DE68903187T2

DE68903187T2 - Wirbelschichtkessel.

Info

Publication number: DE68903187T2
Application number: DE8989303151T
Authority: DE
Inventors: Dennis K Mcdonald; Paul S Weitzel
Original assignee: Babcock and Wilcox Co
Current assignee: Babcock and Wilcox Co
Priority date: 1988-04-05
Filing date: 1989-03-30
Publication date: 1993-03-18
Anticipated expiration: 2009-03-31
Also published as: EP0336644A1; EP0336644B1; DE68903187D1; CA1270480A; US4770128A; ES2035551T3; JPH01312301A; JPH063282B2

Description

Die Erfindung betrifft Wirbelschichtbehälter mit Wandungsmitteln, die einen Wirbelschichtbereich und einen Freiraumbereich über dem Wirbelschichtbereich bilden, wobei ein Stützaufbau an in der Wirbelschicht befindlichen Wärmetauscherrohren angebracht ist.
Verschiedene Systeme sind entwickelt worden, um Wärmetauscher in einem Wirbelschichtbehälter zu haltern, einschließlich Kopfträgerstützrohren, um den Wärmetauscher aufzuhängen, sowie mechanische Stützen, durch welche der Wärmetauscher über den Boden abgestützt ist. Die Verwendung von vertikalen Stützrohren zum Aufhängen von horizontal verlaufenden Wärmetauscherrohren ist bekannt, beispielsweise aus der Patentschrift US-A-2,893,698 von Nunninghoff und US-A-4,356,795 von Loiez et al. Die Verwendung von Rohrkolonnen, die vom Boden einer Wirbelschicht aufragen, um einen Wärmetauscher zu haltern, ist in der Patentschrift US-A-4,466,385 von Waryasz beschrieben.
Die Patentschrift US-A-4,444,154 von Weber beschreibt einen Wirbelschichtbehälter mit horizontalen Wärmetauscherrohren, die auf vertikalen, gekühlten Stützrohren gehaltert sind, die sich vom Boden des Behälters erstrecken und von diesem gestützt sind. Der einleitende Teil des Anspruches 1 basiert auf der Patentschrift US-A-4,444,154. Wärmetauscherrohre, welche durch ihre Verteilerköpfe gehaltert werden, sind in der Patentschrift US-A- 4,553,502 von Dreuihe et al und US-A-4,589,618 von Fournier beschrieben.
Die Patentschrift US-A-3,929,189 von Lecon zeigt die Verwendung von vertikalen Stangen zur Abstützung von Wärmetauscherrohren, und die Patentschrift US-A-4,100,889 von Chayes zeigt horizontal verlaufende Wärmetauscherrohre, die an vertikalen Stützrohren angeklemmt sind.
Gemäß der Erfindung ist ein Wirbelschichtbehälter vorgesehen mit Wandungsmitteln, die einen Wirbelschichtbereich und einen Freiraumbereich über dem Wirbelschichtbereich bilden, wobei ein Stützaufbau an in der Wirbelschicht befindlichen Wärmetauscherrohren angebracht ist, wobei der Wirbelschichtbehälter dadurch gekennzeichnet ist, daß die Wandmittel rohrförmige Mittel aufweisen, die nahe einer Übergangszone zwischen dem Wirbelschichtbereich und dem Freiraumbereich angeordnet sind, der Stützaufbau eine Vielzahl von Stützrohren hat, deren entgegengesetzte Enden sich jeweils durch die Wandungsmittel und über das rohrförmige Mittel erstrecken, um dadurch gestützt zu werden, jedes Stützrohr mindestens einen aufrechten Teil hat, welcher in dem Wirbelschichtbereich angeordnet ist, und daß Stützmittel mindestens ein Wärmetauscherrohr am aufrechten Teil befestigen.
Somit können die Stützrohre durch Fluid gekühlt sein und sich über Zwischenverteilerköpfe der durch Fluid gekühlten Ofenwände eines Wirbelschichtbehälters erstrecken und von diesen Verteilerköpfen gestützt werden. Im Falle von Wirbelschichtbehältern mit nicht durch Fließmittel gekühlten Ofenwänden können die Zwischenverteilerköpfe durch rohrförmige Stützteile ersetzt werden, wie z. B. Rohre.
