DE3784174T2

DE3784174T2 - Wirbelbettofen mit innerer umwaelzung und verfahren zur steuerung desselben.

Info

Publication number: DE3784174T2
Application number: DE8787904742T
Authority: DE
Inventors: Tsutomu Higo; Naoki Inumaru; Hajime Kawaguchi; Shigeru Kosugi; Takahiro Ohshita
Original assignee: Ebara Corp
Current assignee: Ebara Corp
Priority date: 1987-07-20
Filing date: 1987-07-20
Publication date: 1993-09-02
Anticipated expiration: 2007-07-21
Also published as: ATE85682T1; FI94170B; BR8707989A; WO1989000659A1; EP0369004B1; AU609731B2; AU7708887A; NO168912C; NO891168D0; DE3784174D1; FI896301A0; CA1316413C; RU2059150C1; EP0369004A1; KR890701950A; KR950007013B1; FI94170C; DK128289D0; EP0369004A4; DK166694B1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Kessel oder Ofen (Reaktor) mit einem fluidisierten Bett und auf ein Verfahren zur Steuerung desselben. Der Kessel bzw. Ofen und das Verfahren dafür sind geeignet zur Verbrennung von Kohle, Anthrazit, Kohleschlamm, Petrokoks, Rinde, Bagasse, industriellem Abfall, städtischen Abfall und anderer brennbarer Materialien.

