Aschetransportsysteme für Heizkessel

Wenn Kohle verbrannt wird, ist immer ein effizientes Aschetransportsystem erforderlich. Dies gilt besonders für Kohlekraftwerke, in denen große Mengen Flugasche entstehen. Diese Asche kann eine erhebliche Beeinträchtigung für die Umwelt darstellen und ist zudem aufgrund ihrer Abrasivität und der geringen Korngröße schwierig zu handhaben. Das Umweltbewusstsein nimmt in Bezug auf hydraulische Aschetransportsysteme zu, denn es sind hohe Kosten für Wasser und Flächen involviert. Aus diesem Grund hat man nach einem besseren System gesucht.

Die Kriterien für ein solches System waren Stabilität, Einfachheit und ein geringer Schulungsaufwand für Bedien- und Wartungspersonal. Der Trogkettenförderer von Fairfield erfüllt diese Anforderungen nachweislich. Das Prinzip der Fairfield-Trogkettenförderer ist mittlerweile in den meisten Industrien weltweit fest etabliert und wird in vielen Kraftwerken für die Flugaschebeseitigung eingesetzt.

Fairfield-Trogkettenförderer

Die Kette ist durch das Material vollständig bedeckt und bewegt so die gesamte Masse schonend in einer ruhigen Massivsäule vorwärts. Das Material wird nicht gezogen, und Partikel werden weder gerollt noch umgewälzt. Fairfield-Förderer werden in Standardgrößen von einer Breite ab 200 mm aufwärts gefertigt, sodass sie sich an die jeweiligen Anforderungen anpassen lassen.

• Mehrere Zuführungen bzw. Auslässe ermöglichen einen proportionalen Ein- und Auslass beim Transport.
• Zwei-Wege-Förderer von Fairfield transportieren das Material in beide Richtungen.

1. Vollständig umschlossenes Gehäuse
2. Integrierte oder unabhängig montierte Antriebe
3. Verstopfungs- detektor
4. Ein oder mehrere Auslässe
5. Hochfeste Förderkette von Fairfield
6. Einzelne oder mehrere Zuführungen
7. „RoCon”-Sicherheitsschalter für Geschwindigkeitsabfall

Die Gurtgeschwindigkeit wird durch Abtasten der Ausgabedauer mit einem an der Antriebswelle angebrachten Wechselstrom-Tachometer bestimmt. Diese Zeitspanne wird in eine binäre Zahl umgewandelt, mit einem Kalibrierungsfaktor multipliziert und dann in ein Gurtgeschwindigkeitssignal konvertiert. Der Mikroprozessor multipliziert das Signal für Geschwindigkeit und Gewicht für den Dosiererausgang.

Vorteile des Stock Fairfield-Systems

Kosteneffizient

• Die Kapitalkosten sind im Vergleich zu anderen hydraulischen oder pneumatischen Transportsystemen äußerst wettbewerbsfähig.
• Die Energiekosten für den laufenden Betrieb sind deutlich geringer als bei den meisten anderen Systemen.
• Die Schwerlastkonstruktion besteht aus einfachen Modulen, hochfesten Ketten, Verstopfungsdetektoren sowie Schaltern für Überlast und Geschwindigkeitsabfall – allesamt einfach zu wartende Komponenten.

Vollständig umschlossen

• Maschinen, Umlenkstationen, Gelenke und Rutschen sind staubdicht und witterungsbeständig konstruiert.

Druckdicht

• Das vollständig umschlossene Gehäuse minimiert den Lufteintritt in ein Unterdrucksystem und den Gasaustritt aus einem Überdrucksystem.

Arbeitsersparnis

• Das System beinhaltet keine komplizierten elektronischen Steuerungen und ist durch die mechanischen Komponenten einfach zu warten.

Kontinuierlicher Austrag

• Das STOCK Fairfield-System ermöglicht einen kontinuierlichen Austrag der Aschebunker.

