HEATING OF A FLUIDISED BED WITH A COOLER FOR THE ASHES

Abstract: 1. Method for cooling of the ash which, through overflow tubes, is discharged from a fluidized bed combustor into an ash cooler provided with distributor plate and heat-exchange surfaces characterized by the ash which on load reduction in the fluidized bed combustor is fluidized by a fluidizing agent supplied and in case of continuous operation of the fluidized bed combustor on disconnection of the fluidizing agent supply is distributed in bulk over the heat-exchange surfaces.

Description: Wirbelschichtfeuerung mit einem =-schekühler Die Erfindung betrifft eine Wirbelschichtfeuerung mit einem Asche kühler zur Kühlung der aus der Wirbelschicht abgeführten Asche, wobei der Aschekühler mit einem Anströmboden und mit Wärmetauscherflächen versehen ist. Bei bekannten Wirbelschichtfeuerungen dieser Art (Energie 31 (1979) Seiten 240 bis 243) ist der Aschekühler entweder als Rieselkühler oder als Wirbelschichtküh ler ausgebildet. Jeder dieser Aschekühler kann aber nur wirtschaftlich auf einen begrenzten Lastbereich ausgelegt werden. Bei dieser Auslegung des Aschekühlers f r eine Wirbelschichtfeuerung sind im wesentlichen zwei Betriebszustände zu unterscheiden. Der erste Betriebszustand ist der kontinuierliche Betrieb bei gleicher Last. Dabei muss über eine längere Betriebszeit eine konstante Wirbelschichthöhe eingehalten werden. Die in diesem Zeitraum anfallende Aschemenge muss aus der Wirbelschicht abgezogen und in dem Aschekühler vor dem Abtransport gekühlt werden. Der zweite Betriebszustans tritt bei Lastsenkung durch einen Abzug des Schichtmaterials aus der Wirbelschichtfeuerung ein. Er unterscheidet sich von dem kontinuierlichen Betrieb dadurch, dass über einen relativ kurzen Zeitraum eine der Laständerungsgeschwindigkeit entsprechend hohe Aschemenge abgezogen und gekühlt werden muss. Diese Aschemenge kann ein Vielfaches der bei kontinuierlichem Betrieb anfallenden Aschemenge erreichen. Dieser erhöhte Ascheanfall =ass unter Kühlung ebenfalls durch den vorzusehenden Aschekühler durchgesetzt werden können. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Aufwand und den nötigen Kraftbedarf für die Aschekühlung so gering wie möglich zu halten und die beiden genannten Betriebszustände mit einem Kühlsystem zu beherrschen. Diese Aufgabe wird ausgehen. von einer Wirbelschichtfeuerung der eingangs genannten Art erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass der Aschekühler mit einer absperrbaren Zuführungsleitung für ein Wirbelmedium versehen, in Höhe der Wirbelschicht der Wirbelschichtfeuerung angeordnet und mit dieser über überlaufrohre verbunden ist und dass die Wärmetauscherflächen des Aschekühlers zumindest teilweise tiefer angeordnet sind als die überlaufrohre. Mit dieser Vorrichtung kann ein Verfahren betrieben werden, das dadurch gekennzeichnet ist, dass bei kontinuierlichem Betrieb der Wirbelschichtfeuerung die Zufuhr eines Wirbelmediurns in den Aschekühler abgeschaltet und die Asche als freie Schüttung aus der Wirbelschichtfeuerung über die Wärmetauscherflächen des Aschekühlers geführt wird und dass bei Lastabsenkung in der Wirbelschichtfeuerung die Asche in dem Aschekühler durch Zufuhr eines Wirbelmediums fluidisiert wird. Nach der Erfindung kann ein und derselbe Aschekühler als Rieselkühler oder als Wirbelschichtkühler betrieben werden. Für den Betriebszustand "Lastsenkung" wird der Wirbelschichtkühler eingesetzt, der aufgrund hoher Wärmedurchgangskoeffizienten eine vertretbare Baugrösse des Aschekühlers ermöglicht. Für den kontinuierlichen Betrieb kann der Wirbelschichtkühler als Rieselkühler benutzt und somit der notwendige Kraftbedarf für die Kühlung minimiert werden. