DE1090632B

DE1090632B - Method for heating heat carriers for a degassing device assigned to a steam boiler

Info

Publication number: DE1090632B
Application number: DEST4746A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Karl Schaeff; Dr-Ing Heinrich Schult
Original assignee: Steinkohlen Elektrizitat AG
Current assignee: Steinkohlen Elektrizitat AG
Priority date: 1952-04-22
Filing date: 1952-04-22
Publication date: 1960-10-13

Description

Verfahren zum Aufheizen von Wärmeträgern für eine einem Dampfkessel zugeordnete Entgasungsvorrichtung Es ist bekannt, Dampfkesseln Entgasungsvorriehtungen zuzuordnen. Insbesondere kennt man solche Entgasungsvorrichtungen, bei denen die Wärmeübertragung auf den zu entgasenden Brennstoff durch hocherhitzte und vorzugsweise im Kreislauf geführte Festkörper erfolgt. Bei derartigen Verfahren ist es bekannt, als Wärmeträger entweder einen durch Teilverbrennung an der Entgasung teilnehmenden festen Brennstoff, vorzugsweise Koks, oder einen inerten mehr oder weniger feinkörnigen Feststoff, wie Sand, Korund oder andere Mineralien oder auch Metallkörper zu verwenden. Der feste Wärmeträger wird gewöhnlich im Kreislauf geführt und vor Eintritt in den Entgasungsschacht durch äußere Wärmezufuhr auf die erforderliche Temperatur gebracht. Üblicherweise dient zur Aufhetzung der Wärmeträger ein Teilstrom des Entgasungsgases selbst oder ein Fremdgas. Die zum Aufheizen der Wärmeträger erforderliche Wärmemenge ist dabei sehr groß und erfordert, unter Einbezug des thermischen Wirkungsgrades der Entgasungsanlage sowie der Gasfeuerung und auf den zu entgasenden Brennstoff, etwa 25 bis 35°/o der Brennstoffe. Die bekannten Verfahren dieser Art arbeiten. daher recht unwirtschaftlich und haben sich aus diesem Grund auch kaum durchsetzen können.Method for heating up heat carriers for a steam boiler associated degassing device It is known steam boiler degassing devices assign. In particular, such degassing devices are known in which the Heat transfer to the fuel to be degassed by highly heated and preferably circulated solids takes place. In such procedures it is known as a heat transfer medium either one participating in the degassing through partial combustion solid fuel, preferably coke, or an inert more or less fine-grained fuel Solid, such as sand, corundum or other minerals or metal bodies to be used. The solid heat transfer medium is usually circulated and before entering the The degassing shaft is brought to the required temperature by external heat supply. Usually, a partial flow of the degassing gas is used to increase the heat transfer medium itself or a foreign gas. The amount of heat required to heat up the heat transfer medium is very large and required, taking into account the thermal efficiency the degassing system as well as the gas furnace and the fuel to be degassed, about 25 to 35 per cent of the fuel. The known methods of this type work. therefore quite uneconomical and for this reason have hardly gained acceptance can.

Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, das Aufheizen von Wärmeträgern für eine einem Dampfkessel zugeordnete Entgasungsvorrichtung mittels heißer Kesselrauchgase vorzunehmen.The invention has the task of heating heat carriers for a degassing device assigned to a steam boiler using hot boiler flue gases to undertake.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aufheizen von Wärmeträgern für eine einem Dampfkessel zugeordnete Entgasungsvorrichtung mittels heißer Dampfkesselrauchgase und besteht darin, dem Dampfkessel die Rauchgase mit einer unterhalb des Aschenschmelzpunktes liegenden Temperatur zu entnehmen und zum vollständigen Aufheizen der Wärmeträger noch .fehlende Wärmemengen in. einer Zusatzfeuerung der Aufheizeinrichtung zu erzeugen. Zweckmäßig werden die Kesselrauchgase nach Aufheizen der Wärmeträger und auch die Abgase der Zusatzfeuerung wieder in eine ihrer Temperatur entsprechenden Zone des Kessels zurückgeführt.The invention relates to a method for heating heat carriers for a degassing device assigned to a steam boiler using hot steam boiler flue gases and consists in the steam boiler the flue gases with a below the ash melting point to take the lying temperature and to completely heat up the heat transfer medium Generate missing amounts of heat in an additional firing of the heating device. The boiler flue gases are expedient after heating up the heat transfer medium and also the Flue gases from the auxiliary combustion system are returned to a zone of the corresponding to their temperature Recirculated boiler.