Sporadischer Austrag

• Das System kann Aschebunker leeren, in denen sich zuviel Asche angesammelt hat. Die Kapazität der Maschine ist anpassbar, um die angesammelte Asche zusätzlich zur normalen Ausladung in bestimmten Abständen auszuleeren.

Widerstandsfähig

• Die Konstruktion des Systems ist robust und langlebig. Das Prinzip der Massengutförderung in Form einer sich langsam vorwärts bewegenden Massivsäule ermöglicht eine minimale Abtragung und Abscheidung und verringert den Verschleiß von Gehäuse und Kette.

Einfach

• Kein hoher Schulungsaufwand für Bedienpersonal.

Tolerant

• Das System ist sehr robust. Daher können ihm Fremdstoffe wie Schweißdrähte, Dichtungsmaterial usw. oder Ascheklumpen nichts anhaben, die möglicherweise in das System geraten.

Vielseitig einsetzbar

• Das System eignet sich für jede Art und Güte von Asche. Eigenschaften wie mehrere Zuführungen und Auslässe sowie die Förderung in zwei Richtungen ermöglichen Flexibilität im Anlagenbau.

Bewährt

• In das System fließen mehr als 60 Jahre Erfahrung im Transport von verschiedensten Schüttgütern ein, ebenso zahlreiche Anwendungen zum Sammeln und Verarbeiten von Flugasche.

Ausstattung
Kette

Stock Fairfield-Einzelstrangkette
 

Es sind verschiedene Förderkettenglieder mit einer Bruchkraft von bis zu 600 kN verfügbar. Um die Lebensdauer des Förderkettenglieds zu verlängern, beträgt die Arbeitslast in der Regel nicht mehr als ein Sechstel der Bruchkraft.

Die Förderkettenglieder werden mittels Gesenkschmieden aus legiertem Stahl gefertigt.

Die Mitnehmer bestehen üblicherweise aus Normalstahl und weisen die gleiche Tiefe wie das Förderkettenglied auf, um eine effiziente Förderung zu ermöglichen. Die Anbringung am Förderkettenglied erfolgt mittels Schmelzschweißen. Das sorgt für eine extrem stabile Verbindung und mindert das Risiko, dass Mitnehmer beim versehentlichen Einschleusen von Fremdmaterial abbrechen. Die Förderelemente sind mit einem Splintbolzen aus eingesetztem Stahl miteinander verbunden, der mithilfe eines Bolzensicherungsrings in seiner Position bleibt.
 

Gehäuse

Es gibt je nach Anforderung verschiedene Gehäusekonfigurationen. Einfache Gehäuse mit einer Förderungsrichtung dienen der allgemeinen Förderung, bei der die Umlenkkette durch eine Laufrolle gestützt wird.

Unterhalb der Abscheider und bei einigen anderen Anwendungen muss die Asche zunächst in den oberen Bereich der Maschine gefördert werden. Dabei wird die Zwei-Wege-Konfiguration verwendet. Sowohl in Ein- als auch in Zwei-Wege-Konfigurationen wird gelegentlich ein Doppelstranggehäuse verwendet, um einen besseren Zugang zur Unterseite des Förderfachs zu ermöglichen. Die Gehäuse sind so konstruiert, dass sie geringen Unter- und Überdrücken standhalten können.

Die Seiten und Unterteile bestehen üblicherweise aus 6 mm dicken Platten aus Normalstahl. Für die Ketten-Laufrollen wird verschleißfester Bandstahl aus Mangan verwendet. Alle Querschnittsflansche werden nach der Montage geschliffen, um eine perfekte Passgenauigkeit zu erzielen und die Luftdichte zu garantieren.

Flugasche ist zwar abrasiv, aber bei der Gehäusekonstruktion von Massgengutfördersystemen müssen deshalb keine besonderen Vorkehrungen getroffen werden.

