DE4443455C1

DE4443455C1 - Verfahren zur Erzeugung von Dampf in einem Dampferzeuger mit Schmelzkammerfeuerung und Dampferzeuger mit Schmelzkammerfeuerung zur Durchführung des Verfahrens

Info

Publication number: DE4443455C1
Application number: DE19944443455
Authority: DE
Inventors: Richard Dipl Ing Hackmaier; Werner Dipl Ing Kessel
Original assignee: EVT Energie und Verfahrenstechnick GmbH
Current assignee: GE Power Systems GmbH
Priority date: 1994-12-07
Filing date: 1994-12-07
Publication date: 1996-03-07
Anticipated expiration: 2014-12-08

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung von Dampf in einem Dampferzeuger mit Schmelzkammerfeuerung und Dampferzeuger mit Schmelzkammerfeuerung zur Durchführung des Verfahrens gemäß dem Oberbegriff der Ansprüche 1 und 4.

Verfahren zur Erzeugung von Dampf in Dampferzeuger mit Schmelzkammerfeuerung und Dampferzeuger mit Schmelzkammerfeuerung zur Durchführung solcher Verfahren sind bekannt. In der Literaturstelle "EVT-Register 41/1982" wird auf Seite 26-33 ein Dampferzeuger mit Schmelzkammerfeuerung bekannt, der in einem städtischen Heizkraftwerk in Betrieb ist. Der Dampferzeuger ist mit einer Doppelschmelzkammer, die sich im unteren Bereich der vertikal an geordneten Strahlungskammer des Dampferzeugers befindet, ausgebildet. Die beiden Schmelz kammern, die durch Verdampferrohrwände und Schlackenfangroste von den Sekundärkammern bzw. Strahlungskammern des Dampferzeugers getrennt sind, sind am Schmelzkammerboden mit Schlackefallschächten ausgebildet, durch die die beim Verbrennen des staubförmigen Brennstof fes mit einem sauerstoffhaltigen Verbrennungsgas entstehende flüssige Schlacke austritt. Um ein Erstarren und Erkalten der Schmelzschlacke bei aschereichen Brennstoffen sowie bei Teillastbe trieb des Dampferzeugers am Durchtritt durch den Schlackefallschacht zu vermeiden, wird ein Teil des Verbrennungsabgases aus der Schmelzkammer durch den Schlackefallschacht abge saugt (Seite 33, Bild 11 des Registers). Hierzu wird eine Brüdenabsaugeleitung, abgehend von dem Schlackefallschacht, zum Verbrennungsabgaskanal vor Elektrofilter gelegt. Der von dem Saugzuggebläse erzeugte Unterdruck saugt dabei einen Teil des Verbrennungsabgases aus der Schmelzkammer durch den Schlackefallschacht und die Brüdenabsaugeleitung in den Verbren nungsabgaskanal.

Bei diesem bekanntgewordenen Dampferzeuger mit Schmelzfeuerung erweist sich als nachteilig, das der durch die Brüdenabsaugeleitung geführte Teil des Verbrennungsabgases nicht über die Verdampfer- und Nachschaltheizflächen des Dampferzeugers geführt wird und somit ungekühlt in den Verbrennungsabgaskanal gelangt. Ein Wirkungsgradverlust der Anlage durch ungenutzte, freigewordene Wärmeenergie ist die Folge. Ferner sind bei großen Dampferzeugeranlagen ein oder mehrere (entsprechend der Anzahl der Schmelzkammern) sehr lange, teilweise isolierte Brüdenabsaugeleitungen erforderlich, deren Produktions- und Montageaufwand erheblich ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Erzeugung von Dampf in einem Dampferzeuger mit Schmelzkammerfeuerung sowie einen Dampferzeuger mit Schmelzkammer feuerung zur Durchführung des Verfahrens zu schaffen, das bzw. der die vorgenannten Nachteile vermeidet.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale der Ansprüche 1 und 4 gelöst.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Durch die erfindungsgemäße Lösung ergeben sich die folgenden Vorteile:

1. Wirkungsgraderhöhung der Anlage,
2. Wesentlich kürzere Wrasenabzugsleitungen und somit Produktions- und Montagekostenersparnis,
3. Keine heißen Verbrennungsabgas-Strähnen vor E-Filter.

