DE2042030C3 - Anordnung für die Verbrennung von Kohle-Wasser-Suspensionen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung für die Verbrennung von KW-Suspensionen zu Kesselfeuerungen mit Zerstäubungsbrenner, Pumpe für die KW-Suspensionen sowie Leitungssystem mit Armaturen zwischen KWS-Pumpe und Zerstäubungsbrenner, wobei das Leitungssystem zwischen KWS-Pumpe und Zerstäubungsbrenner zur KWS-Aufheizung einen Wärmetauscher aufweist. — Unter KW-Suspensionen sind Kohle/Wasser-Suspensionen zu verstehen. Wortzusammensetzungen mit KW-Suspensionen sind als KWS- abgekürzt. Bekanntlich hat die KW-Suspension im allgemeinen einen Wassergehalt von 40 bis 50 Gewichtsprozent, sie ist dadurch fließfähig sowie in Leitungen wie ein fluides Medium, hydrodynamischen Gesetzen folgend, förderbar. Die Kohle in der Suspension ist sehr feinkörnig, ihre Körnung beträgt etwa 90% 90 μηι. 100% < 200 μιη. 6ο

Bei einer bekannten Anordnung der eingangs beschriebenen Gattung (vgl. US-PS 3 207 102) wird die KW-Suspension in dem Wärmetauscher bis zur Entzündungstemperatur aufgeheizt. Dadurch soll lediglich eine Verbesserung des Zündverhaltens der KW-Suspension im Zerstäubungsbrenner erreicht werden. Die Aufheizung der KW-Suspension im Wärmetauscher erfolgt durch Dampf, der über einen Überhitzer im

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Rauchgaskanal der zugeordneten Kesselfeuerung geführt wird. Ganz andere Probleme treten beim Anfahren und bei Teillastbetrieb auf. Sie lassen sich mit den vorstehend beschriebenen Maßnahmen nicht beheben. Bei einer ähnlichen Anordnung (vgl. DT-PS 1 193 193) wird mit einer Vorwärmung der KW-Suspension bis zur teilweisen Verdampfung des Wassergehaltes gearbeitet Auch durch diese Maßnahmen lassen sich die beim Anfahrbetrieb und bei Teillastbetrieb auftretenden Probleme nicht zufriedenstellend lösen.

Für ganz andere Zwecke, und zwar zur Vernichtung von in der Industrie anfallenden Abwässern und Schlämmen ist es bekannt (vgl. Brennstoff-Chemie/ Technische Umschau, Bd. 45, 1964. Nr. 6, W53), diese in einen (^vergasungsbrenner zentral einzuführen. In Abhängigkeit vom Wassergehalt einerseits und dem Wärmeinhalt der Abwässer und Schlämme andererseits lassen sich dabei die Zuführung von öl und Dampf einstellen. Die Zuführung erfolgt getrennt. Zur Verbrennung von KW-Suspensionen ist die zuletzt beschriebene Anlage wenig geeignet, da die erforderliche Auflösung von Agglomeraten feinkörniger Kohle in der KW-Suspension in einzelne Körner oder Partikeln nicht befriedigend gelingt.

Zur Verbrennung von Abfällen mit geringem Heizwert die in teils fester, teils flüssiger Form anfallen, ist es bekannt (vgl. US-PS 3 357 375), diese Abfälle durch Zugabe vor Wasser transportfähig zu machen und ferner durch Zugabe von öl so weit anzureichern, daß sie brennen. Die bei der Verbrennung von KW-Suspensionen beim Anfahrbetrieb aber auch beim Teillastbetrieb auftretenden Probleme sind durch diese Maßnahmen nicht berührt worden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, anzugeben, wie eine Anordnung der eingangs beschriebenen Gattung auszulegen ist, damit alle Anfahrprobleme und alle Teillastprobleme ohne weiteres und mit ein und demselben Zerstäubungsbrenner gelöst werden können.