Abrasionsschutz

Abrasionsschutz
 

Bandstahl aus Mangan an der Unterseite ist bis zu 10 mm dick. Auf ihm läuft die Kette. So entsteht eine Schutzschicht aus Asche auf der Unterseite selbst (siehe Abbildung). Auf den Gehäuserutschen können austauschbare Verschleißbleche eingebaut werden. Der Aschebunker kann auch zum Schutz verwendet werden, wenn die Mitnehmer nicht so breit sind, um eine langsame Bewegung der Asche an den Maschinenseiten zu ermöglichen.

Terminals

Eines der größten Probleme bei der Konstruktion von Antriebs- und Spannstation ist die Vermeidung von Lufteintritt. Wellenöffnungen und Spannsysteme müssen daher unter Berücksichtigung dieser Tatsache entwickelt werden. Aufgrund der hohen Temperatur der Asche und der enormen Länge einiger Maschinen müssen Vorkehrungen getroffen werden, um eine Expansion der Kette zu ermöglichen. Manuelle Spannvorrichtungen sind nicht ausreichend, und automatische Rückhaltesysteme wie Hydraulikfedern oder Spannstationen müssen zum Einsatz kommen. Kettenzahnräder verfügen normalerweise über austauschbare Zähne, um eine einfache Wartung zu ermöglichen.

Flusskontrolle und Systemabdichtung

Um den Lufteintritt in ein Unterdrucksystem oder den Gasaustritt aus einem Überdrucksystem zu vermeiden, koennen Dichtungsventile im System verbaut werden, z.B. an Positionen direkt unterhalb des Behälters oder zwischen Umlenkstationen. Dies ist durch den Einbau von Einzel- oder Doppelklappenventilen möglich. Sie fungieren als Dichtung, verhindern aber, dass die Flugasche ungehindert das Ventil passiert. Gleitringdichtungsventile können ebenfalls verwendet werden. Für die Klappenventile lässt sich der Motorbetrieb vollständig in das elektrische Steuersystem integrieren. Darüber hinaus dienen Messerventile dazu, einen Absperrzugang oder eine Probeentnahmestelle zu ermöglichen.

Systemsteuerung

Das System benötigt lediglich eine unkomplizierte Basissteuerung. Motorstarter, Isolatoren, Sperren, Sicherungen usw. befinden sich in einem zentralen Schaltkasten – das ist auch schon alles. Darüber hinaus wird traditionell noch ein Schaltschrank mit einem Übersichtsschaltbild des Anlagenlayouts geliefert, um die effiziente Bedienersteuerung zu vereinfachen. Wenn ausgereiftere Steuerungen erforderlich sind, lassen sie sich problemlos hinzufügen.

Einsatz des Stock Fairfield-Systems

Beim Massenguttransportsystem von STOCK Fairfield für die Verarbeitung von Flugasche in Kohlekraftwerken müssen im Wesentlichen folgende Punkte berücksichtigt werden:

• Kapazität und Größe der Maschine
• Kettengeschwindigkeit
• Reihenfolge des Anlagenbetriebs

All diese Faktoren hängen miteinander zusammen, und jeder einzelne erfordert eine sorgfältige und eingehende Untersuchung.

Die bevorzugte Kettengeschwindigkeit liegt zwischen 0,1 und 0,2 Metern pro Sekunde, wobei die Kapazität und die Größe der Maschine von den betrieblichen Anforderungen bestimmt wird.

Änderungen im laufenden Betrieb am Sammelbehälter sollten ebenfalls berücksichtigt werden, z.B. (i) eine Reihe der Filterbank ist außer Betrieb (ii) Austräge aus zwei Kesseln werden durch ein gemeinsames System geleitet (iii) die Entleerung von angesammeltem Material, das sich bereits im Behälter befindet, sowie die Aufnahme der herkömmlichen Staubanteile. Um eine vollständige Flexibilität zu erzielen, ist das Fördersystem oft so ausgerichtet, dass diese betrieblichen Anforderungen gleichzeitig erfüllt werden können. Das wirkt sich natürlich auf die Größe und Kapazität einzelner Förderanlagen aus.

