DD250568A1

DD250568A1 - Verfahren zur verbrennung von salzhaltigen kohlen in wirbelschichtfeuerungen

Info

Publication number: DD250568A1
Application number: DD29193386A
Authority: DD
Inventors: Alfred Friedrich; Horst Prillwitz; Reinhard Schiffel; Juergen Seewald; Guenter Tittelwitz
Original assignee: Dampferzeugerbau Veb K
Priority date: 1986-06-30
Filing date: 1986-06-30
Publication date: 1987-10-14

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verbrennung von salzhaltigen Kohlen in Wirbelschichtfeuerungen und kommt im Zusammenhang mit Dampf- oder Heisswassererzeugung zur Anwendung. Ziel der Erfindung ist, salzhaltige Kohlen in Wirbelschichtfeuerungen wirtschaftlich und umweltfreundlich zu verbrennen bei gleichzeitiger hoher Verfuegbarkeit des Dampf- bzw. Heisswassererzeugers. Dazu ist die Aufgabe zu loesen, eine Vergroeberung des Bettmaterials zu verhindern, die zu- und abzufuehrenden Bettmaterialmassen moeglichst klein zu halten und eine hohe Verbrennungstemperatur zu ermoeglichen. Erfindungsgemaess wird diese Aufgabe dadurch geloest, dass als Bettmaterial kaolinhaltige Mineralien verwendet werden.

Description

Bei geringen Alkaligehalten ist es möglich, ein übliches Bettmaterial z. B. Kies einzusetzen und die kaolinhaltigen Mineralien als Additiv zu verwenden.

Durch die Verwendung kaolinhaltiger Mineralien als Bettmaterial, ist bei der Verbrennung von salzhaltigen Kohlen im Dauerbetrieb ein Bettmaterialaustausch nur in dem Rahmen erforderlich, wie er bei problemlosen Kohlen üblich ist. Weiterhin ist eine Kornvergröberung und eine damit verbundene Verschlechterung des Wärmeübergangsverhaltens nichtzu verzeichnen. Es ist nicht erforderlich, den Kessel nach den für Salzkohlekessel bekannten Auslegekriterien wie fluchtende Rohranordnung, weite Teilung, hängende Heizflächen, spezielle Reinigungseinrichtungen etc. auszuführen, da die der Feuerung nachgeschalteten Heizflächen nicht bzw. nurim üblichen Maße verschmutzen. Gleichzeitig wird es durch die Einbindung der Alkalien möglich, die Verbrennungstemperatur anzuheben und damit wesentlich die Effektivität der Heizflächen zu erhöhen. Außerdem verringert sich der Anfall von festen und gasförmigen Schadstoffen.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert werden. In der dazugehörigen Zeichnung ist schematisch eine Wirbelschichtfeuerung mit in der Wirbelschicht 1 angeordneter Tauchheizfläche 3 dargestellt. Als Bettmaterial wird Kaolinsand eingesetzt. Die Zufuhr des salzhaltigen Brennstoffes in die Wirbelschicht 1 erfolgt über die pneumatische Förderleitung 2, wobei die Schichthöhe der Wirbelschicht 1 über die Bettmaterialablaßleitung 6 und die Bettmaterialzuführungsleitung 5 eingestellt wird. Damit wird gleichzeitig die Einhaltung der erforderlichen Kaolinkonzentration in der Wirbelschicht 1 gewährleistet. Zur Einbindung des Schwefels ist über 4 die Zufuhr von Kalkstein vorgesehen. Als Brennstoff kommt eine grubenfeuchte Rohbraunkohle mit einem Salzgehalt in der Asche von 12%, einem Aschegehalt von 7%, einem Wassergehalt von 15% und einem Schwefelgehalt von 2,5% zum Einsatz. Das Kornspektrum beträgt 0-20 mm. Der als Bettmaterial eingesetzte Kaolinsand hat folgende Zusammensetzung: SiO₂ = 88-91 %, AI₂O₃ = 5-7%, Fe₂O₃ = 1,6%, Glüh Verluste 1,5—2,5%. Erfällt als Abprodukt bei der Kaolinaufbereitung an. Somit steht ein sehr billiges Bettmaterial zur Verfugung. Der mittlere Korndurchmesser des Kaolinsandes liegt zwischen 0,75 mm und 0,79 mm, die Verbrennungstemperatur bei 800⁰C. Die Ergebnisse unter diesen Bedingungen zeigen, daß sich der mittlere Korndurchmesser gegenüber dem Ausgangsmaterial nicht verändert hat, und damit die Wirbelfähigkeit des Bettmaterials in vollem Maße erhalten blieb.

Claims

Verfahren zur Verbrennung von salzhaltigen Kohlen in Wirbelschichtfeuerungen, gekennzeichnet dadurch, daß als Bettmaterial kaolinhaltige Mineralien verwendet werden.

Hierzu 1 Seite Zeichnung

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung kommt bei derVerbrennung von salzhaltigen Kohlen in Wirbelschichtfeuerungen im Zusammenhang mit Dampfoder Heißwassererzeugung zur Anwendung.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Es ist bekannt, daß mit Tauchheizflächen versehene Wirbelschichtfeuerungen aufgrund der vergleichsweise niedrigen Verbrennungstemperaturen für die Verbrennung von salzhaltigen Kohlen besser geeignet sind, als herkömmliche Feuerungen. Dennoch treten auch bei dieser Feuerung einige Probleme auf, die ihre Anwendung für die Verbrennung salzhaltiger Kohlen erschweren.

