DD223795A1

DD223795A1 - METHOD AND DEVICES FOR THE HARMFUL OPERATION OF HIGH-PRESSURE STEAM GENERATORS WITH MINIMUM FUELS, ESPECIALLY ON BROWN-BASED BASE

Info

Publication number: DD223795A1
Application number: DD26103584A
Authority: DD
Inventors: Hans Bachmann; Dieter Anschuetz; Jahn-Peter Fuelgraff; Gernot Jung; Wolfgang Lenze; Manfred Mueller
Original assignee: Halle Ingenieurtech
Priority date: 1984-03-20
Filing date: 1984-03-20
Publication date: 1985-06-19
Also published as: EP0157264A2; EP0157264A3

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine zugehoerige Einrichtung zum schadstoffarmen Betreiben von Hochdruckdampferzeugern mit minderwertigen Brennstoffen insbesondere auf Braunkohlenbasis unter Einsatz mindestens einer Vorfeuerung nach dem Prinzip der Schwelgasnachverbrennung mit Saugzugbelueftung. Ziel der Erfindung ist es, ein Verfahren nebst zugehoeriger Einrichtung zu schaffen, mit dessen Einsatz die bei der Verbrennung minderwertigen Brennstoffe entstehenden schaedlichen Rauchgasbestandteile auf ein Minimum begrenzt werden. Gemaess der Erfindung wird dies mit einem Verfahren nebst zugehoeriger Einrichtung erreicht, indem in einer ersten, dem Hochdruckkessel vorgeschalteten Stufe in den von der Vorfeuerung gelieferten Schwelgasstrom bzw. in die Schwelgasflamme ein alkalischer Dampf eingeblasen wird, der durch Mischung eines Nebels feinster Troepfchenform aus einer vorzugsweise gesaettigten Kalkmilchloesung mit Sattdampf erhalten wird. Die Zufuehrung des alkalischen Dampfes erfolgt dabei so, dass er bei gleichzeitig vollstaendiger Durchmischung mit dem Schwelgasstrom in den Bereich der hoechsten Flammentemperatur gelangt und der enthaltene Kalk mit den schaedlichen Schwefelverbindungen zu nassabscheidbaren Teilen reagiert. Der dadurch erhoehte Feststoffanteil im Rauchgas wie auch die noch enthaltenen schaedlichen Schwefelverbindungen werden in einer zweiten, dem Hochdruckkessel nachgeschalteten kombinierten Entstaubungs- und Entschwefelungsanlage weitgehend aus dem Rauchgas entfernt.The invention relates to a method and a corresponding device for low-emission operation of high-pressure steam generators with low-grade fuels, in particular lignite-based using at least one pre-firing according to the principle of Schwelgasnachverbrennung with Saugzugbelueftung. The aim of the invention is to provide a method together with associated device, with the use of which the flammable gas constituents resulting from the combustion of inferior fuels are limited to a minimum. According to the invention, this is achieved by a method in addition to the associated device by an alkaline steam is blown in the first upstream of the high pressure boiler in the supplied by the pre-firing smoldering gas or in the carbonization flame, which by mixing a mist finest Troepfchenform from a preferably saturated lime milk solution is obtained with saturated steam. The supply of the alkaline vapor takes place in such a way that, with simultaneous thorough mixing with the carbonization gas stream, it reaches the region of the highest flame temperature and the lime contained reacts with the harmful sulfur compounds to form wet-separable parts. The thus increased solids content in the flue gas as well as the still contained harmful sulfur compounds are largely removed from the flue gas in a second, the high-pressure boiler downstream combined dedusting and desulfurization.

Description

Field of application of the invention

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine zugehörige Einrichtung zum schadstoffarmen Betreiben von Hochdruckdampferzeugern mit minderwertigen Brennstoffen insbesondere auf Braunkohlenbasis unter Einsatz mindestens einer Vorfeuerung nach dem Prinzip der Schwelgasnachverbrennung mit Säugzugbelüftung.The invention relates to a method and an associated device for low-emission operation of high-pressure steam generators with low-grade fuels, in particular lignite-based using at least one pre-firing according to the principle of Schwelgasnachverbrennung with aeration.

