Welcher Wirbelschichtkessel oder welche Kohlenstaubfeuerung ist besser?

Der Kohlenstaubofen zeichnet sich durch einen hohen Wirkungsgrad, eine breite Anpassungsfähigkeit an Wirbelschichtbrennstoff und geringe Emissionen aus.

Mittlerweile gibt es auch Wirbelschichten mit großer Tonnage und es gibt auch 60-W-Geräte.

Dieser Beitrag wurde zuletzt von Xiao Zhuanjia am 4.12.2017 um 11:50 Uhr bearbeitet. Das Verbrennungsverfahren mit zirkulierender Wirbelschicht von Kesseln mit zirkulierender Wirbelschicht weist im Vergleich zu Kesseln mit anderen Verbrennungsverfahren die folgenden Eigenschaften auf. 1. Große Auswahl an brennbaren Brennstoffen Im Ofen eines zirkulierenden Wirbelschichtkessels befindet sich eine große Menge an Bettmaterial, das aus festen Partikeln besteht. Bei diesen heißen Feststoffpartikeln kann es sich um Sand, Kies, Kalkstein und Kohlenasche handeln. Der zugesetzte Brennstoff macht bezogen auf den Massenanteil nur 1 bis 3 % des gesamten Bettmaterials aus. Das zirkulierende Wirbelbett ist ein schnelles Bett, das eine starke interne Zirkulationsbewegung im Ofen erzeugt, bei der sich der Luftstrom und die Feinpartikel im zentralen Bereich nach oben bewegen, während sich die Partikelcluster im umgebenden wandnahen Ringbereich nach unten absetzen. Darüber hinaus werden die mit dem Rauchgas aus dem Ofen ausströmenden hochtemperierten Feststoffpartikel abgeschieden und aufgefangen und anschließend aufgrund des externen Zirkulationseffekts wieder in den Ofen zurückgeführt, was die Wärme- und Stoffübergangsprozesse im Ofen deutlich verstärkt. Die Temperatur im Ofen kann gleichmäßig bei etwa 850 °C gehalten werden, und die dem Ofen zugeführten Brennstoffpartikel werden schnell auf die Ofentemperatur erhitzt und entzünden und verbrennen. Daher können Kessel mit zirkulierender Wirbelschicht verschiedene feste Brennstoffe ohne Hilfsbrennstoff verbrennen, von Anthrazit mit geringer Flüchtigkeit über bituminöse Kohle mit hohem Schwefelgehalt bis hin zu Kohle mit hohem Aschegehalt und einem Aschegehalt von bis zu 40 % bis 60 %, die zufriedenstellend verbrannt werden kann. Darüber hinaus kann dieser Kesseltyp auch andere feste Brennstoffe wie Petrolkoks, Schiefer usw. verbrennen, und sein Brennstoffanwendungsbereich ist sehr breit. 2. Hohe Verbrennungseffizienz: Obwohl die Brennstoffpartikel bei der Verbrennung mit zirkulierender Wirbelschicht Dutzende oder sogar Hundertfache dicker sind als Kohlenstaub, kann die Verbrennungseffizienz bei guter Auslegung und Betrieb das Niveau von Kohlenstauböfen erreichen. Die Hauptgründe, warum Kessel mit zirkulierender Wirbelschicht eine hohe Verbrennungseffizienz aufrechterhalten können, sind folgende:: Zunächst gelangen frische Brennstoffpartikel in den Ofen und vermischen sich schnell mit einer großen Menge heißem Bettmaterial, das sofort entzündet und verbrannt werden kann. Darüber hinaus ist die Gas-Feststoff-Mischung im Ofen stark und die Verbrennungsgeschwindigkeit hoch. ； Darüber hinaus ist bei diesem Kesseltyp die Verbrennungszone über den gesamten Ofen verteilt. Die unverbrannten Partikel, die mit dem Luftstrom aus dem Ofen strömen, werden durch den Zyklonabscheider abgetrennt und dann zur Zirkulation und Verbrennung in den Ofen zurückgeführt. Daher verlängert sich die Brenndauer des Kraftstoffs erheblich, was das Ausbrennen des Kraftstoffs begünstigt. ； Natürlich gibt es auch einige Feinpartikel, die nicht vom Zyklonabscheider erfasst werden und mit dem Rauchgas in den Rauchabzug auf der Heizfläche an der Rückseite des Kessels strömen, was zu teilweise unvollständigen Verbrennungsverlusten führt. Um diesen Teil des Verbrennungsverlusts zu reduzieren, können diese feinen Partikel am Boden des Kesselabzugs gesammelt und zur Verbrennung zurück in den Ofen geleitet werden. 