Stand der Technik

Eine bekannte Verbrennungsvorrichtung mit einem zirkulierenden, fluidisierenden Bett ist beispielsweise beschrieben in den japanischen Patent-Veröffentlichungen 46988/76 (GB-A-1299 125) und 5242/68 (US-A-4 419 330).
Ein Beispiel einer Verbrennungsvorrichtung der oben genannten Art mit einem zirkulierenden, fluidisierenden Bett sei unter Bezugnahme auf Fig. 1 erläutert.
Eine Diffusionsplatte 2 ist an einem Ofen-Kesselboden einer Verbrennungsvorrichtung 1 vorgesehen, und zwar zum Zwecke der Hervorrufung einer Fluidisierung eines zu fluidisierenden Mediums. Die Diffusionsplatte 2 ist derart geneigt, daß die mit einer Abfalleingabevorrichtung 3 versehene Wandseite höher liegt als die entgegengesetzt liegende Seite, wobei der niedere Teil der entgegengesetzt liegenden Seite mit einer Abgabeöffnung 4 für nicht verbrennbares Material gekuppelt ist.
Mit einem Gebläse 8 wird Fluidisierungsluft eingespeist und von der Diffusionsplatte 2 nach oben geblasen, und zwar durch Luftkammern 5, 6 und 7, um so das Medium zu fluidisieren.
Die Massenströmung der von jeder der Luftkammern nach oben geblasenen Fluidisierungsluft ist derart vorgesehen, daß sie ausreicht, um ein fluidisiertes Bett zu erzeugen, wobei die von der Kammer 7 nach oben geblasene Nasse die größte, und die von der Kammer 5 die kleinste ist.
Als Beispiele sei angegeben, daß die Massenströmung aus den folgenden Bereichen ausgewählt ist, und zwar liegt die von der Luftkammer 7 nach oben geblasene Massenströmung im Bereich von 4 bis 20 Gmf, oder vorzugsweise 6 bis 12 Gmf, die von der Luftkammer 6 abgegebenen Massenströmung liegt im Bereich von 3 bis 10 Gmf oder vorzugsweise 4 bis 6 Gmf, und die von der Kammer 5 abgegebene Strömung liegt im Bereich von 1 bis 4 Gmf, vorzugsweise 1 bis 2,5 Gmf.
1 Gfm ist ein Wert der Massenströmung, bei dem die Fluidisierung anfängt.
Der Zustand des Fluidisierungsmediums wird von einem statischen Zustand ausgehend, der als ein statisches Bett bezeichnet wird, in einem dynamischen Zustand geändert, wobei der letztgenannte Zustand als ein fluidisiertes Bett bezeichnet wird, und wobei der oben genannte Wert eine Schwelle bildet zwischen den zwei Zuständen. Obwohl das in Fig. 1 gezeigte Beispiel drei Luftkammern zeigt, so ist doch die Anzahl der Kammern wahlweise und kann beispielsweise zwei oder mehr als vier Kammern sein und die Massenströmung oder der Massenfluß der Fluidisierungsluft wird derart vorgesehen, daß er groß ist für die Kammer nahe der Abgabeöffnung 4 und klein für die Kammer entfernt von der Abgabeöffnung. Unmittelbar oberhalb der Luftkammer 7 und 6 ist eine geneigte Wand 9 vorgesehen, die als eine Ablenkwand dient, um den Durchlaß der nach oben fließenden Fluidisierungsluft derart zu unterbrechen, daß eine Ablenkung der Luft zu der Verbrennungsmaterialeingabevorrichtung 3 erfolgt. An der Oberseite der geneigten Wand 9 ist eine geneigte Oberfläche 10 vorgesehen, deren Neigung entgegengesetzt zu der der Wand 9 verläuft, um zu verhindern, daß sich fluidisiertes Medium darauf anhäuft.
Die Neigung der Diffusionsplatte 2 ist vorzugsweise im Bereich von 5 bis 150 in dem Fall, wo das Verbrennungsmaterial nicht verbrennbare Bestandteile enthält, während in dem Fall, wo die Menge an nicht verbrennbarem Material klein ist, die Neigung Null sein kann, und die Platte horizontal verlaufen kann, da das fluidisierte Medium dadurch in Zirkulation gebracht werden kann, daß man die Strömungsrate der von den entsprechenden Luftkammern eingeblasenen Luft einstellt.
Die Oberfläche der Wand 9 kann entweder flach, konvex oder konkav sein. An einer Decke 11 der Verbrennungsvorrichtung kann ein Verbrennungsgasauslaß 12, eine Einspeisungsleitung 13 zur Einspeisung von flüssigem Abfall erzeugt während des Betriebs der Verbrennungsvorrichtung und eine Kühlwassereinspeiseleitung 14 usw. vorgesehen sein.
Was den Betrieb der Verbrennungsvorrichtung 1 anlangt, so wird Fluidisierungsluft durch das Gebläse 8 eingespeist und die Fluidisierungsluft wird in geregelten Mengen des Massenflusses injiziert oder eingegeben, und zwar abnehmend in der Reihenfolge der Kammern 7, 6 und 5.
Bei dem konventionellen fluidisierten Bett bewegt sich das fluidisierte Medium heftig auf und ab, gerade so wie siedendes Wasser, um so einen Fluidisierungszustand zu erzeugen. Das fluidisierte Medium an dem Teil nahe der Seitenwand, die mit der Einspeisevorrichtung 3 für das Verbrennungsmaterial versehen ist, bewegt sich jedoch nicht heftig auf und ab und bildet ein sich bewegendes Bett 15, das eine schwache Fluidisierung erfährt. Die Breite des sich bewegenden Bettes ist schmal am oberen Teil desselben und breitet sich am unteren Teil aus, und zwar infolge der Differenz der Massenströmung der Luft, die von den entsprechenden Luftkammern eingegeben wird. Das heißt also, das nachlauf ende Ende des sich bewegenden Betts erstreckt sich über die Luftkammer 6 oder 7 und auf diese Weise wird das fluidisierte Medium nach oben geblasen durch die große Massenströmung von diesen Kammern, um so demgegenüber versetzt zu werden, wodurch ein Teil des sich bewegenden Bettes 15 oberhalb der Luftkammer 5 durch Schwerkraft absteigt. Durch diese Abwärtsbewegung des Betts 15 wird fluidisiertes Medium von dem fluidisierten Bett ergänzt, wobei dieses eine zirkulierende Strömung oder einen zirkulierenden Fluß 16 begleitet, und zwar zu dem oberen Teil des Betts 15 hin und wobei ferner durch die Wiederholung des obigen Vorgangs insgesamt ein zirkulierendes fluidisiertes Bett gebildet wird.
Das fluidisierte Medium, welches oberhalb der Luftkammer 6 und 7 bewegt wird, wird nach oben gegen die geneigte Wand 9 geblasen, wo es abgelenkt wird und zu der Seitenwand hin gewirbelt wird, die die Einspeisevorrichtung für das Brennmaterial besitzt und wobei das fluidisierte Medium allmählich absteigt, nachdem es den oberen Teil des sich bewegenden Betts 15 erreichte; und sodann wird das Medium wieder nach oben geblasen, um zu zirkulieren, nachdem es das nachlaufende Ende erreicht. Die durch die Eingabe- oder Speisevorrichtung 3 eingespeisten brennbaren Materialien gelangen zur Oberseite des sich bewegenden Bettes 15 in der Verbrennungsvorrichtung 1, und zwar während des eben erläuterten Zustandes, und sie werden somit von dem absteigenden sich bewegenden Bett 15 eingefangen und nach unten bewegt.
In einem konventionellen fluidisierten Bett werden verbrennbare Materialien, wie Papier, das ein geringes Gewicht besitzt, und eine hohe exotherme Energie vorsieht, lediglich an der Oberfläche des fluidisierten Bettes verbrannt, ohne einen hohen Beitrag zur Erwärmung des fluidisierten Mediums zu liefern; eine derartige Verschwendung wird jedoch bei einem fluidisierten Bett der Zirkulationsbauart verhindert und diese brennbaren Materialien werden mit Sicherheit innerhalb des absteigenden sich bewegenden Bettes 15 und des zirkulierenden fluisidierenden Bettes 16 verbrannt, wodurch es ermöglicht wird, daß diese brennbaren Materialien in effektiver Weise das fluidisierte Medium erhitzen.
Die nicht brennbaren Materialien, die zusammen mit den brennbaren Materialien eingegeben werden, steigen als erstes innerhalb des absteigenden Bettes 15 hinab und bewegen sich somit in seitlicher Richtung und während dieser Bewegung werden die an den nicht brennbaren Materialien anhaftenden brennbaren Materialien oder die einheitlich in den nicht brennbaren Materialien inkorporierten brennbaren Materialien (beispielsweise Überzüge auf elektrischen Drähten) verbrannt. Die nicht brennbaren Materialien, die das nachlaufende Ende erreichen, werden zu der Abgabeöffnung 4 für nicht brennbare Materialien geliefert, und zwar infolge der seitlichen Bewegung des Fluidisierungsmediums und der Neigung der Luftdiffusionsplatte 2, wobei diese nicht brennbaren Materialien durch den Vertikaldurchlaß 17 laufen, und zwar zu einem Abgabeförderband 18 für die nicht brennbaren Materialien, so daß die Abgabe nach außen erfolgt, nachdem das fluidisierte Medium mittels eines Schwingungssiebes 19 heraussortiert wurde. Das heraussortierte fluidisierte Medium oder frisches fluidisiertes Medium wird in die Verbrennungsvorrichtung 1 durch Transportmittel 20, wie beispielsweise eine Hubvorrichtung eingespeist.
Als nächstes sei ein weiteres Beispiel einer konventionellen Verbrennungsvorrichtung mit zirkulierendem fluidisiertem Bett unter Bezugnahme auf Fig. 2 beschrieben.
Wie Fig. 2 zeigt, ist am inneren Bodenteil der Verbrennungsvorrichtung eine Diffusionsplatte 22 für die Fluidisierungsluft vorgesehen. Die entgegengesetzt liegenden Kantenteile der Luftdiffusionsplatte 22 sind derart angeordnet, daß sie niedriger liegen als der Mittelteil und die Diffusionsplatte ist derart geformt, daß sie die Gestalt eines Berges (eine Chevrongestalt) besitzt, und zwar im Schnitt annähernd symmetrisch um die Mittellinie 42 der Verbrennungsvorrichtung und es ist ferner eine Abgabeöffnung 24 für nicht brennbares Material vorgesehen, und zwar gekuppelt mit jedem der entgegengesetzten Kantenteile.
Die von einem Gebläse 28 eingeblasene Fluidisierungsluft wird nach oben durch Luftkammern 25, 26 und 27 von der Luftdiffusionsplatte 22 injiziert. Die Massenströmung der von jeder der Luftkammern 25 und 27 an entgegengesetzten Kantenteilen injizierten fluidisierten Luft ist groß genug, um das fluidisierte Bett zu bilden, aber die Massenströmung injiziert von der mittleren Luftkammer 26 ist kleiner gemacht als die von den erstgenannten Kammern.
Beispielsweise wird die Massenströmung für die fluidisierte Luft injiziert von den Luftkammern 25, 26 im Bereich von 4 bis 20 Gmf, vorzugsweise im Bereich von 6 bis 12 Gmf gewählt, während die Massenströmung für die fluidisierte Luft injiziert von der Luftkammer 26 im Bereich von 0,5 bis 3 Gmf, vorzugsweise im Bereich von 1 bis 2,5 Gmf ausgewählt wird.
Die Anzahl der Luftkammern wird wahlweise mit drei oder mehr bestimmt. In einem Fall, wo die Anzahl größer ist als drei, wird die Massenströmung der fluidisierten Luft so vorgesehen, daß sie klein ist an den Kammern nahe dem Mittelteil und groß bei den Kammern nahe der entgegengesetzt liegenden Kantenteile.
Unmittelbar oberhalb der Luftkammern 25 und 27 an entgegengesetzt liegenden Kantenteilen sind geneigte Wände 29 als Ablenkwände vorgesehen, um mit der Fluidisierungsluft zu interferieren und diese zur Mitte der Verbrennungsvorrichtung hin abzulenken.
Oberhalb der geneigten Wände 29 sind geneigte Oberflächen 30 vorgesehen, deren jede eine Neigung entgegengesetzt zu der der Wände 29 besitzt, um so zu verhindern, daß sich fluidisiertes Medium darauf anhäuft.
Die Neigung der Diffusionsplatte 22 liegt vorzugsweise in der Größenordnung von 5 bis 15º in dem Falle, wo die brennbaren Materialien und nicht brennbaren Materialien begleitet sind.
In dem Falle, wo in den brennbaren Materialien nicht verbrennbaren Materialien enthalten sind, braucht keine Neigung vorhanden zu sein.
Die Oberfläche der geneigten Wände 29 kann entweder flach, konvex oder konkav sein.
An einem Deckenteil 31 innerhalb der Verbrennungsvorrichtung ist eine Eingabe- oder Ladeöffnung 34 für brennbares Material vorgesehen, und zwar in Verbindung stehend mit einem Auslaß 33 einer Einspeißvorrichtung 23 für brennbares Material, und zwar ist die Anordnung vorgesehen in entgegengesetzter Beziehung zu der zentralen Luftkammer 26, wobei darüber hinaus ein Abgasabgabeteil 32 vorgesehen ist.
Die geneigte Wand 29 kann als ein Wandkörper aufgebaut oder konstruiert sein, und zwar gebildet durch Metalleitungen, durch die Fluidisierungsluft zum Zwecke der Vorerwärmung geleitet wird.
Was den Betrieb dieser Verbrennungsvorrichtung anlangt, so wird die Fluidisierungsluft durch ein Gebläse 28 eingespeist und mit einer großen Masseströmung von den Luftkammern 25 und 26 mit einer kleinen Masseströmung von der Luftkammer 26 eingegeben.
Bei dem konventionellen fluidisierten Bett bewegt sich das fluidisierte Medium heftig auf und ab in einer Art und Weise ähnlich kochendem Wasser, um so den Fluidisierungszustand zu bilden; im Fall der Fig. 2 jedoch erzeugt das fluidisierte Medium oberhalb der Luftkammer 26 nicht diese heftige Auf- und Abbewegung und bildet ein sich bewegendes Bett in einem Zustand schwacher Fluidisierung. Die Breite dieses sich bewegenden Bettes ist schmal am oberen Teil desselben und breitet sich seitlich an den nachlaufenden Enden aus, und zwar in entgegengesetzt liegenden Richtung zu den Teilen der fluidisierten Betten hin und ein Teil des sich bewegenden Bettes, der über die Luftkammern 25 und 27 reicht, wird nach oben geblasen, wo das fluidisierte Medium der Eingabe der Fluidisierungsluft mit der großen Masseströmung ausgesetzt wird. Somit wird ein Teil des fluidisierten Mediums in dem nachlaufenden Ende von dort nach oben versetzt, so daß das Bett oberhalb der Luftkammer 26 unter Schwerkraft nach unten absteigt. Oberhalb dieses sich bewegenden Bettes wird das fluidisierte Medium, wie unten erläutert, ergänzt, und zwar aus dem fluidisierten Bett begleitet von einer Zirkulationsströmung 36. Mit der Wiederholung des obigen wird ein bestimmter Teil des fluidisierten Mediums oberhalb der Luftkammer eine Masse zur Bildung eines sich bewegenden Bettes 35, das allmählich absteigt und diffundiert.
Das über die Luftkammern 25 und 27 bewegte fluidisierte Medium wird nach oben gegen die geneigten Wände 29 geblasen, wo es abgelenkt wird und zur Mitte der Verbrennungsvorrichtung in einer nach oben gerichteten Richtung gewirbelt wird; infolge der plötzlichen Vergrößerung der Querschnittsfläche der Verbrennungsvorrichtung verliert es jedoch seine nach oben gerichtete Bewegungsgeschwindigkeit derart, daß es sich auf die Oberseite des absteigenden sich bewegenden Bettes 35 bewegt, allmählich absteigt und wieder hinausgeblasen wird zur Zirkulation, wenn das hintere Ende des sich bewegenden Bettes erreicht wird. Ein Teil des fluidisierten Mediums zirkuliert als Zirkulationsströme 36 innerhalb des fluidisierten Bettes.
Wenn brennbare Materialien durch die Brennmaterialeingabeöffnung 34 der Verbrennungsvorrichtung während des oben erläuterten fluidisierten Zustandes eingegeben werden, so fallen die brennbaren Materialien auf die Oberseite des absteigenden Bettes 35. Da das fluidisierte Medium nahe der Oberseite sich in Richtung zur Sammlung zur Mitte hin bewegt und von den Seiten weg bewegt, werden die brennbaren Materialien in den Strömungen eingefangen und in der Oberseite des absteigenden sich bewegenden Bettes 35 eingebettet. Demgemäß werden leichte Substanzen, wie beispielsweise Papier, mit Sicherheit innerhalb des absteigenden sich bewegenden Bettes 35 eingefangen und es wird verhindert, daß diese lediglich an der Oberfläche des konventionellen fluidisierten Bettes verbrannt werden, ohne einen Beitrag zur Erwärmung des fluidisierten Mediums zu leisten. Sie werden mit Sicherheit innerhalb des absteigenden sich bewegenden Bettes 35 verbrannt und Zirkulationsströme 36 bewirken die effektive Erwärmung des fluidisierten Mediums.
Innerhalb des sich bewegendes Bettes 35 wird die Wärmezerlegung der brennbaren Materialien partiell bewirkt, um ein Verbrennungsgas zu erzeugen. In einem solchen Fall wird die exotherme Energie, die aus der Verbrennung des Gases gewonnen wird, zur Erwärmung des fluidisierten Mediums, effektiv gemacht, da das erzeugte verbrennbare Gas in Horizontalrichtung diffundiert wird, wenn das fluidisierte Medium absteigt und diffundiert und innerhalb des fluidisierten Bettes verbrannt wird.
Selbst wenn schwere und platzgreifende Materialien, wie beispielsweise Flaschen und Metallklumpen oder dergleichen, auf die Oberfläche des absteigenden sich bewegenden Bettes 35 aufgegeben werden, so werden diese nicht zu einem augenblicklichen Fall auf die Oberseite der Luftkammer 26 veranlaßt, sondern sie werden durch das sich bewegende Bett 35 suspendiert oder in der Schwebe gehalten und sie werden allmählich zu der Abgabeöffnung 24 für nicht brennbare Materialien abgesenkt, und zwar zusammen mit den Strömungen des fluidisierten Mediums.
Daher werden brennbare Materialien, die in eine relativ große Größe besitzen, getrocknet, vergast oder verbrannt, und zwar innerhalb des Abstiegs des sich bewegenden Bettes 35 während des allmählichen Lauf s nach unten und diese Materialien werden fast so weit verbrennt, daß sie eine kleine Größe erreichen, jedesmal dann, wenn sie das nachlaufende Ende des sich bewegenden Bettes erreichen, so daß sie nicht die Bildung des fluidisierten Bettes stören.
Es ist demgemäß nicht notwendig, die brennbaren Materialien durch eine Zerkleinerungsvorrichtung vorher zu Zerkleinern und es genügt, Beutel oder Säcke, die die brennbaren Materialien umschließen, auf zubrechen, und zwar mittels der Einspeisevorrichtung 23 für die brennbaren Materialien. Auf diese Weise kann die Zerkleinerungsvorrichtung oder der Zerkleinerungsschritt weggelassen werden, was die Anlage kompakt macht.
Die in das absteigende, sich bewegende Bett 35 eingegebenen brennbaren Materialien diffundieren schnell in das fluidisierte Medium und somit wird der Verbrennungswirkungsgrad erhöht.
Die nicht brennbaren Materialien mittlerer Größe, die durch die Einspeisevorrichtung 23 für die brennbaren Materialien eingegeben werden, bewegen sich zuerst nach unten und dann seitwärts innerhalb des absteigenden, sich bewegenden Bettes 35 und während dieser Bewegung werden jedwede brennbaren Materialien (beispielsweise Überzüge auf elektrischen Drähten) die in einheitlicher Weise, an den nicht brennbaren Materialien angebracht sind, oder darinnen inkorporiert sind, verbrannt. Die nicht brennbaren Materialien erreichen dann das nachlaufende Ende und werden zu den Abgabeöffnungen 24 für nicht brennbares Material gebracht, und zwar infolge der seitlichen Bewegung des fluidisierten Mediums und der Neigung der Diffusionsplatte 22; auf diese Weise werden die nicht brennbaren Materialien durch die Vertikaldurchlässe 37 abgegeben.
Von dort werden die nicht brennbaren Materialien durch ein Transportband 38 zu einem (nicht gezeigten) Sieb geleitet und das fluidisierte Medium wird aussortiert.
Bei der Verbrennungsvorrichtung gemäß den Fig. 1 und 2 mit einem fluidisierten Bett der Zirkulationsart wird das aus massiven Körnern bestehende Fluidisierungsmedium üblicherweise mit einer Größe von 1 mm oder dergleichen vorgesehen und die Verbrennungsvorrichtung wird mit einer Fluidisierungsmediumtemperatur von 600 bis 800ºC betrieben, wobei die Abgastemperatur 750 bis 950ºC beträgt.
Das Abgas wird auf annähernd 300ºC durch eine Gaskühlkammer oder einen Luftvorerhitzer abgekühlt und durch einen Kamin abgegeben, nachdem winzige Teilchen verbrennt wurden oder nachdem thermische Energie wiedergewonnen wurde, und zwar mittels eines Kessels, der stromabwärts von der Abgasabgabeöffnung angeordnet ist, um so die thermische Abfallenergie auszunutzen oder aber es erfolgt eine Hindurchleitung durch U-förmige Leitungen eines Wassererwärmers, der in den "free board"(Freibord)-Teil 21 oder 41 usw. eingesetzt ist, und zwar zur Wiedergewinnung von mehr thermischer Energie oder aber es erfolgt die Kühlung, wenn der Staub entfernt ist.
In den Fällen, wo die exotherme Energie der brennbaren Materialien hoch ist und das fluidisierte Medium über eine vorbestimmte Temperatur minus, beispielsweise über mehr als 800ºC erhitzt wird, besteht die Möglichkeit, daß das fluidisierte Medium sintert, was das fluidisierte Bett inoperativ macht, wenn Alkalimetallverbindungen in den brennbaren Materialien enthalten sind. In solchen Fällen bestand die Praxis darin, die Temperatur des fluidisierten Mediums auf eine vorbestimmte Temperatur dadurch abzusenken, daß man Wasser auf das Medium sprühte.
Es wurden daher Betrachtungen angestellt, in solchen Fällen thermische Energie des fluidisierten Mediums wiederzugewinnen, und zwar durch Einsetzen thermisch leitender Leitungen in das fluidisierte Medium; dabei traten jedoch mehrere Probleme insofern auf, daß dann, wenn viele thermisch leitende Leitungen in das fluidisierte Bett eingesetzt werden, nicht nur die Fluidisierung durch die nicht brennbaren Materialien verhindert wird und der Abrieb der leitenden Leitungen durch das fluidisierte Medium auftritt, sondern daß ein solcher thermischer Energiewiedergewinnungsvorgang auch derart vorgesehen werden muß, daß die thermisch leitenden Leitungen geschützt sind, selbst wenn die thermische Energiegewinnung nicht notwendig ist. Daher war diese Betriebsweise nicht frei von diesen Nachteilen.
Was die konventionellen Kessel oder Öfen der fluidisierten Bettbauart anlangt, so gibt es, wie unten ausgeführt, zwei Arten, die man voneinander unterscheiden kann, und zwar hinsichtlich der Betrachtung der Anordnung des thermisch leitenden Teils und der Verbrennung von winzigen nicht verbrannten brennbaren Materialien, die vom fluidisierten Bett gestreut werden:
(1) Ein Ofen oder Kessel mit fluidisiertem Bett der Nicht-Rückführungsbauart (auch bezeichnet als Kessel mit konventionell fluidisiertem Bett oder Kessel der Bauart mit Blasenbildung, und
(2) ein Kessel oder Ofen mit fluidisiertem Bett der Rückführungsbauart.
Bei der Nicht-Rückführungsbauart sind thermisch leitende Leitungen innerhalb des fluidisierten Bettes angeordnet und die Wärmeübertragung wird bei hoher Wärmeübertragungseffizienz bewirkt durch den physikalischen Kontakt zwischen den Leitungen und den brennenden Brennstoffen bei hoher Temperatur und dem fluidisiertem Medium. Bei der Bauart mit Rückführung wird ein Teil der winzigen brennbaren Materialien, der noch nicht verbrannt ist, wie auch Asche oder Fluidisierungsmedium (ein rückgeführter Feststoff) vereinigt in eine Strömung aus Verbrennungsgas und diese wird dann zu einem Wärmeübertragungsteil geleitet, der unabhängig von der Verbrennungsvorrichtung vorgesehen ist, wo die Verbrennung der nicht verbrannten Substanzen fortgesetzt wird, wobei die Feststoffe nach dieser Wärmeübertragung zu der Verbrennungsvorrichtung zurückgebracht werden, und zwar zusammen mit einem Teil des Verbrennungsgases; der Name dieser Art eines Kessels oder Ofens wird abgeleitet von der Art der oben erläuterten Rückführung.
Bei dem Kessel der Bauart mit fluidisiertem Bett können eine Verschiedenheit von Brennstoffen mit unterschiedlichen Eigenschaften verbrannt werden, und zwar entsprechend dem bestimmten Verbrennungsprozeß, wobei aber mehrere Nachteile kürzlich festgestellt wurden. Was die Bauart mit der Blasenbildung anlangt, so gibt es inhärente Nachteile, was die Ladekapazität, die Komplexität des Brennstoffeingabesystems, das Erfordernis hinsichtlich einer großen Menge an Kalkstein für die Denitrierung und die Abrasion der thermisch leitenden Leitungen usw. anlangt; es wurde erkannt, daß die Bauart mit Rückführung in der Lage ist, diese inhärenten Nachteile zu beseitigen; jedoch müssen weitere technische Entwicklungen erreicht werden, hinsichtlich folgendem: der Aufrechterhaltung ordnungsgemäßer Temperaturen in dem Rückführungssystem einschließlich einer Verbrennungsvorrichtung und einem Zyklon, Maßstabsaufbau der Vorrichtung und Lösung des Problems eines großen Zeitbedarfs beim Kaltstarten.
Weitere Versuche wurden unternommen, um diese thermische Energie wiederzugewinnen. Gemäß EP-A-0 092 622 ist eine Energiewiedergewinnungskammer benachbart zu einer Hauptfluidisierkammer angeordnet. Die offenbarte Vorrichtung wird dazu verwendet, um einen Teil des fluidisierten Mediums über eine Vertikalunterteilungswand zur Energiewiedergewinnungskammer zu speisen; die Temperatur des Teils des Mediums, das zu der Wiedergewinnungskammer gespeist wird, wird jedoch nicht in effektiver Weise angehoben, weil es nach oben in der Fluidisierungskammer ohne Zirkulation bewegt wird und ohne Mischung in irgendeinem Substantiellen Ausmaß mit dem Medium in der Hochtemperaturzone des fluidisierten Bettes und sodann erfolgt die Speisung zur Wiedergewinnungskammer, wo seine Temperatur abgesenkt wird. Wenn dieses Medium zu dem Hauptfluidisierungsbett zurückgeführt wird, so ist seine Temperatur nicht hinreichend angehoben infolge des oben beschriebenen Phänomens.
Schließlich wurden konventionelle Reaktoren oder Kessel mit fluidisiertem Bett nur durch intermittierende Betriebsweisen gesteuert.
US-A-3 921 590 bezieht sich auf eine Verbrennungsvorrichtung mit fluidisiertem Bett unter Verwendung eines ersten und eines zweiten fluidisierten Bettes getrennt durch eine vertikale Unterteilungswand. Ausreichend Material wird zwischen den zwei Betten transferiert, um die Betriebstemperatur des Materials des ersten Bettes auf ein gewünschtes Niveau anzuheben oder abzusenken, d. h. eine Menge des kühleren Bettmaterials wird aus dem zweiten Bett über die Unterteilung in das erste Bett gezwungen. Strömungsmittel in einem Wärmeaustauscher kann zur Leistungserzeugung verwendet werden.
UK-A-1 604 314 bezieht sich auf Verbrennungsvorrichtungen mit fluidisiertem Bett unter Verwendung einer geneigten Prallplattenstruktur, wobei eine Kammer definiert wird, mit Wärmeaustauschrohren, die nicht fluidisiertes Bettmaterial enthält.
US-A-4 528 945 bezieht auf einen Kessel oder Ofen, der in einem Bett eine im wesentlichen vertikale Unterteilungsplatte verwendet. Erste und zweite Bettmittel liefern Gas an Diffusoren angeordnet auf unterschiedlichen Niveaus. Nachdem das Bett seine normale Betriebstemperatur erreicht hat, wird Luft durch zweite Einspeisemittel durch die Platten den Teilen des Betts geliefert, durch die sich die Wärmeaustauschrohre erstrecken. Die Rate der Wärmeübertragung zu den Rohren wird geändert durch Veränderung der Rate, mit der Fluidisierungsluft an diese Teile selbst geliefert wird. Eine Dampfdruckabfühlvorrichtung fühlt den Dampfdruck in einer Dampftrommel ab und ein Ausgangssignal von dieser Vorrichtung wird dazu verwendet, um die zweiten Einspeisemittel derart zu steuern, daß die Rate der Wärmeübertragung zu den Rohren verändert wird, um den Dampfdruck annähernd konstant zu halten. Dieser Kessel basiert oberhalb der zweiten Einspeisemittel auf sich nach oben bewegenden fluidisiertem Material.

