"Wirbelbettfeuerung"

Die Erfindung betrifft eine Wirbelbettfeuerung, bei der in einem Behälter mit gekühlten oder isolierten Wänden und mit einem Anströmboden durch mittels Luftdüsen im Anström¬ boden zugeführte Luft ein aus einem vergleichsweise inerten Material bestehendes Wirbelbett aufrechterhalten wird, dem der Brennstoff nach Aufheizen des Wirbelbettes auf die Zündtemperatur des Brennstoffes zugeführt wird.

Insbesondere finden Wirbelbettfeuerungen für die Verbren¬ nung von stückiger, staubförmiger oder schlammförmiger Kohle, entsprechenden Abfällen o.dgl. Verwendung. Durch die über Düsen im Anströmboden zugeführte Verbrennungs¬ luft wird einerseits eine gleichmäßige Verteilung der Luft erreicht, andererseits bewirkt diese Luft auch eine ständige Auf- und Ab-Durchwirbelung der Bettmasse, so daß insbesondere in vertikaler Richtung eine intensive Durchmischung von Brennstoff, Luft und dem inerten als Wärmeträger dienenden Material erfolgen kann. Dagegen er¬ reicht die Wandergeschwindigkeit der Teilchen in horizon¬ taler Richtung nur sehr geringe Werte, so daß es erforder- lieh ist, von vornherein auch eine über die Wirbelbett¬ fläche gleichmäßige Verteilung nicht nur der Verbren- • nungsluft, sondern auch des Brennstoffes herbeizuführen.

Zum Stande der Technik gehört die Zuführung des Brenn¬ stoffes über einen oder mehrere Fallschächte von oben in das Wirbelbett. Diese Art der Zuführung ist sehr robust und einfach, hat aber den Nachteil der schlechten Durch¬ mischung in horizontaler Richtung, so daß die Wirbel¬ bettfeuerung mit hohem Luftüberschuß gefahren werden muß. Zum Sjtande der Technik gehört ferner die Zuführung des Brennstoffes über eine oder mehrere Schneckenzuteiler von

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der Seite in das Wirbelbett. Auch hier ist jedoch die Durchmischung in horizontaler Richtung noch ungünstiger. Besser wird sie, wenn insbesondere feinkörniger Brenn¬ stoff möglichst tief in das Wirbelbett eingebracht wer- den kann, so daß die feinen Teilchen die gesamte Wirbel- s chicht durchwandern müssen und ihnen damit genügend Zeit zum Ausbrand bleibt.

Zum Stande der Technik gehört ferner die Zuführung über einen oder mehrere Wurfbeschicker von oben auf das Wirbe bett. Die horizontale Brennstoffverteilung ist dabei ver gleichsweise günstig, jedoch können feinkörnige Brenn¬ stoffteilchen vom Rauchgasstrom ausgetrage fwerden, so daß sie nicht an der Verbrennung teilnehmen. Somit ist diese Art-der Beschickung nur für vergleichsweise grob- körnige Brennstoffe geeignet.

Ferner gehört zum Stande der Technik die pneumatische Zuführung des Brennstoffes über gleichmäßig auf dem An¬ strömboden vorgesehene Brennstoffdüsen. Der Brennstoff kann bei einer solchen Zuführung im Wirbelbett in verti- kaier und horizontaler Richtung sehr gleichmäßig verteil werden. Feine Brennstoffteilchen müssen die gesamte Wirbelschichthöhe durchwandern, so daß der Ausbrand sehr günstige Werte erreicht. De: Luftüberschuß kann gering gehalten werden. Der technische Aufwand für diese Art der BrennstoffZuführung ist jedoch beträchtlich. Der

Brennstoff, beispielsweise Kohle, muß für den pneumati¬ schen Transport auf eine vergleichsweise geringe Körnung von mindestens 6 mm gemahlen und gleichzeitig auf unter 5 % Wassergehalt getrocknet -werden. Der gemahlene und getrocknete Brennstoff muß über zahlreiche Einzelrohr-

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leitungen mittels Trägerluft den Brennstoffdüsen im Anströmboden zugeführt werden. In diesem pneumatischen Fördersystem sind daher Verschleiß und Verstopfungen nicht auszuschließen. Außerdem sind zusätzliche Ver- dichter zur Erzeugung von Förderluft erforderlich.

Aufgabe der Erfindung ist es, mit einfachen Mitteln eine Wirbelbettfeuerung zu schaffen, bei der gewähr¬ leistet ist, daß unter Vermeidung hohen LuftüberSchus¬ ses eine gleichmäßige Verteilung des Brennstoffes im Wirbelbett insbesondere auch in horizontaler Richtung und damit ein gleichmäßiger Ausbrand aller dem Wirbel¬ bett zugeführten Brennstoffteilchen erreicht werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der durch die Luftdüsen im Anströmboden zur Erzeugung des Wirbelbettes zugeführten Luft eine das Wirbelbett in wenigstens eine in einer horizontalen Ebene kreisende Bewegung versetzende Bewegungskomponente aufgezwungen und der Brennstoff in den unteren Bereich des Wirbel- bettes zugeführt wird.

