Messungen an einer Rotafluid-Wirbelschichtfeuerung und Optimierung der Betriebsparameter:
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| Format: | Abschlussarbeit Buch |
| Sprache: | German |
| Veröffentlicht: |
Düsseldorf
VDI-Verl.
1996
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| Ausgabe: | Als Ms. gedr. |
| Schriftenreihe: | Verein Deutscher Ingenieure: [Fortschritt-Berichte VDI / 6]
352 |
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| Online-Zugang: | Inhaltsverzeichnis |
| Beschreibung: | XIII, 121 S. Ill., graph. Darst. |
| ISBN: | 3183352060 |
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| adam_text | Titel: Messungen an einer Rotafluid-Wirbelschichtfeuerung und Optimierung der Betriebsparameter
Autor: Wenzel, Peter
Jahr: 1996
Inhaltsverzeichnis v Messungen an einer Rotafluid-Wirbelschichtfeuerung und Optimierung der Betriebsparameter Inhaltsverzeichnis................................................................................................... V Verzeichnis der verwendeten Symbole.................................................................. IX 1 Einführung und Aufgabenstellung 1.1 Energiewirtschaftliche Rahmenbedingungen......................................... 1 1.2 Grundprinzipien der Wirbelschichtfeuerungstechnik............................4 1.3 Aufgabenstellung...................................................................................... 7 2 Beschreibung der Rotafluid-Versuchsanlage 2.1 Konzeptentwicklung................................................................................. 8 2.2 Aufbau der Heißanlage............................................................................. 10 2.2.1 Reaktor................................................................................................... 12 2.2.2 Meßeinrichtungen................................................................................... 14 3 Inbetriebnahme der Versuchsanlage 3.1 Herstellen der Funktionstüchtigkeit ........................................................ 16 3.1.1 Aufheizen des Bettmaterials................................................................... 16 3.1.1.1 Anfahrbrenner......................................................................................... 19 3.1.1.2 Luftvorwärmer......................................................................................... 21 3.1.1.3 Heizöleindüsung..................................................................................... 23 3.1.2 Bekohlung............................................................................................... 27 3.1.2.1 Suspensionsaufbereitung....................................................................... 28 3.1.2.2
Fördermaschinen.................................................................................... 29 3.1.3 Kühlsystem............................................................................................. 31 3.1.4 Meß-und Regelungstechnik................................................................... 32 3.1.5 Brennstoffaustragung.............................................................................. 32 3.1.5.1 Änderung des Korngrößenspektrums..................................................... 33 3.1.5.2 Feuerfeste Auskleidung im Schichtbereich............................................. 33 3.2 Betriebsverhalten 35
VI 4 Auswahl und Variation der Betriebsparameter 4.1 Feuerungstechnische Parameter ............................................................. 37 4.1.1 Prozeßtemperatur................................................................................... 37 4.1.2 Wärmeauskopplung, Brennstoffleistung................................................. 38 4.1.3 Brennstoffart, Ca/S-Verhältnis................................................................ 40 4.1.4 Kornspektrum des Inertmaterials............................................................ 40 4.1.5 Feuerraumdruck, Luftverhältnis, Fluidisierungszustand......................... 42 4.1.6 Luftverteilung.......................................................................................... 43 4.2 Energetische und fluiddynamische Eckdaten der Versuchsanlage ..... 43 4.2.1 Zu- und abgeführte Energieströme im Auslegungspunkt...................... 43 4.2.2 Fluidisierungszustand............................................................................ 44 4.2.2.1 Leerrohr- und Zwischenkorngeschwindigkeiten im Auslegungspunkt... 44 4.2.2.2 Minimalfluidisierungs- und Austragungsgeschwindigkeiten für die vorgesehenen Kornspektren unter Betriebsbedingungen..................... 46 4.2.2.3 Charakteristik der Fluidisierung im Auslegungspunkt............................ 49 5 Schadstoffemissionen und Austragungsraten 5.1 Schwerpunkte der Untersuchungen ........................................................ 51 5.2 Theoretische Abschätzungen .................................................................. 52 5.2.1 Gasförmige Emissionen......................................................................... 52 5.2.1.1 Stickoxide............................................................................................... 53 5.2.1.2 Kohlenmonoxid....................................................................................... 55 5.2.1.3