Zur Lösung dieser Aufgabe lehrt die Erfindung die Kombination der folgenden Merkmale:

a) der Wärmetauscher ist zur KWS-Aufheizung bis knapp unterhalb des Sättigungspunktes des Wasserdampfes, nämlich Temperaturen von 190 bis 23O°C bei Drücken von 15 bis 30 ata, ausgelegt,

b) in dem Zerstäubungsbrenner bzw. das Leitungssystem zwischen KWS-Wärmetauscher und Zerstäubungsbrenner mündet eine Heizöleinführungsleitung eines Heizölzuführungsaggregates aus Leitungssystem, Heizölpumpe und Armaturen ein,

c) durch Einstellung der Armaturen im Leitungssystem für die KWS-Zuführung einerseits, der Armaturen im Leitungssystem für die Heizölzuführung andererseits sind die KWS-Zuführung bzw. Heizölzuführung zum Zerstäubungsbrenner beliebig mischbar.

Der erreichte Vorteil ist vor allem darin zu sehen, daß bei einer Aufheizung der KW-Suspension bis knapp unterhalb des Sättigungspunktes des Wasserdampfes der zugeordnete Zerstäubungsbrenner mit jeder beliebigen Mischung aus der KW-Suspension plus Heizöl betrieben werden kann. Der Zerstäubungsbrenner, der für die Verbrennung einer KW-Suspensioh ausgelegt ist, funktioniert auch dann, wenn dieser KW-Suspension Heizöl beigemischt wird, und zwar bei beliebigen Mischungsverhältnissen. Erfindungsgemäß wird mit dem Merkmal a) zunächst die Zerstäubung der KW-Suspension durch thermodynamischen Zerstäu-

bungseffekt verbessert, gleichgültig, wie der Zerstäubungsbrenner gestaltet ist, der selbstverständlich für die aufzunehmenden Drücke ausgelegt ist. Gleichzeitig ermöglichen Aufheizung und thermodynamische Zerstäubung der KW-Suspension die Beimischung von Heizöl und mit ein und demselben Zerstäubungsbrenner (unter Verzicht auf Heizölzusatzbrenner) bei beliebigem Mischungsverhältnis von KW-Suspension und Heizöl auch Anfahr- und Teillastbetrieb. So kann ohne weiteres bei Anfahrbetrieb auf 100% Heizöl unigc stellt werden. Ohne weiteres kann aber auch im anderen Grenzfah (heizwertreiche Kohle in der KW-Suspension, Dauerbetrieb) auf jede Heizölbeimischung verzichtet werden. Von besonderer Bedeutung ist die Tatsache, daß wegen der thermodynamischen Zerstäubung in weiterer Kombination zu den Merkmalen a), b) und c) die Möglichkeit besteht, den Zerstäubungsbrenner als Druckzerstäubungsbrenner auszulegen und ihn mit einer oder mehreren an sich bekannten Druckzerstäubungsdüsen auszurüsten. Das funktion-ert einwand- ao frei und bei allen Betriebsverhältnissen, wenn die KWS-Pumpe sowie die Heizölpumpe für Drücke zwischen 15 bis 30 ata, der KV/S-Wärmeaustausci.cr für eine KWS-Endtemperatur von etwa 190 bis 230⁰C ausgelegt sind. Man erreicht so ohne Schwierigkeiten, daß as alle Agglomerate feinkörniger Kohle, die sich in der KW-Suspension gebildet haben, im Zuge der Zerstäu bung in Einzelkörner oder Partikeln aufgelöst werden. Die Verbrennung wird so intensiv, daß der Wassergehalt der KW-Suspension bis auf 50 Gewichtsprozent erhöht werden kann. Das verbessert die Fließfähigkeit und das hydrodynamische Verhalten der KW-Suspension. Insbesondere besteht die Möglichkeit, mit einem besonders einfachen Wärmetauscher für die Aufheizung der KW-Suspension zu arbeiten. Hier empfiehlt die Erfindung, den KWS-Wärmetauscher als Mischer für die Zuführung von Dampf zur KW-Suspension auszubilden. Zweckmäßigerweise wird der KW-Suspension mit 40 % Wassergehalt, Körnung wie oben angegeben. Dampf einer Temperatur von 250 bis 2fcO°C mit einem Druck von 30 bis 40 ata in solcher Menge beigemischt, daß sich bei einem Druck von etwa 20 ata in der KW-Suspension eine Tempera tu/ von etwa 200⁰C einstellL

Im folgenden wird die Erfindung an Hand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung ausführlicher erläutert. - Die einzige Figur zeigt ein Schaltschema der erfindungsgemäßen Anordnung.