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen enthalten. Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 den Längsschnitt durch eine Wirbelschichtfeuerung mit einem Aschekühler gemäss der Erfindung, der als Wirbelschichtkühler betrieben ist und Fig. 2 den gleichen Gegenstand, wobei jedoch der Asche kühler als Rieselkühler dient. Die Wirbelschichtfeuerung umfasst eine nur teilweise dargestellte Wirbelschichtbrennkammer 1 mit einer Wirbelschicht 2 oberhalb eines Anströmbodens 3. Die als Wirbelmedium dienende Verbrennungsluft wird einem Luftkasten 4 zugeführt und durch Öffnungen im Anströmboden 3 in die Wirbelschicht 2 eingeblasen. An die Wirbel- cschichtbrennkammer 1 schliesst sich ein nicht dargestellter Abhitzekessel an, in dem Heizflächen angeordnet sind. Weitere Heizflächen können in der Wirbelschicht 2 und in dem Freiraum der Brennkammer 1 oberhalb der wirbelschicht 2 vorgeeehen sein. Ebenso können die Seitenwände der Wirbelschichtbrennkammer 1 aus gekühlten Rohren gebildet sein. Die bei der Verbrennung entstehende Asche wird aus der Wirbelschicht 2 abgezogen und einem Aschekühler 5 zugeführt. Der Aschekühler 5 ist mit einem Abzugsrohr 6 versehen, in dem als Austragsorgan ein Zellenrad 7 angeordnet ist. Die in der Asche enthaltene Wärme wird ihr durch Wärmetauscherflächen 8 entzogen, die als Rohrbündel innerhalb des Aschekühlers 5 verlegt sind. Der Aschekühler 5 weist oberhalb einer Z-¯ihrungslei- tung 9 für ein Wirbelmedium einen Anströ-oden 10 auf. In der Zuführungsleitung 9 ist eine Absperrklappe 11 angeordnet, durch die die Zufuhr des Wirbelmediums freigegeben oder abgesperrt werden kann. Als Wirbelmedium wird Luft verwendet. Der obere Abschluss des Aschekühlers 5 ist über einen Kanal 12 mit der t';irbelschicht- brennkammer 1 verbunden. In dem Kanal 12 ist eine Absperrklappe 13 angeordnet. Der Aschekühler 5 iat etwa auf dem gleichen Niveau angeordnet, auf dem sich die Wirbelschicht 2 der Wirbelschichtfeuerung befindet. Dabei liegt der Anströmboden. 10 des Aschekühlers 5 zweckmässigerweise etwas tiefer als der Anströmboden 3 der Wirbelschicht 2. Der Aschekühler 5 ist mit der Wirbelschicht 2 durch ein oder mehrere überlaufrohre 14 verbunden. Über diese überlaufrohre 14 tritt die Asche aus der Wirbelschicht 2 in den Aschekühler 5 ein. Die überlaufrohre 14 sind in der Wand der Wirbelschichtbrennkammer 1 in einer Höhe oberhalb des Anströmbodens 3 vorgesehen, die geringer ist als die bei Mindestlast der Wirbelschichtfeuerung eingehaltene Höhe der Wirbelschicht 2. Gleichzeitig befindet sich zumindest ein Teil der Wärmetauscherflächen 8 des Aschekühlers 5 unterhalb des Eintrittes der überlaufrohre 14 in den Aschekühler 5. Der Aschekühler 5 wird bei kontinuierlichem Betrieb der Wirbelschichtfeuerung als Rieselkühler betrieben (Fig.2). Dazu wird das Wirbelmedium über die Absperklappe 11 in der Zuführungsleitung 9 abgestellt. Die Absperrklappe 13 in dem Kanal l2 zwischen dem Aschekühler 5 und der Wirbelschichtbrennkammer 1 wird geschlossen. Die während des kontinuierlichen Betriebes der Wirbelschichtfeuerung anfallende Aschemenge rieselt in freier Schüttung unter Ausbildung eines Schüttkegels an den Wärmetauscherflächen 8 des Aschekühlers 5 entlang, kühlt sich dabei auf die gewünschte Temperatur ab und wird über das Abzugsrohr 