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Dokumentenidentifikation DE19935597A1 15.02.2001
Titel Feuerung
Anmelder STEAG AG, 45128 Essen, DE
Erfinder Benesch, Wolfgang, Dr., 44869 Bochum, DE;
Terhaar, Reinhold, 45529 Hattingen, DE
Vertreter Zenz, Helber, Hosbach & Partner, 45128 Essen
DE-Anmeldedatum 03.08.1999
DE-Aktenzeichen 19935597
Offenlegungstag 15.02.2001
Veröffentlichungstag im Patentblatt 15.02.2001
IPC-Hauptklasse F23J 1/02
Zusammenfassung Die Feuerung weist einen Feuerraum (1) auf, an dessen unterem Ende eine Austragvorrichtung (2) für Brennkammer-Asche vorgesehen ist. Unterhalb der Austragvorrichtung (2) arbeitet ein Stetigförderer in Form eines Schwingförderers (3), dessen Schwingrinne die Trockenentaschung in wirksamer und zuverlässiger Weise durchführt. Dabei wird die Trockenasche gleichzeitig mit Luft gekühlt.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft eine Feuerung mit

  • - einem Feuerraum,
  • - mindestens einer am unteren Ende des Feuerraums angeordneten Austragvorrichtung für Brennkammer-Asche und
  • - einem unterhalb der Austragvorrichtung angeordneten Förderer zum Aufnehmen und Abtransportieren der ausgetragenen Asche in trockenem Zustand.

Die Brennkammer-Asche, die unten aus dem Feuerraum abgezogen wird, fällt mit einer Temperatur von 800 bis 1200°C an. Ursprünglich ließ man die Brennkammer-Asche in ein Wasserbad fallen, aus dem sie mittels des Förderers abgezogen wurde. Bei modernen NOx-armen Feuerungen hat sich die Aschequalität so verändert, daß der sich anschließende Transportprozeß aufgrund fehlender Entwässerbarkeit der Asche problematisch war. Außerdem ergaben sich Lagerungs- und Entsorgungsprobleme.

Vor diesem Hintergrund wurde ein Trockenentaschungsverfahren entwickelt, bei dem das Problem der Entwässerung der Brennkammer-Asche entfällt. Außerdem kann die trockene Asche besser wiederverwertet oder nach entsprechender Aufbereitung sogar der Filterasche zugemischt werden. Damit ergibt sich ein einheitlicher Entsorgungsweg für die gesamte Asche der Steinkohlefeuerung.

Das bekannte Trockenentaschungsverfahren wird mit einer Steinkohlefeuerung betrieben, die in einem Prospekt der US- amerikanischen Firma United Conveyor Corporation aus dem Jahre 1997 beschrieben ist. Die Asche wird auf Rosten gesammelt und chargenweise in ein Vakuum-Transportsystem abgegeben.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Kühlung der Brennkammer-Asche sowie deren Handling, Abtransport und Verwertung zu verbessern.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist die eingangs genannte Feuerung erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet,

  • - daß der Förderer als Stetigförderer ausgebildet ist
und
  • - daß eine Einrichtung zum Kühlen der Asche mittels Luft vorgesehen ist.

In wesentlicher Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß der Stetigförderer als Schwingförderer ausgebildet ist und eine zur Austragvorrichtung hin offene Schwingrinne aufweist.

Schwingförderer sind äußerst robust, was im Hinblick auf die abrasiven Eigenschaften der Brennkammer-Asche von großer Bedeutung ist. Außerdem erbringen sie hohe Förderleistungen und gestatten ohne weiteres sowohl einen diskontinuierlichen als auch einen kontinuierlichen Betrieb, also ein sehr variables und wirksames Trockenentaschungsverfahren.

Vor allen Dingen lassen sich Schwingförderer mit einer sehr effektiven Luftkühlung kombinieren. Die Temperatur der Brennkammer-Asche kann also während des Abtransports wirksam, d. h. rasch auf niedrige Werte abgesenkt werden.

Dabei ist hervorzuheben, daß die erfindungsgemäßen Mittel zum Transportieren und Kühlen der Brennkammer-Asche einfach, wirtschaftlich und zuverlässig im Betrieb sind.

