DD301982A7 - Apparatus for generating heat from gaseous, liquid and solid fuels - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Wärmeerzeugung und findet Anwendung auf dem Gebiet der Verbrennung von festen, flüssigen und/oder gasförmigen Brennstoffen in einem Apparat zur Wärmeerzeugung. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass mittels eines Verbrennungsapparates mit einem Öffnungswinkel von 7 bis 30 Grad, in dem von unten Luft eingeführt wird und in dem ein monodisperses Schüttgut intern zirkuliert, feste, flüssige und/oder gasförmige Brennstoffe oxidativ umgesetzt werden und die dabei freiwerdende Wärme in einem Wärmeübertragungssystem abgeführt wird.The invention relates to a device for generating heat and finds application in the field of combustion of solid, liquid and / or gaseous fuels in a device for generating heat. According to the invention the object is achieved in that by means of a combustion apparatus with an opening angle of 7 to 30 degrees, in which air is introduced from below and in which a monodisperse bulk internally circulates, solid, liquid and / or gaseous fuels are oxidatively reacted and the case released heat is dissipated in a heat transfer system.
Description
Hierzu 1 Seite ZeichnungFor this 1 page drawing
Die Erfindung findet Anwendung auf dßm Gebiet der Verbrennung von festen, flüssigen und gasförmigen Brennstoffen in einem Apparat zur Wärmeerzeugung und/oder Beseitigung von brennbaren Abprodukten mit uder ohne Zugabe von Additiven zur Schadstoffbindung.The invention has application in the field of combustion of solid, liquid and gaseous fuels in an apparatus for heat generation and / or disposal of combustible waste products with or without the addition of additives for pollutant binding.
Die bekannten technischen Lösungen zur Verbrennung von festen, flüssigen und gasförmigen Brennstoffen oder Abprodukten in einer Wirbelschichtanlage erforderten eine stationäre Wirbelschicht oder eine zirkulierende Wirbelschicht mit den hohen technologischen Anforderungen anThe known technical solutions for the combustion of solid, liquid and gaseous fuels or by-products in a fluidized bed system required a stationary fluidized bed or a circulating fluidized bed with the high technological requirements
- Anströrnbodengestaltung zur Erzeugung des Fluidisierungszustandes der Wirbelschicht mittels Luft,- Anströrnbodengestaltung for generating the fluidization state of the fluidized bed by means of air,
- Aufbereitung des Brennstoffes extern oder intern im Apparat, z. B. Etagenböden,- Preparation of the fuel externally or internally in the apparatus, eg. B. Floors,
- die Anlage zur Rückführung des Inertmaterials bei der zirkulierenden Wirbelschicht,the system for returning the inert material to the circulating fluidized bed,
wobei der Arbeits- und Leistunasbereich durch dis Hydrodynamik der Wirbelschicht in engen Grenzen gehalten wird.wherein the working and Leistunasbereich is held by dis hydrodynamics of the fluidized bed within narrow limits.
Dabei worden nach Jahrbuch Dampferzeugertechnik, Ausgabe 1985/86, S. 293 ff. folgende spezifische Werte technisch realisiert:In this case, the following specific values were technically realized according to Jahrbuch Dampfgeneratoren, issue 1985/86, p. 293 ff.
WirbelgasgeschwindigkeitFluidized gas velocity
bis 3 m/s stat. WSFup to 3 m / s stat. WSF
bis 10 m/s zirkulierende WSFup to 10 m / s circulating WSF
QuerschnittbelastungSectional density
1-2MWt!i/m2stat.WSF1-2MWt! I / m 2 stat.WSF
4-6 th/m2 zirkulierende WSF.4-6 th / m 2 circulating WSF.
Damit ist die Leistungssteigerung oder die rasche Anpassung an spezielle Brennstoffe ohne umfangreiche Änderungen des Anldgensystems nicht möglich.Thus, the performance increase or the rapid adaptation to special fuels without extensive changes of the Anldgensystems is not possible.