3. Gute Entschwefelungswirkung. Einer der Hauptnachteile von Kohlenstauböfen besteht darin, dass der Abgasrauch eine große Menge SO2-Gas enthält, das während des Verbrennungsprozesses entsteht. SO2-haltiges Rauchgas belastet die Umwelt erheblich, wenn es in die Atmosphäre gelangt. Um den SO2-Gehalt im Rauchgas zu reduzieren und den Anforderungen des Umweltschutzes gerecht zu werden, ist häufig der Einsatz teurer Rauchgasentschwefelungsanlagen oder die Zugabe von Entschwefelungsmitteln (Absorptionsmitteln) während des Verbrennungsprozesses erforderlich. Häufig verwendete Entschwefelungsmittel sind Kalkstein (CaCO3j) und Dolomit (CaCO3 • MgCO3). In zirkulierenden Wirbelschichtkesseln wird der Entschwefeler im Ofen bei optimaler Reaktionstemperatur entschwefelt. Die interne Zirkulations- und Trenneinrichtung für Brennstoff und Materialien im Ofen sowie die externe Zirkulation, die durch die Rückführeinrichtung verursacht wird, bewirken, dass die durchschnittliche Verweilzeit des Entschwefelungsmittels im Ofen mehrere zehn Minuten beträgt. Daher kann der Entschwefelungsprozess vollständig durchgeführt werden. Wenn Kalkstein als Entschwefelungsmittel Ca/S=2 verwendet wird, kann die Entschwefelungseffizienz bis zu mehr als 90 % und die Ausnutzungsrate des Entschwefelungsmittels bis zu mehr als 50 % betragen. Der SO2-Gehalt (Normzustand) im in die Atmosphäre abgegebenen Rauchgas beträgt weniger als 200 mg/m3, was den Anforderungen entspricht * * Umweltschutzstandards machen teure Rauchgasentschwefelungsanlagen überflüssig. 4. Geringe Emission von Stickoxiden NOx. Ein weiterer umweltschädlicher Stoff in Kesselabgasen sind Stickoxide NOx. NOx im Rauchgas kann entsprechend seinem Entstehungsmechanismus in drei Kategorien eingeteilt werden: thermisches NOx, schnelles NOx und Brennstoff-NOx. Thermisches NOx entsteht durch die Oxidation von in der Verbrennungsluft enthaltenem N2 bei hohen Temperaturen. ； Schnelles NOx entsteht durch die Reaktion zwischen Zwischenprodukten, die bei der Kraftstoffverbrennung und -zersetzung entstehen, und N2. ； Kraftstoffartiges NOx entsteht durch die Oxidation organischer Sauerstoffverbindungen, die im Kraftstoff während der Verbrennung enthalten sind. In kohlebefeuerten Kesseln macht schnelles NOx einen kleinen Anteil des gesamten NOx-Gehalts aus, im Allgemeinen weniger als 5 %. Daher handelt es sich bei den Stickoxiden im Abgasrauch hauptsächlich um thermisches NOx und Kraftstoff-NOx. Untersuchungen zeigen, dass sowohl Kraftstoff-NOx als auch thermisches NOx in engem Zusammenhang mit der Verbrennungstemperatur stehen. Je höher die Verbrennungstemperatur, desto höher ist der NOx-Gehalt dieser beiden Arten und umgekehrt. Insbesondere thermisches NOx wird deutlicher von der Verbrennungstemperatur beeinflusst. Die Ofentemperatur des zirkulierenden Wirbelschichtkessels beträgt etwa 850 °C. Zu diesem Zeitpunkt ist die Menge des erzeugten thermischen NOx geringer und macht im Allgemeinen weniger als 10 % der gesamten NOx-Emissionen aus. Darüber hinaus wird die für die Verbrennung in zirkulierenden Wirbelschichtkesseln benötigte Luft stufenweise zugeführt. Die Menge der unter der Luftverteilungsplatte zugeführten Primärluft ist geringer als die für die Verbrennung erforderliche Sauerstoffmenge, sodass der ausgefällte Brennstoffstickstoff nicht vollständig mit Sauerstoff reagieren kann, um Stickoxide zu erzeugen. Die Sekundärluft wird oberhalb der Reduktionszone im unteren Teil des Ofens in den Ofen geleitet. Zu diesem Zeitpunkt ist der aus dem Kraftstoff ausgefällte Stickstoff zu molekularem Stickstoff geworden, sodass es nicht leicht zur Bildung von NOx kommt. Durch die sinnvolle Organisation der segmentierten Luftzufuhr und der segmentierten Verbrennung kann die Entstehung von brennstoffartigem NOx effektiv reduziert