Verwendet man heiße Dampfkesselrauchgase zum Aufheizen von Wärmeträgern, so wird man im allgemeinen bemüht sein, zur genügenden Aufhetzung der Wärmeträger die Rauchgase an einer Stelle der Kesselfeuerung zu entnehmen, wo die Rauchgase noch eine sehr hohe, auf oder sogar über dem Schmelzpunkt der mitgerissenen Aschenteile liegenden Temperatur besitzen. Die sich bei solchen Temperaturen in teigigem Zustand befindlichen Aschenteilchen neigen bekanntlich dazu, sich an festen Körpern anzusetzen. Das würde dazu führen, daß nach kurzer Zeit Verkrustungen in der Aufheizeinrichtung sowie deren Zu-und Ableitungen auftreten. Außerdem würden sich Aschenteilchen an den Wärmeträgern selbst festsetzen und so in den Entgasungsschacht gelangen. Infolge der Reibung zwischen den Wärmeträgern und dem im Entgasungsschacht befindlichen festen Brennstoff würden sich ferner die mitgeführten Aschenteilchen wieder von den Wärmeträgern ablösen und teils im Entgasungsrückstand verbleiben, dessen Aschegehalt sich dadurch erheblich vergrößert, oder von den Entgasungsgasen mitgerissen werden, so daß sie die nachgeschaltete Gaskondensation verstopfen. Demgegenüber erreicht die Erfindung die Vermeidung dieser Nachteile, indem sie auf eine optimale Ausnutzung des Wärmeinhaltes der Rauchgase verzichtet und diese mit einer solchen Temperatur dem Dampfkessel- entzieht, daß irgendwelche Verkrustungen und Ablagerungen an den Aufheizeinrichtungen. sowie den Zu- und Ableitungen und den Wärmeträgern nicht mehr stattfinden könnest. Die geringe dann noch fehlende Wärmemenge für die Aufhetzung der Wärmeträger kann leicht durch eine Zusatzbeheizung aufgebracht werden.If hot steam boiler flue gases are used to heat up heat carriers, so one will generally endeavor to stir up the heat transfer medium sufficiently to take the flue gases at a point of the boiler where the flue gases still a very high one, at or even above the melting point of the ash particles carried along have lying temperature. Which are doughy at such temperatures As is known, the ash particles present tend to adhere to solid bodies. That would lead to incrustations in the heating device after a short time as well as their feed and discharge occur. In addition, ash particles would accumulate the heat transfer medium itself and so get into the degassing shaft. As a result the friction between the heat carriers and the one in the degassing shaft solid fuel would also remove the ash particles carried along with it the heat transfer medium and partly remain in the degassing residue, its ash content become considerably larger as a result, or be carried away by the degassing gases, so that they clog the downstream gas condensation. In contrast, achieved the invention avoids these disadvantages by aiming at optimal utilization the heat content of the flue gases dispensed with and these with such a temperature the steam boiler removes any incrustations and deposits on the Heating devices. as well as the supply and discharge lines and the heat transfer media no longer could take place. The small amount of heat then still missing for incitement the heat transfer medium can easily be applied by additional heating.

Im folgenden wird die Erfindung an Hand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung ausführlicher erläutert.In the following the invention is illustrated by means of only one exemplary embodiment Illustrative drawing explained in more detail.

Die Figur zeigt schematisch einen mit einer erfindungsgemäßen Entgasungsvorrichtung gekoppelten Dampfkessel. Der Kessel ist auf der rechten Seite der Zeichnung mit seinen Heizflächen dargestellt, und zwar von unten nach oben Verdampfungsheizflächen 1, Überhitzerheizflächen 2, Speisewasservorwärmer 3 und Luftvorwärmer 4. Diese Heizflächen können natürlich auch, wie bei den üblichen Kesselkonstruktionen in anderer Reihenfolge bzw. verzahnt und in Ein- oder Mehrzugbauart angeordnet sein.The figure shows schematically one with a degassing device according to the invention coupled steam boiler. The kettle is on the right side of the Drawing shown with its heating surfaces, from bottom to top evaporation heating surfaces 1, superheater heating surfaces 2, feed water preheater 3 and air preheater 4. These heating surfaces can of course also, as with the usual boiler constructions, in a different order or be toothed and arranged in single or multi-train design.