Die durch Fluid gekühlten Stützrohre erstrecken sich in den Wirbelschichtbereich des Behälters unter den Freiraumbereich hinein, um einen Wärmetauscher zu haltern, der durch die Wärmetauscherrohre gebildet und in der Wirbelschicht angeordnet ist. Der Wärmetauscher kann aus horizontal ausgerichteten Rohren gebildet sein, und das Stützmittel kann Klammern oder andere bekannte Einrichtungen aufweisen, die eine Relativbewegung zwischen den Stützrohren und den Wärmetauscherrohren aufnehmen, die sich aus der Temperaturdifferenz der durch die Rohre hindurchströmenden Fluide ergibt.
Die Wärmetauscherrohre können somit über die Stützrohre durch die Zwischenwandverteilerköpfe gehaltert werden, die ihrerseits von den Ofenwänden und ihren Stützen gehaltert sind. Dieses Stützsystem erlaubt die Anordnung des Wärmetauschers in der Wirbelschicht, während die Stützrohre aus dem Gasstrom herausgenommen sind. Das Hinübergehen der Stützrohre über die Zwischenwandverteilerköpfe kann die Last auf die Ofenwände in einfacher und wirksamer Weise übertragen und kann verhindern, daß sich die vom Fluid gekühlten Stützrohre weiter in den Freiraumbereich hinein erstrecken, wodurch die Möglichkeit besteht, daß die Verbrennungsgastemperatur auf einem hohen Niveau gehalten wird. Die Verwendung von durch Fluid gekühlten Stützrohren wird auch den mechanischen Stützen vorgezogen, weil die Betriebsbedingungen der erstgenannten Rohre zuverlässiger vorhergesagt werden kann.
Vorzugsweise ist das aufrechte Teil jedes Stützrohres vom Wandmittel von oben zum Boden einwärts geneigt.
Fig. 1 ist eine teilweise im Schnitt genommene schematische Seitenansicht eines Stützaufbaues für in der Wirbelschicht befindliche Wärmetauscherrohre eines Wirbelschichtbehälters gemäß der Erfindung; und
Fig. 2 ist eine abgebrochene perspektivische Ansicht der durch Fluid gekühlten Stützrohre des Stützaufbaues, wie sie sich über einen Zwischenwandverteilerkopf des Ofens des Wirbelschichtbehälters erstrecken und von diesem Verteilerkopf gehaltert sind.
Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ist ein Stützaufbau für horizontale Wärmetauscherrohre 10 eines Wirbelschichtbehälters vorgesehen, der senkrecht stehende Grenzwandungen hat, einschließlich Seitenwandungen 12, und einen Ofen 14 bildet. Die Seitenwände 12 werden durch nach oben verlaufende parallele Rohre 16 gebildet, die vorgesehen sind, um einen Fluidstromweg nach oben vorzusehen, wobei der Zwischenrohrabstand zwischen den Rohren 16 durch metallische Bänder 18 geschlossen ist, die an benachbarten Rohren angeschweißt sind, um einen gasdichten Aufbau zu schaffen. Die unteren Enden der Rohre sind mit Ofeneinlaßverteilerköpfen 20 verbunden.
Eine Schichtstützplatte 22 erstreckt sich über den Boden des Ofens 14. Feinteiliger Brennstoff, wie z. B. Kohle und feinteiliges Schwefel-Absorptionsmittel werden durch eine Zufuhrleitung 24 oben an der Schichtstützplatte 22 zugeführt. Verbrennungsluft wird einem Luftverteilerschacht 26 zugeführt, der unter der Schichtstützplatte 22 angeordnet ist, und zwar über eine Einlaßleitung 28. Die Verbrennungsluft strömt nach oben aus dem Luftverteilerschacht 26 durch eine Vielzahl von Luftöffnungen 30 in der Schichtstützplatte 22 mit einer ausreichenden Geschwindigkeit, um das feinteilige Material oben auf der Schichtstützplatte 22 zu wirbeln, um eine Wirbelschicht 32 direkt über der Schichtstützplatte 22 zu bilden. Der feinteilige Brennstoff reagiert mit der Verbrennungsluft in der Wirbelschicht 32 und dem Freiraumbereich 34 darüber, um heiße Gase zu bilden, welche durch den Ofen 14 und durch Dampferzeugungs- und Heizrohre streichen, die nicht gezeigt sind.