Offenbarung der Erfindung:

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren gemäß Anspruch 1 und ein Kessel oder Reaktor gemäß Anspruch 7 vorgesehen. Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen offenbart.
Die Erfinder der vorliegenden Anmeldung haben die im Stand der Technik vorhandenen Probleme untersucht, um geeignete Lösungen dafür zu finden und sie stellten fest, daß die folgenden Dinge einen Einfluß haben. Bei der Verbrennungsvorrichtung der Bauart mit zirkulierendem fluidisiertem Bett ist eine geneigte Unterteilungswand auf der Innenseite der Verbrennungsvorrichtungswand und oberhalb des Endteils der Diffusionsplatte vorgesehen, und zwar an einem Platz der geneigten Wand zur Bildung einer primären Verbrennungskammer des fluidisierten Betts und zum Vorsehen einer thermischen Energiewiedergewinnungskammer, die ebenfalls vorgesehen ist zwischen der Rückseite der geneigten Unterteilungswand und der Verbrennungsvorrichtungswand oder zwischen zwei geneigten Unterteilungswänden derart, daß die Wiedergewinnungskammer an den oberen und unteren Endteilen mit der primären Verbrennungskammer des fluidisierten Betts in Verbindung steht, wobei thermisch leitende Leitungen vorgesehen sind, die dazu geeignet sind, um ein Heizmedium (Fluid) dahindurch zu leiten; diese Leitungen sind in die thermische Energiewiedergewinnungskammer eingesetzt und ferner ist ein Diffusor vorgesehen für die thermische Energiewiedergewinnungskammer, und zwar am unteren Teil der Wiedergewinnungskammer längs der Rückseite der Unterteilungswand. Das erhitzte fluidisierte Medium, welches in die thermische Energiewiedergewinnungskammer über den oberen Teil der geneigten Unterteilungswand eingeführt wird, wird dem Fluidisierungsgas ausgesetzt, welches von dem Diffusor eingeblasen wird, und zwar reguliert in einer Menge von 0 bis 3 Gmf oder vorzugsweise 0 bis 2 Gmf, um ein statisches Bett oder ein hinabsteigendes sich bewegendes Bett aus fluidisiertem Medium derart zu bilden, daß die thermische Energie des fluidisierten Mediums durch das Heizmedium wiedergewonnen wird, welches durch die thermisch leitenden Leitungen läuft. Die Erfinder haben gefunden, daß durch die oben erläuterte Anordnung es möglich ist, leicht die Temperatur der primären Verbrennungskammer des fluidisierten Bettes in der Verbrennungsvorrichtung, wie oben erläutert, zu steuern, wobei in effektiver Weise die thermische Energie durch die thermisch leitenden Leitungen in der fluidisierten Zone wiedergewonnen wird, wo das Ausmaß des Abriebs der thermisch leitenden Leitungen klein ist.
Die Erfinder haben ferner die Verbrennungsvorrichtung der Bauart mit zirkulierendem fluidisiertem Bett versehen mit der thermischen Energierückgewinnungskammer, die die geneigte Unterteilungswand begleitet, und das Verfahren zur Wiedergewinnung von thermischer Energie und zur Steuerung der Einspeisungsrate des Brennstoffs untersucht und entwickelt und festgestellt, daß es möglich ist, ein effektives zirkulierendes fluidisiertes Bett zu bilden, und zwar unter Verwendung des fluidisierten Mediums erhitzt in der Primärkammer, wobei es ferner möglich ist, eine ausreichende Menge an erhitztem fluidisiertem Medium in der thermischen Energiewiedergewinnungskammer erforderlich ist einzuführen, dadurch daß man die Neigung der geneigten Unterteilungswand auf 10 bis 600 oder vorzugsweise 25 bis 450, relativ zur Horizontalen anordnet und die Projektionslänge der geneigten Unterteilungswand in Horizontalrichtung auf den Boden der Verbrennungsvorrichtung vorsieht mit 1/6 bis 1/2 oder vorzugsweise 1/4 bis 1/2 der Horizontallänge des Bodens der Verbrennungsvorrichtung. Die Erfinder fanden, daß es möglich ist, nicht nur die Erfordernisse der Benutzer zu erfüllen, die die wiedergewonnene thermische Energie ausnutzen, sondern daß es auch möglich ist, das Ausmaß der Temperaturveränderung in der Primärkammer innerhalb eines schmalen oder engen Bereichs einzugrenzen, und zwar durch Steuerung der Menge an wiedergewonnener thermischer Energie aus der thermischen Energiewiedergewinnungskammer durch Regulieren des thermischen Kalorienwerts des Heizmediums, welches durch die thermisch leitenden Leitungen geleitet wird, und zwar beispielsweise dadurch, daß man die Strömungsrate, den Druck und die Temperatur des Dampfes oder die Temperatur usw. des heißen Wassers usw. reguliert, wobei man gleichzeitig die Luftmenge reguliert, die von der Diffusionsvorrichtung abgeblasen wird, um die Absteigrate oder Geschwindigkeit des fluidisierten Mediums in der thermischen Energiewiedergewinnungskammer zu steuern, und zwar infolge von Änderungen der Anforderungen von Benutzern, beispielsweise hinsichtlich des Dampfdrucks, der Temperatur und der Regulierung der gelieferten Brennstoffmenge, wobei die Bestimmung entsprechend den Anforderungen der Benutzer erfolgt oder basierend auf der Temperatur der Primärkammer.

