DD201914A5

DD201914A5 - Verfahren zum betrieb von kohle-staubfeuerungen

Info

Publication number: DD201914A5
Application number: DD81232978A
Authority: DD
Inventors: Gernot Staudinger; Hans Kolrus; Josef Kakl; Herbert Schroefelbauer
Original assignee: Oesterr Draukraftwerke
Priority date: 1980-09-05
Filing date: 1981-09-02
Publication date: 1983-08-17
Also published as: DE3133321A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein neues Verfahren zum Betrieb von Kohle-Staubfeuerungen, insbesondere fuer Braunkohle mit niedrigem Wassergehalt, wobei zur Entschwefelung der Rauchgase Additive in den Feuerraum eingebracht werden. Waehrend das Ziel in einer Verringerung der Umweltbelastung und einer Erhoehung der Wirtschaftlichkeit zu sehen ist, besteht die Aufgabe darin, ein Verfahren vorstehend genannter Art zu schaffen,bei dem die Konzentration von Schwefelverbindungen im Rauchgas niedrig gehalten und die Ausnutzung der Additive verbessert wird. Um optimale Temperaturbedingungen fuer die Reaktion des Additivs mit dem im Rauchgas enthaltenen Schwefel bzw. entsprechender Schwefelverbindungen zu erzielen, wird dem Feuerraum Kaltgas, also Rauchgas nach Abgabe der verfuegbaren Waerme, zugefuehrt.

Description

9 1 ? Q 7 B 1 Berlin, 15» 12, 1381

£ %J L· -J » ..^ AP P 23 C / 232 978

; 59 736 26

Verfahren zum Betrieb von Kohle-Staubfeuerungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb von Kohle-Staubfeuerungen, insbesondere für Braunkohle mit niedrigem Wassergehalts wobei zur Entschwefelung der Rauchgase Additive in den Feuerraum eingebracht werden. Die genannten Kohle-Staubfeuerungen werden zj B, in Dampferzeugern für Dampfturbinen eingesetzt»

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Um die Schwefelemission schon in der Feuerung zu reduzieren, ist es'bereits bekannt, den Schwefel durch Einbringung von Additiven in den Feuerraum..so weit wie möglich chemisch zu binden. Hier ist insbesondere das Einblasen von feinkörnigem Calciumoxid in den Feuerungsraum zu nennen, Bei Kohle-Staubfeuerungen mit Mahl--Trocknungskreislauf wird das Calciumoxid der Kohle schon vor der Kohlemühle beigegeben» Beide Bestandteile gelangen gemeinsam über die Kohlenstaubbrenner in den Feuerraum,,

Dieses Verfahren ist allerdings nicht unter allen Bedingungen anwendbar und hängt unter anderem von der Art der.eingesetzten Kohle ab. Es zeigte sich, daß bei manchen Braunkohlearten die Entschwefelung ungenügend war, da es offensichtlich infolge zu hoher Feuerraurntemperatüren zu einem Totbrennen des eingesetzten Calciumoxids kam»

21.0EI1931*97926O

15* 12. 1981 AP P 23 C./ 232 978 59 736 26 - 2 -

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, ein Verfahren zum Betrieb von Kohle-Staubfeuerungen, wobei zur Entschwefelung der Rauchgase Additive in den Feuerraum eingebracht v/erden, so auszubilden, daß neben einer Senkung des apparativen Aufwandes auch eine geringere Umweltbelastung erreicht wird.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Beim Betrieb von großen Feuerungsanlagen, wie z# B, bei Dampferzeugern für Dampfturbinen, muß in gesteigertem Ausmaß auf den Umweltschutz Rücksicht genommen, werden. Dabei sind insbesondere die Emissionswerte der Feuerungsanlagen an Schadstoffen so gering wie möglich zu halten. Demgegenüber steht ein steigendes Bedürfnis aus preislichen und volkswirtschaftlichen Gründen, Kohle mit geringerer Qualität, insbesondere heimische Braunkohle, einzusetzen, die beim Verbrennen einen relativ hohen Anteil an Schadstoffen erzeugt» Dabei ist besonders auf die Konzentration des Schwefels in Form von Schwefeldioxid und Schwefeltrioxid in den Rauchgasen zu achten. Bei einer Entfernung des Schwefels bzw. von Schwefelverbindungen aus den Abgasen von Kraftwerksanlagen ist in besonderer Weise auf die Wirtschaftlichkeit Bedacht zu nehmen, da Anlagen zur Abgasentschwefelung· einen hohen apparativen Aufwand und damit hohe Investitionen erfordern.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Betrieb von Kohle-Staubfeuerungen vorzusehen, bei dem die Konzentration von Schwefelverbindungen im Rauchgas niedrig gehalten und die Ausnutzung der Additive verbessert wird* Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß dem Feuerraum Kaltgas zugeführt wird,, um optimale Temperaturbedingungen für