Das Massentransportsystem von STOCK Fairfield eignet sich hervorragend für das Sammeln von Asche aus praktisch allen Arten und Formen von Trockenstaubtrennern und -abscheidern mit verschiedenen Behälterformen an der Unterseite.

Es gibt allgemein zwei Konfigurationen (1) TRICHTER (2) TROG. Die Funktionen beider Typen sind unten grob dargestellt:

Abb. 1 - Layout der Bodentrichter
 

 
Abb. 2 - Stock Fairfield-Fördersystem
Trogbehälterlayout
 

 
Abb. 3 - Stock Fairfield-Fördersystem
Staubtrennung an verschiedenen Behälterteilen
 

 

Trichter  (Abb. 1)

Der Abscheidebodentrichter ist das gängigste System in Kohlekraftwerken. Jeder Behälter bzw. jede Reihe von Bodentrichtern befindet sich unterhalb eines separaten Bereichs.

Die Anzahl der Behälter ist von Größe und Zweck des Abscheiders abhängig. Eine kleine Einheit umfasst z.B. eine einzelne Reihe mit vier Bodentrichtern, eine große Einheit gibt es z.B. mit sechs Reihen mit je sechs Bodentrichtern.

Der Ascheaustrag variiert entlang der Länge des Abscheiders mit etwa 75 % Austrag im ersten Bereich und den restlichen 25 % progressiv entlang der übrigen Bereiche.

Besonders bei großen Abscheidern muss das Austragsmuster des Staubs berücksichtigt werden. Eine korrekte Anordnung der Förderer unterhalb ermöglicht eine optimale Größenauswahl der Maschinen und die Möglichkeit, eine Fehlfunktion des Abscheiders durch das Fördersystem auszugleichen, z.B. Ausfall eines Bereichs oder sogar die Fehlfunktion eines Förderers.

Trog (Abb. 2 und Abb. 3)

Tröge werden in Kraftwerken nicht so häufig wie Trichter verwendet, kommen aber in anderen Branchen wie der Stahl- und Zementindustrie häufig zum Einsatz.

Der Massengutförderer ist jedoch in der Lage, diese langen Slot-Anordnungen problemlos auszutragen und ist in dieser Hinsicht vielseitiger als ein Pneumatiksystem.

Wenn sich Material im Behälter angesammelt hat, trägt das System das Material mit einer kontrollierten Leistung aus.

In einigen Fällen ist eine bestimmte Trennung der Asche erforderlich, die in verschiedenen Bereichen des Abscheidebehälters gesammelt wurde. Mit dem Massengutfördersystem in Abbildung 3 ist das problemlos möglich.

Einsatzbereiche

STOCK Fairfield-Massenguttransportsysteme wurden bereits in zahlreichen Kraftwerken in Großbritannien und Übersee installiert. Die Systeme werden sowohl in neuen Kraftwerken als auch in bestehenden Anlagen verbaut, wo bisher hydraulische Systeme eingesetzt wurden. Die beiden Abbildungen zeigen das Massenguttransportsystem von STOCK Fairfield für verschiedene Einsatzzwecke.

Diese Darstellung zeigt den Systementwurf einer Einheit für ein 2 x 500 MW-Kohlekraftwerk im Nahen Osten. Das Fördererlayout sammelt Asche von einem 6-reihigen Abscheider und darüber hinaus von Heißluftbehältern. Die Asche wird gefördert und schließlich über Ketten- und Becherwerke zur weiteren Verarbeitung in Speichersilos geleitet.

Diese Abbildung zeigt die Maschinenkonfiguration der C.E.G.B. Drax Power Station in Großbritannien. Flugasche wird vom Abscheider über ein pneumatisches System in ein großes Speichersilo befördert. Die Asche aus dem Silo wird dann an Massenguttransportsysteme von STOCK Fairfield zum Transport zur Ascheaufbereitung weitergeleitet.

© Schenck Process GmbH, 2012