Ziel der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zur Wärmeerzeugung aus gasförmigen, flüssigen und festen Brennstoffen zur Verfügung zu stelljn, die eine über den heute bekannten Stand der Technik liegende spezifische Leistungsdichte hat und hinsichtlich der Leistungshöhe anpaßbar für alle Leistungsgrößen von Wärmeerzeugungsanlagen ist. Dadurch wird es möglich, Wärmeerzeugungsanlagen bei gleicher Größe mit wesentlich höherer Leistung zu errichten, was wesentliche wirtschaftliche Vorteile bringt. Ferner wird mit der Erfindung das Ziel verfolgt, Brennstoffe unterschiedlicher Aggregatzustände und Konsistenz in einer Vorrichtung gegebenenfalls auch gleichzeitig zu verbrennen, was ebenfalls zu erheblichen wirtschaftlichen Vorteilen führt, da z. B. keine brennstoffabhängigen Anlagenanpassungen erforderlich sind. Durch Zugabe von Additiven sollen prirr äre Maßnahmen zur Schadstoffeinbindung innerhalb der Verbrennungsstoffe realisiert werden, was aufwendige Maßnahmen zur Abgasreinigung vermeidet.The object of the invention is to provide a device for generating heat from gaseous, liquid and solid fuels, which has a specific power density above the state of the art known today and which is adaptable with regard to the power level for all output quantities of heat generation systems. This makes it possible to build heat generation plants of the same size with much higher performance, which brings significant economic benefits. Furthermore, with the invention, the goal is pursued to combust fuels of different physical states and consistency in a device, if necessary, at the same time, which also leads to significant economic benefits, since z. B. no fuel-dependent plant adjustments are required. By adding additives should prirr ary measures for pollutant involvement are implemented within the combustion materials, which avoids costly measures for exhaust gas purification.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugi unde, einen mechanisch einfach aufgebauten Mehrstoffbrenner mit hoher Leistungsdichte und hoher Brennstoffvariabilität zu entwickeln. Dabei werden die physikalischen, wärmetechnischen und verbrennungstechnischen Wirkprinzipien der intern zirkulierenden Strahlschicht, eine spezielle Ausführungsform der Wirbelschicht, genutzt.The invention has the object zugi ande to develop a mechanically simple multi-fuel burner with high power density and high fuel variability. The physical, thermotechnical and combustion-technical principles of action of the internally circulating jet layer, a special embodiment of the fluidized bed, are used.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß in einem Reaktor mit 7° bis 30° Öffnungswinkel von unten Luft als Wirbelmedium und Oxidator mit so hoher Geschwindigkeit (10m/s) zugeführt wird, daß ein Reaktor eine intern zirkulierende Strahlenschicht existiert. Zum Anfahren und zur Leistungsregelung wird kurz oberhalb der ggf. vorhandenen Durchfallsicherung Branngas eingebracht und damit die Strahlschichttemperatur zwischen 75O0C und 95O0C gehalten. Im Sonderfall kann jede andere beliebige Schichttemperatur eingestellt werden.According to the invention the object is achieved in that in a reactor with 7 ° to 30 ° opening angle from below air as a fluidizing medium and oxidizer at such a high speed (10m / s) is supplied, that a reactor exists an internally circulating beam layer. For start-up and for power control, Brann gas is introduced shortly above the possibly existing fail-safe and thus the jet layer temperature between 75O 0 C and 95O 0 C held. In the special case, any other layer temperature can be set.
Nach Erreichen der Betriebstemperatur von 75O0C bis 95O0C wird das Brenngas reduziert oder völlig abgestellt und gleichzeitig unter Beachtung des Luftbedarfs zur Oxidation gleitend ein Ersatz des Brenngases durch einen festen oder flüssigen Brennstoff realisiert. Die Schichttemperatur wird mit Hilfe der Brennstoffmenge geregelt. Die Brennstoffe werden von unten, oben oderAfter reaching the operating temperature of 75O 0 C to 95O 0 C, the fuel gas is reduced or completely turned off and at the same time, taking into account the air requirement for oxidation sliding replacement of the fuel gas realized by a solid or liquid fuel. The layer temperature is controlled by means of the amount of fuel. The fuels are from below, above or
seitlich in die Strahlschicht eingeführt. Die hohen Luftgeschwindigkeiten, die bezogen auf den Eintrittsquerschnitt, bis 50m/s betragen, gestatten eine hohe Variabilität des Brennstoffes, da die notwendige Luftmenge im breiten Spektrum anpaßbar ist, ohne die intern zirkulierende Strahlenschicht in ihrer Funktionalität zu beeinflussen.introduced laterally into the jet layer. The high air velocities, which are based on the inlet cross section, up to 50m / s, allow a high variability of the fuel, since the necessary amount of air in the broad spectrum is adaptable, without affecting the internally circulating beam layer in their functionality.
Die Zuführung der Luft von unten erfordert kein^komplizierte Anströmbodengestaltung, sondern muß nur das Durchfallen von Inertmaterial im Ruhefall verhindern. Im Einzelfall kann auf den Anströmboden verzichtet werden, wenn durch andere konstruktive Maßnahmen das Durchfallen des Inertmaterials keine Nachteile bringt. Die Vermischung des Brennstoffes mit Luft erfolgt im annähernd stöchiometrischen Verhältnis ohne spezifische zusätzliche Vorrichtungen. Das Verbrennen von 2 oder 3 Brennstoffen istzeitgleich möglich und das Wechseln des Brennstoffes kann gleitend ohne Leistungsunterbrechung und ohneThe supply of air from below does not require a complicated inlet bottom design, but only has to prevent the falling through of inert material in the case of rest. In an individual case can be dispensed with the distributor plate, if by other constructive measures, the falling through of the inert material brings no disadvantages. The mixing of the fuel with air takes place in approximately stoichiometric ratio without specific additional devices. The burning of 2 or 3 fuels is possible at the same time and the change of fuel can slid without interruption and without
technologische Umrüstung durch Umstellung des Luftregimes erfolgen. £*. technological conversion by conversion of the air regime done. £ *.