Kurze Erläuterungen der Zeichnung:

Die Fig. 1 und 2 sind Schnittansichten, welche die konventionelle Verbrennungsvorrichtung der Bauart mit zirkulierendem fluidisiertem Bett erläutern; Fig. 3 ist eine schematische Darstellung, welche das Prinzip der vorliegenden Erfindung erläutert; Fig. 4 ist ein Schnitt eines Kessels oder Ofens mit fluidisiertem Bett, und zwar der Bauart mit innerer Rückführung zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Aufbaus; Fig. 5 ist eine graphische Darstellung, welche die Beziehung zeigt zwischen der Luftmenge zur Fluidisierung (Gmf) an dem Teil unterhalb der geneigten Unterteilungswand in der primären fluidisierten Bettverbrennungsvorrichtungskammer und die Menge des rückgeführten fluidisierten Mediums; Fig. 6 ist eine graphische Darstellung, welche die Beziehung darstellt zwischen der Menge an Diffusionsluft (Gmf) in der thermischen Energiewiedergewinnungskammer und die Abstiegsrate oder Geschwindigkeit des sich nach unten bewegenden Betts in der thermischen Energiewiedergewinnungskammer; Fig. 7 ist eine graphische Darstellung, welche die Beziehung zeigt zwischen der Massenströmung zur Fluidisierung (Gmf) und dem gesamten thermischen oder Wärmeleitkoeffizienten in einem konventionellen Kessel der Blasenbauart; Fig. 8 ist eine graphische Darstellung das Beziehung zwischen der Diffusionsmassenströmung (Gmf) in der thermischen Energiewiedergewinnungskammer und dem gesamten thermischen Wärmeleitkoeffizienten in dem Kessel der fluidisierten Bettbauart mit interner Rückführung gemäß der Erfindung; Fig. 9 zeigt eine graphische Darstellung der Beziehung zwischen der Massenströmung zur Fluidisierung und der Abtriebsrate der thermisch leitenden Leitung; Fig. 10 und 11 zeigen Abwandlungen der Brennstoffeinspeismenge, des Dampfdrucks und der fluidisierten Bettemperatur relativ zum Ablauf der Zeit ohne und mit der Regulierung der fluidisierten Massenströmung für die thermische Energiewiedergewinnungskammer infolge stufenweiser Änderung der Dampfströmungsrate; Fig. 12 zeigt ähnliche Variationen bezüglich des Vergehens der Zeit abhängig von einer "klumpenweisen" oder sprunghaften Änderung der Dampfströmungsrate; Fig. 13 und 14 sind Schnittzeichnungen, welche andere Ausführungsbeispiele des Kessels mit fluidisiertem Bett der internen Rückführungsbauart beschreiben Fig. 15 ist ein Schnitt eines weiteren Ausführungsbeispiels der Erfindung, und zwar eines Kessels mit fluidisiertem Bett in interner Rückführbauweise, wobei dieses Ausführungsbeispiel besonders als ein kleiner Kessel geeignet ist; Fig. 16 ist ein Schnitt in Draufsicht längs einer durch die Pfeile A-A in Fig. 15 gezeigten Linie, wobei hier insbesondere der Schnitt in Draufsicht dargestellt ist, und zwar von einem fluidisierten Bettkessel mit interner Rückführung geeignet zur Verwendung in einem kreisförmig gepackten Kessel; und Fig. 17 bis 19 veranschaulichen Fluidisierungsmuster in einer primären fluidisierten Bettverbrennungsvorrichtungskammer, und zwar mit der Beziehung zwischen der horizontalen Länge L des Verbrennungsvorrichtungsbodens und der Projektion der Länge 1 der geneigten Unterteilungswand in der Horizontalrichtung.
Im folgenden wird die Erfindung im einzelnen unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert.
In Fig. 3 ist eine Diffusionsplatte am Boden der Verbrennungsvorrichtung 10 vorgesehen, um Fluidisierungsluft über eine Fluidisierungsluftspeiseleitung 53 durch ein Gebläse 57 einzuspeisen, wobei die Diffusionsplatte 52 in der Form eines Hügels oder Berges (in Chevron-Gestalt) vorliegt, und zwar annähernd symmetrisch bezüglich der Mittellinie der Verbrennungsvorrichtung derart, daß die entgegengesetzt liegenden Endteile tiefer liegen als der Mittelteil davon. Die vom Gebläse 57 eingespeiste Fluidisierungsluft ist derart vorgesehen, daß sie durch Luftkammern 54, 55 und 56 von der Luftdiffusionsplatte 52 nach oben injiziert wird, und die Massenströmung der indizierten Fluidisierungsluft von den entgegengesetzt liegenden Endluftkammern 54 und 56 ist derart vorgesehen, daß sie ausreicht, um das fluidisierte Bett des fluidisierten Mediums innerhalb der Verbrennungsvorrichtung 51 zu bilden, während die Massenströmung an fluidisierter Luft die von der Mittelkammer 55 injiziert wird, derart ausgebildet ist, daß sie kleiner ist als die von den ersteren, wie dies oben in Verbindung mit den Beispielen des Standes der Technik erläutert wurde.
Geneigte Unterteilungswände 58 sind oberhalb der entgegengesetzt liegenden Endluftkammern 54 und 56 als ein Ablenkungswandmittel vorgesehen, und zwar derart konstruiert bzw. ausgelegt, um mit dem nach oben gerichteten Durchtritt von Fluidisierungsluft in Interferenz oder Störung zu kommen, und um die Luft zur Mitte der Verbrennungsvorrichtung hin abzulenken, wobei die Zirkulationsströmungen in den durch die Pfeile angedeuteten Richtungen durch das Vorhandensein der geneigten Unterteilungswände 58 und die Differenz in der Massenströmung der injizierten fluidisierten Luft erzeugt werden. Andererseits sind die thermischen Energiewiedergewinnungskammern 59 zwischen den hinteren Seitenoberflächen der geneigten Unterteilungswände 59 und den Seitenwänden der Verbrennungsvorrichtung derart gebildet, daß ein Teil des fluidisierten Mediums während des Betriebs in die thermischen Energiewiedergewinnungskammer 59 eingeführt werden kann, und zwar über die oberen Enden der geneigten Unterteilungswände 58.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist der geneigte Teil der geneigten Unterteilungswand derart angeordnet, daß er um 10 bis 60º oder vorzugsweise um 25 bis 45º bezüglich der Horizontalen geneigt ist, und die Projektionslänge l davon in der Horizontalrichtung relativ zum Verbrennungsvorrichtungsboden ist derart vorgesehen, daß sie 1/6 bis 1/2 oder vorzugsweise 1/4 bis 1/2 der Horizontallänge L des Verbrennungsvorrichtungsbodens ist.
Der Neigungswinkel bezüglich der Horizontalen und die Projektionslänge in der Horizontalrichtung der geneigten Unterteilungswand sind beides Faktoren, welche den Fluidisierungszustand des fluidisierten Mediums in der primären Verbrennungskammer mit fluidisiertem Bett und die Menge der in die thermischen Energiewiedergewinnungskammern eingeführten Körner beeinflussen. Es sei darauf hingewiesen, daß die Bedeutung von "L" und "l" und die Strömungsarten des fluidisierten Mediums in Fig. 17 gezeigt sind.
Wenn der Neigungswinkel des geneigten Teils entweder kleiner als 10º oder größer als 60º bezüglich der Horizontalen ist, so wird ein zufriedenstellender Zirkulationsfluß nicht erzeugt, und die Bedingungen, unter denen der Brennstoff verbrannt wird, Verschlechtern sich. Dieser Winkel liegt vorzugsweise im Bereich zwischen 25º und 45º und es ist besonders bevorzugt, wenn er auf annähernd 35º eingestellt wird.
In dem Fall, wo die Projektionslänge 1 der geneigten Unterteilungswand in Horizontalrichtung relativ zum Verbrennungsvorrichtungsboden größer als 1/2 der Verbrennungsvorrichtungsbodenlänge L ist, wie in Fig. 18 gezeigt, wird die Menge an fluidisiertem Medium, welches von den geneigten Unterteilungswänden abgelenkt wird und dazu veranlaßt wird, auf die Mitte der Verbrennungsvorrichtung zu fallen, kleiner, wodurch nachteiligerweise die Bildung des sich bewegenden Bettes an der Mitte der Verbrennungsvorrichtung beeinflußt wird und auch die absteigende und diffundierende Betriebsart des in die Verbrennungsvorrichtungsmitte eingegebenen Brennstoffs wird nachteilig beeinflußt.
Andererseits gilt in einem Fall wie dem gemäß Fig. 19, wo die Projektionslänge 1 der geneigten Unterteilungswand relativ zum Verbrennungsvorrichtungsboden kleiner ist als 1/6 der Verbrennungsvorrichtungsbodenlänge L, daß die Bildung der Zirkulationsströmung in der primären ein fluidisiertes Bett enthaltenden Verbrennungsvorrichtungskammer und insbesondere die Formung- oder Bildungsbetriebsart oder Mode des sich bewegenden Bettes an der Verbrennungsvorrichtungsmitte veranlaßt wird, sich zu verschlechtern, wodurch der Brennstoffeinschließ- und Diffusions-Effekt ebenfalls nachteilig beeinflußt wird und der abgelenkte Fluß von fluidisiertem Medium in die Wiedergewinnungskammer wird nicht ausreichend.
Am unteren Teil der thermischen Energiewiedergewinnungskammer 59 und der Rückseite der geneigten Unterteilungswand 58 ist ein Diffusor 62 für die thermische Energierückgewinnungskammer vorgesehen, um Gas, wie beispielsweise Luft, von einem Gebläse 60 durch eine Einspeisleitung 61 einzuführen. An dem Teil in der thermischen Energiewiedergewinnungskammer 59 benachbart zu dem Platz, wo der Diffusor 62 angeordnet ist, ist ein Öffnungsanschluß 63 vorgesehen und das in die thermische Energiewiedergewinnungskammer 59 eingeführte Fluidisierungsmedium wird veranlaßt, kontinuierlich oder intermittierend mit einem sich formenden bewegenden Bett abhängig von der Betriebsart abzusteigen und die Rückführung in den Verbrennungsteil erfolgt durch den Öffnungsanschluß 63.
Fig. 4 zeigt ein auf dem Prinzip der Fig. 3 basierendes Ausführungsbeispiel.
Die absteigende Menge an fluidisiertem Medium in der thermischen Energiewiedergewinnungskammer für die Rückführung wird reguliert durch die Menge an Diffusionsluft für die thermische Energiewiedergewinnungskammer und die Menge an fluidisierter Luft für den Verbrennungsvorrichtungsteil. Das heißt, die Menge an fluidisiertem Medium (G1) eingeführt in die thermische Energiewiedergewinnungskammer wird, wie in Fig. 5 gezeigt, erhöht, wenn die Menge an fluidisierter Luft injiziert oder eingegeben von der Diffusionsplatte 52, insbesondere die von den Endluftkammern 54 und 56 eingegebene Menge, die die Fluidisierung am Verbrennungsvorrichtungsteil hervorrufen soll, vergrößert wird. Wie ferner in Fig. 6 gezeigt ist, wird die Menge an fluidisiertem Medium, welches in der thermischen Energiewiedergewinnungskammer absteigt, annähernd proportional geändert, zur Änderung der Menge an Diffusionsluft, die in die thermische Energiewiedergewinnungskammer geblasen wird, wenn die Änderung im Bereich von 0 bis 1 Gmf liegt und sie wird annähernd konstant, wenn die Menge der Diffusionsluft für die thermische Energiewiedergewinnungskammer über 1 Gmf erhöht wird. Diese konstante Menge an fluidisiertem Medium ist nahezu äquivalent zur Menge an fluidisiertem Medium (G1) eingeführt in die thermische Energiewiedergewinnungskammer und somit wird die Menge von fluidisiertem Medium, die in der thermischen Energiewiedergewinnungskammer absteigt, äquivalent zu einem Wert entsprechend G1. Durch Steuerung der Luftmenge sowohl für den Verbrennungsvorrichtungsteil als auch für die Wiedergewinnungskammer kann die absteigende Menge an fluidisiertem Medium in der thermischen Energiewiedergewinnungskammer 59 reguliert oder gesteuert werden.
Der Abstieg des fluidisierten Mediums in dem statischen Bett im Bereich von 0 bis 1 Gmf ist zurückzuführen auf die Differenz des Gewichts des fluidisierten Mediums (die Differenz der Höhe der fluidisierten Betten) zwischen der thermischen Energiewiedergewinnungskammer und der primären ein fluidisiertes Bett aufweisenden Verbrennungsvorrichtungskammer und in dem Falle, wo der Massenfluß oder die Massenströmung über 1 Gmf liegt, wird die Höhe des sich bewegenden Betteils etwas höher oder annähernd gleich der anderen. Die Rückführung des fluidisierten Mediums wird unterstützt durch eine Ablenkströmung mit einer hinreichenden Menge an fluidisiertem Medium hervorgerufen durch die geneigte Unterteilungswand.
Im folgenden sei die Beziehung zwischen der Höhe des fluidisierten Bettes und der Rückführmenge des fluidisierten Mediums (die Ablenkströmung) im einzelnen erläutert.
In dem Falle, wo die Oberfläche des fluidisierten Bettes tiefer liegt als das obere Ende der geneigten Unterteilungswand wird der Luftströmung, die sich nach oben entlang der geneigten Unterteilungswand bewegt, ihre Richtung durch die Wand gegeben, und die Einführung oder Injektion erfolgt entlang der geneigten Unterteilungswand von dem fluidisierten Bett unter Begleitung des fluidisierten Mediums. Die injizierte oder eingegebene Luftströmung oder der Luftfluß wird in einen Zustand gebracht, der sich unterscheidet von dem des fluidisierten Bettes, und zwar befreit von dem fluidisierten Medium, mit das dem fluidisierte Bett gefüllt ist und ferner wird die Querschnittsfläche des Luftströmungsdurchlasses plötzlich vergrößert, wodurch die injizierte Luftströmung diffundiert wird und seine Geschwindigkeit wird auf einige Meter pro Sekunde vermindert, was eine langsame oder bequeme Strömung zur Folge hat und der Ausstoß erfolgt nach oben. Daher verliert das die injizierte Luftströmung begleitende fluidisierte Medium seine kinematische Energie, um infolge Schwerkraft und der Reibung mit dem Ausstoß oder Abgas zu fallen, da die Korngröße des fluidisierten Mediums zu groß (annähernd 1 mm) ist, um mit der Luftströmung mitgeführt zu werden.
