DE3137935C2 - - Google Patents

Description

Die mineralischen Bestandteile (Asche) der Kohle führen zu Ablagerungen in den Wärme aufnehmenden Bereichen des Kessels, insbesondere im Überhitzer und den Wärmeübertragungsgängen von technischen Feuerungsanlagen oder Kesseln, die mit Kohle befeuert werden. Die gesinterten Ablagerungen aus Flugasche können fester sein als es die Leistungsfähigkeit der konventionellen Reinigungsvorrichtungen erlaubt.

Zur Verringerung der Festigkeit gesinterter Ablagerungen hat man bereits die chemischen und physikalischen Eigenschaften von z. B. Magnesiumoxid, Aluminiumoxid und dergleichen ausgenutzt, Vermikulit ist diesen Zusätzen jedoh überlegen.

Libutti, Am. Chem. Soc., Div. Fuel Chem., Pre-Prints (ACFPAI) 21, 23 bis 34 (1976), beschreibt die Verwendung von bereits expandiertem Vermikulit in ölbefeuerten Verbrennungsanlagen. Der Vermikulit dient dabei zum Schutz der Oberflächen der Anlage gegen saure Verbrennungsprodukte, welche auf den Schwefelgehalt des Öls zurückgehen.

In der US-PS 32 49 075 wird ein Verfahren zur Verhinderung der Korrosion von Rohrleitungen in Dampferzeugern beschrieben. Das Verfahren kann sowohl in kohle- als auch ölbefeuerten Anlagen Anwendung finden. Das Verfahren besteht darin, daß den Verbrennungsprodukten ein Gemisch aus kieselsäurehaltigen Mineralien und Antimon oder einer Antimonverbindung zugesetzt wird. Es bildet sich praktisch augenblicklich Antimonoxid, das offenbar für die korrosionsverhindernde Wirkung verantwortlich ist.

Der Erfindung liegt demgemäß die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu entwickeln, mit dessen Hilfe die Festigkeit der Ascheablagerungen vermindert und dadurch deren Entfernung erleichtert werden kann.

Es wurde gefunden, daß durch Einblasen von Vermikulit die Festigkeit der Ablagerungen verringert wird, so daß sich saubere Wärmeaustauschflächen aufrechterhalten lassen und die Blockierung der Wärmeaustauschgänge verhindert wird.

Man erreicht dies erfindungsgemäß durch Einblasen von nicht kalziniertem Vermikulit in den Feuergasstrom, wo dieser eine Temperatur von etwa 650 bis 1650°C hat, in einer Menge von 0,023 bis 4,54 kg und vorzugsweise von 0,45 bis 1,36 kg Vermikulit je 907 kg verfeuerter Kohle. Der Vermikulit macht die Ablagerungen brüchiger, so daß sie sich leichter mit konventionellen Rußbläsern, d. h. im Kessel angeordneten Sonden, die Luft oder Wasserdampf mit eiunem Betriebsdruck von etwa 14 bar einblasen, entfernen lassen.

Vermikulit, ein hydratisiertes Magnesium-Aluminium-Eisensilikat, besteht aus 14 eng verwandten Glimmer-Minieralien. Wenn nicht expandierter Vermikulit in Ascheablagerungen eingearbeitet und Temperaturen unterworfen wird, wie sie im Überhitzer und in den Wärmeaustauschbereichen auftreten, wird die Festigkeit der gebundenen Ablagerung außerordentlich stark verringert. Die für diese Wirkung verantwortlichen herausragenden Eigenschaften werden durch eine thermisch hervorgerufene Aufblätterung (Expansion) der natürlichen Plättchenstrukturen (Kieselsäureplättchen) verursacht, die als Spleißflächen wirken. Der Vermikulit dehnt sich um das 15- bis 20fache seines Volumens aus, wenn er Temperaturen von über etwa 650°C ausgesetzt wird. Als Folge dieser Behandlung lassen sich die Ablagerungen leichter entfernen.

Beispiel

Der Kessel war für eine Leistung von 347 Megawatt ausgelegt. Er hatte eine Zyklonfeuerung, wurde mit bituminöser Eastern C Kohle befeuert und war mit Rußbläsern ausgestattet. Nicht expandierter Vermikulit wurde bei 1425°C in einer Menge von 0,27 bis 0,36 kg je 907 kg Kohle in die Feuerungsanlage geblasen. Der Zusatz verursachte, daß die Ablagerungen verhältnismäßig brüchig waren und sich leicht mit den Rußbläsern bei einem Betriebsdruck von 14 bar entfernen ließen.