Characteristic of the known technical solutions

Die Verwendung von Vorfeuerungen nach dem Prinzip der Schwelgasnachverbrennung mit Saugzugbelüftung zur Verbrennung von minderwertigen Brennstoffen insbesondere auf Braunkohlenbasis bspw. zu Heizzwecken oder zur Erzeugung von Niederdruck- bzw. Hochdruckdampf ist bekannt. Auch bei der Schwelgasnachverbrennung entstehen insbesondere durch den in allen fossilen Brennstoffen enthaltenen Schwefel im Rauchgas schädliche Schwefelverbinungen (Schwefeloxide, Schwefelwasserstoff), die einerseits zur Begrenzung von Schädigungen der Umwelt bestimmte Grenzwerte nicht überschreiten und die andererseits auch im Hinblick auf ihre nachteiligen Auswirkungen im Hochdruckkessel bzw. in der Feuerungsanlage möglichst niedrig gehalten werden sollen. .The use of pre-combustion according to the principle of Schwelgasnachverbrennung with induced draft ventilation for the combustion of low-grade fuels, especially on lignite basis, for example. For heating purposes or for the production of low pressure or high pressure steam is known. Harmful sulfur compounds (sulfur oxides, hydrogen sulphide), which, on the one hand, do not exceed certain limit values for limiting environmental damage and, on the other hand, also with regard to their detrimental effects in the high-pressure boiler or sulfur dioxide are produced by the sulfur contained in all fossil fuels. to be kept as low as possible in the furnace. ,

Zur Reduzierung dieser schädlichen Bestandteile in den Rauchgasen, insbesondere bei der Verbrennung von Brennmedien auf Braunkohlenbasis, wurden schon verschiedene Verfahren vorgeschlagen. Neben dem Zumischen von feinkörnigem Kalziumoxid zur Braunkohle vor der Verbrennung (DD-AP 142083) wurde auch schon vorgeschlagen, eine wässrige Aufschwemmung geeigneter pulverförmiger Additive kontinuierlich in den Bereich der Brennerflamme einzusprü.hen (DE-AS 1902504). Dieses Verfahren weist den Nachteil auf, daß mit dem Einsprühen, das mit Hilfe eines chemisch neutralen ' Injektionsmittels erfolgen soll, die Flamme im Einsprühbereich wesentlich abgekühlt wird, wodurch u.a. auch die Reaktionsbedingungen für die Neutralisierung der schädlichen Schwefelverbindungen negativ beeinflußt werden. ' Die Zugabe von Additiven zur Braunkohle, wie sie bspw. auch gemäß DD-PS 154307 vorgeschlagen wird, ist beim Einsatz von Vorfeuerungen nach dem Prinzip der Schwelgasnachverbrennung wenig erfolgversprechend, weil die erforderlichen Reaktionsbedingungen (Temperaturen) im Glutbett der Vorfeuerung bei der Verschwelung des Brennstoffes nicht erreicht werden. Entsprechende Verfahren und Einrichtungen zur Reduzierung insbesondere der schädlichen Schwefelverbindungen in den Rauchgasen sind beim Einsatz derartiger Vorfeuerungen noch nicht bekannt geworden.To reduce these harmful components in the flue gases, especially in the combustion of lignite-based combustion media, various methods have been proposed. In addition to the admixing of fine-grained calcium oxide to lignite prior to combustion (DD-AP 142083), it has also been proposed to continuously spray an aqueous suspension of suitable powdered additives into the region of the burner flame (DE-AS 1902504). This method has the disadvantage that with the spraying, which is to take place with the aid of a chemically neutral injection means, the flame is substantially cooled in the injection area, whereby u.a. also the reaction conditions for the neutralization of the harmful sulfur compounds are adversely affected. The addition of additives to lignite, as proposed, for example, according to DD-PS 154307, when using pre-firing according to the principle of Schwelgasnachverbrennung little promising, because the required reaction conditions (temperatures) in the bed of pre-combustion at the smoldering of the fuel can not be reached. Corresponding methods and devices for reducing, in particular, the harmful sulfur compounds in the flue gases have not yet become known when using such pre-combustion systems.

