DE3312629A1

DE3312629A1 - Fliessbettverbrennungsanlage

Info

Publication number: DE3312629A1
Application number: DE19833312629
Authority: DE
Inventors: Kiyoshi Chiba Aoki; Minoru Kamagaya Chiba Asai; Osamu Mitaka Tokyo Takeuchi
Original assignee: IHI Corp
Current assignee: IHI Corp
Priority date: 1982-04-20
Filing date: 1983-04-08
Publication date: 1983-11-03
Also published as: FR2525325A1; US4460330A; DE3312629C2; GB2118454B; GB2118454A; JPS58182006A; GB8310586D0

Description

Ishikawaj ima-Harima Jukogyo Kabushiki Kaisha No. 2-1, 2-chome, Ote-machi

Chiyoda-ku

Tokyo-to/Japan

Fließbettverbrennungsanlage

Beschreibung

Die Erfindung bezieht sich auf eine Fließbettverbrennungsanlage, die bei einem Heizofen, einem Kessel od. dgl. zur Anwendung kommen kann.

Zur Erläuterung des Standes der Technik, von dem die Erfindung ausgeht, zeigt die

Fig. 1 schematisch eine Fließbettverbrennungsanlage nach dem Stand der Technik.

Hierbei wird durch die in einen Behälter durch eine Luftzufuhrleitung a eingeführte und durch einen Gas- oder Luftverteiler b in Form einer Lochplatte oder einer Zusammenstellung von Gas- oder Luftverteilungsrohren verteilte Luft ein Fließbett c aus Feststoffteilchen erzeugt und aufrechterhalten, über Brennstoffzufuhrleitungen d angeliefer-

3 3 Ί 2 b ^ a

ter Brennstoff wird vom Luft- oder Gasverteiler b in' das Fließbett c verteilt eingetragen und in diesem verbrannt.

Die bekannte Fließbettverbrennungsanlage der oben beschriebenen Art hat den Nachteil, daß ein relativ langer Zeitraum benötigt wird, um das Brenngemisch aus Luft sowie Brennstoff exakt richtig einzustellen, wodurch es schwierig wird, eine restlose oder 100%ige Verbrennung des Brennstoffs im Fließbett c zu erreichen. Das hat zum Ergebnis, daß sich die Verbrennungszone über das Fließbett c hinaus in den Freiraum e ausdehnt, weshalb eine ausreichende, auf der Verbrennung beruhende Wärmeübertragung auf die Feststoffteilchen im Fließbett c nicht erlangt werden kann. Die Folge davon ist, daß das Fließbett c eine ausreichend hohe Temperatur nicht annehmen kann,.so daß die von den Feststoffteilchen im Fließbett abgegebene Strahlungswärme und die Fähigkeit zur direkten oder Berührungswärmeübertragung unvermeidlich herabgesetzt und in der Folge die Feststoffteilchen im Fließbett nicht zufriedenstellend erhitzt werden, so daß die vollständige Verbrennung des Brennstoffs nicht erreicht'wird. Wenn darüber hinaus die Brennstoffmenge vermindert wird, während die Luftmenge unverändert beibehalten wird, um die Belastung bzw. Leistung, zu ändern, dann wird das Mischen zwischen Luft und Brennstoff verschiede tert, so daß es Schwierigkeiten bereitet, den Brennstoff in einem Fließbett von vorbestimmter Höhe zu verbrennen. Demzufolge wird es schwierig, die Last über einen weiten Bereich zu verändern.

Die Erfindung hat sich zum Ziel gesetzt, die oben erwähnten sowie weitere Probleme, die .bei Fließbettverbrennungsanlagen nach dem Stand der Technik auftreten, durch eine neuartige Fließbett.Verbrennungsanlage zu überwinden·. Erfindungsgemäß sind am Boden eines Reaktions-Heizgefäßes oder

Brennkammer Gasverteilungsrohre in einer Mehrzahl angeordnet, wobei jedes Gasverteilungsrohr mit einer ein Lufttnengen-Regelventi 1 enthaltenden Luftzufuhrleitung sowie mit einer ein Brennstoffmengen-Regel venti1 enthaltenden Brennstoff zuführleitung verbunden ist, so daß Luft und Brennstoff,.die dem Gasverteilungsrohr zugeführt werden, in diesem Rohr gemischt werden, worauf das daraus sich erbende Brenngemisch durch Einblaseöffnungen des Gasverteilungsrohrs nahe dem Boden des Fließbetts in dieses eingeblasen oder eingesprüht wird, wodurch der Verbrennungswirkungsgrad stark erhöht und die Verbrennung über einen weiten Bereich geregelt sowie demzufolge in Abhängigkeit von der Last optimiert werden können.