6 mit Hilfe des Zellenrades 7 abgezogen. Bei einer Absenkung der Last der Wirbelschichtfeuerung wird die Höhe der Wirbelschicht 2 gesenkt, so dass grosse Mengen an Asche abgeführt werden müssen. Für diesen Betriebszustand wird der Aschekühler 5 als Wirbelschichtkühler betrieben. Durch ein Öffnen der Absperrklappe 11 in der Zuführungsleitung 9 wird Luft als Wirbelmedium durch den Anströmboden 10 in den Aschekühler 5 eingeblasen. Die Absperrklappe 13 in dem Kanal 12 wird geöffnet und so eine gasseitige Verbindung zwischen dem Aschekühler 5 und der Wirbelschichtbrennkammer 1 hergestellt. Durch die besondere Anordnung des Aschekühlers 5 und die spezifischen Eigenschaften einer Wirbelschicht ist es möglich, diesen Wirbelschichtkühler nach dem Prinzip der kommunizierenden Röhren arbeiten zu lassen. Sobald die Asche in dem Aschekühler 5 fluidisiert wird, gleicht sich der Aschespiegel im Aschekühler 5 dem der Wirbelschicht 2. der Wirbelschlchtfeuerung an. Die nun zur Verfügung stehende grössere Wärmetauscherfläche, in Zusammenhang mit den guten Wärmeübertragungsverhältnissen in einer Wirbelschicht, ermöglichen die Kühlung grosser Aschemengen bei einem relativ kleinen Kühlervolumen. Da die als Wirbelmedium dienende Luft über den Kanal 12 wieder der Rauchgasseite der Wirbelschichtfeuerung zugemischt werden kann, treten luftseitig nur geringe Verluste auf und es entfallen die sonst notwendigen, zusätzlichen Staubabscheidesysteme. Die Absenkung des Wirbelschichtspiegels in dem Aschekühler 5 erfolgt über das Abzugsrohr 6 mit Hilfe des Zellenrades 7.

Claims: P A T E LS T A N S P R Ü C H E : 1. Wirbelschichtfeuerung mit einem Aschekühler (5) zur Kühlung der aus der Wirbelschicht (2) abge führten Asche, wobei der Aschekühler (5) mit einem. Anströmboden (10) und Wärmetauscherflächen (8) ver sehen ist, dadurch g e k e n n z e i c h n e t dass der Aschekühler (5) mit einer absperrbaren Zuführungsleitung (9) für ein Wirbelmedium versehen, in etwa auf dem gleichen Niveau wie die Wirbelschicht (2) der Wirbelschichtfeuerung angeordnet und mit dieser über überlaufrohre (14) verbunden ist und dass die Wärmetauscherflächen (8) des Aschekühlers (5) zumindest teilweise tiefer angeordnet sind als die überlaufrohre (14). 2. Wirbelschichtfeuerung nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass die überlaufrohre (14) in einer Höhe oberhalb des Anströmbodens (3) der Wirbelschicht (2) angeordent sind, die geringer ist als die bei Mindestlast der Wirbelschichtfeuerung eingehaltene Höhe der Wirbelschicht (2). 3. Wirbelschichtfeuerung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass der obere Abschluss des Aschekühlers (5) mit der Wirbel schichtbrennkammer (1) oberhalb der Wirbelschicht (2) über einen absperrbaren Kanal (12) verbunden ist. 4. Verfahren zum Kühlen von Asche, die aus einer Wir belschichtfeuerung nach den Ansprüchen 1 und 3 abge zogen wird, dadurch g e k e n n z e i c h n e t dass bei einem kontinuierlichen Betrieb der Wirbelschichtfeuerung die Zufuhr eines Wirbelmediums in den Aschekühler abgeschaltet und die Asche als freie Schüttung aus der Wirbelschicht über die Wärmetau- scherflächen des Aschernhlers geführt wird und dass bei Lastabsenkung in der Wirbelschichtfeuerung die Asche im Aschekühler durch Zufuhr eines Wirbelmediums fluidisiert wird.

Inventors: BUTTKEREIT, HARTMUT, GIERTZ, FRANZ, WINKLER, WOLFGANG
Applicants: DEUTSCHE BABCOCK AKTIENGESELLSCHAFT
Application year: 1981
Main classification: F27B15
IPC codes: F23C10, F23J1, F27B15, B01J8