Schwefeldioxid....................................................................................... 55 5.2.2 Feststoffemissionen............................................................................... 56 5.2.3 Potentiale zur Emissionsreduktion durch das Rotafluid-Prinzip............. 56 5.3 Meßverfahren............................................................................................. 57 5.3.1 Rauchgasanalytik (Gasförmige Emissionen).......................................... 57 5.3.2 Staubmessungen am Zyklon, Flugstaub (Feststoffemissionen)............. 59 5.3.2.1 Ermittlung des im Zyklon abgeschiedenen Staubmassenstromes......... 60 5.3.2.2 Ermittlung der Staubbeladung im Reingas............................................. 61 5.4 Meßergebnisse.......................................................................................... 53 5.4.1 Gasförmige Emissionen.......................................................................... 54 5.4.1.1 Stickoxide und Kohlenmonoxid............................................................... 64 5.4.1.1.1 Stickstoffdioxid (N0 2 )......................................................................... 54 5.4.1.1.2 Einfluß der Wirbelschichttemperatur auf CO/NO............................... 65 5.4.1.1.3 Einfluß des Luftverhältnisses auf CO/NO.......................................... 67 5.4.1.1.4 Einfluß der Feuerraumdrucks auf CO/NO......................................... 68 5.4.1.1.5 Einfluß der Luftverteilung auf CO/NO................................................ 70
Inhaltsverzeichnis VII 5.4.1.2 Schwefeldioxid, Schwefelemissionsgrad.................................................71 5.4.1.2.1 Einfluß der Wirbelschichttemperatur auf S0 2 ....................................71 5.4.1.2.2 Einfluß des Luftverhältnisses auf S0 2 ................................................72 5.4.1.2.3 Einfluß der Luftverteilung auf S0 2 ......................................................73 5.4.1.2.4 Schwefelemissionsgrad..................................................................... 74 5.4.1.3 Kohlenwasserstoffe................................................................................. 74 5.4.2 Feststoffemissionen.................................................................................75 5.4.2.1 Staubaustrag, Austragsrate.....................................................................75 5.4.2.2 Ausbrand, Verbrennungswirkungsgrad....................................................77 5.5 Vergleich von vorausberechneten Werten, an Kaltmodellen ermittelten Werten und Meßwerten der Heißanlage................................79 5.2.1 Gasförmige Emissionen.......................................................................... 79 5.2.1 Feststoffemissionen................................................................................ 80 6 Wärmeübergang 6.1 Fluiddynamische Grundlagen...................................................................82 6.2 Entwicklung der Meßsonde.......................................................................84 6.2.1 Randbedingungen................................................................................... 85 6.2.2 Konstruktive Ausführung......................................................................... 85 6.2.3 Berechnung des äußeren Wärmeübergangskoeffizienten aus den Wassertemperaturen im Ringspalt.......................................................... 87 6.2.4 Unterkühltes
Sieden................................................................................ 89 6.3 Messungen................................................................................................ 91 6.3.1 Axialer Verlauf des Wärmeübergangskoeffizienten in Abhängigkeit vom Tangentialluftanteil................................................. 92 6.3.2 Mittelwerte und lokale Maxima des Wärmeübergangskoeffizienten........95 6.4 Auswertung und Schlußfolgerung........................................................... 97 6.4.1 Vergleich mit Kaltmodellmessungen und theoretischen Modellen.......... 97 6.4.2 Ausblick................................................................................................... 99 7 Bewertung der Versuchsergebnisse 7.1 Einhaltung der gesetzlich vorgeschriebenenen Emissionsgrenzwerte............................................................................ 100 7.2 Stand der Technik bei druckaufgeladenen Wirbelschichtfeuerungen und Einordnung der RVA.................................................. 103
VIII 7.2.1 Vergleich der Rauchgasemissionen.................................................... 103 7.2.2 Vergleich der verfahrensspezifischen Wärmeübergangseigenschaften.......................................................... 106 7.3 Beurteilung der Rauchgasqualität im Hinblick auf das Nachschalten einer Leistungsgasturbine............................................. 107 7.3.1 Gasturbinen - maximale Staubbeladungen........................................... 107 7.3.2 Heißgasentstaubung............................................................................. 108 7.4 Einsatzoptionen und Optimierungsvorschläge .................................... 109 7.4.1 Querschnittsverjüngung zum Düsenboden.......................................... 109 7.4.2 Anhebung des Systemdruckes............................................................. 110 7.4.3 Tangentialluft-Vorwärmung.................................................................. 111 7.4.4 Reduktion des Brennstoff-Wassergehalts............................................ 111 7.4.5 Anhebung der Gasturbinen-Eintrittstemperatur.................................... 112 8 Zusammenfassung........................................................................................ 114 Literaturverzeichnis............................................................................................ 117
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