DE3823040A1 - Fluidized bed firing - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Wirbelschichtfeuerung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a fluidized bed combustion according to the Preamble of claim 1.

Bei stationären Wirbelschichtfeuerungen sind die in die Wirbelschicht eintauchenden Wärmetauscher infolge der heftigen Bewegung und der hohen Konzentration der Fest­ stoffteilchen einer außerordentlich starken Erosion aus­ gesetzt, die ihre Standzeit drastisch verkürzt.In the case of stationary fluidized bed furnaces, these are in the Fluidized bed immersed heat exchanger as a result of violent movement and the high concentration of the feast particles of extremely strong erosion set, which drastically shortens their service life.

Die DE-OS 33 47 083 befaßt sich mit Wärmetauschern, die beiderseits Seitenflächen parallel zur Strömungsrichtung der Wirbelluft aufweisen. Bei einem Ausführungsbeispiel ist an jedes waagerechte Rohr zu beiden Seiten je eine hoch­ kantstehende Leiste angeschweißt, deren Breite mit dem Rohrdurchmesser übereinstimmt. Die Leisten übereinander an­ geordneter Rohre bilden eine ebene, senkrecht stehende Sei­ tenfläche, die zwischen je zwei Leisten einen Spalt auf­ weist. Hierdurch läßt sich zwar der Einfluß der Erosion durch Gleitverschleiß an den geschützten Seiten deutlich verkleinern. Es hat sich aber gezeigt, daß die unge­ schützten Teile der Rohwand - wenn auch in verringertem Maße - anfällig gegen Erosionsschäden sind. DE-OS 33 47 083 deals with heat exchangers which have side surfaces on both sides parallel to the direction of flow of the vortex air. In one embodiment, an upright bar is welded to each horizontal tube on both sides, the width of which corresponds to the tube diameter. The strips one above the other on ordered pipes form a flat, vertical side surface that has a gap between two strips. As a result, the influence of erosion due to sliding wear on the protected sides can be significantly reduced. It has been shown, however, that the unprotected parts of the bare wall - albeit to a lesser extent - are susceptible to erosion damage.

Bei einem anderen Ausführungsbeispiel sind die Rohrtafeln in erosionsbeständige Stampfmasse eingebettet. Diese Aus­ führung bietet zwar sehr guten Erosionsschutz, hat aber den Nachteil, daß unterschiedliche Wärmedehnungen zwischen keramischer Stampfmasse und metallischem Rohr zu schäd­ lichen Spannungen führen; sie ist daher nur beschränkt ein­ satzfähig. Außerdem wird durch die Bestampfung die Wärme­ übertragung verschlechtert.In another embodiment, the tube sheets are embedded in erosion-resistant ramming compound. This out leadership offers very good erosion protection, but it does Disadvantage that different thermal expansions between ceramic ramming paste and metallic pipe lead tensions; it is therefore only a limited one recordable. In addition, the heat from the dusting transmission deteriorated.

Gemäß DE-OS 34 28 696 sind die Wärmeübertragungsrohre eines Wirbelschichtkessels an den Stellen, die dem Wirbelbett­ material stark ausgesetzt sind, mit Verschleißschutzein­ richtungen versehen, beispielsweise in Gestalt von halbzy­ linderförmigen Schalen, die an den Unterseiten der Rohre befestigt sind. Da jedoch - bedingt durch die Natur des Wirbelbettes - nicht nur eine senkrecht nach oben gerichte­ te Bewegungskomponente der erosiven Feststoffpartikel vor­ handen ist, sondern auch ein intensiver Queraustausch sowie ein Rückfluß nicht austragfähiger großer Teilchen stattfin­ det, ist der Verschleiß nicht auf bestimmte Flächen be­ schränkt. Es läßt sich daher nicht ausschließen, daß an den ungeschützten Stellen Erosion auftritt.According to DE-OS 34 28 696, the heat transfer tubes of a fluidized bed boiler are provided with wear protection devices at locations that are strongly exposed to the fluidized bed material, for example in the form of semi-cylindrical shells which are fastened to the undersides of the tubes. However, since - due to the nature of the fluidized bed - not only a vertically upward movement component of the erosive solid particles is present, but also an intensive cross exchange and a reflux of large particles that cannot be discharged, the wear is not restricted to certain areas . It cannot be ruled out that erosion will occur in the unprotected areas.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die angegebenen Nachteile des Standes der Technik zu vermeiden und eine Wirbelschichtfeuerung der eingangs angegebenen Gattung zu schaffen, bei der der Wärmetauscher ohne Beeinträchtigung des Wärmeübergangs besser gegen Erosion geschützt ist.The invention has for its object the specified Avoid disadvantages of the prior art and a Fluidized bed firing of the type specified at the beginning create in which the heat exchanger without interference heat transfer is better protected against erosion.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnen­ den Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.According to the invention, this object is characterized by the solved the features of claim 1.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung ist in Anspruch 2 angegeben.A further embodiment of the invention is in claim 2 specified.