Object of the invention ~ .- "---. -

Es ist Ziel der Erfindung, ein Verfahren und eine zugehörige Einrichtung zum schadstoffarmen Betreiben von Hochdruckdampferzeugern mit minderwertigen Brennstoffen insbesondere auf Braunkohlenbasis zu entwickeln, das die vorbeschriebenen Nachteile weitgehend vermeidet und mit dessen Einsatz die bei der Verbrennung derartiger Brennstoffe entstehenden schädlichen Schwefelverbindungen (und anderer toxischer Bestandteile) auf ein Minimum reduziert werden.It is an object of the invention to develop a method and associated apparatus for low-emission operation of high-pressure steam generators with low-grade fuels, especially on lignite-based, which largely avoids the disadvantages described above and with its use, the resulting in the combustion of such fuels harmful sulfur compounds (and other toxic components ) to a minimum.

Darlegung des Wesens der Erfindung .Explanation of the essence of the invention.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine zugehörige Einrichtung zum schadstoffarmen Betreiben von Hochdruckdampferzeugern mit minderwertigen Brennstoffen insbesondere auf Braunkohlenbasis unter Verwendung, von Vorfeuerungen nach dem Prinzip der Schwelgasnachverbrennung mit Saugzugbelüftung zu entwickeln, bei dem zur Neutralisierung der bei der Verbrennung bzw. der Verschwelung entstehenden schädlichen Schwefelverbindungen in den Rauchgasen optimale Reaktionsbedingungen hergestellt werden und bei dem durch eine mehrstufige Behandlung der Rauchgase die. Abgabe von Schadstoffen an die Atmosphäre auf ein Minimum begrenzt wird.The invention has for its object to provide a method and associated apparatus for low-emission operation of high-pressure steam generators with low-grade fuels, especially on brown coal using, to develop from Vorfeuerungen on the principle of Schwelgasnachverbrennung with induced draft, in which to neutralize the combustion or the Harmful sulfur compounds formed in the flue gases optimal reaction conditions are produced and in which by a multi-stage treatment of the flue gases. Delivery of pollutants to the atmosphere is kept to a minimum.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe mit einem Verfahren und einer zugehörigen Einrichtung gelöst, indem in einer ersten, dem Hochdruckkessel vorgeschalteten Stufe in den von der Vorfeuerung gelieferten Schwelgasstrom ein alkalischer Dampf eingeblasen wird, der durch Mischung eines Nebels feinstverteilter Tröpfchen aus einer vorzugsweise gesättigten Kalkmilchlösung mit Sattdampf in einer zugehörigen Mischkammer erhalten wird. Die Zuführung des alkalischen Dampfes erfolgt dabei so, daß er bei gleichzeitig vollständiger Durchmischung mit dem Schwelgasstrom in den Bereich der höchsten Fiammentemperatur gelangt. 'According to the invention, this object is achieved by a method and an associated device by an alkaline vapor is injected in a first, the high-pressure boiler upstream stage in the supplied by the pre-firing an alkaline vapor, by mixing a mist finely divided droplets of a preferably saturated lime solution with Saturated steam is obtained in an associated mixing chamber. The feeding of the alkaline vapor takes place in such a way that it reaches the region of the highest flame temperature with simultaneous full mixing with the carbonization gas stream. '