Nachstehend sind Ausführungsbeispiele der Erfindung an Hand der Zeichnungen und der Be schreibung näher erläutert.

Es zeigt

Fig. 1 Schematische Darstellung eines Dampferzeugers mit Schmelzkammerfeuerung entsprechend dem Stand der Technik,

Fig. 2 Schematische Darstellung eines Dampferzeugers mit Schmelzkammerfeuerung entsprechend der erfindungsgemäßen Lösung, Dampferzeuger mit zwei Schmelzkammern,

Fig. 3 wie Fig. 2, jedoch Dampferzeuger mit einer Schmelzkammer,

Fig. 4 wie Fig. 2, jedoch mit alternativer Trägerfluidzuführung.

Fig. 1 stellt schematisch einen bekannten Stand der Technik eines Verfahrens zur Erzeugung von Dampf in einem Dampferzeuger mit Schmelzkammerfeuerung dar bzw. einen Dampferzeu ger mit Schmelzkammerfeuerung zur Durchführung des Verfahrens. Als Dampferzeuger 1 kommt ein Zwangdurchlaufdampferzeuger mit vertikaler, von gasdichten Rohrwänden 16 umfaßte, Strahlungskammer 15 zum Einsatz. Im unteren Bereich des Dampferzeugers 1 ist an dessen Front- und Rückseite je eine, durch Rohrwände 16 und Schlackenfangroste 14 von der Strah lungskammer 15 getrennte, Schmelzkammer 2 angeordnet, die von gasdichten Rohrwänden 16 umfaßt ist. Zur Erzielung der hohen Verbrennungstemperatur, die oberhalb der Schmelztempera tur der Asche des staubförmigen, fossilen Brennstoffes liegt, sind die Rohrwände 16 innerhalb der Schmelzkammer 2 mit Isolier-Stampfmasse ausgekleidet.

Die Verbrennung des Brennstoffes gemeinsam mit einem sauerstoffhaltigen Verbrennungsgas, z. B. Luft, erfolgt innerhalb der Schmelzkammer 2 durch die Brenner 3. Die Brenner 3 können, wie in Fig. 1 gezeigt, in der Seitenwand sowie auch in der Decke der Schmelzkammer 2 ange ordnet sein. Auch eine Anordnung als Zyklonfeuerung ist möglich. Die bei der Verbrennung zu rückbleibenden Reststoffe werden aus der Schmelzkammer 2 als flüssige Schmelzschlacke am Schmelzkammerboden durch den Schlackefallschacht 4 abgezogen und gelangen in den Ent schlacker 5. Die entstehenden Verbrennungsabgase gelangen aus der Schmelzkammer 2 durch den Schlackenfangrost 14 in die Sekundär- bzw. Strahlungskammer 15, in der sie sowie an den Nachschaltheizflächen 17 ihre fühlbare Wärme weitgehend an ein Arbeitsmedium abgibt, das die Rohrwände 16 und die Nachschaltheizflächen 17 durchströmt, bevor das Verbrennungsabgas durch den Verbrennungsabgaskanal 18, eine DeNOx-Anlage 19, einen LUVO 20, einen E-Filter 21, Saugzuggebläse 22 und den Kamin 23 die Anlage verläßt. Zuvor durchläuft das Verbren nungsabgas ferner eine nicht dargestellte Entschwefelungsanlage. Um zu vermeiden, daß bei der Verfeuerung von aschereichem Brennstoff oder bei Teillastbetrieb des Dampferzeugers 1 die Schmelzschlacke im Schlackefallschacht 4 erstarrt und erkaltet und somit der Betrieb der Schmelzkammerfeuerung gefährdet ist, wird ein Teil der heißen Verbrennungsabgase durch den Schlackefallschacht 4 und durch die Wrasenabzugsleitung 6 in den Verbrennungsabgaskanal 18 abgesaugt. Durch die heißen Abgase im Schlackefallschacht 4 ist gewährleistet, daß die Schmelzschlacke flüssig aus der Schmelzkammer 2 gelangt. Nachteilig hat sich gezeigt, daß die im Verbrennungsabgas enthaltene Wärmeenergie nicht über die Rohrwände 16 bzw. Nach schaltheizflächen 17 auf das Arbeitsmedium übertragen werden und somit zu einem Wirkungs gradverlust der Anlage führen. Ferner ist nachteilig, daß sich durch den ungekühlten, heißen Teil der Abgase heiße Strähnen im Verbrennungsabgaskanal 18 vor dem E-Filter 21 bilden und sehr lange Wrasenabzugsleitungen 6 benötigt werden.