Die Zeichnung dient zur Erläuterung der Erfindung anhand eines schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels.The drawing serves to explain the invention based on a schematically illustrated embodiment.

Fig. 1 zeigt einen Schnitt durch eine stationäre Wirbel­ schichtfeuerung. Fig. 1 shows a section through a stationary fluidized bed combustion.

Fig. 2 zeigt in größerem Maßstab einen Schnitt durch einen Wärmetauscher. Fig. 2 shows on a larger scale a section through a heat exchanger.

Im unteren Teil eines Gehäuses 1 ist durch einen perforier­ ten Zwischenboden 2, z.B. einen Düsenboden, eine Luftkammer 3 abgetrennt, die mit einem Gebläse 4 verbunden ist. Über dem Zwischenboden 2 befindet sich das Wirbelbett 5, be­ stehend aus einer Schicht von körnigem Material. Einge­ taucht in diese Schicht sind mehrere Wärmetauscher in Ge­ stalt von Rohrtafeln 6.In the lower part of a housing 1 , an air chamber 3 is separated by a perforated intermediate floor 2 , for example a nozzle floor, which is connected to a blower 4 . Above the intermediate floor 2 there is the fluidized bed 5 , consisting of a layer of granular material. Immersed in this layer are several heat exchangers in Ge form of tube sheets 6th

Jede Rohrtafel 6 besteht aus mehreren - bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel insgesamt sechs - waage­ rechten Rohren 7, deren Achsen in einer senkrecht stehenden Ebene liegen. Die Rohre 7 einer Rohrtafel 6 sind zum Bei­ spiel in herkömmlicher Weise durch wechselseitig angeord­ nete haarnadelförmige Krümmer zu einem durchgehenden zick­ zackförmigen Rohrzug verbunden oder mit dem einen Ende an einen gemeinsamen Verteiler und mit dem anderen Ende an einen gemeinsamen Sammler angeschlossen.Each tube sheet 6 consists of several - in the embodiment shown in FIG. 1 a total of six - horizontal tubes 7 , the axes of which lie in a vertical plane. The tubes 7 of a tube sheet 6 are connected for example in a conventional manner by alternately arranged hairpin-shaped bends to a continuous zigzag tube or connected at one end to a common manifold and at the other end to a common collector.

Beiderseits der Rohrtafel 6 sind - spiegelsymmetrisch in bezug auf die von den Achsen der Rohre 7 gebildete Ebene - Schutzschilde 9, 10 angeordnet, die mit Hilfe von nicht dargestellten Befestigungsmitteln an der Rohrtafel 6 gehal­ ten sind und mit ihren Ober- und Unterkanten über die Rohr­ tafel 6 hinausragen. Zwischen den Rohren 7 und den Schutz­ schilden 9, 10 besteht ein Abstand a, der etwa dem 0,5 bis 1,5-fachen Rohrdurchmesser entspricht. On both sides of the tube sheet 6 are - mirror-symmetrical with respect to the plane formed by the axes of the tubes 7 - protective shields 9 , 10 are arranged, which are held by means of fastening means, not shown, on the tube sheet 6 and with their upper and lower edges over the tube protruding plate 6 . Between the tubes 7 and the shields 9 , 10 there is a distance a , which corresponds approximately to 0.5 to 1.5 times the tube diameter.

An den Unterkanten der beiden Schutzschilde 9, 10 sind auf der Seite, die der Rohrtafel 6 zugekehrt ist, Leisten 11, 12 befestigt. Zwischen den Leisten 11, 12 besteht ein Spalt, dessen Breite etwa 30 bis 60% des Abstandes der beiden Schutzschilde 9, 10 beträgt. In entsprechender Weise sind auch an den Oberkanten der Schutzschilde 9, 10 Leisten 13, 14 angebracht.On the lower edges of the two protective shields 9 , 10 , strips 11 , 12 are fastened on the side facing the tube plate 6 . There is a gap between the strips 11 , 12 , the width of which is approximately 30 to 60% of the distance between the two protective shields 9 , 10 . In a corresponding manner, strips 13 , 14 are also attached to the upper edges of the protective shields 9 , 10 .