So ist bekannt, daß bei derVerbrennung von salzhaltigen Kohlen in der Wirbelschicht während des Betriebes eine Vergröberung des Bettmaterials, für das üblicherweise Kiese und Splitte Anwendung finden, durch Agglomeration, Agglutination oder ähnliche Vorgänge eintritt. Das gröbere Material sammelt sich an den Seitenwänden und im unteren Teil des Wirbelbettes, meist ohne ausreichende Teilnahme an der Durchwirbelung und ist so Ausgangspunkt von Bettmaterialverfestigungen. Es kommt zu örtlichen Brennstoffansammlungen und damit zu örtlichen Temperaturabweichungen und Verschlackungserscheinungen, die ohne Einflußnahme auf diesen Prozeßablauf zur Stillegung der Anlage bzw. einzelner Module führen würden. Nach dem Stand der Technik wird diesem Prozeßablauf dadurch begegnet, daß zur Aufrechterhaltung des Wirbelprozesses kontinuierlich oder diskontinuierlich ein Teil des Bettmaterials gegen frisches Bettmaterial ausgetauscht wird. Dadurch wird die Wirbelfähigkeit des Bettmaterials zwar immer wieder hergestellt, dennoch ist diese Verfahrensweise aufwendig und uneffektiv, da dem Prozeß der Dampf-bzw. Heißwassererzeugung mit der Abführung von Bettmaterial ständig Wärme entzogen wird, das abgezogene Bettmaterial gekühlt und gegebenenfalls wieder aufbereitet bzw. ständig neues Bettmaterial zugeführt werden muß. Im DD-WP 215144 (F23 C, 11/02) wird ein Verfahren zur Verbrennung fester, salzhaltiger Brennstoffe in Wirbelschichtfeuerungen offenbart, mit dem ein Zusammenbacken des Wirbelbettmaterials verhindert werden soll. Gleichzeitig sollen Schwefeloxide eingebunden und keine erhöhte CO-Emession zugelassen werden. Es wird vorgeschlagen, erdalkalihaltige Materialien, zum Beispiel Kalkstein in Form von Kalksteinsplitt, unter Einhaltung definierter Wirbelungs- und Verbrennungsbedingungen gleichzeitig sowohl als Bettmaterial für die Wirbelschicht, für einen gezielten Masseaustausch zur Verhinderung der Vergröberung des Bettmaterials sowie als Additiv zur Entschwefelung einzusetzen. Dazu ist festzustellen, daß Kalkstein bekannterweise zwar zur Entschwefelung eingesetzt werden kann, aber auf den oben geschilderten Prozeß der Kornvergröberung keinen Einfluß hat. Eine positive Wirkung hat in dieser Hinsicht nur der ebenfalls beanspruchte ständige Bettmaterialaustausch durch Zugabe von Kalksteinsplitt sowie Abfuhr der festen Verbrennungsrückstände und Additivreaktionsprodukte. Damit ist dieses Verfahren im Grunde aber auf das bereits weiter oben beschriebene Verfahren mit seinen nachteiligen Wirkungen zurückgeführt. Aus dem Stand der Technik sind neben den o.g. Bettmaterialien eine Vielzahl anderer Bettmaterialien der verschiedensten Zusammensetzungen, wie z. B. kristalliner Seesand, gemahlene Schamotte, Dolomit und syntetisches Bettmaterial bekannt. Diese Bettmaterialien sind für die Verbrennung von salzhaltigen Kohlen nicht geeignet, da sie, wenn überhaupt nur bei großem Bettmaterialaustausch anwendbar sind. Neben den aufgezeigten Mängeln weisen alle angeführten Verfahren bzw. Bettmaterialien den Nachteil auf, daß die alkalischen Bestandteile der Kohle nur im geringen Maße an das Bettmaterial gebunden werden. Dadurch ist trotz der relativ niedrigen Verbrennungstemperatur in der Wirbelschicht eine rauchgasseitige Verschmutzung der der Feuerung nachgeschalteten Heizflächen zu verzeichnen, wodurch weiterhin eine salzkohlegerechte Konstruktion des Dampferzeugers erforderlich ist. Weitere Nachteile sind in der Herabsetzung der Verbrennungstemperaturzur Minimierung der Freisetzung von Alkalien sowie in der erhöhten Umweltbelastung durch die ausgetragenen Alkalien zu sehen.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, salzhaltige Kohlen in Wirbelschichtfeuerungen wirtschaftlich und umweltfreundlich zu verbrennen bei gleichzeitiger hoher Verfügbarkeit des Dampf- bzw. Heißwassererzeugers.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, bei der Verbrennung salzhaltiger Kohlen in der Wirbelschicht eine Vergröberung des Bettmaterials zu verhindern, die zu- und abzuführenden Bettmaterialmassen möglichst klein zu halten und eine hohe Verbrennungstemperatur zu ermöglichen.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß als Bettmaterial kaolinhaltige Mineralien verwendet werden. Überraschenderweise wurde gefunden, daß bei Verwendung dieses Bettmaterials eine weitgehende Einbindung der in der Kohle enthaltenen Alkalien ohne Vergröberung des Bettmaterials verzeichnet werden konnte. Der zur Erreichung dieser Effekte erforderliche Kaolingehalt des Bettmaterials ist vom Alkaligehalt des Brennstoffes abhängig, d.h. je größer der Alkaligehalt der Kohle desto größer muß auch der Kaolingehalt des Bettmaterials sein.