Dabei kann man mit Fallrohren arbeiten, die zweckmäßig gekühlt sind. Die BrennstoffZuführung kann«auch über einen oder mehrere Schneckenzuteiler erfolgen, die seit¬ lich an den Außenwänden des die Wirbelbettfeuerung auf¬ nehmenden Behälters angebracht sind und deren Austritts- Öffnungen ausreichend tief unter der Oberfläche des Wirbelbettes liegen.

Vorzugsweise erfolgt die Einführung des Brennstoffes in einem Bereich von ca. 20 % der gesamten Wirbelbetthöhe.

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Durch die Erzeugung einer kreisenden Bewegung des Wir¬ belbettes werden die an einer oder mehreren Stellen eingebrachten Brennstoffteilchen möglichst schnell über den Querschnitt des Bettes verteilt.

Die kreisende Bewegung des Wirbelbettes läßt sich auf verschiedene Weise erreichen. Eine Möglichkeit besteht beispielsweise darin, daß der das Wirbelbett erzeugende im wesentlichen vertikal einströmenden Luft durch aus¬ mittige Zuführung weiterer Luft eine entsprechende krei sende Bewegung aufgezwungen wird. Dabei können mehrere ausmittige Zuführungen für solche zusätzliche Luft vor¬ gesehen,werden.

Eine andere ^~ Möglichkeit besteht darin, daß wenigstens die in der Nähe der Behälterwandung _^ vorgesehenen Luft- düsen gegen die Vertikale in gleichem Sinne geneigt sin Auch hier wird der an sich vertikal nach oben strömende Luft eine Komponente aufgezwungen, die zu einem kreisen Wi belbett führt. Dabei kann in weiterer Ausbildung der Erfindung dafür Sorge getragen werden, daß der Neigungs winkel von Düse zu Düse sich etwas ändert, um dadurch z einer weiteren Ve wirbelung in einer horizontalen Ebene beizutragen.

Nach Außerbetriebsetzung der Wirbelschichtfeuerung sink selbstverständlich die im Schwebezustand befindliche Schicht aus dem inerten Material in sich zusammen. Sie legt sich damit auch auf die mehr oder weniger schräg gestellten Düsen im Anströmboden. Um zu verhindern, daß solche Teilchen in die Luftdüsen und über diese in die darunter befindlichen Luftkästen gelangen und die ^' ver-

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unreinigen, wird in weiterer Ausbildung der Erfindung der Vorschlag gemacht, daß die geneigten Luftdüsen am Austrittsende schräg abgeschnitten sind, wobei selbst¬ verständlich die Schnittrichtung so geführt sein muß, daß der stehen gebliebene Teil der Düse die Öffnung selbst von oben her überdeckt.

Ist die Wirbelschichtfeuerung mit Wärmeaustauschern aus¬ gerüstet, so empfiehlt es sich in weiterer Ausbildung der Erfindung jeweils einzeln die Bereiche zwischen den Rohrschlangen in eine kreisende Bewegung zu versetzen.

Man kann im übrigen auch die geneigten Luftdüsen im An¬ strömboden in Form einer ein- oder mehrgängigen Spirale anordnen,-wobei gegebenenfalls die Spirale nicht bis zur Hitte durchgeführt ist, sondern der Mittelbereich durch normale nach aufwärts gerichtete Düsen besetzt ist.

Auch mit dieser Maßnahme wird eine hinreichende kreisende Bewegung des Wirbelbettes erreicht.

Die Zeichnungen zeigen Ausführungsbeispiele zur näheren Erläuterung der Erfindung und zwar in

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Behälters einer Wirbelbettfeuerung;

Fig. 2 einen dem Behälter nach Fig. 1 ähnlichen Behälter, wobei jedoch die Zuführung der das Wirbelbett in eine kreisende Bewegung versetzenden Luft in ab- geänderter Form erfolgt;

Fig. 3 eine Teilansicht einer Zuführungsdüse;

Fig. 4 eine Ausführungsform für ein Wirbelbett mit Wärmeaustauschern und in

Fig. 5 einen Schnitt längs der Linie A-A der Fig. 4.

In Fig. 1 ist mit 1 ein Behälter bezeichnet, der mit ge- kühlten oder isolierten Wänden versehen ist, die jedoch zur Vereinfachung der Figur im einzelnen nicht darge¬ stellt sondern nur schematisch als Begrenzungswände ange deutet sind.