Links neben dem Kessel ist ein zylindrischer oder rechteckiger Schacht 5 angeordnet, welcher von den Wärmeträgern 6 (Sand- oder Korundkörpern u. dgl.) von oben nach unten durchströmt wird. Der Rücktransport der Wärmeträger erfolgt über eine Austragvorrichtung 7 und ein Becherwerk B. Die oben auf Schacht 5 aufgegebenen Wärmeträger haben eine niedrige Temperatur. Sie werden zunächst in dem Gegenstrom durch Rauchgase 9 aufgeheizt, die mit einer unterhalb des Aschenschmelzpunktes liegenden Temratur dem Kessel an einer Stelle 10 entnommen werden und die dem Kessel wieder an einer Stelle 11 zurückgegeben werden. Außerdem ist mittels eines besonderen Heizgases unterhalb der rauchgasbeheizten Säule eine Heizzone 12 angeordnet, die die Restaufheizung besorgt. Im vorliegenden Beispiel werden die Abgase des verbrannten Heizgases den Kesselrauchgasen zugemischt. Sie können jedoch auch getrennt wieder abgezogen und getrennt in den Kessel oder in andere Wärmeaustauscher geführt werden. Zwischen dieser Heizgaszone und der Entgasungszone ist noch, falls man Verluste des Entgasungsgases vermeiden will, eine besondere Sperrgaszone 13 eingeschaltet, um einen Übertritt der durch Leitung 14 abgezogenen Destillationsgase in die Heizzone 12 zu verhindern. Das Sperrgas muß dann naturgemäß auf die höchste Temperatur der Wärmeträger gebracht werden, was durch Wärmeaustauscher, sei es im Kessel, sei es in den Entgasungsabzugskanälen u. dgl., erfolgen kann.To the left of the boiler is a cylindrical or rectangular shaft 5 arranged, which of the heat carriers 6 (sand or corundum bodies and the like.) is flowed through from top to bottom. The heat transfer medium is transported back Via a discharge device 7 and a bucket elevator B. The ones placed on top of shaft 5 Heat carriers have a low temperature. You will first be in the countercurrent heated by flue gases 9, the one lying below the ash melting point Temperature can be taken from the boiler at a point 10 and that of the boiler again be returned at a point 11. In addition, it is by means of a special heating gas A heating zone 12 is arranged below the flue gas-heated column, which provides the remaining heating concerned. In the present example, the exhaust gases of the burned heating gas are the Boiler flue gases mixed in. However, they can also be withdrawn and removed separately be fed separately to the boiler or to other heat exchangers. Between this hot gas zone and the degassing zone is still in case there are losses of the degassing gas wants to avoid a special sealing gas zone 13 switched on to prevent an overflow to prevent the distillation gases withdrawn through line 14 into the heating zone 12. The sealing gas must then naturally be brought to the highest temperature of the heat transfer medium what happens through heat exchangers, be it in the boiler or in the degassing ducts and the like., Can take place.

Man kann jedoch auch auf die Sperrgaszone verzichten und durch Zuführung von Luft oder Sauerstoff die in die Heizzone übertretenden Destillationsgase zur Verbrennung bringen und zur Aufheizung mit heranziehen. Besonders einfach wird die Schaltung, wenn man auf besondere Heizgas- und Sperrgaszuführung verzichtet und lediglich die übertretenden Destillationsgase zur Restaufheizung benutzt.However, it is also possible to dispense with the sealing gas zone and to supply it of air or oxygen for the distillation gases entering the heating zone Bring combustion and use for heating. It is particularly easy Circuit if you do without special heating gas and sealing gas supply and only the overflowing distillation gases are used for residual heating.

Die Zuführung des Brennstoffes im Schacht 5 erfolgt in gemahlenem oder körnigem Zustand; beispielsweise durch besondere Aufgabedüsen 15, die mit Gas 16 beaufschlagt werden, so daß die Destillationsgase hierdurch nicht verdünnt werden.The fuel in the shaft 5 is fed in ground or granular state; for example by special feed nozzles 15, which with gas 16 are applied so that the distillation gases are not diluted thereby.

Die durch Leitung 14 strömenden Destillationsgase werden in einem besonderen Abscheider 17 von dem Entgasungsrückstand 18 getrennt, der unmittelbar der Feuerung des Kessels zugeführt wird. Die fühlbare Wärme der Destillationsgase wird in einem Speisewasservorwärmer 19 ausgenutzt.The distillation gases flowing through line 14 are in one special separator 17 separated from the degassing residue 18, which is immediately is fed to the furnace of the boiler. The sensible warmth of the distillation gases is used in a feed water preheater 19.