In dem Falle, wo die Oberfläche des fluidisierten Bettes höher liegt als das obere Ende der geneigten Unterteilungswand wird ein Teil des fluidisierten Mediums, welches durch die Unterteilungswände gesammelt wird, längs der Ablenkunterteilungswand injiziert, und zwar mit der Richtung in der Art wie sie aufgeprägt wurde und ähnlich zu der mit der Verbrennungsvorrichtung mit fluidisiertem Bett der Zirkulationsbauart, wohingegen der andere Teil infolge eines plötzlichen Koch- oder Siedephänomens abgeleitet aus der Explosion von Blasen nach oben wie Feuerwerk gekocht wird, und zwar gerade oberhalb das obere Ende der geneigten Unterteilungswand und worauf dann der Abfall vom gesamten Umfang herum erfolgt. Demgemäß wird ein Teil des fluidisierten Mediums in einer großen Menge auf der Rückseite der Unterteilungswand, d. h. der thermischen Energierückgewinnungskammer eingeführt.
Das heißt, die Bewegungsrichtung des injizierten fluidisierten Mediums kommt näher an die Senkrechte, wenn die Oberfläche höher oberhalb des oberen Endes der geneigten Unterteilungswand liegt. Daher wird die Menge an fluidisiertem Medium, welche in die thermische Energiewiedergewinnungskammer eingeführt wird, groß in dem Fall, wo die Oberfläche etwas oberhalb des oberen Endes der geneigten Unterteilungswand liegt.
Fig. 5 zeigt die Beziehung zwischen der Menge an Fluidisierungsluft in dem Teil unterhalb der geneigten Unterteilungswand in der primären ein fluidisiertes Bett aufweisenden Verbrennungskammer und die Menge des fluidisierten Mediums, welches durch die thermische Energierückgewinnungskammer rückgeführt wird.
Während des Betriebs im Zustande L1 wird beispielsweise dann, wenn die Höhe des fluidisierten Bettes abgesenkt wird, infolge der Streuung des abradierten fluidisierten Mediums die Rückführmenge an fluidisiertem Medium plötzlich reduziert, beispielsweise auf unter 1/10 der Menge des ersteren und die thermische Energiewiedergewinnung kann nicht ausgeführt werden. Wichtig ist somit, die Menge an fluidisierter Luft und, wenn die Anordnung derart getroffen ist, daß sie mehr als 4 Gmf ist und vorzugsweise mehr als 6 Gmf, der Wert von G1/G0 auf über 1 gehalten wird und die erforderliche und ausreichende Menge an rückgeführten fluidisiertem Medium selbst dann erhalten werden kann, wenn die Höhe des fluidisierten Bettes geändert wird.
Ferner kann die Menge des fluidisierten Mediums, welche zurückgeführt wird, zur primären, ein fluidisiertes Bett aufweisenden Verbrennungsvorrichtungskammer von der thermischen Energierückgewinnungskammer in adequater Weise sichergestellt werden, und zwar durch Anordnung der Masseströmung der Luft, die von dem Diffusor in den Boden der thermischen Energiewiedergewinnungskammer injiziert wird auf 0 bis 3 Gmf oder vorzugsweise 0 bis 2 Gmf, und wobei ferner die Massenströmung der fluidisierten Luft injiziert von der Diffusionsplatte angeordnet unterhalb der geneigten Unterteilungswand 4 bis 20 Gmf oder vorzugsweise 6 bis 12 Gmf ist, wobei stets der Massenfluß oder die Massenströmung größer auf der Verbrennungskammerseite gehalten wird als auf der thermischen Energiewiedergewinnungskammerseite.
Was das sich bewegende Bett in der thermischen Energiewiedergewinnungskammer anlangt, so kann auf dies im akademischen Sinne als ein statisches Bett in dem Falle Bezug genommen werden, wo die Massenströmung nur bis 1 Gmf ist und es wird auf ein fluidisiertes Bett Bezug genommen im Falle, wo die Massenströmung über 1 Gmf ist, und es ist ferner allgemein bekannt, daß eine minimale Massenströmung von 2 Gmf erforderlich ist, um ein stabiles fluidisiertes Bett zu erzeugen. Was andererseits den Fall des sich bewegenden Bettes gemäß der vorliegenden Erfindung anlangt, welches stets absteigt und sich bewegt, so wird das absteigende sich bewegende Bett in zufriedenstellender Weise gebildet, bis die Massenströmung auf die Größenordnung von ungefähr 1,5 bis 2 Gmf erhöht wird, ohne daß eine Zerstörung des sich bewegenden Betts durch das Blasenbildungsphänomen hervorgerufen wird. Es wird angenommen, daß die Körner des fluidisierten Mediums allmählich absteigen und sich unter einer Vibrationsbetriebsart bewegen, wodurch die fluidisierte Luft in kleine Luftblasen umgewandelt wird, die gleichförmig nach oben zum oberen Teil des sich bewegenden Bettes fließen.
Innerhalb der thermischen Energiewiedergewinnungskammer 59 sind thermisch leitende Leiter 65 angeordnet, durch die ein Wärmeaufnahmeströmungsmittel, wie beispielsweise Dampf oder Wasser usw., läuft, wobei die Anordnung dieser Leitungen 65 derart getroffen ist, daß die thermische Energie aus dem fluidisierten Medium wiedergewonnen wird, und zwar durch Bewirkung einer Wärmeübertragung mit dem fluidisierten Medium, welches sich abwärts der thermischen Energiewiedergewinnungskammer bewegt. Der thermische Wärmeleitungskoeffizient in dem thermischen Energiewiedergewinnungsteil wird, wie in Fig. 8 gezeigt, stark verändert in einem Falle, wo die Menge der Diffusionsluft in der thermischen Energiewiedergewinnungskammer im Bereich von 0 bis 2 Gmf geändert wird.
Nunmehr werden die Charakteristika, wie beispielsweise die Lastansprechcharakteristika erläutert, die durch die Bildung des sich bewegenden Bettes in der thermischen Energiewiedergewinnungskammer hervorgerufen werden.
Die allgemeine Beziehung zwischen dem gesamten thermischen Wärmeleistungskoeffizienten und dem Massenfluß zur Fluidisierung sind in Fig. 7 gezeigt. Zwischen den Werten des Massenflusses im Bereich von 0 bis 1 Gmf ist die Erhöhung des thermischen Wärmeleitkoeffizienten klein und er steigt plötzlich dann an, wenn die Massenströmung oder der Massenfluß über 1 Gmf gehen. Als ein Verfahren zum Abschalten des fluidisierten Bettkessels unter Verwendung des oben genannten Phänomens wurde der "Wing Panel Type" eingeführt, und zwar in dem DOE Report, 6021 (2), 655-633 (1985) und der thermische Wärmeleitkoeffizient wird infolge der Änderung der fluidisierten Massenströmung als unempfindlich (statisches Bett) zu oder zu empfindlich (fluidisiertes Bett) bezeichnet.
Bei der Durchsicht bestimmter ausländischer Patentschriften wurden mehrere Fälle festgestellt, die eine gewisse Ähnlichkeit zur vorliegenden Technologie insoferne zu haben scheinen, als die Verbrennungsvorrichtungskammer und die thermisches Energiewiedergewinnungskammer getrennt sind; jedoch sind alle die in diesen Schriften offenbarten Unterteilungen mit einer Vertikalorientierung aufgebaut und das fluidisierte Medium in der thermischen Energiewiedergewinnungskammer befindet sich in einer Betriebsart zum Übergang zum statischen Bett und zum fluidisierten Bett, wobei es sich um das statische Bett handelt, wenn die thermische Energiewiedergewinnung klein ist in ihrer Größe und das fluidisierte Bett, bei dem das Medium von unteren Teil nach oben geblasen wird, wenn die thermische Energiegewinnung eine große Menge darstellt. Dies liegt daran, daß es schwierig ist, eine abgelenkte Strömung mit einer vertikal orientierten Unterteilung zu erzeugen, und zwar verglichen mit dem Fall, wo die Unterteilung geneigt ist. Es ist daher im Falle der vertikal orientierten Unterteilung unvermeidlich, daß das fluidisierte Medium sowohl in der Verbrennungsvorrichtungskammer als auch in der thermischen Energiewiedergewinnungskammer in einem fluidisierten Zustand (ähnlich zu Wasser) angeordnet ist, so daß das fluidisierte Medium zur Strömung zwischen den zwei Kammern veranlaßt wird.
Die Beziehung zwischen dem gesamten thermischen Leitkoeffizienten und der Massentrömung für die Fluidisierung ist in Fig. 8 gezeigt. Wie in Fig. 8 dargestellt ist, ändert er sich nahezu linear und somit können die Mengen an wiedergewonnener thermischer Energie und die Temperatur der primären ein fluidisiertes Bett aufweisenden Verbrennungsvorrichtungskammer wahlweise gesteuert werden. Ferner kann eine deartige Steuerung leicht einfach dadurch bewirkt werden, daß man die Menge an Diffusionsluft in der thermischen Energiewiedergewinnungskammer reguliert.
Es kann ferner gesagt werden, daß die Abriebsrate der thermisch leitenden Leitungen in dem fluidisierten Bett proportional ist zur dritten Potenz der Massenströmung zur Fluidisierung, wobei diese Beziehung in Fig. 9 dargestellt ist. Demgemäß kann das Problem des Abriebs hinsichtlich der thermisch leitenden Leitungen gelöst werden durch Vorsehen der Menge an Diffusionsluft, die in das sich bewegende Bett in der thermischen Energiewiedergewinnungskammer geblasen wird mit 0 bis 3 Gmf oder vorzugsweise 0 bis 2 Gmf.
Um die Menge an wiedergewonnener thermischer Energie zu regulieren, kann die Menge an rückgeführten fluidisiertem Medium reguliert werden, wie dies oben erläutert wurde, wobei gleichzeitig die Regulierung des thermischen Leitkoeffizienten oder thermischen Wärmeleitkoeffezienten bewirkt wird, d. h. dann, wenn die Menge an Fluidisierungsgas in den Luftkammern 54 und 56 für die primäre ein fluidisiertes Bett enthaltende Verbrennungsvorrichtungskammer konstant gemacht wird und die Menge an Diffusionsluft in der thermischen Energiewiedergewinnungskammer erhöht wird, die Menge an rückgeführtem fluidisiertem Medium erhöht wird und der thermische Leitfähigkeitskoeffizienz wird gleichzeitig erhöht, um in großem Umfange die Menge an wiedergewonnener thermische Energie zu erhöhen, und zwar als Effekt einer Kombination der zwei Faktoren. Vom Gesichtspunkt der Temperatur des fluidisierten Mediums im fluidisierten Bett aus entspricht obiges dem Effekt der Verhinderung des Anstiegs der Temperatur des fluidisierten Mediums über die vorbestimmte Temperatur hinaus.
Als ein Mittel zur Einführung des Diffusionsgases in die thermische Energiewiedergewinnungskammer 59 können mehrere Mittel in Betracht gezogen werden, wobei diese Art im allgemeinen derart angeordnet sind, daß sie geneigt sind entlang der Rückseite der geneigten Unterteilungswand und zwar auf die Seite hinweisend zur thermischen Energierückgewinnungskammer, um so in effektiver Weise die thermische Energierückgewinnungskammer auszunutzen.
Auch werden in dem Diffusor die offenen Anschlüsse zur Eingabe oder Injektion der Diffusionsluft kleiner gemacht, wenn ihre Lage näher zu dem Spitzenende des Diffusors kommt (da die Höhe des Bettes kleiner wird), so daß die Diffusionsluft gehindert wird, an dem Spitzenendeteil in großen Mengen eingegeben zu werden.
Die entsprechenden Größen der offenen Anschlüsse sind vorzugsweise derart bestimmt, daß eine annährend gleichförmige Diffusionsmenge über die volle Länge der Diffusionsvorrichtung 62 eingegeben oder injiziert wird, wobei die Diffusionsluft eine Menge von 2 Gmf besitzt. Das heißt also, wenn die obigen Bedingungen erfüllt sind, ist es möglich, eine maximale Menge an thermischer Energie wieder zu gewinnen, und zwar durch sämtliche thermisch leitenden Oberflächen der thermischen Energiewiedergewinnungskammer und die Abriebsrate der thermisch leitenden Oberflächen wird über sämtliche Oberflächen hinweg klein gehalten.
In Fig. 4 ist mit dem Bezugszeichen 66 ein Ladeeinlaß für brennbare Materialien bezeichnet, der im oberen Teil der Verbrennungsvorrichtung 51 vorgesehen ist; mit 67 ist eine Dampftrommel bezeichnet zur Bildung eines (nicht gezeigten) Zirkulationsdurchlasses, wobei sich die thermisch leitenden Leitungen 65 in der Wiedergewinnungskammer 59 für thermische Energie befinden. Mit 69 sind die Auslässe für die Abgabe von nicht brennbaren Materialien bezeichnet, die mit entgegengesetzt liegenden Endseiten der Luftdiffusionsplatte 52 gekuppelt sind, und zwar im Boden der Verbrennungsvorrichtung 51 und 70 ist ein Schraubenförderer mit Schrauben 71, die entgegengesetzt zueinander laufende Schraubenlinien besitzen.
Es sei bemerkt, daß die Lage des Einlasses für brennbare Materialien nicht auf den oberen Teil des Kessels oder Ofens begrenzt ist, sondern daß der Einlaß auch auf der Seite des Kessels angeordnet sein kann, beispielsweise als Ausbreitvorrichtung 66' für die Eingabe von Kohle usw. wirkend.