Die Erfindung ist vor allen Dingen anwendbar auf Steinkohlefeuerungen, allerdings auch auf andersartige Feuerungen, beispielsweise Braunkohlefeuerungen, Müllfeuerungen etc.

In Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß der Boden der Schwingrinne mit Düsenöffnungen für die Kühlluft versehen ist. Die Kühlluft durchdringt die in der Schwingrinne abgelegte Asche und kann sodann in den Feuerraum gelangen, in welchem sie als vorgewärmte Verbrennungsluft genutzt wird. Alternativ oder zusätzlich dazu besteht die vorteilhafte Möglichkeit, die Schwingrinne mit seitlichen Düsenöffnungen für die Kühlluft zu versehen. Dies führt zu einer sehr intensiven Kühlung der Oberseite der Ascheablagerung in der Schwingrinne und der neu herabfallenden Aschepartikel. Auch hierbei entsteht vorgewärmte Verbrennungsluft für den Feuerraum. Schließlich besteht die Möglichkeit, auch die Austragvorrichtung mit Düsenöffnungen für die Kühlluft zu versehen. Die Brennkammer-Asche wird also bereits vor dem Abwerfen auf den Schwingförderer im Gegenstrom gekühlt, was zu einer sehr intensiven Kühlung und Vorwärmung der Verbrennungsluft führt.

Das Eintragen von Kühlluft als vorgewärmte Verbrennungsluft in den unteren Bereich des Feuerraums bringt einen zusätzlichen vorteilhaften Effekt mit sich, nämlich eine Nachverbrennung der Brennkammer-Asche. Dies verbessert den Ausbrand des Brennstoffs (Steinkohle) Feuerung und reduziert die anfallende Menge an Brennkammer-Asche.

Je nach Betriebsbedingungen kann der im Feuerraum herrschende Unterdruck ausreichen, die Kühlluft durch die einzelnen Düsen hindurchzusaugen. Allerdings ist es ggf. auch von Vorteil, mindestens einige der Düsenöffnungen an ein Gebläse anzuschließen. Dies erhöht u. U. den Durchsatz an Kühlluft und führt vor allen Dingen zu einer besseren Steuerbarkeit des Kühlvorganges. Auch vermindert sich die Gefahr, daß sich die Düsenöffnungen zusetzen.

Neben der oben diskutierten direkten Kühlung der Brennkammer-Asche wird in Weiterbildung der Erfindung auch eine indirekte Kühlung vorgeschlagen, wobei die Schwingrinne mit einem Luftkasten kombiniert wird, der an den Feuerraum angeschlossen ist. Die Kühlluft streicht also an der Unterseite der Rinne vorbei und entzieht der Brennkammer-Asche Wärme, ohne mit letzterer in Berührung zu treten. Da der Luftkasten an den Feuerraum angeschlossen ist, entsteht ebenfalls vorgewärmte Verbrennungsluft.

Im Rahmen der Erfindung besteht durchaus die Möglichkeit, die indirekte Kühlung der Brennkammer-Asche mit der direkten Kühlung zu kombinieren.

Bei der indirekten Kühlung ist es vorteilhaft, die Unterseite der Schwingrinne mit Kühlrippen oder dergleichen zu versehen, um den Wärmeübergang in gesteuerter Weise zu steigern.

Auch bei der indirekten Kühlung kann der Unterdruck im Feuerraum ausreichen, die Kühlluft durch den Luftkasten hindurchzusaugen. Alternativ besteht die ggf. vorteilhaftere Möglichkeit, den Luftkasten an ein Gebläse anzuschließen. Die diesbezüglichen Vorteile wurden bereits im Zusammenhang mit der direkten Kühlung angegeben.

Sofern ein Gebläse Anwendung findet, sei es bei der indirekten, sei es bei der direkten Kühlung, handelt es sich vorzugsweise um das Frischluftgebläse, welches den Feuerraum mit Verbrennungsluft versorgt. Ein Teil dieser Verbrennungsluft wird also als Kühlluft abgezweigt und als vorgewärmte Luft in den Verbrennungsraum eingebracht, und zwar entweder direkt oder auch nach Rückführung in den Verbrennungsluftstrom.

In Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß die Austragvorrichtung mit einem abgewinkelten Auslaß versehen ist und daß der Schwingförderer unterhalb des abgewinkelten Auslasses angeordnet ist. Diese Ausbildung leistet einen wesentlichen Beitrag zum Kühlungsprozeß, da sich der Schwingförderer nicht im direkten Strahlungsbereich des Feuerraumes befindet. Dies verbessert die Kühlung bzw. vermindert die erforderliche Kühlleistung. Außerdem ermöglicht es den Einsatz weniger hochwertiger Materialien.

Nach einem weiteren vorteilhaften Merkmal wird die Austragvorrichtung mit Verschlußklappen versehen, die die Möglichkeit bieten, die Brennkammer-Asche chargenweise an den Schwingförderer abzugeben. Vielfach wird man allerdings einen kontinuierlichen Ascheaustrag vorziehen. Hier bieten die Verschlußklappen dann die Möglichkeit, die Asche vorübergehend zu speichern, sofern im Bereich des Schwingförderers kurzzeitige Störungen auftreten bzw. kleinere Reparatur- oder Wartungsarbeiten durchgeführt werden müssen. Dabei entfällt die Notwendigkeit, die Feuerung abzustellen.

Hauptanwendungsgebiet der Erfindung sind Steinkohlefeuerungen in Kraftwerksanlagen zur Dampferzeugung.

Die Erfindung wird im folgenden anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele im Zusammenhang mit der beiliegenden Zeichnung näher erläutert. Die Zeichnung zeigt in:

Fig. 1 in schematischer Darstellung einen Schnitt durch einen Dampferzeuger mit einer Steinkohlefeuerung;

Fig. 2 eine Seitenansicht der Feuerung nach Fig. 1;

Fig. 3 einen Schnitt durch eine abgewandelte Ausführungsform eines Schwingförderers.

Die Feuerung nach Fig. 1 weist einen Feuerraum 1 auf, an dessen unterem Ende eine Austragvorrichtung 2 für Brennkammer-Asche angeordnet ist. Unterhalb der Austragvorrichtung 2 befindet sich ein Schwingförderer 3, dessen Förderrichtung senkrecht zur Zeichenebene verläuft.

Die Austragvorrichtung 2 weist einen abgewinkelten Auslaß 4 auf, so daß der Schwingförderer 3 versetzt angeordnet ist und nicht im direkten Strahlungsbereich des Feuerraums 1 liegt. Der Schwingförderer 3 ist also thermisch abgeschirmt. Eine nicht versetzte Anordnung ist gleichermaßen möglich.

Der Schwingförderer 3 weist eine Schwingrinne 5 auf, die in einem Luftkasten 6 angeordnet ist. Wie in Fig. 2 angedeutet, wird der Luftkasten 6 mit Druckluft beaufschlagt, und zwar über eine Leitung 7, die von einer Verbrennungsluftleitung 8 abzweigt. Die Luft strömt unter der Schwingrinne 5 entlang und bewirkt eine indirekte Kühlung der in der Schwingrinne transportieren Asche. Zur Verbesserung des Wärmeübergangs ist die Unterseite der Schwingrinne 5 mit Kühlrippen 9 besetzt.

Die durch den Luftkasten 6 hindurchgeförderte Luft wird als vorgewärmte Verbrennungsluft in die Feuerung 1 eingegeben, und zwar im vorliegenden Fall über eine gesonderte Leitung 10. Alternativ kann die vorgewärmte Verbrennungsluft auch in die Verbrennungsluftleitung 8 zurückgefördert werden und von dort direkt oder über die Brenner in den Feuerraum gelangen.

Im Gegensatz zu der indirekten Kühlung der Asche nach den Fig. 1 und 2 arbeitet der Schwingförderer 3 nach Fig. 3 mit direkter Kühlung. Hierzu sind im Boden der Schwingrinne 5 Düsenöffnungen 12 vorgesehen, die die Kühlluft durch die abtransportierte Asche hindurchblasen. Weitere Düsenöffnungen 13 sind in den Seitenwänden der Schwingrinne 5 vorgesehen, um Kühlluft auf die Oberseite der Asche aufzublasen und gleichzeitig herabfallende Aschepartikel zu kühlen.

Ferner zeigt Fig. 1, daß auch die Austragvorrichtung 2 Düsenöffnungen 14 aufweist. Diese kühlen die herabfallenden Aschepartikel im Gegenstrom, also in sehr effektiver Weise, und bewirken ferner eine Nachverbrennung der Asche, was zu einer Minimierung der Aschemenge führt. Weitere Kühlluftöffnungen können der Feuerung oder dem Dampferzeuger zugeordnet sein.

