DE3245168C2

DE3245168C2 -

Info

Publication number: DE3245168C2
Application number: DE3245168A
Authority: DE
Inventors: Gary Gene Kenosha Wis. Us Engstrom; Douglas Ivor Cincinnati Ohio Us Bain
Original assignee: WR Grace and Co Conn
Current assignee: WR Grace and Co Conn
Priority date: 1981-12-10
Filing date: 1982-12-07
Publication date: 1992-08-20
Also published as: SE450580B; IT8224688A0; IE821122L; SE8206929D0; PT74870B; GB2111179B; FR2518241B2; BE893135R; NL8201903A; FR2518241A2; PT74870A; DE3245168A1; JPH044496B2; JPS58117912A; IT8224688A1; IT1155423B; IE52749B1; GB2111179A; SE8206929L; BR8202671A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verringerung der Festigkeit von Flugascheablagerungen in mit kohlenstoffhaltigen Brennmaterialien befeuerten Feuerungsanlagen.

Die mineralischen Bestandteile (Asche) in festen kohlenstoffhaltigen Brennstoffen, z. B. Kohle, führen zu Ablagerungen in den Wärme aufnehmenden Bereichen des Kessels, insbesondere im Überhitzer und den Wärmeübertragungsgängen. Die gesinterten Ablagerungen aus Flugasche können fester sein als es die Leistungsfähigkeit der konventionellen Reinigungsvorrichtung erlaubt.

In der DE-PS 6 01 680 wird zur Erhöhung des Aschenschmelzpunktes bei Steinkohlenbriketts vorgeschlagen, die zur Brikettherstellung verwendete Feinkohle mit Ton zu vermischen und das Gemisch mit Hilfe von Bindemitteln zu Briketts zu verarbeiten, denn Aschen mit zu niedrigem Schmelzpunkt bilden leicht Fließschlacke, was zu Zerstörungen des Roststabmaterials und zu Betriebsstörungen führen kann.

Ferner beschreibt B.L. Libutti, A.C.S. Hundertjahrfeier, New York, N.Y., 4.-9. April 1976, Symposium über Zusätze zu schweren Heizölen, daß Schwefelsäureablagerungen auf Metalloberflächen absorbiert werden können, indem calcinierter, d. h. aufgeblätterter, expandierter Vermikulit in das kalte Ende von Feuerungsanlagen eingeblasen wird (82-182°C).

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Verfügung zu stellen, mit dem die Festigkeit von Flugascheablagerungen in mit kohlenstoffhaltigen Brennmaterialien befeuerten Feuerungsanlagen verringert 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.

Diese Aufgabe wird gemäß Anspruch 1 durch ein Verfahren gelöst, bei dem man nicht calcinierten Vermikulit bei 1650 bis 650°C in die Feuerungsanlage einbläst.

Weitere bevorzugte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.

Das erfindungsgemäße Verfahren erleichtert die Entfernung von Ablagerungen, die sich auf den Wänden und Wärmeaustauschflächen in technischen Feuerungsanlagen oder Kesseln bilden, die mit festen kohlenstoffhaltigen Brennstoffen befeuert werden. Man erreicht dies durch Einblasen einer wirksamen Menge von nicht calciniertem Vermikulit in den Feuergasstrom, wo dieser eine Temperatur von etwa 1650 bis 650°C hat, in einer Menge von 0,023 bis 45,4 kg und vorzugsweise von 0,45 bis 4,54 kg Vermikulit je 907 kg verbrannten Heizmaterials. Der Vermikulit macht die Ablagerungen brüchtiger, so daß sie sich leichter mit konventionellen Rußbläsern, d. h. im Kessel angeordneten Sonden, die Luft oder Wasserdampf mit einem Betriebsdruck von etwa 14 bar einblasen, entfernen lassen.

Vermikulit, ein natürlich vorkommendes Material, dehnt sich um das 15- bis 20fache seines Volumens aus, wenn es Temperaturen von über etwa 650°C ausgesetzt wird. Hierdurch wird die Festigkeit der gesinterten (gebundenen) Ablagerungen, die Vermikulit enthalten, stark verringert. 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 jedoch überlegen.

Vermikulit, ein hydratisiertes Magnesium-Aluminium-Eisensilikat, besteht aus 14 eng verwendten Glimmer-Mineralien. Wenn nicht aufgeblätterter 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 Entblätterung (Expansion) in Gegenwart der natürlichen Plättchenstrukturen (Kieselsäureplättchen) verursacht, die als Spleißflächen wirken. Als Folge dieser Behandlung lassen sich die Ablagerungen leichter entfernen.

Beispiel 1

Der Kessel war auf eine Leistung von 347 Megawatt ausgelegt. Er hatte eine Zyklonfeuerung, wurde mit bituminöser Eastern C Kohle befeuert und war mit Rußbläsern ausgestattet. Nicht expandierter Vermukulit wurde bei 1425°C in einer Menge von 0,27 bis 0,64 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 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 einem mit einer Maschenweite von etwa 0,177 bis 0,105 mm.

