Online-Korngrößenbestimmung von Asche in Wirbelschicht-Feuerungsanlagen

Projektnummer 253

Für Betreiber von Wirbelschicht-Feuerungsanlagen ist die Kenntnis der Korngröße des Bettmaterials wichtig. Die Stärke der internen Aschezirkulation in der Wirbelbrennkammer wird primär durch die Korngröße bestimmt. Diese Aschezirkulation wiederum wirkt stark auf das Verbrennungsergebnis, also die Menge des Unverbrannten und die Höhe der Emissionen. Bei Braunkohle-Anlagen wird damit noch zusätzlich die Verschmutzung und bei Circofluid-Anlagen die Erosion der Heizflächen im 1. Zug beeinflusst.

Mehrere Betreiber berücksichtigen in ihrer Betriebsweise die Korngröße des Bettes bereits, wobei sie die Werte durch Probenziehen und Laboranalyse ermitteln. Das Fahrpersonal erhält die Werte daher nur zeitverzögert und tabellarisch. Bei einem online vorhandenen Wert der Korngröße könnte das Fahrpersonal die Betriebsweise unverzögert geänderten Betriebszuständen anpassen, insbesondere bei Lastwechseln, Umstellung bzw. Mischung von Kohlen, Zufeuerung von Reststoffen wie Holzschnitzeln oder Tiermehl.

Von der TU Delft wurde ein Online-Verfahren zur Ermittlung der Korngröße von Bettmaterial entwickelt, wobei als Messgröße nur der Druckverlauf im Bett benötigt wird. Mit einem aufwändigen mathematischen Algorithmus (analog der Chaos-Theorie) wird aus dem gemessenen Druckverlauf die mittlere Korngröße berechnet. Das Verfahren wurde von der TU Delft bereits in zwei Anlagen erfolgreich angewendet, um beginnende Kornagglomerationen vorherzusagen.

In diesem Forschungsprojekt soll mit dem Online-Messverfahren nunmehr die mittlere Korngröße im Bett von zirkulierenden WSF-Anlagen ermittelt werden. In den Versuchen sollen die Betriebsparameter, die die Fluidisierung beeinflussen, wie Geschwindigkeit, Temperatur, Beladung, das Druckniveau usw. herausgefiltert werden. Dazu wird während der gesamten Messzeit eine begleitende Laboranalyse des Bettmaterials durchgeführt.

Das Ziel des Projektes ist, das Online-Messverfahren zur Ermittlung der mittleren Korngröße des Bettmaterials für die Anwendung in zirkulierenden Wirbelschichtanlagen zu verifizieren und darzustellen.

Aufgrund praktischer Erfahrungen aus dem Vorläuferprojekt 214, das in den Jahren 2001 und 2002 durchgeführt wurde, sind für das aktuelle Projekt umfangreiche zweigleisige Vorversuche geplant. Damit soll sichergestellt werden, dass eventuelle Störungen bzw. Fehlerquellen rechtzeitig erkannt und beseitigt werden.

Das Projekt wird von April 2004 bis März 2005 bei der Sachtleben Chemie GmbH unter der Projektleitung von H. G. Hendriks durchgeführt. Der VGB-Arbeitskreis "Wirbelschichtfeuerungen" begleitet die Untersuchungen fachlich.