Schließlich zeigt Fig. 1, daß die Austragvorrichtung 2 mit Verschlußklappen 15 versehen ist, von denen zur Verdeutlichung die linke geschlossen und die rechte halbgeschlossen dargestellt ist. Die Verschlußklappen 15 lassen einen diskontinuierlichen Betrieb zu und ermöglichen bei kontinuierlichem Betrieb die kurzfristige Beseitigung von Störungen im Bereich des Schwingförderers, ohne daß es notwendig wäre, die Kesselanlage stillzusetzen.

Im Rahmen der Erfindung sind durchaus Abwandlungsmöglichkeiten gegeben. So läßt sich die indirekte mit der direkten Kühlung kombinieren. Ferner kann mit gesonderten Kühlluft- Gebläsen gearbeitet werden. Unter Umständen kann auf jegliche Gebläseunterstützung verzichtet werden, sofern der Unterdruck in der Feuerung zum Ansaugen der Kühlluft ausreicht. Eine Gebläseunterstützung hat allerdings den Vorteil, daß durch entsprechend hohe Strömungsgeschwindigkeit in den Düsenöffnungen dazu beigetragen werden kann, daß sich die Düsenöffnungen nicht zusetzen. Dies gilt auch für die im Bereich der Austragvorrichtung angeordneten Düsenöffnungen. Wird auf eine Gebläseunterstützung verzichtet, so kann bei der Ausführungsform nach Fig. 3 der Luftkasten entfallen. Ggf. besteht ferner die Möglichkeit, an den Schwingförderer nach Fig. 2 einen weiteren Schwingförderer anzuschließen, der ebenfalls mit einer Kühleinrichtung versehen wird, wobei die beiden Kühleinrichtungen durchaus unterschiedlich aufgebaut sein können.


Anspruch[de]
  1. 1. Feuerung mit
    1. - einem Feuerraum (1),
    2. - mindestens einer am unteren Ende des Feuerraums (1) angeordneten Austragvorrichtung (2) für Brennkammer-Asche und
    3. - einem unterhalb der Austragvorrichtung (2) angeordneten Förderer zum Aufnehmen und Abtransportieren der ausgetragenen Asche in trockenem Zustand,
    dadurch gekennzeichnet,
    1. - daß der Förderer als Stetigförderer ausgebildet ist und
    2. - daß eine Einrichtung zum Kühlen der Asche mittels Luft vorgesehen ist.
  2. 2. Feuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Stetigförderer als Schwingförderer (3) ausgebildet ist und eine zur Austragsvorrichtung (2) hin offene Schwingrinne (5) aufweist.
  3. 3. Feuerung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Boden der Schwingrinne (5) mit Düsenöffnungen (12) für die Kühlluft versehen ist.
  4. 4. Feuerung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwingrinne (5) mit seitlichen Düsenöffnungen (13) für die Kühlluft versehen ist.
  5. 5. Feuerung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Austragvorrichtung (2) mit Düsenöffnungen (14) für die Kühlluft versehen ist.
  6. 6. Feuerung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens einige der Düsenöffnungen (12 bis 14) an ein Gebläse angeschlossen sind.
  7. 7. Feuerung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwingrinne (5) mit einem Luftkasten (6) kombiniert ist, der an den Feuerraum (1) angeschlossen ist.
  8. 8. Feuerung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterseite der Schwingrinne (5) mit Kühlrippen (9) o. dgl. versehen ist.
  9. 9. Feuerung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Luftkasten (6) an ein Gebläse angeschlossen ist.
  10. 10. Feuerung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Gebläse das Verbrennungsluftgebläse ist.
  11. 11. Feuerung nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlluft als vorgewärmte Verbrennungsluft in den Verbrennungsluftstrom eingeführt wird.
  12. 12. Feuerung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Austragvorrichtung (2) mit einem abgewinkelten Auslaß (4) versehen ist und daß der Stetigförderer unterhalb des abgewinkelten Auslasses (4) angeordnet ist.
  13. 13. Feuerung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Austragvorrichtung (2) mit Verschlußklappen (15) versehen ist.






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