Der Erfindungsgegenstand wird anhand der auf die Zeichnungen Bezug nehmenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen erläutert. Es zeigen:

Fig. 2 einen Lr'ngs- oder Vertikalschnitt durch eine erfindungsgemäße Fl ießbettverbrennungsanlage in einer ersten bevorzugten Ausführungsform;

Fig. 3 einen Axialschnitt durch ein Gasverteilungsrohr;

Fig. 4 einen Axialschnitt durch ein Gasverteilungsrohr in gegenüber Fig. 3 abgewandelter Ausbildung.

Gemäß. Fig. 2 befindet sich eine Masse von Feststoffteilchen 1, die ein Fließbett 2 bilden, am Boden eines Reaktionsgefäßes oder einer Brennkammer 3. Eine Mehrzahl von Luft- oder Gasverteilungsrohren 4 erstreckt sich durch den Boden des Reaktionsgefäßes 3 in das Fließbett, wobei sie mit vorbestimmten! Abstand zueinander angeordnet sind. Jedes Gasverteilungsrohr 4 ist an seinem oberen Ende mit einer Mehrzahl von in Winkelrichtung gleich beabstandeten Gaseinblaseöffnungen 5 versehen, die radial auswärts

sowie horizontal gerichtet sind und näher zur Bodenseite als zur Oberfläche des Fließbetts 2 liegen. Das untere Ende des Gasverteilungsrohres 4 ist mit einer ein Brennstoffmengen-Regelventi1 6 enthaltenden Brennstoffzuführleitung 7 sowie mit einer ein Luftmengen-Regelventi1 8 enthaltenden Luftzufuhrleitung 9 verbunden. Der zugeführte Brennstoff und die zugeführte Luft werden miteinander im Gasverteilungsrohr 4 gemischt. Das aus Luft und Brennstoff bestehende Brenngemisch wird in das Fließbett 2 durch die Einblaseöffnungen 5 eingedüst oder eingeblasen. Im oberen Teil eines Freiraumes 10 im Reaktionsgefäß 3 ist ein zu beheizendes Werkstück, z.B. ein Stahlstück 11, angeordnet.

Anhand der Fig. 3 wird die Ausbildung des Gasverteilungsrohrs 4 näher erläutert. Dieses weist im allgemeinen ein inneres Einblaserohrstück 12, das im Fließbett 2 im Reaktionsgefäß angeordnet ist, und ein äußeres Mischrohrstück 13, das außerhalb des Reaktionsgefäßes angeordnet ist, auf. Das Einblase- sowie das Mischrohrstück 12 und 13 sind durch eine den Boden 14 des Reaktionsgefäßes gasdicht durchsetzende Verbindungs- oder Anschlußmuffe 15 verbunden, mit der beide Rohrstücke 12, 13 verschraubt sein können. Das innere Einblaserohrstück 12 ist kopfseitig verschlossen und mit einer Mehrzahl von mit gleichem Winkel zueinander beabstandeten, radial auswärts sowie horizontal gerichteten Brenngemisch-Einblaseöffnungen 5 nahe seinem-Kopf versehen.

Am äußeren'Mischrohrstück 13 ist nahe dessen unterem Ende ein radial auswärts verlaufender Lufteintrittsstutzen 16 ausgebildet, der mit der Luftzufuhrleitung 9 verbunden ist, so daß die Verbrennungsluft in das äußere Mischrohrstück 13 in radialer Richtung eingeführt werden kann. Am unteren Ende des Mischrohrstücks 13 ist ein mit der

