DE2934787A1

DE2934787A1 - Wirbelbrettbrennkammer

Info

Publication number: DE2934787A1
Application number: DE19792934787
Authority: DE
Inventors: Anders Dr Ing Kullendorf; Sture Schoen
Original assignee: Stal Laval Turbin AB
Current assignee: ABB Stal AB
Priority date: 1978-09-12
Filing date: 1979-08-29
Publication date: 1980-03-20
Also published as: SE7809559L; SE423928B; US4378206A; GB2032080B; GB2032080A

Description

Wirbelbettbrennkammer

Die Erfindung betrifft eine Wirbelbettbrennkammer gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1. Die Brennkammer kann beispielsweise für eine Gasturbine bestimmt sein.

Das Wirbelbett besteht im wesentlichen aus einem Kasten mit einem perforierten Grundblach, auf dem das Bettmaterial ruht, wenn die Brennkammer nicht in Betrieb ist. Bei Betrieb wird durch das Grundblech Luft eingeblasen, durch welche das Bettmaterial angehoben \fird und die Verbrennung im Bett gespeist wird.

In seiner einfachsten Form kann das Grundblech aus einer perforierten Platte bestehen, was u.a. jedoch deshalb unpraktisch ist, weil das Bettmaterial dann während des Nichtbetriebes leicht durch das Blech hindurchfällt. Deshalb ist vorgeschlagen worden, die Luft durch im Blech angebrachte Düsen einzublasen, jedoch sind diese Düsen bei bisher vorgeschlagenen Konstruktionen verhältnismäßig kompliziert aufgebaut und angeordnet.

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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Wirbelbettbrennkammer der eingangs genannten Art zu entwickeln, bei der Aufbau und Anordnung der Düsen verhältnismäßig einfach und sehr betriebssicher sind.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird eine Wirbelbettbrennkammer gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 vorgeschlagen, welche erfindungsgemäß die im kennzeichnenden Teil des Anspruches genannten Merkmale hat.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen genannt.

Gemäß der vorliegenden Erfindung erzielt man eine einfachere Konstruktion dadurch, daß die Düsen vorgefertigt sind, eine vorzugsweise zylindrische Form haben und einfach in runde Löcher im Grundblech eingepreßt sind. Damit eich die Düsen aufgrund der Erwärmung des Bleches nicht lockern, wenn sich das Bett bei Betriebsende setzt, kann das Blech zweckmäßigerweise zwischen den Düsen isoliert werden. Gleichzeitig wird das Blech dadurch auch gegen Erhitzung geschützt. ■

Die Inbetriebnahme der Wirbelbettbrennkammer geschieht durch Erhitzung des Bettmaterials mit heißem Gas, das von einer oder mehreren Hilfsbrennkammern durch das Bett hochgeblasen wird und in der Regel denselben Weg geht wie die Verbrennungsluft. Bei Verwendung von flüssigem Brennstoff genügt es im allge-

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meinen das Bett auf den Flammpunkt des Brennstoffs zu erhitzen, wonach der Brennstoff mit einer Zündflamme oder einem elektrischen Funken gezündet werden kann. Noch einfacher ist es, wenn aus irgendeinem Grunde gasförmiger Brennstoff verwendet wird, wobei im Prinzip keine Vorwärmung des Bettes erforderlich ist.

Handelt es sich dahingegen um festen Brennstoff, so muß das Bett auf die Zündtemperatur des Brennstoffes erhitzt werden, was oft eine bedeutend höhere Temperatur als bei flüssigem Brennstoff voraussetzt. Man kann das Bett eventuell mit einem flüssigen oder gasförmigen Brennstoff in Betrieb setzen, was jedoch eine Komplikation darstellt, da man normalerweise trotzdem eine besondere Hilfsbrennkammer benötigt. Es ist daher am einfachsten, das Bett mit Hilfe dieser Hilfsbrennkammer ganz auf die Zündtemperatur des festen Brennstoffes zu erhitzen.

Hierbei werden jedoch auch die entsprechenden Düsen auf eine hohe Temperatur erhitzt, weshalb gemäß der Erfindung nur ein Teil der gleichmäßig über das Verteilungsblech verteilten Düsen an die eine oder mehrere Startbrennkammern angeschlossen wird. Diese Düsen können dann im Hinblick auf ihre Temperaturbeanspruchung besonders ausgebildet werden.

