Verflüssigte Bettverbrennung | Arten und Vorteile

Fluidisierung ist eine Methode, mit der Kraftstoff und Luft in einem bestimmten Verhältnis gemischt werden, um Verbrennung zu erzielen. Ein verflüssigtes Bett kann als das Bett von festen Partikeln definiert werden, die sich wie eine Flüssigkeit verhalten. Es funktioniert nach dem Prinzip, dass wenn gleichmäßig verteilt Luft bei geringer Geschwindigkeit durch ein fein verteiltes Bett von festen Partikeln nach oben geleitet wird, die Partikel ungestört bleiben, aber wenn die Luftgeschwindigkeit stetig erhöht wird, erreicht man einen Punkt, an dem die einzelnen Partikel im Luftstrom schweben.

Wenn die Luftgeschwindigkeit weiter erhöht wird, wird das Bett hochgradig turbulent und es findet eine schnelle Mischung der Partikel statt, die wie Blasenbildung in einem kochenden Flüssigkeitsbett erscheint, und dieser Verbrennungsprozess wird als Verbrennung in verflüssigtem Bett bezeichnet.

Die Geschwindigkeit der Luft, die zur Fluidisierung führt, hängt von einer Reihe von Parametern ab, wie z.B.:

1. Größe der Kraftstoffpartikel.

2. Dichte der Luft-Kraftstoff-Mischung.

Diese Parameter werden daher angemessen berücksichtigt, während die Luftströmungsgeschwindigkeit für die gewünschte Verbrennungsraten manipuliert wird. Bei der Verbrennung in verflüssigtem Bett stellt die schnelle Mischung die Temperaturgleichmäßigkeit sicher. Der Hauptvorteil des Systems der Verbrennung in verflüssigtem Bett besteht darin, dass kommunale Abfälle, Klärschlamm, Biomasse, landwirtschaftliche Abfälle und andere Brennstoffe mit hohem Feuchtigkeitsgehalt zur Wärmeerzeugung verwendet werden können.

Ein verflüssigter Ofen hat einen geschlossenen Raum mit einer Basis, die Öffnungen zum Einlassen von Luft hat. Zerkleinerte Kohle, Asche und zerkleinerte Dolomit oder Kalkstein werden im Bett des Ofens gemischt und dann wird Luft mit hoher Geschwindigkeit durch das Bett gepresst, die von unten in den Ofen eindringt.

Mit der stetigen Erhöhung der Luftgeschwindigkeit wird ein Punkt erreicht, an dem der Druckabfall über dem Bett gleich dem Gewicht pro Querschnittseinheit des Betts ist, und diese spezifische kritische Geschwindigkeit wird als minimale Fluideisierungsgeschwindigkeit bezeichnet.

Bei weiterer Erhöhung der Luftgeschwindigkeit beginnt das Bett, sich auszudehnen und zusätzliche Luft in Form von Blasen durchzulassen. Wenn die Luftgeschwindigkeit 3 bis 5 Mal die kritische Geschwindigkeit erreicht, ähnelt das Bett einem heftig kochenden Flüssigkeitsbett. Eine bildliche Darstellung der Verbrennung in verflüssigtem Bett ist in der folgenden Abbildung gezeigt:

Die Verdampferrohre des Kessels sind direkt im verflüssigten Bett eingetaucht und die Rohre, die in direktem Kontakt mit den brennenden Kohlepartikeln stehen, produzieren sehr hohe Wärmeübertragungsraten. Aufgrund dessen wird die Einheitsgröße erheblich reduziert und es entsteht auch eine Verbrennung mit sehr hoher Effizienz.

Arten der Verbrennung in verflüssigtem Bett

Die Verbrennung in verflüssigtem Bett (FBC) kann in 2 Varianten vorliegen, nämlich:

1. Vertikale FBC: Diese werden in der Regel in kleineren Anlagen verwendet und haben die Kapazität, bis zu 6 Tonnen Dampf pro Stunde zu produzieren. Ihre vertikale Form reduziert die Gesamtmaße des Dampfkessels und ist extrem effizient in Anlagen, wo der Platz begrenzt ist.

2. Horizontale FBC: Die Kapazität beträgt fast 10 Mal so viel wie bei der vertikalen FBC. Sie können bis zu 60 Tonnen Dampf pro Stunde produzieren und sind horizontal in Bezug auf die Kesselrohre angeordnet. Die hohe Kapazität der horizontalen FBC kombiniert mit ihrer hohen Effizienz macht sie zu einer äußerst wünschenswerten Wahl für die Kohlebefeuerte thermische Energieerzeugungsanlage.

Vorteile und Nachteile der Verbrennung in verflüssigtem Bett

FBC wird heutzutage in allen großen Kraftwerken weltweit intensiv verwendet, dank der zahlreichen Vorteile, die es gegenüber anderen vorherrschenden Verbrennungsmethoden bietet. Einige davon sind:

1. Hohe thermische Effizienz.

2. Einfaches Aschenabscheider-System, um es für den Zement herzustellen.

3. Kurze Inbetriebnahme- und Montagezeit.

4. Vollautomatisch und damit sichere Betriebsweise, auch bei extremen Temperaturen.

5. Effiziente Betriebsweise bei Temperaturen bis hinunter zu 150oC (d.h. deutlich unterhalb der Aschenschmelztemperatur).

6. Reduzierte Kohlenzerkleinerung etc. (Pulverkohle ist hier nicht notwendig).

7. Das System kann schnell auf Änderungen der Lastbedarfe reagieren, dank der schnellen Herstellung eines thermischen Gleichgewichts zwischen Luft und Kraftstoffpartikeln im Bett.

8. Der Betrieb des verflüssigten Ofens bei niedrigeren Temperaturen hilft, die Luftverschmutzung zu reduzieren. Der Betrieb bei niedrigeren Temperaturen reduziert auch die Bildung von Stickoxiden. Durch Hinzufügen von Dolomit (einem Calcium-Magnesium-Carbonat) oder Kalkstein (Calcium-Carbonat) zum Ofen kann auch die Abgabe von Schwefeloxiden in die Atmosphäre reduziert werden, wenn gewünscht.

Angesichts all dieser Vorteile der Verbrennung in verflüssigtem Bett, bei denen die Verbrennung in verflüssigtem Bett als die beste verfügbare Alternative heute hervortritt, ist der Hauptnachteil dieses Systems, dass die Ventilatorleistung auf einem erheblich hohen Niveau gehalten werden muss, da die Luft kontinuierlich unter sehr hohem Druck zugeführt werden muss, um das Bett zu unterstützen. Dies erhöht wiederum die Betriebskosten der Hilfsaggregate der Anlage. Allerdings wird dies mehr als ausgeglichen durch die hohen Effizienzwerte, die FBC bietet.

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