Der alkalische Anteil des zugeführten Dampfes ist dabei im Sinne einer Überschußreaktion mit den im Schwelgas enthaltenen Schwefelverbindungen so bemessen, daß dieSchwefelverbindungen bzw. Schwefeioxide im Sinne einer stöchiometrisch einschätzbaren Reaktion zu naßabscheidbaren festen Teilen überführt werden. Der dadurch erhöhte feststoff-bzw. Staubanteil im Rauchgas wie auch die noch im Rauchgas enthaltenen Schwefelverbindungen werden in einer zweiten, dem Hochdruckkessel nachgeschalteten Stufe mit Hilfe einer kombinierten Entstaubungs- und Entschwefelungsanlage wesentlich reduziert. Dazu wird das Rauchgas zunächstdurch Wärmetausch mit dem zum Schornstein abströmenden, abgekühlten und gereinigten Rauchgas um ca. ein Drittel·und nachfolgend durch gesteuerten Wärmetausch mit einem bspw. wassergekühlten Wärmetauscher um ca. ein weiteres Drittel seiner ursprünglichen Temperatur abgekühlt, anschließend in einem durch PraMwände begrenzten Verweilraum mit einer vorzugsweise gesättigten kalkmilchlösung intensiv beregnet und schließlich vordem Ableiten in den Schornstein durch Wärmetaus'ch mit dem zuströmenden, ungereinigten, heißen Rauchgas wieder auf ca. die Hälfte bis zwei Drittel seiner ursprünglichen Temperatur aufgeheizt. -The alkaline portion of the supplied steam is dimensioned in the sense of an excess reaction with the sulfur compounds contained in the carbonization so that the sulfur compounds or sulfur oxides are converted in the sense of a stoichiometrically assessable reaction to wet depositable solid parts. The resulting increased solids or. Dust in the flue gas as well as the sulfur compounds still contained in the flue gas are significantly reduced in a second, the high-pressure boiler downstream stage using a combined dedusting and desulfurization. For this purpose, the flue gas is cooled first by heat exchange with the chimney effluent, cooled and purified flue gas by about one third · and subsequently by controlled heat exchange with a. For example. Water-cooled heat exchanger to about another third of its original temperature, then limited in a limited by PraMwände Dwell with a preferably saturated kalkmilchlösung intensively irrigated and finally heated before being discharged into the chimney by Wärmetaus'ch with the inflowing, unpurified, hot flue gas again to about half to two-thirds of its original temperature. -

Die dem Hochdruckkessel vorgeschaltete Stufe zur Erzeugung des alkalischen Dampfes weist eine Mischkammer auf, die einerseits über einen Vörentspannungsraum Sattdampf, und der andererseits ein Nebel feinstverteilter Tröpfchervaus einer vorzugsweise gesättigten Kalkmilchlösung, der bspw. durch Verdüsen mit einem geeigneten Injektionsmittel erhalten werden kann, zugeführt wird. Dabei bildet die bei gleicher Temperatur, jedoch reduziertem Druck erfolgende Umwandlung des :Sattdampfes in überhitzten Dampf eine ideale Voraussetzung für ein hohes Aufnahmevermögen des Dampfes für den in die Mischkammer eingedüsteri Kalkmilchnebei.The upstream of the high-pressure boiler stage for generating the alkaline vapor has a mixing chamber, on the one hand via a Vörentspannungsraum saturated steam, and on the other hand, a mist feinstverteilter droplet of a preferably saturated lime solution, which can be obtained, for example. By spraying with a suitable injection means is supplied. The at the same temperature, however, taking place reduced pressure conversion of the forms: the saturated steam into superheated steam an ideal prerequisite for a high absorption capacity of the steam into the mixing chamber for the eingedüsteri Kalkmilchnebei.

Die dem Hochdruckkessel nachgeschaltete kombinierte Entstaubungs- und Entschwefelungsanlage wird im folgenden Ausführungsbeispiel näher beschrieben.The high-pressure boiler downstream combined dedusting and desulfurization is described in more detail in the following embodiment.

Ausführungsbeispiel embodiment

Die Erfindung soll nächstehend an einem Ausführungsbeispiel näher beschrieben werden.The invention will be described in more detail on an exemplary embodiment.

In den zugehörigen Zeichnungen zeigt: '.In the accompanying drawings shows: '.

Figur 1: — die dem Hochdruckkessel vorgeschaltete Mischkammer zur Hersteilung des alkalischen Dampfes; Figur 2:— die kombinierte Entstaubungs- und Entschwefeiungsanlage, die dem Hochdruckkessel nachgeschaltet ist.Figure 1: - the mixing chamber upstream of the high-pressure boiler for the production of the alkaline vapor; Figure 2: - The combined dedusting and Entschwefeiungsanlage, which is connected downstream of the high-pressure boiler.