Die in der Figur dargestellte Anordnung dient für die Verbrennung von KW-Suspensionen und ist insbesondere für Kesselfeuerungen bestimmt. Sie besitzt zunächst einen Zerstäubungsbrenner 1 mit Pumpe 2 für die KW-Suspension sowie ein Leitungssystem 3 mit Armaturen 4 zwischen der KWS-Pumpe 2 und dem Zerstäubungsbrenner 1. Das Leitungssystem 3 zwischen KWS-Pumpe 2 und Zerstäubungsbrenner 1 weist einen Wärmeaustauscher 5 auf, der zur KWS-Aufheizung auf die entsprechenden Drücke und Temperaturen ausgelegt ist. In den Zerstäubungsbrenner 1 bzw. das Leitungssystem 3 zwischen KWS-Wärmeaustauscher 5 und Zerstäubungsbrenner I mündet eine Heizöleinführungsleitung 6 eines Heizölzuführungsaggregates aus Leitungssystem 6, Heizölpumpe 7 und Armaturen 8 ein. Durch Einstellung der Armaturen 4 im Leitungssystem 3 für die KWS-Zuführung einerseits, der Armaturen 8 im Leitungssystem 6 für die Heizölzuführung andererseits sind die KWS-Zuführung bzw. die Heizölzuführung zum Zerstäubungsbrenner 1 beliebig mischbar, und zwar kann Heizöl in Mengen von 0 bis 100 % beigemischt werden. In weiterer Kombination ist der Zer-' stüubungsbrenner 1 als Druckzerstäubungsbrenner ausgelegt, er besitzt dazu eine oder mehrere Druckzerstäubungsdüsen 9. Die KWS-Pumpe 2 sowie die Heizölpumpe 7 sind für die notwendigen Drücke ausgelegt. Der KWS-Wärmeaustauscher 5 ist im Ausführungsbeispiel für eine KWS-Endtemperatur von bis zu 250⁰C und einen Druck bis zu 50 ata ausgelegt, und zwar handelt es sich um einen einfachen Mischer, in dem der KW-Suspension Dampf geeigneter Temperatur und geeigneten Druckes in solcher Menge zugeführt wird, daß sich die angegebene Endtemperatur der KW-Suspension bei einem Druck von 20 ata einstellt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

2 3 Patentansprüche:

1. Anordnung für die Verbrennung von KW-Suspensionen zu Kesselfeuerungen mit Zerstäubungsbrenner. Pumpe für die KW-Suspension sowie Leitungssystem mit Armaturen zwischen K.WS-Pumpe und Zerstäubungsbrenner, wobei das Leitungssystem zwischen KWS-Pumpe und Zerstäubungsbrenner zur KWS-Aufheizung einen Wärmetau- i« scher aufweist, gekennzeichnet durch die Kombination der folgenden Merkmale:

a) der Wärmetauscher (5) ist zur KWS-Aufheizung bis knapp unterhalb des Sättigungspunktes des Wasserdampfes, nämlich Temperaturen von 190 bis 230⁰C bei Drücken von 15 bis 30 ata, ausgelegt,

b) in den Zerstäubungsbrenner (1) bzw. das Leitungssystem (3) zwischen KWS-Wärmetauscher (5) und Zerstäubungsbrenner (1) mündet eine Heizöleinführungsleitung (6) eines Heizölzuführungsaggregates aus Leitungssystem (6), Heizölpumpe (7) und Armaturen (8) ein,

c) durch Einstellung der Armaturen (4) im Leitungssystem (3) für die KWS-Zuführung einerseits, der Armaturen (8) im Leitungssystem (6) für die Heizölzuführung andererseits sind die KWS-Zuführung bzw. die Heizölzuführung zum Zerstäubungsbrenner (1) beliebig mischbar.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in weiterer Kombination der Zerstäubungsbrenner (1) als Druckzerstäubungsbrenner ausgelegt und mit einer oder mehreren Druckzerstäubungsdüsen (9) ausgerüstet ist.

3. Anordnung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der KWS-Wärmeaustauscher (5) als Mischer für die Zuführung von Dampf zur KW-Suspension ausgebildet ist.