15, 12. 1981 AP P 23 C / 232 *. λ ⁵⁵ 736 26

die Reaktion des Additivs mit den im Rauchgas enthaltenen Schwefel bzw, entsprechender Schwefelverbindungen zu erzielen«. Weiterhin ist das Verfahren dadurch gekennzeichnet, daß bei Feuerungen mit Mahl-Trocknungskreislauf das Kaltgas über die Kohlemühle mit dem Kohlestaub und dem Additiv in den Feuerraum eingeblasen wird. Ein weiteres Merkmal besteht auch darin, daß das Kaltgas dem zur Kohlemühle rückgeführten heißen Rauchgas beigemischt wird. Weiterhin kann das Kaltgas auch über Kaltgaseinblasschlitze direkt in den Feuerraum eingeblasen werden«, Als Additiv wird gemäß der vorliegenden Erfindung in bevorzugter Weise CaCO.. der Kohle- vor der Kohlemühle zugemischt.

Nach einem weiteren Merkmal wird das Kaltgas über die Kohlemühle und direkt über Kaltgaseinblasschlitze eingeblasen. Es besteht aber auch die Möglichkeit, daß das Kaitgas dem Rauchgasstrom der Kohle-Staubfeuerung nach der Rauchgasfilterung als Reingas entnommen wird.

Ein weiteres Merkmal besteht darin, daß als Additiv Kalksteinmehl verwendet wird, das einen Feinanteil von mindestens 50 Masse-% kleiner"20 ,um enthält. Ferner zeichnet sich das Verfahren dadurch aus, daß das Kaltgas in einer Menge von 10 bis 25 %,' insbesondere um 20 %, über die Kohlemühle und zusätzlich 5 bis 20 %, insbesondere 10 %, über die Kaltgaseinblasschlitze direkt in den Feuerraum eingeblasen wird, bzw, daß das Kaltgas nur über die Kaltgaseinblasschlitze in einer Menge von 10 bis 40 %, insbesondere etwa 25 %, eingeblasen wird, wobei die Prozentangaben auf die gesamte Rauchgasmenge der Feuerung bezogen sind»

Eine weitere Möglichkeit besteht darin, daß das Kaltgas vor der Ascheabscheidung entnommen wird und mit Asche beladen dem Feuerraum zugeführt wird* Schließlich zeichnet sich das Verfahren auch dadurch aus, daß der Kaltgasstrom eine

15* 12. 1981

AP P 23 C / 232 978

59 736 26

größere Ascheabladung aufweist als d.ef übrige Rauchgasstrom». Ausführungsbeispiel

Das erfindungsgemäße Verfahren sei im folgenden anhand der Zeichnung beispielsweise näher beschrieben. In der Zeichnung ist rein schematised, eine Kesselanlage mit Kohle-Staubfeuerung dargestellt» Dabei sin.d alle für die Beschreibung des erfindungsgemäßen Verfahrens nicht notwendigen Teile einer solchen Anlage fortgelassen worden, insbesondere trifft dies auf die Rohrschlangen in der gesamten Kesselanlage 1 zu.

Die Braunkohle 2 und das Additiv CaCO- 3 gelangen in einem steuerbaren Mengenverhältnis zueinander über Förderanlagen einem Zuteiler 4 in den Fallschacht 5» Der Fallschach't führt in die.Kohlemühle 6, v/obei heiße Rauchgase 7 aus dem Feuerraum 8 in den Fallschacht 5 geleitet werden und ebenfalls'in die Ko.hlem.uhle 6 gelangen. In der Kohlemühle 6 wird die Kohle auf die notwendige Korngröße vermählen und durch die heißen Rauchgase gleichzeitig getrocknet. Das staubförmige Verbrennungsgemisch gelangt über Sichter 9 in die Kohlenstaubbrenner 10 und von dort in den Feuerraum 8, wo die Kohle zu Rauchgas und Asche verbrennt. Ein kleiner Teil dieses Rauchgases wird_s wie gesagt, über den Fallschacht 5 rückgeführt, der größere Teil 11 durchströmt die Kesselanlage 1 und gibt seine Wärme an entsprechende Heizflächen und Rohrschlangen ab. Das RaLich™ gas durchströmt in der Folge bereits abgekühlt einen Ascheabscheider 12, Saugzugventilatoren 13« Danach gelangt das Rauchgas als Reingas 15 durch einen Schornstein 16 in die Atmosphäre *