Die brennbaren Materialien F, die durch den Ladeeinlaß 66 oder 66' für verbrennbares Material eingegeben werden in dem fluidisierten Medium, werden zirkuliert und verbrannt, welches seinerseits unter dem Einfluß der Zirkulationsströmung, hervorgerufen durch die fluidisierte Luft zirkuliert. Zu diesem Zeitpunkt ist das fluidisierte Medium an der oberen Mitte oberhalb der Luftkammer 55 nicht von einer heftigen Auf- und Abbewegung begleitet und bildet ein hinabsteigendes Bett, welches sich in einem schwachen Fluidisierungszustand befindet. Die Breite dieses sich bewegenden Bettes ist schmal am oberen Teil desselben und die nachlaufenden Enden desselben erstrecken sich in entgegengesetzt liegende Richtungen, um die Teile oberhalb der Luftkammern 54 und 56 an den entgegengesetzt liegenden Enden zu erreichen, auf welche Weise sie der injizierten fluidisierten Luft mit einer größeren Massenströmung von beiden Luftkammern ausgesetzt sind und nach oben geblasen werden. Demgemäß wird ein Teil jedes nachlaufenden Endes versetzt und somit steigt das Bett unmittelbar oberhalb der Luftkammer 55 unter Schwerkraftwirkung ab. Oberhalb dieses Bettes häuft sich das fluidisierte Medium an und wird, wie im folgenden erläutert wird, aus dem fluidisierten Bett ergänzt, und das fluidisierte Medium oberhalb der Luftkammer 55 bildet ein allmählich und kontinuierlich hinabsteigendes sich bewegendes Bett, und zwar unter Wiederholung der oben erwähnten Betriebsartenvorgänge.
Das fluidisierte Medium, welches über die Luftkammern 54, 56 bewegt wurde, wird nach oben geblasen und abgelenkt und verwirbelt, und zwar durch die geneigten Unterteilungswände 58 zur Mitte der Verbrennungsvorrichtung 51 hin und es fällt dann auf die Oberseite des mittigen sich bewegenden Bettes und es wird wiederum, wie oben erläutert, zirkuliert, wobei ein Teil des fluidisierten Mediums in die thermische Energiewiedergewinnungskammern 59 eingeführt wird, und zwar oberhalb der oberen Teile der geneigten Unterteilungswände. In dem Fall, wo die Abstiegsrate des fluidisierten Mediums in der thermischen Energiewiedergewinnungskammer 59 langsam ist, wird der Ruhe- oder Schüttwinkel für das fluidisierte Medium am oberen Teil der thermischen Energiewiedergewinnungskammer gebildet und überschüssiges fluidisiertes Medium fällt von dem oberen Teil der geneigten Unterteilungswand zu der primären ein fluidisiertes Bett aufweisenden Verbrennungsvorichtungskammer.
Das in die thermische Energiewiedergewinnungskammer 59 eingeführte fluidisierte Medium bildet ein allmählich absteigendes Bett infolge des von der Diffusionsvorrichtung 62 eingegebenen Gases und es wird zu der primären, das fluidisierte Bett enthaltenden Verbrennungskammer von dem Öffnungsteil 53 zurückgeführt, nachdem der thermische Transfer oder der thermische Übergang mit den thermisch leitenden Leitungen bewirkt wurde.
Die Massenströmung der Diffusionsluft eingeführt von der Diffusionsvorrichtung 62 in die thermische Energiewiedergewinnungskammer 59 wird aus Werten ausgewählt, die im Bereich von 0 bis 3 Gmf oder vorzugsweise 0 bis 2 Gmf liegen.
Die Gründe für das obige liegen darin, daß, wie in Fig. 8 gezeigt, der thermische Leitkoeffizient sich verändert, und zwar vom Minimum zum Maximum, und zwar unterhalb des Wertes von 2 Gmf und die Abriebsrate kann gesteuert werden, wie in Fig. 9 gezeigt, d. h. innerhalb eines kleinen Bereiches.
Ferner befindet sich die thermische Energiewiedergewinnungskammer außerhalb der stark korrodierenden Zone der primären, das fluidisierte Bett enthaltenden Verbrennungsvorrichtungskammer unter reduzierenden Atmosphären, und somit werden die thermisch leitenden Leitungen 65 weniger Korrosion ausgesetzt, verglichen mit konventionellen Leitungen, und das Ausmaß des Abriebs der thermisch leitenden Leitungen 65 wird recht klein gemacht, weil die Fluidisierungsrate an diesem Teil, wie zuvor erläutert, niedrig ist. Was die Geschwindigkeit der Luftströmung anlangt in dem Fluidisierungsluftmassenströmungsbereich von 0 bis 2 Gmf, so ist diese recht niedrig, beispielsweise 0 bis 0,4m/sec (Oberflächengeschwindigkeit), und zwar bei 800ºC, wobei sie praktisch abhängt von der Temperatur und der Korngröße des fluidisierten Mediums.
In einem Fall, wo die brennbaren Materialien mit nicht brennbaren Materialien gemischt sind, die eine Größe aufweisen, die größer ist als die Korngröße des fluidisierten Mediums, wird der Verbrennungsrest zusammen mit einem Teil des fluidisierten Mediums durch die Schraubentransportvorrichtung 70 am Boden der Verbrennungsvorrichtung abgegeben.
Was die thermische Leitung in der thermischen Energiewiedergewinnungskammer 59 anlangt, so gilt folgendes: Zusätzlich zu der thermischen Leitung, die infolge des direktes Kontakts zwischen dem fluidisierten Medium und den thermisch leitenden Leitungen 65 erfolgt, gibt es eine weitere Form der thermischen Leitung, die das ansteigende Gas ausnutzt, welches sich als das leitende Medium nach oben bewegt, wobei das Gas sich nach oben mit einer unregelmäßigen Vibration bewegt, wenn sich das fluidisierte Medium bewegt. Im letztgenannten Fall gibt es im wesentlichen keine Grenzschicht zwischen den festen Gegenständen oder Artikeln, die die thermische Leitung verhindern, im Gegensatz zu der normalen durch Kontakt hervorgerufenen thermischen Leitung zwischen Gas und festen Artikeln, und das fluidisierte Medium ist gut bewegt, so daß die thermische Leitung innerhalb der Körner des fluidisierten Mediums vernachlässigbar sein kann, wobei diese Tatsache in einem Fall nicht vernachlässigt werden kann, wo das Medium stationär ist; somit können recht substantielle thermische Leitkennlinien oder Eigenschaften erhalten werden. Entsprechend ist es möglich, in einer thermischen Energiewiedergewinnungskammer gemäß der Erfindung einen großen thermischen Leitkoeffizienten zu erhalten, der fast das Zehnfache desjenigen beträgt, der in dem konventionellen Verbrennungsgaskessel erreicht werden kann.
Wie oben erläutert, hängt das zwischen dem fluidisierten Medium und den thermisch leitenden Oberflächen auftretende thermische Leitphänomen größtenteils ab von der Stärke oder Schwäche der Fluidisierung, und die Menge der Rückführung des fluidisierten Mediums kann dadurch gesteuert werden, daß man die von der Diffusionsvorrichtung 62 eingeführte Gasmenge reguliert. Dadurch, daß man die thermische Energierückgewinnungskammer 59 mit ihrem sich bewegenden Bett unabhängig von der primären Verbrennungsvorrichtungskammer innerhalb der Verbrennungsvorrichtung anordnet, ist es möglich, eine kompakte thermische Energierückgewinnungsvorrichtung aufzubauen, in der das Abschaltverhältnis groß ist und das fluidisierte Bett leicht gesteuert werden kann.
In einem Kessel oder Ofen der brennbaren Materialien mit einer geringen Verbrennungsrate verwendet, wie beispielsweise Kohle oder Petrokoks als Brennstoffe, ist es in den meisten Fällen unmöglich, die Verdampfungsmenge schnell zu verändern mit der Ausnahme, daß man die Verdampfungsmenge nur entsprechend der Verbrennungsrate verändert. In einem Kessel der Blasenbauart wird die Situation noch ungünstiger, verglichen mit dem ersteren Kessel, weil die thermische Energiegewinnung basierend auf der Temperatur des fluidisierten Betts bewirkt wird.
Gemäß der vorliegenden Erfindung jedoch wird die thermische Leitungsgröße augenblicklich verändert, und zwar in dem Bereich zwischen dem Mehrfachen und mehreren Bruchteilen und zwar dadurch, daß man die Menge an Diffusionsluft in der thermischen Energiewiedergewinnungskammer ändert. Daher hängt die Veränderung der thermischen Energieeingangsgröße in das fluidisierte Bett basierend auf der Veränderung der Einspeisegröße der brennbaren Materialien ab von der Verbrennungsrate und bewirkt eine Zeitverzögerung; jedoch kann die Größe der in der erfindungsgemäßen thermischen Energierückgewinnungskammer auftretenden thermischen Energierückgewinnung schnell verändert werden durch eine Veränderung der Menge an Diffusionsluft in der thermischen Energierückgewinnungskammer und die Ansprechdifferenz zwischen der thermischen Eingangsgröße und der thermischen Wiedergewinnung kann als eine temporäre Änderung der Temperatur des fluidisierten Mediums absorbiert werden, und zwar infolge der Wärmesensibilitätssenkkapazität des fluidisierten Mediums, welches das fluidisierte Bett bildet. Demgemäß kann die thermische Energie ohne deren Verschwendung ausgenutzt werden und die Regulierung der Verdampfungsmenge mit guter Ansprechcharakteristik kann erhalten werden, was nicht möglich ist bei einem konventionellen Kessel, beispielsweise einem der Kohle verbrennt.
Es sei darauf hingewiesen, daß die Stellen, wo sich die Abgabeöffnungen 69 für die nicht brennbaren Materialien befinden, wie sie beispielsweise in der Zeichnung gezeigt sind, vorzugsweise bestimmt werden an Stellen nahe den Öffnungsanschlüssen 63 und den entgegengesetzten Seitenenden der Luftdiffusionsplatte in der Verbrennungsvorrichtung 51; die Stelle ist jedoch nicht auf die oben erläuterte Stellung beschränkt.
In Fig. 4 ist dargestellt, daß die Luftdiffusionsplatte 52 die Form eines Hügels oder Berges besitzt; wenn jedoch die von den Luftkammern 54 und 56 eingeführte Fluidisierungsluftmenge mehr als 4 Gmf beträgt, so beruht die Zirkulationsluftströmung, die in der primären das fluidisierte Bett enthaltenden Verbrennungsvorrichtungskammer gebildet wird, auf dem Effekt der geneigten Unterteilungswände und daher kann die Diffusionsplatte 52 horizontal in einem Fall ausgebildet sein, wo brennbare Materialien, wie beispielsweise wenige nicht brennbare Materialien enthaltende Kohle, verbrannt werden. Auch kann die Abgabeöffnung für nicht brennbare Materialien weggelassen werden.
Wie oben ausgeführt, ergibt sich für den erfindungsgemäßen fluidisierten Bettkessel oder Reaktor eine überlegene Betriebsweise bei der Wiedergewinnung thermischer Energie. Im folgenden sei nunmehr das Verfahren zur Steuerung des erfindungsgemäßen Kessels erläutert.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird die Menge an wiedergewonnener thermischer Energie aus der thermischen Energiewiedergewinnungskammer gesteuert, kontrolliert, oder geregelt und zwar entsprechend den Anforderungen des Benutzers, der die wiedergewonnene thermische Energie benutzt; dies geschieht durch die Regulierung der Gasmenge, die von der Diffusionsvorrichtung in die thermische Energiewiedergewinnungskammer injiziert oder eingegeben wird. Auch wird die Regulierung der Temperatur in der primären ein fluidisiertendes Bett enthaltenden Verbrennungsvorrichtungskammer bewirkt durch die Steuerung der Brennstoffladegröße, basierend auf dieser Temperatur in der primären, das fluidisierte Bett enthaltenden Verbrennungsvorrichtungskammer oder durch Steuern des Dampfdrucks und ferner kann in dem erfindungsgemäßen Kessel der thermische Wärmeleitkoeffizient wahlweise eingestellt werden und die Veränderung der wiedergewonnenen thermischen Energiemenge wird absorbiert als Variation der fühlbaren Wärme des fluidisierten Mediums, wodurch der Kessel augenblicklich gesteuert werden kann, um die Benutzeranforderungen zu erfüllen, und wobei ein Betrieb unter stabilen Bedingungen möglich ist.
Zur Erläuterung sei nunmehr auf Fig. 4 Bezug genommen. In dem Fall, wo beispielsweise die Temperatur des aus den thermisch leitenden Leitungen 65 entnommenen Dampfes nicht ausreichend ist, wird ein Diffusionsluftregulierventil 93 durch einen Regulator 92 für das Ventil 93 in seine Öffnungsrichtung reguliert, und zwar basierend auf der durch einen Thermosensor 91 auf einer Dampfabziehleitung 90 abgefühlten Temperatur, um so die Menge der injizierten Diffusionsluft zu erhöhen und die Dampftemperatur auf die durch den Benutzer angeforderte Temperatur zu erhöhen.
Die Temperatur der primären ein fluidisiertes Bett enthaltenden Verbrennungsvorrichtungskammer wird innerhalb eines gewissen Bereichs gesteuert, und zwar durch Regulieren der Brennstoff Zuführmenge zu der primären ein fluidisiertes Bett aufweisenden Verbrennungsvorrichtungskammer und/oder durch Regulieren der Luftzuführungsgröße zu den Luftkammern 54, 55 und 56, und zwar basierend auf der durch einen Thermosensor 94 abgefühlten fluidisierten Bettemperatur.
Es gibt ein weiteres Verfahren, wo die Menge an eingegebenem Brennstoff zu der primären ein fluidisiertes Bett aufweisenden Verbrennungsvorrichtungskammer durch ein Drucksignal gesteuert wird, beispielsweise in dem Falle, wo die angeforderte Dampfmenge sich ändert infolge einer Lastveränderung auf der Verbraucherseite, da der Dampfdruck der Faktor ist, der sich am schnellsten infolge einer Anforderungsänderung ändert.
Die Ansprechcharakteristiken oder Kennlinien sind in den Fig. 10 und 11 gezeigt, wobei die Dampfströmungsrate schrittweise um 30º von 70º auf 100º geändert wird.