Bei der erfindungsgemäßen Lösung, die in Fig. 2 gezeigt wird, werden die vorgenannten Nachtei le vermieden, indem der durch den Schlackefallschacht 4 und Wrasenabzugsleitung 6 abgesaug te Teil des Abgases wieder in den Dampferzeugungsprozeß eingebunden wird.

Die Absaugung eines Teils des Verbrennungsabgases aus den jeweiligen Schmelzkammern 2 wird durch jeweils einen, in der Funktionsweise auch als Strahlpumpe bekannten, Injektor 9 be werkstelligt, der von einem Gebläse 7 und durch die aufgezweigte Zuleitung 8 mit einem unter erhöhtem Druck stehenden Trägerfluid, das z. B. Kaltluft sein kann, gespeist wird. Das im Injektor 9, der z. B. eine Venturidüse beinhalten kann, entstehende Gasgemisch aus Trägerfluid und an gesaugtem Verbrennungsabgas wird durch die Zuleitung 10, die innerhalb der Strahlungskammer 15 durch die Trennwand 12 geführt ist, und die Düsen 11 in die der jeweiligen Schmelzkammer 2 zugewandte Hälfte des unteren Bereichs der Strahlungskammer 15 des Dampferzeugers 1 gelei tet. Dabei sind die Düsen 11 über die Breite der Strahlungskammer 15 im wesentlichen gleich mäßig verteilt. Das eingebrachte Gasgemisch kann innerhalb der Strahlungskammer 15 seine Wärmeenergie an die Rohrwände 16, die Nachschaltheizflächen 17 und den LUVO 20 abgeben und gelangt weitgehend abgekühlt in den nicht dargestellten E-Filter 21. Durch diese Maßnahme wird der Wirkungsgrad verbessert und die Länge der Wrasenabzugsleitung 6 erheblich verkürzt.

Die erfindungsgemäße Lösung kann ebenso bei Dampferzeugern mit einer Schmelzkammer ent sprechend Fig. 3 eingesetzt werden. Dabei kann das Gasgemisch durch die Zuleitung 10 und Düsen 11 z. B. an der Rückwand des Dampferzeugers 1 durch die Rohrwände 16 in den unteren Bereich der Strahlungskammer 15 eingeleitet werden. Die Düsen 11 sind dabei über die Breite der Strahlungskammer 15 im wesentlichen gleichmäßig verteilt.

Die erfindungsgemäße Lösung sieht ferner vor, das durch Gebläse 7 und Zuleitung 8 bereitge stellte Trägerfluid in einen, die Wrasenabzugsleitung 6 umhüllenden, Kühlmantel 13 am strom aufwärts gelegenen Ende der Wrasenabzugsleitung 6 zu speisen und am stromabwärts gelege nen Ende der Wrasenabzugsleitung 6 das Trägerfluid vom Kühlmantel 13 direkt in die Treibdüse des Injektors 9 zu leiten entsprechend Fig. 4. Durch den z. B. mit Kaltluft als Trägerfluid durch strömten Kühlmantel 13 der Wrasenabzugsleitung 6 wird erreicht, daß diese nicht gesondert und aufwendig isoliert werden muß, um Strahlungsverluste und eine Gefährdung durch Berühren der heißen Leitungen zu vermeiden.

Die Bezeichnung der Positionen in den Fig. 2 bis 4 ist sinngemäß zu der in Fig. 1.