Die Auskleidung der Vorrichtung erfolgt mit Schamotte, um die Temperaturbeständigkeit zu sichern.The lining of the device is made with chamotte to ensure the temperature resistance.
Das innerhalb der Vorrichtung zirkulierende Inertmaterial und die Innenausmauerung liefern im Betriebszustand das Zündpotential für die Brennstoffe.The inert material circulating within the device and the internal lining provide the ignition potential for the fuels in the operating state.
Die Erfindung soll an einem Ausführungsbeispiel nach Figur 1 näher erläutert werden.The invention will be explained in more detail in an embodiment of Figure 1.
Die Vorrichtung zur Wärmeci zeugung besteht aus nachfolgenden Anlagenteilen. Der Apparat 1 hat einen konischen Grundkörper mit einem Öffnungswinkel von 7° bis 30° nach oben und ist ein einfacher durchfallarmer Anströmboden 10 angeordnet, durch den das Wirbelmedium/Oxidationsmittel Luft 3 einströmt. Oberhalb dieser Anströmkonstruktion wird über ein Verteilerrohr Brenngas 4 zugeführt, welches zum Aufheizen und ggf. zur Temperaturregelung der Strahlschicht 5 dient. Dia heißen Abgase aus der Strahlschicht werden im konvektiven Wärmetauscher 6 energetisch ausgenutzt, bevor die abgekühlten Abgase über 7 die Anlage verlassen.The device for Wärmeci generating consists of the following parts of the system. The apparatus 1 has a conical base body with an opening angle of 7 ° to 30 ° upwards and a simple low-calorie inlet bottom 10 is arranged through which the fluidizing / oxidizing agent air 3 flows. Above this Anströmkonstruktion fuel gas 4 is supplied via a manifold, which serves for heating and possibly for controlling the temperature of the jet layer 5. Dia hot exhaust gases from the jet layer are energetically exploited in the convective heat exchanger 6, before the cooled exhaust gases leave the plant over 7.
Nach Erreichen der Betriebstemperatur der Strahlschicht 5 von 750°C bis 9500C kann das Umstellen auf einen anderen festen, flüssigen oder gasförmigen Brennstoff erfolgen. Zu diesem Zweck wird über 9 dieser Brennstr ff mengengeregelt zugeführt und ggf. gleichzeitig mit Sekiindärverbrennungsluft 8 in die Strahlschicht 5 eingebracht und gelangt dort zur Verbrennung. Im Falle des festen Brennstoffes ist dieser so aufbereitet, daß er pneumatisch transportierbar ist.After reaching the operating temperature of the spout layer 5 from 750 ° C to 950 0 C, the switching to another solid, liquid or gaseous fuel can take place. For this purpose, more than 9 of these fuel streams are supplied in a controlled manner and, if appropriate, simultaneously introduced into the jet layer 5 with secondary combustion air 8, where they are incinerated. In the case of solid fuel this is prepared so that it is pneumatically transportable.
Die Regelung der Strahlschichttemperatur erfolgt mit Hilfe der Temperaturüberwachung 11 und der Stellglieder für die Luftzufuhr 12 und die Brennstoffzufuhr 13. Die Veibrennungsluft wird durch das Gebläse 14 bereitgestellt.The control of the spout temperature is carried out by means of the temperature monitor 11 and the actuators for the air supply 12 and the fuel supply 13. The combustion air is provided by the blower 14.
1 Verbrennungsapparat1 combustion apparatus
2 Schamotteauskleidung (feuerfest)2 fireclay lining (fireproof)
3 Luftzufuhr (Oxidationsmittel)3 air supply (oxidizing agent)
4 Brenngaszufuhr4 fuel gas supply
5 Strahlschicht5 jet layer
6 Wärmeübertragungssystem6 heat transfer system
7 Abgasaustritt7 exhaust gas outlet
8 Sekundärluftzufuhr8 secondary air supply
9 Brennstoffzufuhr für flüssige und feste Brennstoffe9 Fuel supply for liquid and solid fuels
10 Durchfallsicherung10 Diarrhea
11 Thermoelement11 thermocouple
12 Stellorgan füi Luft12 actuator for air
13 Stellorgan für flüssige und feste Brennstoffe13 actuator for liquid and solid fuels
14 Luftgebläse14 air blowers
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