Fig. 10 zeigt die Testresultate, die dann erhalten werden, wenn die Luftmenge vom Diffusor in die thermische Energiewiedergewinnungskammer konstant gehalten wurde, während die Dampfströmungsrate stufenweise um +30 % verändert wurde; Fig. 11 zeigt die Testergebnisse, die man erhielt in einem Fall, wo die Diffusionsluftmenge reguliert wurde, und zwar infolge der +30 % stufenweisen Veränderung der Dampfströmungsrate. Beim Vergleich der zwei Kennlinien wurde festgestellt, daß die fluidisierte Betttemperatur und die Dampfströmungsrate eingeschränkt sind auf vorbestimmte Werte innerhalb einer kurzen Zeit und der Variationsbereich wird ebenfalls klein gemacht in dem Fall (Fig. 11), wo die Diffusionsluftmenge gemäß der Erfindung reguliert wird entsprechend der Veränderung der Dampfströmungsrate, und zwar verglichen mit den Ergebnissen für das konventionelle Verfahren gemäß Fig. 10.
Es sei bemerkt, daß der Veränderungs- oder Variationsbereich der fluidisierten Bettemperatur annähernd ±12ºC betrug, und daß der Dampfdruck annähernd unterhalb ±0,3 kg/cm² (0,029 MPa) in dem Falle lag, wo die Regulierung gemäß der vorliegenden Erfindung wie in Fig. 11 gezeigt, bewirkt wurde.
Die Ansprechkennlinien sind ebenfalls in Fig. 12 für den Fall gezeigt, wo die Dampfflußrate stufen- oder brockenweise um -60 % verändert wurde, wobei die Diffusionsluftmenge in der thermischen Energiewiedergewinnungskammer reguliert wurde entsprechend der obigen Veränderung oder Variation gemäß der vorliegenden Erfindung. In diesem Falle wurde also ebenfalls gefunden, daß die Temperatur des fluidisierten Bettes fast konstant ist, und daß der Variationsbereich des Dampfdruckes klein ist.
Als nächstes sei ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf Fig. 13 erläutert. Das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 13 entspricht dem Fall, wo die vorliegende Erfindung auf die Verbrennungsvorrichtung gemäß Fig. 1 angewandt wird, in der ein einziges zirkulierendes, fluidisierende Bett vorhanden ist, wobei die Bezugszeichen die gleichen sind wie die in Fig. 3 verwendeten hinsichtlich der Bedeutung und Funktion derselben.
Fig. 14 zeigt ein Ausführungsbeispiel, das dann verwendet wird, wenn eine große Kessel- oder Ofengröße erforderlich ist. Das in Fig. 14 gezeigte Ausführungsbeispiel ist aufgebaut durch Kombination von zwei fluidisierten Bettreaktoren oder -kesseln, wie sie in Fig. 4 gezeigt sind, und zwar durch Kombination dieser beiden Kessel.
Wie die Fig. 4 und 14 zeigen, wird die Arbeitsweise ohne Schwierigkeit durch Änderung der Brennstoffe von dem Ladungseinlaß vorgesehen, in der Decke bewirkt. Im Falle, daß feste Brennstoffe, beispielsweise Kohle, mit einer Korngröße innerhalb mehreren Zentimetern verbrannt werden, ist es vorzuziehen, den Brennstoff in den Verbrennungsvorrichtungsteil von einer relativ niedrigen Position anstelle von der Decke her einzugeben, wobei aber diese Position noch höher liegt als die Oberfläche des fluidisierten Bettes, und zwar geschieht diese Eingabe unter Verwendung einer geeigneten Art von Ausrüstung, beispielsweise einer Ausbreitvorrichtung, die geeignet ist, um den Brennstoff mittels einer Drehschaufel zu verteilen.
Somit ist es in einem Fall, wo die Vorrichtung allein zur Verbrennung von festen Brennstoffen, wie beispielsweise Kohle, verwendet wird, möglich, lediglich eine Ausbreitvorrichtung der oben genannten Bauart zu verwenden, ohne daß ein Einlaß in der Decke vorgesehen wird. Es ist auch möglich, brennbare Materialien einzugeben, die Objekte mit größerer Größe enthalten, und zwar geschieht dies vom Boden her, wohingegen feste Brennstoffe durch die Ausbreitvorrichtung in der eben erklärten Art und Weise eingegeben werden, um so die Verbrennung beider Bestandteile miteinander vermischt vorzunehmen.
Der oben erläuterte, ein fluidisiertes Bett aufweisende Kessel der internen Rückführbauart gehört zu der Bauart, die bevorzugt bei Kesseln angewandt wird, die eine mittlere oder größere Größe besitzen. Bei diesem Kessel kleiner Packungsgröße ist es erwünscht, diese Kessel kompakter zu machen und ein Ausführungsbeispiel zu einem solchen Zweck ist in Fig. 15 gezeigt. Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 15 sind die thermisch leitenden Leitungen 65 in einer fast vertikal verlaufenden Richtung innerhalb des Betts gemäß Fig. 4 orientiert und sie erstrecken sich zu einem Abgaserhitzungsleitungsteil, vorgesehen oberhalb der thermischen Energiewiedergewinnungskammer, so daß diese Gruppe von thermisch leitenden Leitungen derart angeordnet ist, daß sie als ein Mittel dienen für die gleichmäßige Kupplung zu einer oberen Wasserkammer 91 und einer Bodenwasserkammer 92.
Durch Anordnung der annähernd vertikalen Verdampfungsleitung in einer Vielzahl in einem "free board" am oberen Teil der primären fluidisierten Bettverbrennungsvorrichtungskammer und um die thermische Energiewiedergewinnungskammer herum ist es möglich, diese als Glieder zur Verstärkung des Kesselkörpers zu verwenden, wie auch zur Eliminierung der Notwendigkeit hinsichtlich von Hilfsvorrichtung, beispielsweise einer Zwangszirkulationspumpe und zugehörigen Leitungen usw., weil die Flüssigkeit in den thermisch leitenden Leitungen einschließlich der in den Leitungen innerhalb des Betts automatisch zirkuliert wird.
Ferner kann ein Kessel mit fluidisiertem Bett und ein Abgaskessel als eine einheitliche Struktur derart kombiniert werden, daß ein fluidisierter Bettkessel der Bauart mit interner Rückführung wirtschaftlich in einer kleinen Größe verfügbar gemacht werden kann.
Im folgenden werden der Aufbau und die Funktion der vorliegenden Erfindung weiter im einzelnen beschrieben. Das nach der Verbrennung in der primären, ein fluidisiertes Bett aufweisenden Verbrennungsvorrichtungskammer erzeugte Abgas wird nach oben durch den "free board" oder Freiraum an dem Teil oberhalb der Verbrennungsvorrichtungskammer geleitet, und sodann in die Gruppe von thermisch leitenden Leitungen eingeführt, die um den Umfang des oberen Teils der Gruppe herum angeordnet sind. Sodann erfolgt die Bewegung nach unten in einer Strömung, die sich in einer Richtung bewegt, die nahezu senkrecht relativ zu den thermisch leitenden Leitungen erfolgt, während die Wärmeübertragung bewirkt wird. Bei dieser Gelegenheit wird ein Teil der nicht verbrannten Asche, der mittels der Prallplatten 93 infolge der Trägheitschwerkraft gesammelt wurde, dazu veranlaßt, zu dem sich bewegenden Bett hin zu fallen, und zwar in der thermischen Energiewiedergewinnungskammer, so daß die nicht verbrannte Asche sodann vollständig infolge ihrer langen Verweilzeit in du sich bewegenden Bett verbrannt wird, wodurch die Verbrennungseffizienz oder der Verbrennungswirkungsgrad verbessert wird.
Die obige Situation ist besonders effektiv, wenn Kohle verwendet wird, deren nicht verbrannter Kohlenstoff eine lange Zeit zur Verbrennung benötigt. In anderen Fällen jedoch, wo ein anderer Brennstoff als Kohle verwendet wird, und die nicht verbrannte Asche desselben sich nicht weiter verteilt, können Mittel für die Rückführung der nicht verbrannten Asche nicht benötigt werden.
Hinsichtlich des Brennstoffladeeinlasses sei folgendes bemerkt. Wenn dieser Einlaß beispielsweise als eine Bauart vorgesehen ist, welche die Eingabe von oben her wie gezeigt gestattet, so ist es bevorzugt, die sekundäre Verbrennungsluft zu der primären ein fluidisiertes Bett aufweisenden Verbrennungsvorrichtungskammer zu blasen. Durch die obige Anordnung wird ein Luftvorhangeffekt um die Sekundärluft herum vorgesehen und es wird erwartet, daß dieser verhindert, daß feine Brennstoffteilchen, wie beispielsweise winzige gepulverte Kohle, zusammen mit dem Verbrennungsvorrichtungsabgas verstreut werden, wobei auch eine effektive Bewegung und ein Mischvorgang in dem "free board"-Teil ausgeführt wird, so daß dies auch beitragen kann dazu, einen ausreichenden Kontakt zwischen Sauerstoff in der Sekundärluft und der nicht verbrannten Asche in dem Abgas zu bewirken, wodurch der Verbrennungswirkungsgrad verbessert und die Dichte an NOx und CO usw. abgesenkt wird.
Fig. 16 ist eine planare Schnittansicht längs der durch Pfeile A-A in Fig. 15 gezeigten Linie. Dieser Schnitt veranschaulicht inbesondere ein Beispiel eines Kessels oder Ofens der Zirkular- oder Kreisbauart. In einem Falle, wo ein Kessel von kleiner Packungsgröße vorgesehen werden soll, ist es nicht besonders notwendig, die Kreisbauart, wie in Fig. 16 gezeigt, vorzusehen, aber die Herstellung der Anordnung thermisch leitenden Leitungen wird leicht gemacht bei der kreisförmigen Konstruktion.
Was die Ausführungsbeispiele der Fig. 4, 13 und 14 usw. anlangt, so ist es bevorzugt, diese in einer rechteckigen Konfiguration aus baulichen Gesichtspunkten anzuordnen.
Die Wirkungen und Vorteile der vorliegenden Erfindung können wie folgt zusammengefaßt werden.
1. Wegen der Neigung der Unterteilungswand ist es möglich, durch Steuerung der injizierten Luftmenge vom Luftdiffusor 62 angeordnet an der Rückseite der Unterteilungswand der thermischen Energiewiedergewinnungskammer das Absteigen und die Zirkulation des Fluidisierungsmediums zu bewirken, und zwar in dem Zustand eines sich bewegenden Bettes innerhalb der thermischen Energiewiedergewinnungskammer sowie auch zur Steuerung der Menge des zirkulierenden Fluidisierungsmediums, um so wahlweise die Menge an wiedergewonnener thermischer Energie zu regulieren.
Es ist auch möglich, das Fluidisierungsmedium innerhalb der thermischen Energiewiedergewinnungskammer in den stationären Zustand zu bringen, und zwar durch Regulieren der Menge injizierter Luft von dem Luftdiffusor 62 der thermischen Energiewiedergewinnungskammer derart, daß sie Null ist.
2. Infolge der Tatsache, daß die Grenzwand, welche die thermische Energiewiedergewinnungskammer und die primäre und das fluidisierte Bett enthaltende Verbrennungsvorrichtungskammer trennt, eine geneigte Unterteilungswand ist und die Massenströmung an fluidisierter Luft injiziert von dem Teil unterhalb der geneigten Unterteilungs- Wand groß ist, ist es möglich, die Menge an fluidisiertem Medium eingeführt von der primären Fluidisierungsbettverbrennungsvorrichtungskammer in die thermische Energiewiedergewinnungskammer groß zu machen.
3. Verglichen mit dem Gmf der Luft eingegeben von dem Luftdiffusor der thermischen Energiewiedergewinnungskammer in die thermische Energiewiedergewinnungskammer ist das Gmf der Luft eingegeben in die primäre Verbrennungsvorrichtungskammer an dem Teil benachbart zur unteren Öffnung der thermischen Energiewiedergewinnungskammer groß, so daß die Zirkulationsmenge des fluidisierten Mediums in die thermische Energiewiedergewinnungskammer in adequater Weise sichergestellt ist. Es ist ebenfalls möglich, in einfacher Weise die Menge des fluidisierenden Mediums zu steuern, welches in der thermischen Energiewiedergewinnungskammer zirkuliert, und zwar durch Regulieren der Luftmenge, die von dem Luftdiffusor der thermischen Energiewiedergewinnungskammer diffundiert wird
4. Da der Luftdiffusor der thermischen Energiewiedergewinnungskammer auf der Rückseite der geneigten Unterteilungswand vorgesehen ist, wird die Zirkulation des fluidisierenden Mediums in adäquater Weise sichergestellt und leicht gesteuert.
5. Da die primäre ein fluidisiertes Bett aufweisende Verbrennungsvorrichtungskammer nach Wiedergewinnung der thermischen Energie glatt und ungestört diffundiert, und zwar in die primäre Verbrennungsvorrichtungskammer, wodurch die augenblickliche Erhitzung erfolgt.
6. Das Fluidisierungsmedium innerhalb der thermischen Energiewiedergewinnungskammer wird veranlaßt, abzusteigen und zu zirkulieren, und zwar im Zustand eines sich bewegenden Bettes mit Diffusionsluft in dem Massenströmungsbereich von 0 bis 2 Gmf, und daher wird die Abriebsrate der thermisch leitenden Oberfläche recht klein gemacht, wie sich aus Fig. 9 ergibt, und zwar verglichen mit einem Fall, wo die thermisch leitende Oberfläche oder die das Wärmeabführströmungsmittel geströmt wird, direkt innerhalb des fluidisierten Mediums eines Kessels der Blasenbauart angeordnet ist.
7. Da die Abstiegsrate des thermischen Mediums innerhalb der thermischen Energiewiedergewinnungskammer im Bereich von 0 bis 2 Gmf reguliert oder eingestellt ist, und zwar bezüglich des Massenflusses der Diffusionsluft in die thermische Energiewiedergewinnungskammer, wird der gesamte thermische Energieübertragungskoeffizient linear wie in Fig. 8 geändert, so daß die Regulierung der thermischen Energiewiedergewinnung leicht gemacht wird.