Bezugszeichenliste

1 Dampferzeuger
2 Schmelzkammer
3 Brenner
4 Schlackefallschacht
5 Entschlacker
6 Wrasenabzugsleitung
7 Gebläse
8 Zuleitung
9 Injektor
10 Zuleitung
11 Düsen
12 Trennwand
13 Kühlmantel
14 Schlackenfangrost
15 Strahlungskammer bzw. Sekundärkammer
16 Rohrwand
17 Nachschaltheizflächen
18 Verbrennungsabgaskanal bzw. Rauchgaskanal
19 DeNOx-Anlage
20 LUVO (Luftvorwärmer)
21 E-Filter (Elektro-Filter)
22 Saugzuggebläse
23 Kamin

Claims

1. Verfahren zur Erzeugung von Dampf in einem Dampferzeuger mit Schmelzkammerfeuerung, in dessen mindestens einer Schmelzkammer staubförmiger, fossiler Brennstoff verfeuert wird, bei dem während des Betriebes ein Teil der bei der Verbrennung des Brennstoffes in der Schmelzkammer entstehenden Verbrennungsabgase durch den am Schmelzkammerboden gelegenen Schlackefallschacht und einer von diesem abgehenden Wrasenabzugsleitung ab geführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß ein durch den Schlackefallschacht (4) und die Wrasenabzugsleitung (6) abgeführter Teil des Verbrennungsabgases durch einen Injektor (9) angesaugt, mit dem durch das Gebläse (7) und durch die Zuleitung (8) in den Injektor (9) ge förderten Trägerfluid im Injektor (9) vermischt und das Gasgemisch durch die Zuleitung (10) und Düsen (11) in die Strahlungskammer (15) des Dampferzeugers (1) eingebracht wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Trägerfluid Kaltluft verwendet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das vom Gebläse (7) durch Leitung (8) herangeführte Trägerfluid in einen, die Wrasenabzugsleitung (6) umhüllenden, Kühlmantel (13) am stromaufwärts gelegenen Ende der Wrasenabzugsleitung (6) geführt wird und unmittelbar am stromabwärts gelegenen Ende der Wrasenabzugsleitung (6) als Träger fluid durch einen Injektor (9) geleitet wird.

4. Dampferzeuger mit Schmelzkammerfeuerung zur Durchführung des Verfahrens nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, mit mindestens einer für die Verbrennung von staubförmigem, fossilem Brennstoff ausgebildeten Schmelzkammer, einem am Schmelzkam merboden angeordneten Schlackefallschacht und einer von diesem abgehenden Wrasenab zugsleitung, dadurch gekennzeichnet, daß die einen Teil des Verbrennungsabgases führende Wrasenabzugsleitung (6) stromabwärts mit einem Injektor (9) mit dessen saugender Eintritts öffnung verbunden ist, die ein Trägerfluid führende Zuleitung (8) stromaufwärts an ein Gebläse (7) und stromabwärts an einen Injektor (9) mit dessen druckbeaufschlagter Eintrittsöffnung verbunden ist und die ein aus Verbrennungsabgas und Trägerfluid gebildetes Gasgemisch führende Zuleitung (10) stromaufwärts an einen Injektor (9) mit dessen Austrittsöffnung und stromabwärts mit Düsen (11) verbunden ist, die das Gasgemisch in eine Strahlungskammer (15) eines Dampferzeugers (1) einbringen.

5. Dampferzeuger mit Schmelzkammerfeuerung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsen (11) in der Rückwand des Dampferzeugers (4) angeordnet sind.

6. Dampferzeuger mit Schmelzkammerfeuerung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuleitung (10) durch die Trennwand (12) der Strahlungskammer (15) führt.

7. Dampferzeuger mit Schmelzkammerfeuerung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsen (11) in beiden Seiten der Trennwand (12) der Strahlungskammer (15) angeordnet sind.

8. Dampferzeuger mit Schmelzkammerfeuerung nach Anspruch 5 oder 7, dadurch gekennzeich net, daß die Düsen (11) über die Breite der Strahlungskammer (15) im wesentlichen gleich mäßig verteilt sind.

9. Dampferzeuger mit Schmelzkammerfeuerung nach einem oder mehreren der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Wrasenabzugsleitung (6) zwischen Schlackefallschacht (4) und Injektor (9) von einer Zuleitung (8) unter Bildung eines Kühlmantels (13) konzentrisch um hüllt wird, wobei die Eintrittsöffnung für ein Trägerfluid in den Kühlmantel (13) am stromauf wärts gelegenen Ende und die Austrittsöffnung am stromabwärts gelegenen Ende der Wra senabzugsleitung (6) liegt und das Trägerfluid von der Austrittsöffnung direkt durch den Injek tor (9) geleitet wird.