teil der groben Aschemenge entfernt wird. Im Luftschrank wird die Asche mittels Luft auf dem Kühlrost 6 abgekühlt sowie durch Öffnung 17, Schraube 18 und Schlußspeiser 19 zur Fördereinrichtung 20 abgeführt. Der Druck in der Wirbelschicht wird gemessen, und eine Regeleinrichtung steuert die Menge der aus dem Reaktor auszutragenden Asche über die Verstellung der Luftimpuls-Frequenz, z.B. in Zeitabständen von 0,1 - 10 min. Der Luftdruck liegt bevorzugt 0,2 - 0,5 bar höher als der im Luftschrank 4. Weil die Austragsvorrichtung die heiße Asche in den Luftschrank einführt, wo sie mit der in die Reaktor-Brennkammer fliessenden Luft in Berührung kommt, werden aus der Asche Wärme sowie darin enthaltene feine Partikel unmittelbar unter dem Rost wiedergewonnen. Die Austragsvorrichtung 16 kann wassergekühlt oder ausgemauert ausgeführt sein. Sie kann mehrere neben dem abwärts führenden Rohr 9 angeordnete Ablaßöffnungen 15 bzw. eine vom Rohr 9 umgebene ringförmige Öffnung aufweisen. Bei großen Reaktoren ist es von Vorteil, mehrere Austragsvorrichtungen 16 einzusetzen. Die Weite der Austragsöffnung 8 wird entsprechend der größten Stückgrösse des auszutragenden Materials gewählt. Ihr Durchmesser soll bevorzugt zumindest 20 % größer sein als die höchste Stückgröße. Um Verstopfungen zu vermeiden, erweitert sich das Rohr 9 bevorzugt nach unten hin bzw. ist größer ausgeführt als die Öffnung 8. Bei der in Fig. 3 dargesteilten Ausführungsform bilden das mit der Austragsöffnung 108 des Rostes 101 verbundene senkrechte Rohr 109 und der Lüftungsraum 110 eine L-förmige Austragsvorrichtung. Die Ablaßöffnung 115 der Austragsvorrichtung ist zur Seite gerichtet. Vor der Ablassöffnung ist eine Absperrklappe 122 drehbar angeordnet, die durch die herausströmende Asche geöffnet wird. Im Lüftungsraum ist eine zur Ablaßöffnung hin blasende Luftdüse 112 angeordnet, die mit einer Druckluftleitung 111 verbunden ist. Die Vorrichtung entsprechend Fig. 3 funktioniert analog zu der in Fig. 1. In Rg. 3 sind die Teile durch dieselben Nummern wie in Fig. 1 gekennzeichnet, wobei durch Hinzufügen von 100 dreistellige Zahlen erhalten wurden. Beispiel Ein Wirbelschichtreaktor mit ca. 65 MW war mit zwei Austragseinrichtungen entsprechend Rg. 1 ausgestattet. Der Durchmesser der Austragsöffnung war 130 mm. Die Ablaßöffnung war 800 mm unter der Austragsöffnung angeordnet. Die Menge der auszutragenden groben Asche belief sich auf ca. 300 g/s. Die auszutragende Aschemenge wurde mit Luftimpulsen unter 1 s abgeführt. Die Lufteinblasung erfolgt in Zeitabständen von 0,5 min. Der Druck der eingeblasenen Luft betrug 0,5 bar. Dem Luftschrank wurde Luft mit einem Druck von 0,5 bar zugeführt. Patentansprüche 1. Austragvorrichtung in einem Wirbelschichtreaktor, dessen Rost oberhalb eines Luftschrankes eine Öffnung für die Austragung von grobkörnigem Material aufweist, mit einem mit der Austragsöffnung des Rostes verbundenen, im wesentlichen senkrechten Rohr, dadurch gekennzeichnet, daß das untere Ende des Rohres (9; 109) mit einem Lüftungsraum (10; 110) verbunden ist, dessen Boden (21; 121) geneigt oder quer zum Rohr (9; 109) verläuft und der eine nach oben oder zur Seite gerichtete Auslaßöffnung (15; 115) aufweist, und daß dem Lüftungsraum (10; 110) eine Druckluftzufuhreinrichtung (11, 12, 13, 14; 111, 112, 113, 114) zur impulsartigen Zuführung von Druckluft in kurzen Intervallen zugeordnet ist, wobei das im Lüftungsraum (10; 110) enthaltene Material durch die Auslaßöffnung heraus in den unter dem Rost befindlichen Luftschrank (4; 104) ausgetragen wird.
2. Austragvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckluftzufuhreinrichtung für ein Zufuhrintervall von 0,3 s bis 5 s Dauer ausgebildet ist.
3. Austragvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckluftzufuhreinrichtung zum Lufteinblasen mit einem um 0,2 bis 0,5 bar höheren Druck - gegenüber dem des Luftschranks (4; 104) - ausgebildet ist.
4. Austragvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckluftzufuhreinrichtung (11, 12, 13; 111, 112, 113) durch eine Regeleinrichtung (14; 114) steuerbar ist, die den Druck der auf dem Rost (1; 101) befindlichen Wirbelschicht erfaßt. 3 AT 399 106 B
5. Austragvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslaßöff-nung (15; 115) neben dem Rohr (9; 109) angeordnet ist.
6. Austragvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß vor der Auslaßöffnung (115) eine schwenkbare Klappe (122) angeordnet ist.
7. Austragvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß neben dem Rohr (9; 109) mehrere Auslaßöffnungen (15; 115) angeordnet sind.
8. Austragvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslaßöffnung (15) eine das Rohr (9) umgebende ringförmige Öffnung bildet.
9. Austragvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß sich das Rohr (9) nach unten hin zum Lüftungsraum (10) erweitert.
10. Austragvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß eine Luftdüse (12) unterhalb der Auslaßöffnung angeordnet ist. Hiezu 2 Blatt Zeichnungen 4