Im Vergleich hierzu waren die in einem ohne Vermikulit durchgeführten Versuch gebildeten Ablagerungen hart, gesintert und gebunden, so daß es schwierig war, sie mit den Wasserdampfsonden abzulösen und zu entfernen.

Der Vermikulit ist vorzugsweise verhältnismäßig feinteilig, z. B. entsprechend einer Siebfraktion mit einer lichten Maschenweite von meist mehr als 3 bis 0,044 mm und insbesondere von 0,595 bis 0,074 mm. Das Produkt im Beispiel und in den Tabellen entsprach überwiegend einer Siebfraktion mit einer Maschenweite von etwa 0,177 bis 0,105 mm.

Für die Einführung des Vermikulits in die Feuerungsanlage wurde eine wassergekühlte Sonde verwendet. Sie war etwa 1,5 m lang und bestand aus drei konzentrischen Rohren aus nichtrostendem Stahl mit einer Wandstärke von 4,8 mm. Das äußere Rohr hatte einen Außendurchmesser von 63,5 mm, das mittlere einen Außendurchmesser von 50,8 mm und das innere einen Außendurchmesser von 25,4 mm. Durch den ringförmigen Zwischenraum zwischen dem mittleren und dem äußeren Rohr floß Wasser, das durch den Zwischenraum zwischen dem mittleren und dem inneren Rohr zurückgeführt wurde. Der Zwischenraum zwischen dem äußeren und dem mittleren Rohr beträgt etwa 7 mm. Wasser wird am vorderen Ende des äußeren Rohrs außerhalb des Kessels eingeführt. Es tritt seitlich ein, so daß es auf seinem Weg nach unten durch das Rohr tangential herumgewirbelt wird. Der Vermikulit wird aus einem Trichter mit einem Schraubenförderer zugeführt, der den Vermikulit in ein Luftbeförderungssystem zudosiert, das diesen in das innere Rohr der Sonde abgibt. Der Luftstrom unterstützt die Kühlung des inneren Rohres und kann auch dazu beitragen, die mit einem Wassermantel umgebenen Bereiche der Sonde zu kühlen.

Der Sintertest von Babcock und Wilcox wurde angewandt, um die Verschmutzungstendenz (Bildung gebundener Ablagerungen) verschiedener Aschetypen und die Wirkung der Zusätze zu ermitteln, vgl. "The Sintering Test, An Index to Ash-Fouling Tendency" von D. H. Barnhart und P. C. Williams, Transactions of the ASME, August 1956, Seite 1229. Dieser Test besteht kurz gesagt in der Bildung von Pellets aus der Asche, einem 15stündigen Erhitzen auf verschiedene Temperaturen und der Feststellung der Kraft, die erforderlich ist, um die gebildeten gesinterten Proben zu zerkleinern. In der Tabelle 1 sind die Ergebnisse zusammengestellt, die ohne Zusatz, mit verschiedenen Mengen Vermikulit und mit Magnesiumoxid erhalten wurden. Von Babcock und Wilcox wurde festgestellt, daß Magnesiumoxid die größte Wirkung hat, so daß dieses zum Vergleich in die Tabelle aufgenommen wurde. In der Tabelle 2 ist die prozentuale Verringerung der Sinterfestigkeit der untersuchten Proben aufgeführt. Die aufgeführten Ergebnisse veranschaulichen die außerordentliche Wirksamkeit des Vermikulits bei der Modifizierung der Ablagerungen.

Tabelle 1

Sinterfestigkeit der Pellets, kg/cm²

Tabelle 2

Durchschnittliche Verringerung der Sinterfestigkeit (%)

Claims (4)

1. Verfahren zur Verringerung der Festigkeit von Flugascheablagerungen in mit Kohle befeuerten Feuerungsanlagen, dadurch gekennzeichnet, daß man nicht kalzinierten Vermikulit bei 650 bis 1650°C in die Feuerungsanlage einbläst.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man den Vermikulit in einer Menge von etwa 0,45 bis 1,36 kg je 907 kg Kohle einbläst.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Vermikulit eine Teilchengröße entsprechend einer Siebfraktion mit einer lichten Maschenweite von 0,177 bis 0,105 mm hat.

4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man den Vermikulit bei einer Temperatur von etwa 1425°C einbläst.