Der dem Hochdruckkessel (nicht dargestellt) vorgeschalteten Mischkammer 1 wird durch eine Dampfzuleitung 5 und einen Vorentspannungsraum 4 Sattdampf 7 zugeleitet, der in der Mischkammer 1 bei etwa gleichbleibender Temperatur entspännt und in überhitzten Dampf übergeht. Weiter wird der Mischkammer 1 mit Hilfe einer Einspritzdüse 3 und unter Verwendung eines geeigneten Injektionsmittels 10 eine gesättigte Kalkmilchlösung so zugeführt, daß sie in die Mischkammer 1 als NebelThe high pressure boiler (not shown) upstream mixing chamber 1 is fed through a steam supply line 5 and 4 Vorentspannungsraum 4 saturated steam 7, which is in the mixing chamber 1 at about constant temperature and passes into superheated steam. Further, the mixing chamber 1 is supplied with the aid of an injection nozzle 3 and using a suitable injection means 10, a saturated lime solution so that it enters the mixing chamber 1 as a mist

feinster Tropfenform gelangt, dort vom überhitzten Dampf aufgenommen und als alkalischer Dampf 8 über den <the finest droplet form, where it is absorbed by the superheated steam and transferred as alkaline steam 8 over the <

Dampfableitungsstutzen den von der Vbrfeuerung gelieferten Schwelgasstrom zugeführt wird, dergestalt, daß im Bereich der Verbrennung eine innige Durchmischung der Dampfphase mit den Schwelgasen erreicht wird. Dadurch wird in diesem Bereich eine große Anzahl sogenannter Reaktionspunkte für die Überführung der schädlichen Schwefelverbindungen in naßabscheidbare Feststoffteilchen geschaffen. Das bei der Mischung in der Mischkammer 1 anfallende Kondensat 11 wird über den Kondensatablauf 6 abgeführt.Steam discharge nozzle is supplied to the supplied by the Vbrfeuerung carbonization stream, such that in the combustion of an intimate mixing of the vapor phase is achieved with the carbonization gases. As a result, a large number of so-called reaction points for the transfer of the harmful sulfur compounds into wet-settable solid particles are created in this area. The resulting in the mixture in the mixing chamber 1 condensate 11 is discharged through the condensate drain 6.

Der dem Hochdruckkessel nachgeschalteten kombinierten Entstaubungs- und Entschwefelungsanlage wird das ungereinigte, heiße Rauchgas 18 über die Rauchgaszuführung 12 zugeführt und in einer ersten Stufe durch Wärmetausch mit dem zum Schornstein 17 abströmenden, gereinigten, abgekühlten Rauchgas um etwa ein Drittel seiner Temperatur abgekühlt. Durch gesteuerten Wärmetausch mit einem Wärmetauscher 13 mit zugehörigem Vorlauf 20 bzw. Rücklauf 21 wird das Rauchgas um ca. ein weiteres Drittel seiner ursprünglichen Temperatur abgekühlfund anschließend in einem durch Prallwände 15 begrehzten Verweilraum 16 mit Hilfe einer Beregnungseinrichtung 14 mit einem geeigneten wäßrigen Neutralisationsmittel, vorzugsweise einer gesättigten Kalkmilchlösung beregnet. Das so abgekühlte und gereinigte Rauchgas wird schließlich durch Wärmetausch mit dem zuströmenden, heißen, ungereinigten Rauchgas 18 wieder auf ca. die Hälfte bis zwei Drittel seiner ursprünglichen Temperatur aufgeheizt und in den Schornstein 17 abgeleitet.The high-pressure boiler downstream combined dedusting and desulfurization is fed to the unpurified, hot flue gas 18 via the flue gas supply 12 and cooled in a first stage by heat exchange with the effluent to the chimney 17, cleaned, cooled flue gas to about one third of its temperature. By controlled heat exchange with a heat exchanger 13 with associated flow 20 and return 21, the flue gas is cooled by about another third of its original temperature then in a gedrehten by baffles 15 dwell 16 by means of a sprinkler 14 with a suitable aqueous neutralizing agent, preferably one saturated lime milk solution is raining. The thus cooled and purified flue gas is finally heated by heat exchange with the inflowing, hot, unpurified flue gas 18 again to about half to two-thirds of its original temperature and discharged into the chimney 17.

