DD268758A5

DD268758A5 - Verfahren zum verfeuern von braunkohle

Info

Publication number: DD268758A5
Application number: DD88314700A
Authority: DD
Inventors: Rudi Derksen; Hans-Georg Jarmuzewski; Karl H Maintok; Rainer Nottenkaemper
Original assignee: ��@��@��@��k��
Priority date: 1987-04-15
Filing date: 1988-04-13
Publication date: 1989-06-07
Also published as: DE3712801C2; AU594867B2; ATE64190T1; EP0286845B1; AU1350688A; DE3712801A1; EP0286845A1; DE3863115D1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verfeuern von Braunkohle. Insbesondere salzhaltige Braunkohle mit erhoehtem Alkaligehalt wird in einer Wirbelschicht mit Luft verbrannt. Das entstehende Verbrennungsgas wird in einem gekuehlten Freiraum oberhalb der Wirbelschicht nachverbrannt und gekuehlt. Kaltes Rauchgas wird in die Wirbelschicht und den Freiraum derart eingeblasen, dass durch die Waermeabgabe an das kalte Rauchgas und die Kuehlung der Waende des Freiraumes in der Wirbelschicht und an dem gasseitigen Ende des Freiraumes eine Temperatur von maximal 780C und eine Wandtemperatur unterhalb der Erweichungstemperatur der Asche sowie in dem Freiraum eine Nachverbrennungszone mit einer Temperatur von maximal 850C eingehalten werden. Figur

Description

Die Wirbelschicht laß im Vergleich zu einer Staubfeuerung eine niedrigere Verbrennungstemperatur zu. Das kalte Rauchgas dient bei der Abwesenheit von Bündelheizflächen in der Wirbelschicht und/oder dem Freiraum als Wärmeträger zur Aufnahme der Verbrennungswärme aus der Wirbelschicht und dem Freiraum. Bei der Verfeuerung von normaler Braunkohle bedeutet das, daß durch die Rauchgasrezirkulation eine Anpassung an die jeweils wirtschaftlichste und aus kohlespezifischen Bedingungen erforderliche Verbrennungstemperatur in der Wirbelschicht und dem Freiraum gegeben ist. Bei der Verwendung von salzhaltiger Braunkohle mit einem erhöhten Alkaligehalt kann eine so niedrige Temperatur eingehalten werden, bei der eine Verdampfung der Alkalien nur zum Teil stattfindet. Die Einhaltung niedriger Wandtemperaturen im Freiraum verhindert, daß sich schwer zu entfernende Beläge an der Rohrwand ansetzen. In der Nachverbrennungszone wird durch eine gezielt einstellbare, höhere Temperatur für einen Ausbrand der aus der Wirbelschicht austretenden gasförmigen Bestandteile der Kohle und der mitgerissenen Kohlepartikel gesorgt.

In vorteilhafter Weise kann vorgesehen werden, daß das Verbrennungsgas im Anschluß an den Freiraum in einem oder mehreren Rauchgaszügen mit darin angeordneten Heizflächen gekühlt wird, deren Wandtemperatur oberhalb der Erweichungstemperatur der Asche liegt. Auf diese Weise wird erreicht, daß die Heizflächen mit hoher Wandtemperatur, auf oenen brennstoffbedingt salzhaltige Beläge anhaften, in einen zweiten Rauchgaszug verlegt sind. Die bei der Abreinigung der Heizflächen anfallenden salzhaltigen Precukte gelangen somit nicht wieder in die Wirbelschicht, so daß ein Aufsalzen vermieden wird.

Weiterhin ist es vorteilhaft, daß ein Teil cer Asche aus der Wirbelschicht abgezogen wird, daß die in der Asche enthaltenen Alkalien aus der Asche ausgewaschen \λ erden und daß ein Teil der ausgewaschenen Asche in die Wirbelschicht zurückgeführt wird. Diese Maßnahmen dienen der Aufrechterhaltung einer für einer den Betrieb der Wirbelschicht ausreichenden Mt>nge Bettmaterials, ohne daß sich der Alkaligehalt in der Wirbelschicht anreichert.

Ausfuhrungsbeispiel

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend an der Zeichnung erläutert, die ein Verfahrensschema zur Durchführung der Erfindung darstellt.