Die Druckverhältnisse in der Kesselanlage und in der Entgasungsanlage müssen aufeinander abgestimmt sein. Es kann dabei erforderlich werden, daß noch besondere Ventilatoren 20 in die Rauchgasentnahmeleitungen vom Kessel eingebaut werden. Zweckmäßig ist es, diese Ventilatoren auf der Seite der abgekühlten Gase einzubauen. Gegebenenfalls kann man auch durch Rauchgasklappen in den Kesselzügen bzw. in den Rauchgaskanälen zur Entgasungssäule die Widerstände entsprechend abstimmen.The pressure conditions in the boiler system and in the degassing system must be coordinated. It may be necessary that still special fans 20 built into the flue gas extraction lines from the boiler will. It is useful to have these fans on the side of the cooled gases to be built in. If necessary, you can also use flue gas flaps in the boiler flues or adjust the resistances accordingly in the flue gas ducts to the degassing column.

Da es durch die Regulierungsmaßnahmen oder durch Abstellung der Entgasungssäule vorkommen wird, daß die Kesselzüge mit verschieden großen Rauchgasmengen und mit verschieden hoher Temperatur beaufschlagt werden, so muß der Kessel für diese unterschiedliche Beaufschlagung eingerichtet sein. Hierfür gibt es folgende Möglichkeiten: 1. Der Dampfüberhitzer der Kesselanlage besitzt einen Dampfkühler, der als Einspritzkühler 21 gezeichnet ist. Es kann aber auch jede andere Dampfkühlerbauart vorgesehen werden. Man kann diese Dampfkühlungseinrichtung durch entsprechende Bemessung dazu benutzen., um auch die rauchgasseitigen Schwankungen, sei es in der Temperatur, sei es in der Menge, auszugleichen. Die Heizflächen des Dampf -überhitzers müssen dann für die geringste Rauchgasmenge oder die niedrigste Temperatur ausgelegt und die Kühleinrichtung so groß bemessen sein, daß bei voller Beaufschlagung mit Rauchgasen bzw. hohen Rauchgastemperaturen die Auslegungsdampftemperatur gehalten werden kann. Die Überschußwärme tritt dann z. B. beim Einspritzkühler als eine vermehrte, verdampfte Wassermenge auf. Die Kesselregelung, sei es automatisch, sei es von Hand, sorgt dann dafür, daß die Gesamtdampferzeugung des Kessels durch entsprechende Regelung der Kohlenzufuhr auf der erforderlichen Höhe gehalten wird.As it is through the regulatory measures or by switching off the degassing column it will happen that the boiler trains with different amounts of flue gas and with different high temperatures are applied, so the boiler must for this different Loading must be set up. There are the following possibilities for this: 1. The The boiler system's steam superheater has a steam cooler that acts as an injection cooler 21 is drawn. However, any other type of steam cooler can also be provided. You can use this steam cooling device by appropriate dimensioning., about fluctuations on the flue gas side, be it in temperature or in the Amount to balance. The heating surfaces of the steam superheater must then be used for the the smallest amount of flue gas or the lowest temperature and the cooling device be dimensioned so large that with full exposure to flue gases or high flue gas temperatures the design steam temperature can be maintained. The excess heat then occurs z. B. in the case of the injection cooler as an increased amount of evaporated water. The boiler control, be it automatic, be it by hand, then ensures that the total steam generation of the boiler by regulating the supply of coal to the required level Height is maintained.

Inwieweit bei einer solchen Auslegung die Überhitzerheizflächen vor oder hinter der Rauchgasentnahmestelle angeordnet werden, ergibt sich dabei von Fall zu Fall.To what extent the superheater heating surfaces in such a design or behind the flue gas extraction point, results from Case by case.

2. Eine weitere Auslegungsmöglichkeit, insbesondere für den Speisewasservorwärmer, ergibt sich durch Anordnung eines dampfbeheizten Speisewasservorwärmers 22, welcher beispielsweise mit Sattdampf beaufschlagt wird. Dieser dampfbeheizte Speisewasservorwärmer ist als Mischvorwärmer dargestellt. Er kann auch als Oberflächenvorwärmer ausgebildet werden, und seine Beaufschlagung kann auch mit teilweise oder ganz überhitztem Dampf erfolgen.2. Another design option, especially for the feed water preheater, results from the arrangement of a steam-heated feed water preheater 22, which for example, saturated steam is applied. This steam-heated feed water preheater is shown as a mixer preheater. It can also be designed as a surface preheater and its application can also be partially or completely superheated steam take place.