Die Schutzschilde 9, 10 bilden zusammen mit den Leisten 11, 12, 13, 14 einen flachen, hochkant stehenden Kasten, der die Rohrtafel 6 allseits mit Abstand umschließt und an seiner Unter- und Oberseite je einen schmalen Längsschlitz aufweist.The protective shields 9 , 10 together with the strips 11 , 12 , 13 , 14 form a flat, upright box, which encloses the tubular panel 6 on all sides at a distance and has a narrow longitudinal slot on its top and bottom.

Im Betrieb wird das Wirbelbett 5 durch die Luft, die mittels des Gebläses 4 zugeführt wird, in fluidisiertem Zustand gehalten. Durch die Leisten 11, 12, 13, 14 wird der nach oben gerichtete Luftstrom zwischen den beiden Schutzschilden 9, 10 gedrosselt. Seine Geschwindigkeit reicht daher nicht aus, um das körnige Wirbelbettmaterial, das zwischen den beiden Leisten 13, 14 in den Zwischenraum zwischen den beiden Schutzschilden 9, 10 eindringt, zu fluidisieren. Das heiße Material rieselt daher an den Rohren 7 nach unten, bildet gegebenenfalls im unteren Teil des Zwischenraums eine lockere, nachrutschende Schüttung und fließt durch den Spalt zwischen den Leisten 11, 12 aus.In operation, the fluidized bed 5 is kept in a fluidized state by the air which is supplied by means of the fan 4 . The upward air flow between the two protective shields 9 , 10 is throttled by the strips 11 , 12 , 13 , 14 . Its speed is therefore not sufficient to fluidize the granular fluidized bed material which penetrates between the two strips 13 , 14 into the space between the two protective shields 9 , 10 . The hot material therefore trickles down the tubes 7 , optionally forms a loose, slipping bed in the lower part of the intermediate space and flows out through the gap between the strips 11 , 12 .

Durch den intensiven Kontakt des heißen Materials mit den Außenflächen der Rohre 7 ist ein guter Wärmeübergang ge­ währleistet. Da die Strömungsgeschwindigkeit zwischen den Schutzschilden 9, 10 wesentlich verringert ist, wird die Erosion verkleinert. Falls Erosionsschäden an den Schutz­ schilden 9, 10 auftreten, lassen sich diese leicht aus­ wechseln.Due to the intensive contact of the hot material with the outer surfaces of the tubes 7 , good heat transfer is guaranteed. Since the flow velocity between the protective shields 9 , 10 is significantly reduced, the erosion is reduced. If erosion damage to the protective shields 9 , 10 occur, they can be easily replaced.

Claims (2)

1. Wirbelschichtfeuerung mit mindestens einem in die Wir­ belschicht eintauchenden Wärmetauscher in Gestalt einer Rohrtafel, die eine Anzahl von waagerechten oder schräg angestellten, übereinanderliegenden Rohren aufweist, dadurch gekennzeichnet,
daß beiderseits der Rohrtafel (6) Schutzschilde (9, 10) mit Abstand angeordnet sind,
daß die beiden Schutzschilde (9, 10) an ihren Unterkan­ ten je eine der Rohrtafel zugekehrte Leiste (11, 12) aufweisen und
daß zwischen den beiden Leisten (11, 12) ein Spalt be­ steht.1. Fluidized bed combustion with at least one heat exchanger immersed in the we bed layer in the form of a tube sheet which has a number of horizontally or obliquely positioned tubes one above the other, characterized in that
that protective shields ( 9 , 10 ) are arranged at a distance on both sides of the tube sheet ( 6 ),
that the two protective shields ( 9 , 10 ) have at their Unterkan th each one of the tube sheet facing bar ( 11 , 12 ) and
that between the two strips ( 11 , 12 ) there is a gap. 2. Wirbelschichtfeuerung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die beiden Schutzschilde (9, 10) auch an ihren Oberkanten je eine der Rohrtafel (6) zugekehrte Leiste (13, 14) aufweisen und daß zwischen den Leisten (13, 14) ein Spalt besteht.2. Fluidized bed combustion according to claim 1, characterized in that the two protective shields ( 9 , 10 ) each have at their upper edges one of the tube sheet ( 6 ) facing bar ( 13 , 14 ) and that between the bars ( 13 , 14 ) Gap exists.