Ein zur Verfeuerung von Braunkohle dienender Dampferzeuger ist als Mehrzug-Kessel ausgebildet und weist einen ersten Rauchgaszug 1, einen zweiten Rauchgaszug 2 und einen dritten Rauchgaszug 3 auf, die durch von Wasser und Wasserdampf durchströmte, gasdichte Rolirwändo begrenzt sind. Der erste Rauchgaszug 1 dient als Brennkammer und nimmt im unteren Teil eine Wirbelschicht 4 auf. Die Wirbelschicht 4 ist mit einer außerhalb liegenden Ascheaufbereitungsvorrichtung 5 verbunden. Oberhalb der Wirbelschicht 4 kann durch Ausbiegung eine Einschnürung 6 gebildet werden, die eine zusätzliche Vermischung der Rauchgase bewirkt. Der Innenraum des erster. Rauchgaszuges 1 ist frei von Bündelheizflächen gehalten und stellt eine Freiraum 7 dar. Der zweite und dritte Rauchgaszug 2,3 sind durch einen Kesseltrichter 8 verbunden, an dessen unterem Ende eine Austragsvorrichtung 9 angeordnet ist. In dem zweiten und dem dritten Rauchgaszug 2,3 sind Heizflächen 10,11 angeordnet, die als Überhitzer oder Economizer geschaltet sind. Zur Abreinigung der Heizfläche 10,11 sind Rußbläser vorgesehen.

In der Wirbelschicht 4 dos beschriebenen Dampferzeugers wird bevorzugt salzhaltige Braunkohle verfeuert, deren Asche einen Alkalianteil von mehr als 2% enthält. Diese Kohle wird über einen Kohleeintrag 12 in die Wirbelschicht 4 eingespeist, in der sie mit Hilfe von Luft verbrannt wird. Die Luft wird über ein Gebläse 13 durch eine Luftleitung 14 in die Wirbelschicht eingespeist. Bevorzugt wird die gesamte für die Verbrennung notwendige Luft in die Wirbelschicht 4 eingetragen. Alternativ kann auch vorgesehen werden, daß ein Teil der Luft als Sekundär- und Tertiärluft in den Freiraum 7 oberhalb der Wirbelschicht 4 eingebracht wi'd. Eine solche Lufteinteilung ist besonders dann vorzusehen, wenn normale Braunkohle mit einem erhöhten Stickstoffgehall ium Einsatz kommt.

Von dem kalten l'nde des Dampferzeuger; wird kaltes Rauchgas mit Abgastomporatur abgezogen und über ein Rezirkulationsgebliise 15 und Rauchgasleitungen 16 in die Wirbelschicht 4 und dun Freiraum 7 oberhalb der Wirbelschicht 4 eingespeist. Zum Ausgleich des Di uckunterschiedes innerhalb der Wirbelschicht >\ dient ein Druckerhöhungsgebläse 17. Das kalte Rauchgas nimmt die in der Wirbelschicht 4 und in der Nachverbrennungszone innerhalb des Freiraumes 7 entstehende Verbrennungswärme zum Teil auf. Die Menge und die Aufteilung des kalten Rauchgases erfolgt in der Weise, daß in der Wirbelschicht 4 und vor der ersten Heizfläche 10 in dem zweiten Rauchgaszug 2 eine Temperatur von maximal 780°C eingestellt wird. In der Nachverbrennungszone, in der die aus der Wirbelschicht 4 ausgetragenen Kohlepartikel und die brennbaren Gase nachverbrannt werden, beträgt die Gastemperatur etwa 86O⁰C. Über den Mediumdurchfluß durch die Rohrwände des Preiraumes 7 wird eine Wandtemperatur eingestellt, die mit etwa 400°C unterhalb der Erweichungstemperatur der Flugasche liegt. Durch die niedrig« Bettemperatur wird erreicht, daß ein Großteil der Alkalien in der Wirbelschicht 4 nicht verdampft und d-iß die Alkalichloridrt und -sulfate der Kohleasche z. B. an Kalk gebunden werden, der zusammen mit der Kohle oder getrennt davon der Wirbolschhht 4 zugeführt wird.

Eir. längerer kontinuierlicher Betrieb mit salzhaltiger Braunkohle führt zu einer Aufkonzentration des Salzgehaltes und zu einer Gleichkornbildur.q in cer Wirbelschicht, wodurch eine gleichmäßige Fluidisierung eingeschränkt wird. Aus diesem Grund ist es erforderlich, kontinuierlich Bettasche abzuziehen. Ein Teil der Bettasche wird aus diesem Grund aus der Wirbelschicht 4 über eine Ascheleitung 18 abgeführt, gekühlt und der Ascheaufbeieitungsvorrichtung 5 zugeführt. Die Ancheaufbereitunysvonichtung ist mit einem Zulauf 19 und einer Mischeinrichtung 20 ve.sehen. Durch die Behandlung der Ascho mit einem Lösungsmittel in der Ascheaufbei oitungsvorrichtung 5 wird ein großer Toil der Asche bzw. der Alkalien gelöst und üoer eine Abflußleitt ng 21 entfernt. Auf diese Weise wird das Bettmaterial zur Bindung der Sulfate und der Chloride reaktiviert. Die reaktivierte Asche wird zur Aufrechterhaltung des salzfreien Bettmateri?ls in die Wirbelschicht 4 zurückgeführt. Die Rückführung der Ascho kanr. direkt oder über den Kohleeintrag 12 erfolgen. Ein Teil der aufbereiteten Asche kann aus dem System über eine Ablauflei'ung 22 entfernt werden.