Anhand der Figuren soll die Erfindung näher erläutert werden. Es zeigen

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Fig. 1 eine Wirbelbettbrennkammer bekannter Art, Fig. 2-4 verschiedene Ansichten eines Wirbelbettes mit

Düsen gemäß der Erfindung, Fig. 5-6 die Düsen gemäß der Erfindung.

Figur 1 zeigt eine Brennkammer 3 bekannter Art. Der Druckluftstrom 2 tritt durch das äußere Rohr 6 zweier konzentrisch angeordneter Rohre 6 und 7 ein, und die heißen Gase 1 werden durch das innere Rohr 7 abgeführt. Eine besondere Startbrennkammer 5 kann in der Mitte der Hauptbrennkammer angebracht sdn.

Die Brennkammer ist in einem sphärischen, druckfesten Außenmantel 8 angebracht, und das Wirbelbett 9 ist ringförmig. Die aus dem Rohr 6 eintretende Druckluft strömt zwischen dem Außenmantel 8 und einem Innenmantel 10, der ein Dach über dem Wirbelbett bildet. Die Druckluft wird zum Boden der Brennkammer hinuntergeleitet, von wo sie auf die einzelnen Bereiche der Brennkammer verteilt wird.

Die Startbrennkammer 5 liegt parallel zur Hauptbrennkammer und ist zum Start einer Gasturbine vorgesehen, die von der Brennkammer angetrieben wird. Die Startbrennkammer ist mit einem Regulier- und Absperrventil 11 versehen. Unter dem Wirbelbett befindet sich eine Verteilerkammer 12 für die ins Wirbelbett zu leitende Luft. In die Verteilerkammer gelangt die Luft entweder durch ein oder mehrere Regulier- und Absperrventile 13 oder durch Hilfsbrennkammern 14 zur Erhitzung des

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Wirbelbettes. Auch diese Hilfsbrennkammern sind mit nicht gezeigten Regulier- und Absperrventilen versehen.

Über dem Wirbelbett 9 sind mehrere Zweistufen-Zyklone 15 angeordnet, welche die heißen Druckgase von mitgerissener Asche und Bettmaterial reinigen, bevor die Gase zum Rohr 7 weitergeleitet werden.

Beim Anfahren wird das Ventil 11 der Startbrennkammer 5 geöffnet, und gleichzeitig wird flüssiger oder gasförmiger Brennstoff zu einem nicht gezeigten Zerstäuber in der Startbrennkammer geleitet. Hierbei sind die Ventile 13 der Verteilungskammer 12 gesperrt. Nachdem die Startbrennkammer 5 gezündet hat oder gleichzeitig mit ihrer Zündung können die Hilfsbrennkammern 14 geöffnet und zwecks Erhitzung des Wirbelbettes gezündet werden. Ebenso wie die Startbrennkammer 5 arbeiten die Brennkammern 14 mit flüssigem oder gasförmigem Brennstoff. Der Gasstrom von den Hilfsbrennkammern muß eine genügend hohe Temperatur haben, um das Wirbelbett zu erhitzen und stark genug sein, um das Bett anzuheben.

Wenn das Bettmaterial die Zündtemperatur für den betreffenden Brennstoff erreicht hat, in der Regel 700 - 900⁰C, kann dem Bett Brennstoff zugeführt werden. Gleichzeitig beginnt man, die Ventile 13 zu öffnen, um einen größeren Luftstrom zu bekommen. Nachdem das Wirbelbett gezündet hat, können die Brennkammern 5 und 14 gelöscht und das Ventil 11 der Kammer 5 geschlossen werden.

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Die Figuren 2-4 zeigen das ringförmige Grundblech 4 nach der Erfindung von oben gesehen und in radialer und peripherer Richtung. Die Erfindung beschränkt sich jedoch nicht auf ein ringförmiges Wirbelbett, sondern kann auch bei anderen Grundblechformen angewendet werden.

In das Blech4 sind mehrere Düsen für die Zufuhr von Luft ins Wirbelbett eingepreßt. Statt die Hilfsbrennkammern 14 entsprechend Figur 1 direkt an die Verteilerkammer 12 anzuschließen, sind diese Kammern über Verteilerkästen 16 und Rohre an besondere Startdüsen 18 angeschlossen, die gleichmäßig zwischen den normalen Düsen 19 verteilt sind.

