DE1091091B - Verfahren und Vorrichtung zum Anheizen von Wirbelschichtoefen - Google Patents

Description

• Verfahren und Vorrichtung zum Anheizen von Wirbelschichtöfen Es ist bekannt, einen Wirbelschichtofen durch Einführung von außerhalb des Ofens auf die jeweilige Reaktionstemperatur erhitztem Wibelgut oder heißen Gasen oder Dämpfen zu zünden. Bekannt ist auch, das Wirbelgut in ruhendem Zustand in Wirbeischichtöfen dadurch bis zur Zündtemperatur zu erhitzen, daß die Oberfläche des Wirbelgutes von den Flammen eines Brenners bestrichen wird. Diese Verfahren haben den Nachteil, daß die Irrbetriebnahme des Ofens eine verhältnismäßig lange Zeit beansprucht bzw. Fehlzündungen und Verbackungen des Wirbelgutes auftreten können. Diese Nachteile fallen insbesondere bei Dampfkesseln mit Wirbelschichtfeuerung ins Gewicht, da es im Dampfkesselbetrieb notwendig ist, die Energie kurzfristig bereitstellen zu können.
• Es ist auch bereits vorgeschlagen worden, den Wirbelschichtofen durch Erhitzen eines mit hochsiedendem Heizöl getränkten Gemisches von porösem - Inertmaterial mit Elementarschwefel im Ofen unter Durchwirbelung mittels von unten eingeführter Luft auf die für die Durchführung der jeweils gewünschten Umsetzung erforderliche Temperatur zu bringen. Bekanntgeworden ist schließlich auch der Vorschlag, den Wirbelschichtofen mit einem Gemisch von Inertstoffen und festen Brennstoffen, vorzugsweise Braunkohle, zu beschicken und mittels vorgeheizter Luft den Brennstoff unter Durchwirbelung der Ofenfüllung zu verbrennen. Zum Stand der Technik gehört auch die Aufheizung durch seitliche Einführung brennbarer Gase in die von unten durch einen Rost eingeführten Fluidisierungsgase aufgewirbelte Feststoffschicht.
• Auch diese Verfahrensweisen benötigen eine verhältnismäßig lange Zeit. Außerdem muß dabei das Fluidisierungsmittel auf die Selbstentzündungstemperatur des Hilfsbrennstoffes aufgeheizt werden.
• Es wurde gefunden, daß man einen Wirbelschichtofen in wesentlich kürzerer Zeit aufheizen und auf seine volle Leistung bringen kann, indem man eine scharfe Flamme aus einer Zündkammer in eine Schicht von in auf- und abwirbelnder Bewegung gehaltenen festen Inerstoffen brennen läßt und unmittelbar nach Entzündung der Flamme umzusetzendes körniges Gut in die Schicht einführt.
• Als Inertstoffe können z. B. Sand, Kies oder Abbrände verwendet werden. Für die Inbetriebnahme eines Wirbelschichtofens für die Verbrennung von Kohle verwendet man zweckmäßig die Asche, die während des Betriebs aus dem Wirbelschichtofen abgezogen worden ist. Die Ofenfüllung kann gegebenenfalls auch aus einem für die Umsetzung im Ofen benötigten Katalysator bestehen.
• Handelt es sich bei dem im Wirbelschichtofen zu behandelnden Reaktionsgut um schwer entzündbare Stoffe, z. B. gasarme, sehr nasse Steinkohle mit geringem Feinkornanteil, so speist man vorteilhaft in die Schicht von in auf- und abwirbelnder Bewegung gehaltenen festen Inertstoffen zunächst einen leicht entzündbaren Brennstoff, vorzugsweise trockene Braunkohle, ein und beginnt mit der Einführung des schwer entzündbaren umzusetzenden Gutes erst nach der Zündung des Brennstoffes und Erhitzung der Wirbelschicht auf die Zündtemperatur des umzusetzenden Gutes.
• Zur Zündung des Ofens setzt man einen oder auch gleichzeitig oder kurz hintereinander mehrere Zündbrenner in Betrieb und leitet das auf die auf- und abwirbelnde Bewegung des Ofeninhaltes vermittelnde Gas von unten durch einen Rost in die Schicht ein.
• Hierdurch entsteht die Wirbelschicht aus inertem Wirbelgut, die eine Höhe von z. B. 90 cm hat.
• Ist das Reaktionsgut sehr naß, so wird die Brennstoffmenge langsam reduziert, während die eingespeiste Menge an Reaktionsgut gesteigert wird.
• Es ist auch möglich, Heizöl als Brennstoff in das inerte Wirbelgut einzuführen.
• Die Flammen des bzw. der Zündbrenner liegen innerhalb der Wirbelschicht, brennen also in die Wirbelschicht hinein. Damit die Zündflamme nicht verlischt, ist es notwendig, eine sehr scharfe, schweißbrennerartige Flamme zu erzeugen, indem man Luft und Brennstoff annähernd im stöchiometrischen Verhältnis einführt und den bzw. die Brenner bis nahe an die Abreißgrenze belastet.