Um eine Ansammlung von feinteiligem Material in der Wirbelschicht 32 zu vermeiden, sobald neuer feinteiliger Brennstoff und feinteiliges Schwefel-Absorptionsmittel, das noch nicht reagiert hat, der Wirbelschicht 32 durch die Beschickungsleitung 24 zugeführt werden, ist es notwendig, fortlaufend oder periodisch ein Teil des Schichtmaterials abzuziehen, einschließlich etwaiger von der Verbrennung des feinteiligen Brennstoffes und sulphatierten Absorptionsmittelmaterials verbleibender Asche. Zu diesem Zweck geht feinteiliges Material aus der Wirbelschicht 32 durch Schwerkraft durch ein Schichtabzugsrohr 36 für den Durchgang durch ein geeignetes Ventilsystem zu einem Fördermittel, wie z. B. einer mechanischen Schraube oder einem pneumatischen System, die nicht dargestellt sind, für den Transport für die Wiedergewinnung oder Entsorgung.
Eine Vielzahl von Stützrohren 38 ist im Abstand quer zu den Ofenseitenwänden 12 angeordnet und geht über diese hinüber und erstreckt sich über Zwischenwandverteilerköpfe 40 und wird von diesen gehaltert. Die Stützrohre 38 sind mit Einlaß- und Auslaßverteilerköpfen 42 bzw. 44 verbunden und sind allgemein ein Teil des Fluidwärmekreislaufs des Wirbelschichtbehälters. Die Zwischenwandverteilerköpfe 40 sind nahe der oberen Fläche der Wirbelschicht 32 angeordnet, und deshalb erstreckt sich nur eine relativ kurze Länge jedes Stützrohres 38 in den Freiraumbereich 34 hinein. Dies verhindert ein unerwünschtes Kühlen der Gase, welche durch den Ofen 14 strömen.
Ein Wärmetauscher 46 ist in der Wirbelschicht 32 angeordnet. Der Wärmetauscher 46 weist die horizontal ausgerichteten Doppelkrümmerrohre 10 auf, die mit dem Einlaß- bzw. Auslaßverteilerkopf 48 bzw. 50 verbunden sind. Die Rohre 10 können durch nicht dargestellte Klemmeinrichtungen oder andere bekannte Vorrichtungen an den Stützrohren 38 befestigt sein, wobei diese Vorrichtungen die relative Bewegung zwischen den Stütz- bzw. Wärmetauscherrohren 38 bzw. 10 aufnehmen, die sich aus der Temperaturdifferenz der Fluide ergibt, welche durch diese Rohre strömen. Das Gewicht des Wärmetauschers 46 wird daher durch die Stützrohre 38 auf die Zwischenwandverteilerköpfe 40 übertragen, die ihrerseits von den Seitenwänden 12 gestützt sind.

Claims

1. Wirbelschichtbehälter mit Wandungsmitteln (12) zur Bildung eines Wirbelschichtbereiches (32) und eines Freiraumbereiches (34) über dem Wirbelschichtbereich (32), mit einem an in der Wirbelschicht angeordneten Wärmetauscherrohren befestigten Stützaufbau, dadurch gekennzeichnet, daß das Wandungsmittel (12) rohrförmige Mittel (40) aufweist, die nahe einer Übergangszone zwischen dem Wirbelschichtbereich (32) und dem Freiraumbereich (34) angeordnet sind, der Stützaufbau eine Vielzahl von Stützrohren (38) aufweist, deren gegenüberliegende Enden sich jeweils durch das Wandungsmittel (12) und über das rohrförmige Mittel (40) erstrecken, um dadurch gestützt zu werden, jedes Stützrohr (38) mindestens ein senkrechtes Teil hat, welches in dem Wirbelschichtbereich (32) angeordnet ist, und daß Stützmittel mindestens ein Wärmetauscherrohr (10) an dem senkrechten Teil befestigen.

2. Wirbelschichtbehälter nach Anspruch 1, wobei das senkrechte Teil des Stützaufbaues von dem Wandungsmittel (12) von oben zum Boden einwärts geneigt ist.