Unter dem Behälter 1 befindet sich ein Luftkasten 2 für die Zuführung der Verbrennungsluft. Die Düsen sind bei 3 angedeutet und verteilen sich im wesentlichen gleichmäßi über den gesamten Anströmboden 4 des Behälters 1. Außer den Düsen 3 mündet in den Behälter 1 eine Leitung 5 ein, durch die Zusatzluft eingeführt wird. Das im Behälter 1 durch die aus den Düsen 3 austretende Luft erzeugte Wirb bett erhält also eine Bewegungskomponente durch die bei eingeführte Zusatzluft, so daß eine kreisende Bewegung dieser Luft und damit des im Behälter 1 aufgebauten Wirb bettes entsteht.

Bei 6 ist die BrennstoffZuführung angedeutet und man er¬ kennt an der Linie 7, wie der Brennstoff durch die durch die Düsen 3 eintretende Luft in Schwebe und durch die durch die Düse 5 eintretende Luft in eine kreisende Bewe gung im Behälter 1 gezwungen wird.

Die gleiche Bewegung läßt sich nach Fig. 2 dadurch erzie len, daß die Düsen 13 schräg in den Behälter 11 gerichte sind, so daß die aus ihnen austretende Luft eine Bewe¬ gungskomponente in Richtung des Pfeiles 14 und in Richtu

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des Pfeiles 15 aufweist, wodurch ebenfalls ein kreisen¬ des Wirbelbett erzeugt wird, in das über das Brennstoff- zuführungsrohr 16 der Brennstoff eingeführt wird. Es ist darauf hinzuweisen, daß die Brennstoffeinführung mög- liehst tief in das Wirbelbett in der in Fig. 1 darge¬ stellten Weise mitgenommen wird.

Fig. 3 läßt bei 22 einen Teilausschnitt aus einen Luft¬ kasten erkennen, an den mehrere Düsen 23 angesetzt sind, die beispielsweise in der Art nach Fig. 2 eine entspre- chende Schrägneigung aufweisen. Um zu verhindern, daß bei Abschalten der Wirbelbettfeuerung Bettmaterial und/oder Brennstoffmaterial in die Düse 23 eintritt, ist diese wie bei 24 erkennbar abgeschrägt und zwar derart, daß über der Öffnung ein überstehender Teil 25 entsteht, der das Ein- dringen von Material in die Düse 23 und damit in den Luft¬ kasten 32 verhindert. Mit dem Pfeil 26 ist die Austritts¬ richtung der Luft angedeutet. Diese Bewegungsrichtung läßt sich in bekannter Weise in zwei Komponenten und zwar einmal senkrecht zum Luftkasten 22 und einmal paral- lel dazu unterteilen. Es entsteht also auch hier eine krei¬ sende Bewegung der Luft und damit des Wirbelbettes im entsprechenden Behälter.

Selbstverständlich können mehrere Reihen von Düsen 13 nach Fig. 2 nebeneinander angeordnet werden, wobei der Mittelbereich nicht unbedingt mit schräggestellten Düsen besetzt sein muß, sondern auch durch normale vertikale, durch den Düsenboden eintretende Düsen besetzt sein kann. Diese Ausführungsform ergibt sich aufgrund der vorliegen¬ den Beschreibung von selbst, so daß sich eine zeichneri- sehe Darstellung erübrigt.

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Bei der Ausführungsform nach Fig. 4, die im Zusammenhang mit der Ausführungsform nach Fig. 5 zu betrachten ist, sind im Behälter 31 zwischen den BrennstoffZuführungen 36a, 36b und 36c Rohrschlangen 37 angeordnet, von denen eine mit 37 bezeichnete Rohrschlange auch in Fig. 5 wiedergegeben ist. Diese Rohrschlangen bilden Teile von Wärmeaustauschern und unterteilen den Behälter 31 beim wiedergegebenen Ausführungsbeispiel in drei Abschnitte. Damit das Wirbelbett durch die Rohrschlangen 37 nicht gestört wird, wird es hier in drei Teile unterteilt, wo¬ bei wieder durch Anordnung von beispielsweise entspre¬ chend geneigten Düsen 38 eine kreisende Bewegung von Tei len des Wirbelbettes hervorgerufen wird, im wiedergegebe nen Ausführungsbeispiel somit die Erzeugung von drei Wirbelbetten, wie es bei 39, 40 und 41 angedeutet ist.

Die mittleren Düsen müssen nicht unbcedingt schräggestell sein. Es genügt in diesem Falle, wenn sie wie die Düsen nach Fig. 1 vertikal durch den Düsenboden in dem Behäl¬ ter 31 einmünden. Auch hier empfiehlt es sich, die Düsen wie in Fig. 5 angedeutet, entsprechend der Ausführungs- form nach Fig. 3 abzuschrägen.