Brennstoffzufuhrleitung 7 in Verbindung stehendes Brennstoff einblaserohr 18 mit einem Muffenstück 18a lösbar befestigt. Im einzelnen ist ein Innengewinde 18b des Muffenstücks 18a des Einblaserohrs 18 mit einem Außengewinde 19 am unteren Ende des äußeren Mischrohrstücks 13 in Eingriff, wobei sich das Brennstoffeinblaserohr 18 in das Mischrohrstück 13 im wesentlichen koaxial zu diesem und über die Öffnung des Lufteintrittstutzens 16 um eine vorbestimmte Strecke hinaus erstreckt. Am Kopf des Brennstoffeinblaserohrs 18 ist eine Brennstoffeinblaseöffnung 17 ausgebildet. Damit fließt der Brennstoff durch die Brennstoffzuführleitung 7 sowie das Einblaserohr 18 und wird über die Einblaseöffnung 17 versprüht sowie mit der durch die Luftzufuhrleitung 9 und den Lufteintrittsstutzen 15 zugef.ührten Luft gemischt. Das. auf diese Weise erzeugte Brenngemisch strömt aufwärts in das innere Einblaserohrstück 18 und wird durch die Einblaseöffnungen 5 in das Fließbett 2 eingesprüht.

Die- Fig. 4 zeigt eine Abwandlung für das beim Erfindungsgegenstand zur Anwendung kommende Gasverteilungsrohr 4, das allgemein ein äußeres Rohrstück 21 sowie ein inneres Rohrstück 22 (Brennstoffeinlaßrohr) umfaßt. Der Lufteintrittsstutzen 16 verläuft radial auswärts vom äußeren Rohrstück 21 und ist mit der Luftzufuhrleitung 9 in Verbindung. Eine Mehrzahl von in Winkel richtung gleich beabstandeten Brennstoffgemisch-Einblasedüsen 20, von denen jede eine Einblaseöffnung 5 bildet, erstrecken sich nahe dem Kopf des äußeren Rohrstücks 21 radial auswärts. Das innere Rohr stück 22 verläuft durch den Boden des äußeren Rohrstücks 21 koaxial zu diesem und ist an seinem oberen Ende an den das äußere Rohrstück oben abschließenden Kopf angeschlossen. Das untere Ende des inneren Rohrstücks 22 ist mit der Brennstoffzufuhrleitung 7 verbunden. Eine Mehrzahl von

Brennstoffeinblaseöffnungen 17 ist in der Wand des inneren Rohrstücks (Brennstoffeinlaßrohr) 22 nahe dessen oberen Endes in Gegenüberläge zu den Düsen 20 des äußeren Rohrstücks 21 ausgebildet. Damit wird der aus den Brenns.toffeinblaseöffnungen 17 gedüste Brennstoff mit der durch den Lufteinlaßstutzen 16 in das äußere Rohrstück 21 eingeführten Luft gemischt, und das so gebildete Gemisch aus Luft und Brennstoff wird durch die Einblaseöffnungen 5 in das Fließbett 2 eingesprüht.

Wie aus der obigen Beschreibung hervorgeht, werden erfindungsgemäß die über die Luftzufuhrleitung 9 zugeführte Luft und der über die Brennstoffzuführleitung 7 zugeführte Brennstoff im Gasverteilungsrohr 4 gut gemischt und dann durch die Einblaseöffnungen 5 in das Fließbett 2 eingesprüht, so daß die Feststoffteilchen im Fließbett 2 ausreichend fluidisiert werden und das Bremgemisch durch die Wärme der auf hohe Temperaturen erhitzten Feststoffteilchen verbrannt wird. Die Feststoffteilchen werden ihrerseits durch die durch das Bett 2 aufsteigenden Verbrennungsprodukte erhitzt. Da der Brennstoff und die Luft vorgemischt worden sind, ist die einwandfreie, ungestörte und wirksame Verbrennung des Brennstoffs gewährleistet, so daß im'· Freiraum 10 keine Verbrennung stattfindet und demzufolge die durch die Verbrennung des Brennstoffs freigesetzte Wärme wirkungsvoll auf die Feststoffteilchen im Fließbett 2 übertragen werden kann. Auf diese Weise kann die Wärmestrahlung stark erhöht werden. Zusätzlich kann aber auch die Höhe.des Fließbetts 2 vermindert werden. Da die Verbrennung wirksam und nur im-Fließbett 2 abläuft, kann ferner eine teilweise oder örtliche Verbrennung gut dadurch gesteuert werden, daß man das Verhältnis von Luft und Brennstoff im Gasverteilungsrohr 4 regelt, so daß die Last über einem weiten Bereich verändert werden kann.