Claims

1. Verfahren zum Steuern eines Kessels (Ofens) mit fluidisiertem Bett, wobei dieser folgendes aufweist:

a) eine Verbrennungsvorrichtung, die ein primäres fluidisiertes Bett und Diffusormittel enthält,

b) eine thermische Energiewiedergewinnungskammer mit einem thermischen Wiedergewinnungsbett und Hilfsdiffusormitteln,

c) eine geneigte Unterteilungswand, die das primäre fluidisierte Bett und das thermische Wiedergewinnungsbett derart trennt, daß das primäre fluidisierte Bett und das thermische Wiedergewinnungsbett an ihren oberen und unteren Enden in Verbindung stehen,

d) Wärmeaustauschoberflächenmittel vorgesehen innerhalb des thermischen Wiedergewinnungsbetts für den Durchgang von Strömungsmitteln dahindurch, wobei das Verfahren folgendes vorsieht:

- Liefern des Fluidisierungsgases mit einer höheren Massenströmungsrate unterhalb der geneigten Unterteilungswand als unterhalb der Region entgegengesetzt zur Unterteilungswand derart, daß ein ansteigendes Bett an der geneigten Unterteilungswand gebildet wird und das ein absteigendes Bett entgegengesetzt zu der geneigten Unterteilungswand gebildet wird, wobei die ansteigenden und absteigenden Betten ein zirkulierendes Bett bilden, - Einführen des Fluidisierungsgases geliefert durch die Diffusormittel in die Region der geneigten Unterteilungswand, wobei der Massenfluß derart vorgesehen ist, daß ein Teil des fluidisierten Mediums in dem zirkulierenden Bett nach oben fliegt und die Energiewiedergewinnungskammer erreicht,

- Regulieren der Gasströmung geliefert durch die Diffusormittel an das thermische Wiedergewinnungsbett derart, daß der Wärmeübertragungsgesamtkoeffizient für die Steuerung der Menge an wiedergewonnener thermischer Energie gesteuert wird, und

- Steuern der Speiserate des Brennstoffs.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Massenfluß der von den Hilfsdiffusormitteln am Boden der thermischen Energiewiedergewinnungskammer eingegebenen (injizierten) Luft im Bereich von 0-3 Gmf oder vorzugsweise 0-2 Gmf liegt und daß die Massenströmung der fluidisierten Luft injiziert von den Diffusor- oder Diffusionsmitteln unterhalb der geneigten Unterteilungswand im Bereich von 4-20 Gmf oder vorzugsweise 6-12 Gmf liegt.

3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Regulation der Temperatur im primären fluidisierten Bettes durch Steuerung der Brennstofflademenge bewirkt wird und zwar basierend auf der erwähnten Temperatur in dem primären fluidisierten Bett oder dem Dampfdruck.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Temperatur des primären fluidisierten Betts gesteuert wird innerhalb eines bestimmten Bereichs durch Regulieren der Brennstoffeinspeisemenge in das primäre fluidisierte Bett und/oder durch Regulieren der Lufteinspeisemenge zu den Diffusormitteln.

5. Verfahren nach Anspruch 4, wobei die Regulierung auf der durch einen Thermosensor (54) abgefühlten fluidisierten Bettemperatur basiert.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die in das primäre fluidisierte Bett eingespeiste Brennstoffmenge durch ein Drucksignal gesteuert wird und zwar beispielsweise in dem Falle, wo die angeforderte Dampfmenge verändert wird infolge einer Lastveränderung auf der Verbraucherseite.

7. Ein Kessel mit fluidisiertem Bett, der folgendes aufweist:

a) eine Verbrennungsvorrichtung, die ein primäres fluidisiertes Bett und Diffusormittel (52, 52a, 52b) enthält, die geeignet sind zum Liefern unterschiedlicher Mengen an Fluidisierungsgas,

c) geneigte Unterteilungswandmittel (58, 58a, 58b), die das primäre fluidisierte Bett und das thermische Wiedergewinnungsbett derart trennen, daß das primäre fluidisierte Bett und das thermische Wiedergewinnungsbett an den oberen und unteren Enden in Verbindung stehen,

d) Wärmeaustauschoberflächenmittel (65, 65a, 65b) vorgesehen innerhalb des thermischen Wiedergewinnungsbetts für den Durchlaß eines Strömungsmitteln dahindurch,

e) wobei die Hilfsdiffusormittel an dem unteren Teil der thermischen Energiewiedergewinnungskammer angeordnet sind was eine Öffnung für das Bettmaterial zum nach unten Bewegen durch die Öffnung läßt und zwar von der thermischen Energiewiedergewinnungskammer zu der Verbrennungsvorrichtung;

f) wobei der Teil der Diffusormittel unter der geneigten Unterteilungswand eine Massenströmung nach oben in dem Gebiet der geneigten Unterteilungswandmittel vorsieht und zwar größer als die Massenströmung, die durch die anderen Teile der Diffusormittel vorgesehen wird, und wobei

g) die geneigte Unterteilungswand derart geformt ist, daß die Länge ihrer Projektion in der Horizontalrichtung 1/6-1/2 der Horizontallänge des Bodens der Verbrennungsvorrichtung ist.

8. Ein fluidisierter Bettkessel nach Anspruch 7, wobei die Diffusormittel am Boden der Verbrennungsvorrichtung vorgesehen sind.

9. Ein fluidisierter Bettkessel nach Anspruch 7 oder 8, wobei die thermische Energiewiedergewinnungskammer gebildet ist zwischen den geneigten Unterteilungswandmitteln und einer Seitenwand der Verbrennungsvorrichtung oder zwischen den Rückseiten von zwei geneigten Unterteilungswänden.

10. Ein fluidisierter Bettkessel nach einem der vorhergehenden Ansprüche 7 bis 9, wobei der Hilfsdiffusor am unteren Teil der thermischen Energiewiedergewinnungskammer und der Rückseite der geneigten Unterteilungswand vorgesehen ist.

11. Ein fluidisierter Bettkessel nach einem der vorhergehenden Ansprüche 7 bis 10, wobei die Unterteilungswand um 10º bis 60º bezüglich der Horizontalen geneigt ist.

12. Ein fluidisierter Bettkessel nach einem der vorhergehenden Ansprüche 7 bis 11, wobei die geneigte Unterteilungswand um 25-45º bezüglich der Horizontalen geneigt ist.

13. Ein fluidisierter Bettkessel nach einem der vorhergehenden Ansprüche 7 bis 12, wobei die geneigte Unterteilungswand derart gebildet ist, daß die Länge ihrer Projektion in Horizontalrichtung 1/4-1/2 der Horizontallänge des Bodens der Verbrennungsvorrichtung ist.