werden. Daher beträgt der NOx-Emissionsbereich im Rauchgas von Kesseln mit zirkulierender Wirbelschicht (50–150) ppm, was den Umweltschutzbestimmungen verschiedener Länder entsprechen kann. 5. Die Wärmebelastung des Ofenabschnitts ist hoch, was die Entwicklung von Kesseln mit großer Kapazität begünstigt. Die Luftströmungsgeschwindigkeit im Ofen von Kesseln mit zirkulierender Wirbelschicht beträgt das 3- bis 5-fache derjenigen von Kesseln mit sprudelnder Wirbelschicht. Die Durchmischung im Ofen ist stark und die Wärmeübertragung erfolgt schnell. Die Wärmebelastung des Ofenabschnitts ist auch viel größer als die von Kesseln mit sprudelnder Wirbelschicht, im Allgemeinen 3 bis 5 MW/m2, was ein Niveau erreichen kann, das mit Kohlenstaubkesseln vergleichbar ist. 6. Die Kesselleistung verfügt über einen großen Einstellbereich und eine schnelle Anpassungsrate. In einem Kessel mit zirkulierender Wirbelschicht kann die Ofentemperatur erhöht werden, indem die Menge der Zirkulation, die in den externen Wärmetauscher gelangt, verringert wird. Auf diese Weise kann der Abfall der Ofentemperatur, der durch die Verringerung des Brennstoff- und Luftvolumens bei geringer Last verursacht wird, ausgeglichen werden, sodass die Ofentemperatur immer noch im optimalen Betriebszustand der Ofentemperatur gehalten werden kann. Daher kann der Einstellbereich der Kesselleistung erweitert werden und der Kessel kann im Allgemeinen stabil bei 25 % bis 30 % der normalen Leistung des Kessels arbeiten. Aufgrund der hohen Gasgeschwindigkeit und der schnellen Wärmeübertragung des Ofens erfolgt außerdem eine schnelle Leistungsanpassung, die bis zu 4 %/min erreichen kann. 7. Asche und Schlacke können vielfältig und umfassend genutzt werden. Aufgrund der Verbrennung bei niedriger Temperatur und der hohen Verbrennungseffizienz sind die aus dem zirkulierenden Wirbelschichtkessel ausgetragenen Asche und Schlacke nicht geschmolzen und weisen einen geringen Kohlenstoffgehalt auf. Aufgrund der Verwendung der Entschwefelungstechnologie im Ofen, bei der Entschwefelungsmaterialien zugesetzt werden, ist der Feststoffascheaustrag jedoch im Allgemeinen 1,5- bis 2-mal so hoch wie bei einem Kohlenstaubkessel mit der gleichen Kapazität. Und die Asche enthält eine große Menge an Kalziumoxid und Kalziumsulfat, im Gegensatz zu pulverisierter Kohlekesselasche, die hauptsächlich aus Siliziumoxid besteht. Seine Asche kann umfassend in Zementzusätzen, Baumaterialien und der Ziegel- und Fliesenproduktion eingesetzt werden. Eine Reihe von Eigenschaften von Kesseln mit zirkulierender Wirbelschicht haben sich nach und nach zu einem kohlebefeuerten Kessel mit einer breiten Palette anwendbarer Brennstoffe, hohem Wirkungsgrad und geringer Umweltverschmutzung entwickelt. Es eignet sich nicht nur für Industriekessel, sondern auch für große Kraftwerkskessel und verfügt über breite Anwendungs- und Entwicklungsperspektiven.

Kohlenstauböfen haben einen hohen thermischen Wirkungsgrad und es besteht im Grunde kein Problem mit dem Verschleiß der Ofenheizflächen. Die Kesseltechnik ist ausgereift, das System jedoch komplex.； Zirkulierende Wirbelschichtkessel bieten eine breite Brennstoffanpassungsfähigkeit, einen guten Umweltschutz und eine hohe Verbrennungseffizienz. Das Kesselsystem ist einfach, die umfassende Ausnutzung von Asche und Schlacke ist gut und die Leistung bei geringer Last ist besser als bei Kohlenstauböfen. Ein häufiges Problem besteht darin, dass die Heizflächen von Öfen während des Betriebs verschleißen.

Kohlenstauböfen nehmen eine große Fläche ein und sind teuer. Bei Wirbelschichten soll es sich um eine stickstoffarme Verbrennung handeln, doch neue Wirbelschichten müssen nun auch mit Denitrierungssystemen ausgestattet sein, sonst werden die Umweltschutzstandards nicht eingehalten.