Mittels nicht gezeigter Klappen können die Verteilerkästen direkt an die Verteilerkammer 12 in Fig. 1 angeschlossen werden, so daß die Düsen 18 und 19 bei normalem Betrieb völlig parallel arbeiten.

Um das Blech 4 und die Befestigung der Düsen gegen die vom Bett ausstrahlende Hitze zu schützen, insbesondere wenn das Bett sich beim Abschalten setzt, ist das Blech zweckmäßigerweise mit einer Isolierschicht 20 versehen. Um ferner auch die normalen Düsen 19 bei der Erhitzung des Bettes zu schützen, sind die Startdüsen 18 höher gezogen als die normalen Düsen 19, so daß das Anheizen die normalen Düsen wenig beeinflußt. Nachdem das Wirbelbett dann angefahren ist, wird sich die Verbrennung wahrscheinlich bis zur Isolierung 20 hin nach unten ausdehnen, Qedoch werden dann sämtliche

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Düsen infolge der Kühlung durch die eingeblasene Verbrennungsluft geschützt.

Der Aufbau der Düsen geht aus den Figuren 5 und 6 hervor, die eine Startdüse beziehungsweise eine normale Düse zeigen. Beide Düsenarten sind oben geschlossen und an den Seiten mit Luftlöchern 21 versehen. Um zu verhindern, daß das Bettmaterial in die Düsen hineinfließt, sind die Löcher 21 schräg nach unten gerichtet. Die Düsen können zweckmäßigerweise gegossen sein, beispielsweise aus Temperguß oder dergleichen.

Die Düsen sind vorzugsweise in gleicher Art wie Rohre in ein Rohrblech in entsprechende Löcher im Blech 4 eingepreßt. Für die normalen Düsen 19 ist dies unproblematisch, da sie von der eingeblasenen Luft gut gekühlt werden. Die Startdüsen dagegen werden durch das zur Erhitzung des Bettes benutzte Gas erhitzt, weshalb ihre Befestigung gegen Hitze geschützt v/erden muß, damit die Düsen sich nicht lösen. Gemäß der Erfindung geschieht dies am besten dadurch, daß die Düsen doppelwandig ausgeführt sind, wie dies Figur 5 zeigt. Die äußere konzentrische Wand 22 wird dabei gut von der heißen Innenwand separiert. Eventuell kann zwischen den beiden Wänden des Düsenrohres eine Isolierschicht eingefügt werden.

Zur Erzielung der gewünschten Erhitzung des Wirbelbettes werden

^ausgebildet

vorzugsweise etwa ein Drittel sämtlicher Düsen als Startdüsenwobei diese Startdüsen gleichmäßig über das Grundblech 4 verteilt sind.

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Claims

Patentansprüche:

1J Wirbelbettbrennkamraer mit einem Grundblech., das mit gleichmäßig verteilten Düsen zum Einblasen von Luft in das Wirbelbett versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein gleichmäßig über das Grundblech (4) verteilter Teil (18) der Düsen (18, 19) an eine oder mehrere Hilfsbrennkammern (14) angeschlossen sind, die heißes Gas zur Erhitzung des Wirbelbettmaterials beim Anfahren der Wirbelbettbrennkammer (3) erzeugt/erzeugen.
2. Wirbelbettbrennkammer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die an die Hilfsbrennkammer (14) angeschlossenen Düsen (18) im Bereich der Befestigung im Grundblech (4) mit einer hülsenförmigen konzentrischen Doppelwand (22) ausgebildet sind.
3. Brennkammer (3) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberseite des Grundbleches (4) zwischen den Düsen (18,19) isoliert ist.
4. Brennkammer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß alle Düsen (18, 19) oben geschlossen und an den Seiten mit schräg nach unten gerichteten Luftlöchern (21) versehen sind.

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5. Brennkammer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ungefähr ein Drittel der Düsen (18) an die Hilfsbrennkammern (14) angeschlossen ist.
β. Brennkammer nach einen der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß beim normalen Betrieb sämtliche Düsen (18, 19) von derselben Luftquelle gespeist werden.
7. Brennkammer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Startdüsen (18) langer als die übrigen Düsen (19) sind.

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