NEO MAKİNA ve MÜHENDİSLİK A.Ş. konstruiert und errichtet schlüsselfertig Wirbelschichtkessel-Systeme (NEO-THERM™), die schwierige Brennstoffe wie minderwertige Braunkohle, Biomasse mit hohem Feuchtegehalt, Klärschlamm und RDF effizient und emissionsarm verfeuern. Blasenbildende (BFB) und zirkulierende (CFB) Konfigurationen werden entsprechend der Anlagenkapazität gewählt.
Was ist ein Wirbelschichtkessel?
Im Wirbelschichtkessel wird der Brennstoff in einem heißen Sand-/Ascheebett verbrannt, das durch von unten zugeführte Luft in der Schwebe gehalten wird. Die Betttemperatur wird im Bereich von 800–900 °C gehalten; dank der dichten Feststoff-Gas-Mischung ist der Wärmeübergang hoch und die Verbrennung vollständig. Dieses Prinzip ermöglicht eine stabile Verbrennung selbst bei Brennstoffen mit schwankendem Heizwert und schwankender Feuchte.
Drei zentrale Vorteile
- Brennstoffflexibilität: Kohle, Biomasse, Pellets, Klärschlamm und Prozessabfälle können im selben Kessel verfeuert werden, wobei je nach Verfügbarkeit und Preis gewechselt wird.
- Emissionskontrolle an der Quelle: Durch in den Feuerraum dosierten Kalkstein wird SO₂ im Bett gebunden; die niedrige Verbrennungstemperatur von rund 850 °C und die Luftstufung begrenzen die NOx-Bildung. In den meisten Anwendungen ist keine separate REA/SCR-Einheit erforderlich.
- Hoher Verbrennungswirkungsgrad: Dank der langen Verweilzeit und des rezirkulierenden Partikelstroms ist der unverbrannte Kohlenstoff in der Asche gering; mit Economizer und Luftvorwärmer steigt der Kesselwirkungsgrad über 90 %.
BFB- und CFB-Konfigurationen
Stationäre Wirbelschicht (BFB)
Geeignet für die Erzeugung von Dampf und Heißwasser mittlerer Kapazität. Dank niedriger Fluidisierungsgeschwindigkeit, einfachem Bettaufbau und geringen Investitionskosten wird sie bevorzugt in Anlagen zur Verbrennung von Biomasse und Schlamm eingesetzt.
Zirkulierende Wirbelschicht (CFB)
- Heißzyklon-Abscheider: Unverbrannte Partikel und Kalkstein im Rauchgas aus dem Feuerraum werden durch Zentrifugalkraft abgeschieden und in das Bett zurückgeführt.
- Loop Seal: Die unter dem Zyklon anfallenden Feststoffe gelangen über einen pneumatischen Siphon, der Rückströmung verhindert, zurück in den Brennraum; die Kohlenstoffpartikel bleiben im Kreislauf, bis sie vollständig verbrannt sind.
- Feuerfestauskleidung und Erosionsschutz: Die Innenflächen des Zyklons und der untere Bereich des Feuerraums werden mit einer verschleiß- und thermoschockbeständigen Feuerfestauskleidung mit hohem Tonerdegehalt und SiC-Zusatz versehen.
Verbrennungsphysik und Betriebsverhalten
- Wärmeübergangskoeffizient: An im Bett eingetauchten Rohren ist der Wärmeübergang durch den ständigen Partikelkontakt um ein Vielfaches höher als bei herkömmlichen Gas-Feststoff-Systemen.
- Thermische Trägheit: Das heiße Bett mit großer Masse hält die Temperatur auch bei plötzlicher Änderung von Brennstofffeuchte oder Heizwert; das Risiko des Flammenabrisses entfällt.
- Teillast (Turndown): Durch proportionale Verringerung von Fluidisierungsluft und Brennstoffzufuhr ist ein stabiler Betrieb im Kapazitätsbereich von 30–100 % möglich.
Mechanismen der Emissionskontrolle
Entschwefelung an der Quelle
Bei der Verbrennung von schwefelhaltiger Braunkohle oder Petrolkoks wird dem Feuerraum pulverisierter Kalkstein zugeführt. Das Ca/S-Molverhältnis wird über die Automatisierung eingestellt; der Schwefel wird nicht mit dem Rauchgas, sondern zusammen mit der Bettasche als Gips (CaSO₄) aus dem System ausgetragen.
Gestufte Verbrennung und DeNOx
Die Betttemperatur von rund 850 °C begrenzt die Bildung von thermischem NOx. Die Verbrennungsluft wird in Primär- (unten) und Sekundärluft (oben) aufgeteilt; durch einen sauerstoffarmen Bodenbereich wird brennstoffbedingtes NOx unterdrückt.
Typischer Anwendungsbereich
- Dampfleistung: 10 – 150 t/h (BFB mittlere, CFB hohe Kapazität)
- Druck / Temperatur: Sattdampf bis 40 bar oder Heißdampf bis 450 °C; projektbezogen auch höhere Werte
- Brennstoff: Braunkohle, Steinkohle, Petrolkoks, Biomasse (bis zu 50 % Feuchte), Klärschlamm, RDF
- Auslegungsgrundlagen: ASME Section I / EN 12952; CE-Konformität
Der NEO MAKİNA Unterschied
Jedes Projekt wird anhand von Brennstoffanalyse und Lastprofil mit Berechnungen zu Verbrennung, Bett-Hydrodynamik und Emissionen projektiert. Die Wahl zwischen BFB und CFB, die Auslegung von Zyklon und Feuerfestauskleidung, das Kalkstein-Dosiersystem und die Automatisierung werden aus einer Hand geliefert. Inbetriebnahme, Bedienerschulung und Ersatzteilsupport stehen unter der Garantie von NEO MAKİNA.
Häufig gestellte Fragen
Für welche Brennstoffe ist ein Wirbelschichtkessel geeignet?
Sie ist die am besten geeignete Technologie für Brennstoffe mit niedrigem Heizwert und hohem Feuchtegehalt: Braunkohle, Biomasse, Klärschlamm, landwirtschaftliche Abfälle und RDF. Im selben Kessel können Brennstoffmischungen verfeuert werden.
BFB oder CFB wählen?
Bei mittlerer Kapazität und niedrigem Investitionsbudget BFB; bei hoher Kapazität, schwefelreichen Brennstoffen und strengen Emissionsgrenzwerten wird CFB bevorzugt. Die Auswahl erfolgt in der Angebotsphase anhand von Brennstoffanalyse und Kapazität.
Wird eine Rauchgasreinigungsanlage benötigt?
Mit Kalksteindosierung und gestufter Verbrennung werden SO₂ und NOx bei den meisten Grenzwerten eingehalten; für Partikel gehören Gewebefilter oder Elektrofilter zum Standardumfang.
Für die zu Ihrem Brennstoff passende Wirbelschichtkessel-Konfiguration und ein Angebot kontaktieren Sie uns.