Es ist darauf hinzuweisen, daß die Erfindung nicht auf die beschriebenen Ausführungsforrnen beschränkt ist. Die Auslegung, Konstruktion und Plazierung der Gasverteilungsrohre kann im Rahmen der Erfindung verändert werden. Wenn hier das Erhitzen eines Stahlstücks 11 (s. Fig. 2) erwähnt w_:urde, so ist die Fließbettverbrennungsanlage nicht auf auf di.esen Anwendungsfall begrenzt, sie kann gleicherweise zur Verbrennung von Müll, zur Beheizung eines Kessels od. dgl. zum Einsatz, kommen.

Die neuartigen Wirkungen und Vorteile des Erfindungsgegenstande's können, wie folgt, zusammengefaßt werden:

a) Die Verbrennungsluft und der Brennstoff werden in den Gasverteilungsrohren gemischt und dann in das Fließbett eingeblasen, so .daß dieses Fließbett aufrechterhalten wird und das Brenngemisch in diesem Bett verbrannt werden kann. Damit wird eine schnelle Verbrennung erreicht, und die vollständige Verbrennung ist - sogar in einem Fließbett von geringer Höhe - gewährleistet, so daß die Verbrennungswärme mit hohem Wirkungsgrad auf die Feststoffteilchen im Fließbett übertragen werden kann.

b) Da die Verbrennung in einem Fließbett geringer Höhe stattfindet, wird für die Zufuhr der Fluidisier- sowie Verbrennungsluft in die Verbrennungsanlage· weniger Energie benötigt.

c) Es.ist eine Vielzahl von Gasverteilungsrohren vorgesehen, von denen jedes individuell einregelbar ist, so. daß eine optimale Verbrennung zu erreichen ist. Darüber hinaus können einige der Gasverteilungsrohre nach Wahl ausgeschaltet werden, so daß die Verbrennung an einer örtlich gewünschten Stelle im Fließbett ablaufen und dem-

zufolge die Last oder Leistung über einen weiten Bereich verändert werden kann.

d) Die auf hohe Temperaturen erhitzten Feststoff-teilchen im Fließbett leiten die Verbrennung des Luft-Brennstoffgemischs ein,so daß auch Brennstoffe mit einem niedrigen Heizwert in stabiler, stetiger Weise verbrannt werden können.

Leerseite

Claims

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Ishikawajima-Harima Jukogyo Kabushiki Kaisha No. 2-1,·2-chome, Ote-machi Chiyoda-ku
Tokyo-to/Japan

Fließbettverbrennungsanlage

Patentansprüche

ί 1./Fließbettverbrennungsanlage, gekennzeichnet ^⁷ durch eine iiehrzaril von am Boden (14) einer Brennkammer (3) angeordneten, durch den Brennkammerboden sich in das in der Brennkammer gebildete Fließbett (2) erstrekkenden Gasverteilungsrohren (4), deren jedes eine Mehrzahl von nahe dem Boden des Fließbetts angeordneten ■ Einblaseöffnungen (5) aufweist sowie an seinem unteren, außerhalb der Brennkammer liegenden Ende mit einer ein Luftmengen-Regelventi1 (8) enthaltenden Luftzufuhrleitung (9) und mit einer ein Brennstoffmengen-Regelventi1 (6) . enthaltenden Brennstoffzuführleitung (7) verbunden ist, wobei den Gasverteilungsrohren zugeführte Luft sowie züge· führter Brennstoff in diesen Rohren gemischt sowie durch die Einblaseöffnungen in das Fließbett eingeblasen oder eingesprüht werden.
2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch

g e k e η η ζ e i c h η e t, daß die· Einblaseöffnungen (5) eines jeden Gasverteilungsrohrs (4) radial auswärts" und horizontal gerichtet sind.
3. Anlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in jedem Gasverteilungs rohr (4) der Brennstoff in einen im Gasverteilungsrohr gebildeten Luftstrom zur Mischung der Luft mit dem Brennstoff eingeführt wird.