Gemäß der vorliegenden Erfindung ist entweder vor oder nach den Saugzugventilatoren 13 eine Kaltgasabzweigung 17 oder 18 vorgesehen. Gegebenenfalls können auch beide Abzweigungen

15* 12, 1981

. AP P 23 C / 232

59 736 26

gleichzeitig an einer Anlage vorgesehen sein. Das Kaltgas gelangt über die Leitung 19 alternativ oder gleichzeitig über zwei Wege in den Feuerraum 8, Der eine Weg führt über den Stutzen 20 in den Fallschacht 5, wo sich das Kaltgas mit dem heißen Rauchgas vermischt und nach Durchströmen der Kohlemühle 6 und der Sichter 9 über die Kohlenstaubbrenner 10 in den Feuerraum 8 gelangt, Auf diesem Weg ist allerdings die zugeführte Kaltgasmenge insoweit beschränkt, als die Rauchgastemperatur für die Kohlemühle 6 einen gewissen Wert nicht unterschreiten darf» Andernfalls würde die Funktion der Mühle und der nachgeschalteten Sichter gestört v/erden.

Der zweite Weg führt über die Leitung 21 zu Kaltgaseinblas™ .schlitzen 22, von-wo das Kaltgas direkt in den Feuerraum strömt. Die über diesen zweiten 'Weg zugeführte Kaltgasmenge ist praktisch unbeschränkt,-'

Das Einblasen des Kaltgases über die Kaltgaseinblasschlitze 22 ist von verfahrenstechnischem Standpunkt her bevorzugt., da dabei der Kohle-Trockenmahlkreislauf nicht beeinflußt wird. Andererseits ist unter Umständen der apparative Aufwand für das Einblasen des Kaltgases über die Kohlemühle geringer, .

Zur Regelung der Sichtertemperatur sind bei einem Dampfkraftwerk in Vo.itsberg/Steiermark Kaltgasmengen von etwa bis 10 % des gesamten Rauchgasvolumens eingesetzt worden. Bei diesem Betriebszustand war die Ausnützung des Additivs unbefriedigend* Eine Verbesserung gelang erst durch eine Anhebung der Kaltgasmenge bis zu 25 %_? insbesondere 20 %, Durch direktes Einblasen von Kaltgas in den Feuerraum kön- nen zusätzlich noch bis zu 20 %_t insbesondere 10 %, eingebracht werden. Dabei wurde eine Entschwefelung der Rauchgase von mehr als 60 % erzielt. Versuchsweise wurden auch 78 % erreicht« Es ist auch .möglich, wie gesagt, die gesamte,

15» 12, 1981

AP F 23 C / 232 978

59 736 26

zur Absenkung der Feuerraumtemperatur dienende Kaltgasmenge (40 %) direkt über die Kaltgaseinblasschlitze in den Feuerraum einzublasen und der Kohlemühle nur die zur Regelung der Sichtertemperatur unbedingt erforderliche KaItgasmenge zuzuführen«

Bei den Versuchen zeigte sich, daß der Verbrennungsvorgang und die Wirkung des Additivs in starkem Maß von der eingesetzten Kohle abhängt. Das erfindungsgemäße Verfahren dürfte vor allem für Braunkohle mit niedrigem Wassergehalt von Vorteil sein. Bei Braunkohle mit hohem Wassergehalt wird offensichtlich aufgrund dieses 'ffassergehaltes eine niedrigere Feuerraumtemperatur von selbst erreicht.

Neben der Feuerraumtemperatur war für die Entschwefelung auch die Menge des zugesetzten Kalks und dessen Korngröße maßgebend. Allgemein kann gesagt werden, daß bei größerer Kaltgasmenge weniger Additiv erforderlich ist, um einen gleichen Entschwefelungsgrad zu erreichen. Dies infolge der besseren Ausnutzung des Additivs, Für besondere Fälle kann es vorteilhaft sein, das Kaltgas schon vor der Ascheabscheidung zu entnehmen und dem Feuerraum wieder, "zuzuführen. In vorteilhafter Weise, kann diese Entnahme mit einer zumindest partiellen Ascheabscheidung kombiniert sein, so daß mit diesem Kaltgasstrom wenigstens ein Teil des noch nicht ausgenutzten Additivs rezirkuliert -wird. Dabei kann auch eine Anreicherung des Kaltgases mit Asche erfolgen, welche einen großen Anteil nichtausgenützten Additivs enthält.

Blockleistung; Brennstoff: Heizv/ert H₂O: Äsche: Flüchtiges;' Schwefel:

Additiv: .