• Entsprechend diesen Anforderungen ist eine Brennerkonstruktion zu wählen, die eine lange Flamme erzeugt. Um das Löschen der Flamme durch das Wirbelgut zu vermeiden, ordnet man den Brenner in einer mit feuerfesten Steinen ausgemauerten Zündkammer an, die sich etwa über ein Drittel der Hälfte der Flammenlänge erstreckt. Durch die Wärmerückstrahlung der Ausmauerung wird die Verbrennung und Bildung einer scharfen Flamme gefördert. Den Querschnitt der Zündkammer und damit die Gasgeschwindigkeit in der Flamme wählt man so groß, daß das Wirbelgut nur außerhalb der Zündkammer mit der Flamme in Berührung kommt, nicht aber in die Zündkammer eindringen kann. Besonders geeignet sind Zerstäuberbrenner für leichtes bis mittelschweres Heizöl, bei denen die Luft um die Öldüse herum mit leichtem Drall zugeführt wird.
• Die erfindungsgemäße Arbeitsweise, bei der das unmittelbar nach der Entzündung der Flamme in die aufgewirbelte Inertstoffschicht eingeführte Reaktionsgut sehr schnell in der Wirbelschicht verteilt und in Berührung mit der Flamme entzündet wird, ermöglicht es, daß innerhalb von etwa 5 Minuten die Reaktion sich auf die gesamte Wirbelschicht ausdehnt, die dann eine gleichmäßige Temperatur besitzt, und daß die Zündbrenner schon nach dieser kurzen Zeit stillgelegt werden können.
• Eine für die Durchführung des Verfahrens geeignete Vorrichtung ist in der Abbildung beispielsweise und schematisch dargestellt.
• Der Wirbelschichtofen 1 ist mit einer Rohrleitung 2, einem Windkasten 3 und einem Rost 4 für die Einführung von Luft in die Wirbelschicht 5 versehen.
• Etwa in mittlerer Höhe der Wirbelschicht befindet sich die leicht konische, mit feuerfestem Material ausgekleidete Zündkammer6, die nach außen durch den Zündbrenner abgeschlossen wird. Der Zündbrenner besteht aus dem Brenngaszuführungsrohr 7, das am Brennermund endet und die Luftleitung 8 am Krümmer durchdringt. Die Luftleitung ist am Brennermundstück mit Führungsblechen 9 ausgerüstet, die der Luft einen Drall erteilen. Die Flamme 10 brennt direkt in die Wirbelschicht hinein.
• Auf der rechten Seite des in der Abbildung veranschaulichten Wirbelschichtofens ist ein Zündbrenner dargestellt, dessen Zündkammer 6' schräg nach unten gerichtet ist. Diese Anordnung hat den Vorteil, daß die Flamme und die heißen Verbrennungsgase einen weiteren Weg in der Wirbelschicht zurücklegen und damit die Zündenergie besser ausgenutzt wird. Außerdem wird verhindert, daß sich Wirbelgut während des Betriebes in der Zündkammer ansammelt. Dem Heizölbrenner am Ende der Zündkammer wird der Brennstoff durch die Rohrleitung 11 zugeführt und durch die Düse 12 zerstäubt. Die Luft wird mittels der Rohrleitung 13 tangential in den Brennerkopf 14 eingeführt und verläßt diesen mit Drall in der Höhe der Cldüse 12. Das Reaktionsmaterial bzw. der Brennstoff wird unterhalb des Zündbrenners durch die Schurre 15 zugeführt. Der Ausbrand wird an der gegenüberliegenden Stelle durch den Stutzen 16 abgezogen.
• PATENTANSPRtJCHE: 1. Verfahren zum Anheizen von Wirbelschichtöfen, dadurch gekennzeichnet, daß man eine scharfe Flamme aus einer Zündkammer in eine Schicht von in auf- und abwirbelnder Bewegung gehaltenen festen Inertstoffen brennen läßt und unmittelbar nach Entzündung der Flamme umzusetzendes körniges Gut in die Schicht einführt.

Claims (1)

1. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man in die Schicht von in auf- und abwirbelnder Bewegung gehaltenen festen Inertstoffen zunächst einen leicht entzündbaren Brennstoff, vorzugsweise trockene Braunkohle, einführt und mit der Zugabe des umzusetzenden Gutes erst nach der Zündung des Brennstoffes und Erhitzung der Wirbelschicht auf die Zündtemperatur des umzusetzenden Gutes beginnt.

   3. Wirbelschichtofen zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet durch einen oder mehrere Brenner (14), die in am Umfang des Wirbelschichtofens angeordneten und unterhalb der Oberfläche der Wirbelschicht (5) in diese mündenden Zündkammern (6) eingebaut sind. ~~~~~~~ In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 647 142.