Für die Einführung des Vermikulits in die Feuerungsanlage wurde eine mit Luft gekühlte Sonde verwendet. Sie war etwa 0,9 mm lang und bestand aus einem Stahlrohr. Der Vermikulit wird aus einem Trichter mit einem Schraubenförderer zugeführt, der den Vermikulit in ein Luftbeförderungssystem einmißt, das diesen an die Sonde abgibt. Der Luftstrom kühlt die Sonde, wenn der Vermikulit an den Kessel abgegeben wird.

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 15-stündigen 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 an bituminöser Kohleasche (an der Ostküste der U.S.A. geförderte Kohle) 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 1a sind die Durchschnittswerte der Tabelle 1 zusammen mit Werten für 870°C angegeben, wobei die Zahl in Klammern die Anzahl der untersuchten Pellets wiedergibt. Die Prozentsätze in den Tabellen 1 und 1a beziehen sich auf das Gewicht der Asche. Die Prozentsätze der Tabelle 2 sind auf die Werte der Tabelle 1a bezogen.

Tabelle 1

Sinterfestigkeit der Pellets, kg/cm²

Tabelle 1a

Durchschnittliche Sinterfestigkeit (Anzahl der untersuchten Pellets), kg/cm²

Tabelle 2

Durchschnittliche Verringerung der Sinterfestigkeit, %

Die Tabelle 3 gibt die an einer zweiten Probe bituminöser Kohleasche mit verschiedenen Zusätzen erhaltenen Ergebnisse wieder. Die Prozentsätze beziehen sich auf das Gewicht der Asche. Die Zahlen in Klammern bezeichnen die Anzahl der untersuchten Pellets. In der Tabelle 4 sind die Werte der Tabelle 3 als prozentuale Verringerung der Sinterfestigkeit im Vergleich zur Probe ohne Zusatz wiedergegeben. Die Ergebnisse veranschaulichen die Wirksamkeit des Vermikulits in der Verringerung der Sinterfestigkeit.

Tabelle 3

Durchschnittliche Sinterfestigkeit (Anzahl der untersuchten Pellets), kg/cm²

Tabelle 4

Prozentuale Verringerung der Sinterfestigkeit

Für die Verwendung von Vermikulit im erfindungsgemäßen Verfahren eignen sich eine große Anzahl fester kohlenstoffhaltiger Brennmaterialien, nämlich Kohle, Braunkohle, Torf, die Hülsen von Sonnenblumenkernen, Holz, Holzabfall, Papier, Papiernebenprodukte, Müll, Rückstandsbrennstoffe, Abwasserschlamm, Bagasse, Betriebsnebenprodukte u.a. Sie können allein oder in Kombination miteinander und/oder mit Gas oder Öl verwendet werden. Das folgende Beispiel erläutert die Wirksamkeit von Vermikulit in einer mit den Hülsen von Sonnenblumenkernen befeuerten Anlage.

Beispiel 2

Der Kessel war mit einer Kapazität von 18 160 kg Wasserdampf/Std. ausgelegt. Er verbrannte pro Tag etwa 80 Tonnen Sonnenblumenkernehülsen und war mit Rußbläsern ausgestattet.

Nicht expandierter Vermikulit wurde bei 1205°C mit einer Geschwindigkeit von 3,6 bis 4,5 kg je Tonne Hülsen eingeblasen. Der Zusatz machte die Ablagerungen brüchiger und für die Rußbläser leichter entfernbar, so daß die Oberflächen des Kessels und der Abzug sauber blieben und keine zusätzlichen Vorrichtungen erforderlich waren.

Im Gegensatz hierzu waren in einem Vergleichsversuch ohne Vermikulit die Ablagerungen hart, gesintert und miteinander verbunden, was es unmöglich machte, sie mit den normalen Rußbläsern zu entfernen. Die Ablagerungen sammelten sich im Kessel und insbesondere am Einlaß zum Wärmeübertragungsgang an. Die Ablagerungen bauten sich innerhalb von Stunden auf und bildeten zwischen den Rohren Brücken, die manuell entfernt werden mußten.

Der Ausdruck "nicht calciniert", "nicht expandiert" und "nicht aufgeblättert" bedeutet vorliegend in bezug auf den Vermikulit stets das gleiche.

Claims

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

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man den Vermikulit in einer Menge von etwa 0,227 bis 4,54 kg je 907 kg Brennmaterial einbläst.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Vermikulit eine Teilchengröße 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.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Brennmaterial aus Kohle, Braunkohle, Torf, den Hülsen von Sonnenblumenkernen, Holz, Holzabfall, Papier, Papiernebenprodukten, Müll, Rückstandsbrennstoffen, Abwasserschlamm, Bagasse oder Betriebsnebenprodukten besteht.