DieseEinordnung des dampfbeheiztenSpeisewasservorwärmers bringt es mit sich, daß bei großer Rauchgasentnahme aus dem Kessel die Speisewasservorwärmung im rauchgasbeheizten Speisewasservorwärmer nur gering ist und zum größten Teil in dem dampfbeheizten Vorwärmer durchgeführt wird. Dies bedeutet mit anderen Worten, daß die verdampfenden Heizflächen so viel mehr Dampf erzeugen müssen, daß die Gesamtspeisewasservorwärmung erreicht wird, daß also die Wärmeübertragung auf das Speisewasser mehr vom rauchgasbeheizten Vorwärrner auf die Verdampfungsflächen des Kessels verlagert wird. Die Gesamtkesselregelung sorgt wieder für eine richtige Einstellung der Brennstoffzufuhr im Vergleich zu der erforderlichen Dampfabgabe nach außen..This classification of the steam-heated feed water preheater brings it with it that with large flue gas extraction from the boiler the feed water preheating in the flue gas heated feed water preheater is only small and for the most part in the steam-heated preheater. In other words, this means that the evaporating heating surfaces have to generate so much more steam that the entire feed water is preheated it is achieved that the heat transfer to the feed water is more of the flue gas heated Preheater is shifted to the evaporation surfaces of the boiler. The overall boiler control again ensures a correct setting of the fuel supply compared to the required steam output to the outside ..

Auch bei der Luftvorwärmung kann man durch Anordnung eines dampfbeheizten Luftvorwärmers in gleicher Weise wie bei der Speisewasservorwärmung einen entsprechenden Ausgleich erzielen. Der Luftvorwärmer kann dabei mit Sattdampf aus der Kesseltrommel oder auch mit Dampf anderen Zustandes (niedrigen Druckes, sei es überhitzt oder nicht überhitzt usw.) beheizt werden.Air preheating can also be used by arranging a steam-heated Air preheater in the same way as for feed water preheating Achieve balance. The air preheater can use saturated steam from the boiler drum or with steam of a different state (low pressure, be it superheated or not overheated, etc.).

3. Eine andere Möglichkeit, die jedoch nicht in der Zeichnung dargestellt ist, erreicht man dadurch, daß man parallel zur rauchgasbeheizten Zone der Entgasungssäule, jedoch außerhalb des Kessels, einen besonderen Rauchgaszug einrichtet, der mit Wasser-oder Luftvorwärmheizflächen ausgerüstet ist, die dann die erforderliche Abkühlung der aus dem Kessel entnommenen Rauchgase vornehmen, so daß auch bei ausgeschalteter Entgasungssäule die herausgenommenen Rauchgase etwa in der gleichen Weise abgekühlt werden wie bei Inbetriebhaltung der Entgasungssäule. Auf diese Weise erreicht man, daß die in den Kesselzügen liegenden Heizflächen wenig beeinflußt werden. Auch für den parallelen Rauchgaszug gibt es die gleichen Regelungs- und Ausgleichsmöglichkeiten wie oben geschildert.3. Another possibility, but not shown in the drawing is achieved by parallel to the flue gas heated zone of the degassing column, however, outside of the boiler, a special flue gas duct is set up, which can be supplied with water or Luftvorwärmheizflächen is equipped, which then the necessary cooling of the Make flue gases removed from the boiler, so that even when the Degassing column cooled the removed flue gases in roughly the same way are the same as when the degassing column is in operation. In this way one achieves that the heating surfaces lying in the boiler passes have little influence will. The same control and control functions are also available for the parallel flue gas flue Compensation options as described above.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. A method for heating heat carriers for a steam boiler associated degassing device by means of hot steam boiler flue gases, characterized in that the steam boiler, the flue gases are removed with a temperature below the melting point of the ash, and that the amount of heat still missing to completely heat the heat carrier in a Additional firing of the heating device is generated.

2 The method according to claim 1, characterized in that the boiler flue gases after the heat transfer medium has been heated up and also the exhaust gases from the auxiliary furnace a zone corresponding to its temperature can be returned to the boiler heating. References considered: U.S. Patent No. 1698,345; magazine "Fuel, Heat, Power", Vol. 3, 1951; Book 6, p. 185.