Die sich am Boden des Verweilraumes 16 sammelnde Bereghungsflüssigkeit wird durch Abflußkanäle 25 abgeführt, erforderlichenfalls durch Zugabe eines Neutralisationsmittels, vorzugsweise ebenfalls eine gesättigte Kalkmilchlösung, nochmals neutralisiert, in Absetzkammern 24 geleitet und der flüssige Anteil bspw. mit Hilfe einer Pumpe 23 erneut der Beregnungseinrichtung 14 zugeführt.The Bereghungsflüssigkeit collecting at the bottom of the residence chamber 16 is discharged through outflow channels 25, if necessary by addition of a neutralizing agent, preferably also a saturated lime solution, neutralized again, passed into settling chambers 24 and the liquid portion, for example. With the aid of a pump 23 again the sprinkler 14 is supplied ,

Claims

Invention claims:

1. A method for low-emission operation of high-pressure steam generators with low-grade fuels, especially on lignite basis using at least one pre-firing principle of Schwelgasnachverbrennungzu with suction draft ventilation, characterized in that - in a first, the high-pressure boiler upstream stage in the carbonization gas or in the carbonization flame an alkaline vapor ( 8) / which is obtained by mixing a mist of fine droplet form from a preferably saturated lime solution (9) with saturated steam (7) in an associated mixing chamber (T), with simultaneous relaxation of the saturated steam (7) to superheated steam, is blown, that it passes at the same time complete mixing with the carbonization stream in the range of the highest Flammentemperatur and its alkaline content in the sense of an excess reaction with the contained in Schwelgas SchädJichen sulfur compounds is such that the harmful S chwefelverbindungen or sulfur oxides are converted in the sense of a stöchiömetrisch assessable reaction to wet precipitable solid products; - In a second, the high-pressure boiler downstream stage of increased by the addition of the lime or by the reaction of the lime with the sulfur contained solid content in the flue gas as well as the remaining harmful sulfur compounds using a combined Entstauburigs and desulfurization be substantially reduced by the flue gas (18) cooled by heat exchange with the chimney (17), cooled and cleaned flue gas by about one third and subsequently by controlled heat exchange with a. Water cooled heat exchanger (13) by about another third of its original temperature Subsequently, in an immersion space (16) delimited by baffles (15), intensively irrigated with a preferably saturated lime solution and finally before being discharged into the chimney (17) by heat exchange with the incoming, hot, unpurified flue gas (1 8) is reheated to about half to two thirds of its original temperature.

2. Device for carrying out the method according to item 1, characterized by a mixing chamber (1), on the one hand via a Vorentspannungsraum (4) saturated steam (7), and on the other hand via an injection nozzle (3) a mist feinstverteilter droplet form of a preferably saturated Kalkmiichlösung (9), which can be obtained, for example, by spraying the Kaikmilchlösung with a suitable injection means (10) is supplied, whereby by the same temperature,

However, 'reduced pressure taking place conversion of the saturated steam (7) ideal conditions for a high absorption capacity of the steam for the mixing chamber (1) injected Kalkmilchnebel be prepared in superheated steam.

3. Device for carrying out the method according to item 1, characterized by a high-pressure boiler downstream, combined flue gas dedusting and desulfurization from a flue gas supply (12) for the unpurified, hot flue gas (18) in a first section for heat exchange with the Outflowing, cleaned and cooled flue gas with the associated flue gas discharge to the chimney (17) crosses and in a second section, for example, a water-cooled heat exchanger (13) for further, controlled cooling of the unpurified flue gas through which a baffles (15) limited residence space ( 16) with a device (14) for intensive irrigation of the flue gas with a preferably saturated lime solution with corresponding drainage channels (25) and a flue gas supply (12) crossing flue gas outlet to the chimney (17) for heating the effluent, purified and cooled Ra Heat exchanger by heat exchange with the incoming, unpurified, hot flue gas (18), wherein the effluent through the drainage channels (25) solution is optionally neutralized by a further addition of a preferably saturated lime solution and then in paragraph chambers (24).

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