Verhältnis:

Rauchgasmengenerhöhung durch Kaltgaszufuhr: Add.it.ivau siiu t zung: Entschwefelungsgrad: Feuerraumtemperatür mit Thermoelement gemessen

15* 12, 1981

AP F 23 G / 232 973

59 736 26

7 —

60 MW

Braunkohle 9817 kJ/kg 31,68 Masse-% 24,79 Masse-% 24,86 Masse-% 1,24 Masse-%

Kalksteinstaub, 96,87 % CaCO₃ mit einer Korngrößer 50 % kleiner 20 ,um

100 Braunkohle / 14 Teile Additiv

17,3 % des Rauchgasvolumens 12,6 % 64 %

1053 °c

Bei normalem Rauchgasstrom beträgt dagegen die Additivaus- ' nutzung 9,45 % und der Entschwefelungsgrad geht auf 48 % zurück. Die zugehörige Feuerraumtemperatur beträgt dabei 1160 "

Eine Entnahme des Kaltgases vor der Ascheabscheidung würde bei der Anlage gemäß Zeichnung an der Entnahmestelle 100 erfolgen. Soll der Kaltgasstrom eine größere Aschebeladung aufweisen als der übrige Rauchgasstrom, so kann z» B. durch Entnahme an der Entnahmestelle 101 noch Asche dem Strom zugemisc.ht werden. Unter Kaltgas wird hier jenes Verbrennungsgas (Abgas) verstanden, welches seine Wärme in der Kesselanlage bereits abgegeben hat und üblicherweise durch den Schornstein ins Freie entweicht» Hinsichtlich eines Verbrennungsvorgangs ist dieses Kaltgas inert.

Claims

232 97 8 1 Erfindungsanspruch 15, 12, 1981 AP F 23 C / 232 978 59 736 26 — 8 —

1, Verfahren zum Betrieb von Kohle-Staubfeuerungen, insbesondere für Braunkohle mit niedrigem Wassergehalt, wobei zur Entschwefelung der Rauchgase Additive in den Feuer-« raum eingebracht werden, gekennzeichnet dadurch, daß dem Feuerraum Kaltgas zugeführt wird, um optimale'Temperaturbedingungen für die Reaktion des Additivs mit dem im Rauchgas enthaltenen Schwefel, bzw» entsprechender Schwefelverbindungen zu erzielen, .

2, Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß bei Feuerungen mit Mahl-Trocknungskreislauf das Kaltgas über — die Kohlemühle mit dem Kohlestaub und dem Additiv in den Feuerraum eingeblasen wird,

3- Verfahren nach Punkt 2, gekennzeichnet dadurch, daß das Kaltgas dem zur Kohlemühle rückgeführten heißen Rauchgas beigemischt wird,

4, Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß das Kaltgas über Kaltgaseinblasschlitze direkt in den Feuerraum eingeblasen wird. -

5, Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß das Kaltgas über die Kohlemühle und direkt über Kaltgaseinblasschlitze eingeblasen wird,

6, Verfahren nach einem der vorhergehenden Punkte, gekennzeichnet dadurch, daß das Kaltgas dem Rauchgasstrom der Kohle-Staubfeuerung nach der Rauchgasfilterung als Reingas entnommen wird,

7* Verfahren nach einem der vorhergehenden Punkte, gekenn-

15. 12. 1981

AP P 23 C / 232 978

zeichnet dadurch, daß als Additiv CaCO,-, der Kohls vor
der Kohlemühle zugemischt wird.

8, Verfahren nach einem der vorhergehenden Punkte, gekennzeichnet dadurch/ daß als Additiv Kalksteinmehl verwendet wird, das einen Peinanteil von mindestens 50 Masse-%
kleiner 20 ,van. enthält,

9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Punkte, gekennzeichnet dadurch, daß das Kaltgas in einer Menge von 10 bis 25 %, insbesondere um 20 %, über die Kohlemühle und zusätzlich 5 bis 20 %, insbesondere 10 %, über die Kaltgaseinblasschlitze direkt in den Feuerraum eingeblasen wird, bzw, daß das Kaltgas nur über die Kaltgaseinblasschlitze in einer Menge von 10 bis 40 '%, insbesondere
etwa 25 %, eingeblasen wird, wobei die Prozentangaben
auf die gesamte Rauchgasmenge der Feuerung bezogen sind,

10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Punkte, gekennzeichnet dadurch, daß das Kaltgas vor der Ascheabscheidung entnommen wird und mit Asche beladen dem Feuerraum zugeführt wird*

11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Punkte, gekerm-

_ zeichnet dadurch, daß der Kaltgasstrom eine größere Aschebeladung aufweist als der übrige Rauchgasstrom.

Hierzu 1 Seite Zeichnung

2iOEZ.19B1*Ö?92öG