Claims

1. Verfahren zum Verfeuern von Braunkohle, insb. von salzhaltiger Braunkohle mit erhöhtem Gehalt an Alkalien, zur Dampferzeugung, wobei die Kohle in einer Wirbelschicht mit Luft verbrannt und das entstehende Verbrennungsgas in einem gekühlten Freiraum oberhalb der Wirbelschicht nachverbrannt und gekühlt wird, dadurch gekennzeichnet, daß kaltes Rauchgas in die Wirbelschicht und den Freiraum eingeblasen wird und daß durch die Wärmeabgabe an das kalte Rauchgas und die Kühlung der Wände der Wirbeischicht und des Freiraums in der Wirbelschicht und an dom gasseitigen Ende des Freiraums eine Temperatur von maximal 780^cC und eine Wandtemperatur unterhalb der Erweichungstemperatur der Asche sowie in dem Freiraum eine Nachverbrennungszone mit einer Temperatur von maximal 85O⁰C eingehalten werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbrennungsgas im Anschluß an den Freiraum in einem oder mehreren Rauchgaszügen mit darin angeordneten Heizflächen gekühlt wird, deren Wandtemperatur oberhalb der Erweichungstemperatur der Asche liegt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil der Asche aus der Wirbelschicht abgezogen wird, daß die in der Asche enthaltenen Alkalien aus der Asche ausgewaschen werden und daß ein Teil der ausgewaschenen Asche in die Wirbelschicht zurückgeführt wird.

Hierzu 1 Seite Zeichnung

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verfeuern von Braunkohle, insbesondere von salzhaltiger Braunkohle mit erhöhtem Gehalt an Alkalien, zur Dampferzeugung, wobei die Kohle in einer Wirbelschicht mit Luft verbrannt und das entstehende Verbrennungsgas in einem gekühlten Freiraum oberhalb der Wirbelschicht nachverbrannt und gekühlt wird.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Braunkohlen normaler Zusammensetzung lassen sich in Staubfeuerungen und Wirbelschichtfeuerungen von Dampferzeugern verbrennen. Weist jedoch die Asche der Braunkohle ein ungünstiges Verhältnis von sogenannten basischen Bestandteilen wie CaO und rV αO zu sogenannten sauren Bestandteilen wie SiOj und AI₂O₃ bei Anwesenheit von Alkalien auf, so werden die Praunkohlen um so schwieriger verfeuerbar, je höher das Basen/Säurenverhältnis und der Alkaligehalt werden (BRAUNKOHLE 1976, Nr. 6, S. 206-217). Diese Braunkohlen sind dann entweder nur unter Verwendung von Sonderkonstruktionen verfeuerbar oder gelten als für die Verfeuerung nicht geeignet. Als Sonderkonstruktion an staubgefeuerten Kesseln kommt u.a. eine niedrige Flammentemperatur durch Rückführung von kaltem Rauchgas in Frage.

Es ist auch schon vorgeschlagen worden (DD-PS 215144), salzhaltige Braunkohlen in einer Wirbelschicht zu verbrennen. Bei diesem Verfahren wird zur Bindung der in der Asche vorhandenen Alkalien der Wirbelschicht ein Additiv in einer vorgegebenen Körnung zugegeben. Die verwendete Bettemperatur von 780 bis 900⁰C läßt Schwierigkeiten durch eine zumindest teilweise Verdampfung der Alkalien erwarten.

Weiterhin ist es bekannt (US-PS 4295817, US-PS 4433631), die Temperatur in der Wirbelschicht dadurch zu kontrollieren, daß Rauchgas in der Wirbelschicht oder in dem Freiraum oberhalb der Wirbelschicht eingeblasen wird.

Ziel der Erfindung

Es ist das Ziel der Erfindung, ein Verfahren zur Verbrennung von salzhaltiger Braunkohle zu schaffen, mit dessen I fe dieser Rohstoff besser als bisher zur Energieumwandlung herangezogen werden kann.

Darlegung des Wes ms der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Verfeuerung von salzhaltiger, bisher nur bedingt einsetzbaren Braunkohle zu schaffen, bei dem sich die günstigste Verbrennungstemperatur in der Wirbelschicht und dem Freiraum einstollen läßt.

Diese Aufgabe wird bei einem gattungsgemäßen Verfahren erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß kaltes Rauchgas in die Wirbelschicht und den Freiraum eingeblasen wird und daß durch die Wärmeabgabe an das kalte Rauchgas und die Kühlung der Wände der Wirbelschicht und des Freira ums in der Wirbelschicht und an dem gasseitigen Ende des Freiraums .sine Temperatur von maximal 780⁰C und eine Wandtemperatur unterhalb der Erweichungstemperatur der Asche sowie in dem Freiraum eins Nachverbrennungszone mit einer Temperatur von maximal 850°C eingehalten werden.