DD274267A1

DD274267A1 - POWER PLANT FOR USING BALLASTIC FOSSIL FUELS

Info

Publication number: DD274267A1
Application number: DD31807588A
Authority: DD
Inventors: Bodo Wolf; Burkhard Moeller; Heinz E Spliethoff; Erwin Wied
Original assignee: Orgreb Inst Kraftwerke
Priority date: 1988-07-19
Filing date: 1988-07-19
Publication date: 1989-12-13

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Kraftwerksschaltung zur Nutzung ballastreicher fossiler Brennstoffe. Die erfindungsgemaesse Kraftwerksschaltung kann zur Modernisierung, Rationalisierung, Leistungserhoehung und Rekonstruktion von Kraftwerken mit Wasser-Dampf-Kreisprozessen genutzt werden, die generell ballastreiche fossile Brennstoffe nutzen oder auf solche umgestellt werden sollen. Ziel der Erfindung ist es, die Ballaststoffe vor der Verbrennung mit geringem Aufwand abzuscheiden. Erreicht wird dies dadurch, dass zwischen Speisewasservorwaermung und Luftvorwaermung eine zusaetzliche Entstaubungseinrichtung fuer das Rauchgas angeordnet ist und zwischen Luftvorwaermer und vorhandener Kraftwerksentstaubungsanlage eine indirekt beheizte Wirbelschichttrocknungsanlage so angeordnet ist, dass das Rauchgas mit einer Temperatur unter 200C als Wirbelmedium Verwendung findet. Neben der Abscheidung von Brennstoffwasser werden auch mineralische Ballaststoffe abgeschieden. FigurThe invention relates to a power plant circuit for using ballast rich fossil fuels. The present invention power plant circuit can be used for modernization, rationalization, capacity increase and reconstruction of power plants with water-steam cycle processes that use generally ballast-rich fossil fuels or to be converted to such. The aim of the invention is to deposit the fiber before burning with little effort. This is achieved by arranging an additional dedusting device for the flue gas between the feedwater preheating and air preheating and an indirectly heated fluidized-bed drying plant between the preheater and the existing power plant dedusting system so that the flue gas with a temperature below 200C is used as the fluidizing medium. In addition to the separation of fuel water and mineral fiber are deposited. figure

Description

Kraftwerksschaltung zur Nutzung ballastreicher fossiler BrennstoffePower plant circuit for the use of ballast-rich fossil fuels

Field of application of the invention

Die erfindungsgemäße Kraftwerksechaltung kann zur Modernisierung, Rationalisierung, Leistungserhöhung und Rekonstruktion von Kraftwerken mit Wasser-Dampf-Kreisprozessen genutzt werden, die generell ballastreiche fossile Brannstoffe nutzen oder auf solche umgestellt werden sollen.The power plant circuit according to the invention can be used for modernization, rationalization, power increase and reconstruction of power plants with water-steam cycle processes that generally use ballast-rich fossil fuels or should be converted to such.

Die erfindungsgemäße Kraftwerksschaltung ist außerdem geeignet für die Nutzung solcher ballastreicher fossiler Brennstoffe, die mit dem heutigen Stand der Technik nicht oder nur in Verbindung mit Brennstoffen höherer Qualität genutzt werden können.The power plant circuit according to the invention is also suitable for the use of such ballast-rich fossil fuels, which can not be used with the current state of the art or only in conjunction with fuels of higher quality.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen Die Nutzung ballastreicher fossiler Brennstoffe in Dampfkraftwerken, insbesondere solcher wie Rohbraunkohle mit niedrigem Inkohlungsgrad und mit hohen Wassergehalten, und Frästorf, erinrdern beim bekannten Stand der Technik Dampfkessel mit speziellen Feuerungsanlagen für die Verbrennung dieser Brennstoffe. Diese seit Jahrzehnten eingesetzten Anlagen haben den Nachteil, daß ein beachtenswerter Teil der der Anlage zugeführten ballastreichen Brennstoffe, bei Rohbraunkohlen mit hohem Wassergehalt bis zu 25 %x verbrannt werden muß zur Bereitstellung der für die vor oder während der Verbrennung ablaufenden Verdampfung des Brennstoffwassers, die vorrangig durch Strahlungs- und Kontaktwärmeübertragung und konvektive Abkühlung von Verbrennungsgasen erfolgt. Typische Anlagen dieser Art sind u. a. Rost- und Wirbelbettfeuerungen für Brennstoffe mit hohem Wassergehalt und Saugzugmühlenfeuerungen, z. B. für Rohbraunkohle. Bei Saugzugmühlenfeuerungen z. B. erfolgt die Verdampfung des Brennstoffwassers zum größten Teil durch die Abkühlung von aus dem Feuerraum des Dampfkessels abgesaugter heißer Verbrennungsgase, die danach vermischt mit dem Wasserdampf aus der Brennstofftrocknung im abgekühlten Zustand auf unterschiedliche Weise dem Dampfkessel wieder zugeführt oder nach Reinigung direkt an die Umgebung abgegeben werden. Characteristic of the known technical solutions The use of ballast-rich fossil fuels in steam power plants, in particular such as low lignite coal with high water contents, and milling village, erinrdern in the prior art steam boiler with special combustion systems for the combustion of these fuels. These plants used for decades have the disadvantage that a noteworthy part of the system fed ballast fuels, must be burned in raw lignite with a high water content up to 25 % x to provide the running for or before the combustion of evaporation of the fuel water, the priority by radiation and contact heat transfer and convective cooling of combustion gases takes place. Typical plants of this type include rust and fluidized bed furnaces for fuels with high water content and Saugzugmühlenfeuerungen, z. B. for raw lignite. For Saugzugmühlenfeuerungen z. B. the evaporation of the fuel water for the most part by the cooling of extracted from the combustion chamber of the boiler hot combustion gases, which then mixed with the water vapor from the fuel drying in the cooled state in different ways the boiler recirculated or discharged directly to the environment after cleaning become.

Die Rückgewinnung wenigstens eines Teiles der für die Verdampfung des Brennstoff v/assers aufgewendeten Wärmeenergie, durch Kondensation des Wasserdampfes aus der Brennstofftrocknung im Rauchgas, ist technisch aufwendig und unzweckmäßig, da die da-The recovery of at least a portion of the heat energy expended for the vaporization of the fuel vapors, by condensation of the water vapor from the fuel drying in the flue gas, is technically complicated and inconvenient, since the

durch gewinnbare Sekundärenergie ein niedriges mittleres Temperaturniveau in Höhe von 40 bis 60 ⁰G erreicht, für die ein ungenügender energetischer Bedarf vorhanden ist. Dieser Tatsache entsprechend wird bei der Bestimmung der technisch nutzbaren Enthalpiedifferenz der Brennstoffe (Heizwert) die für die Verdampfung des Brennstoffwassere notwendige Wärmeenergie von vorn herein von der chemischen Enthalpiedifferenz der Verbrennung (Verbrennungswärme) subtrahiert und damit als nicht nutzbar bewertet (Helmut Effenberger; Dampferzeuger, S. 40, VEB Deutscher Verlag für Grundstoffindustrie, Leipzig 1987). Die bei diesem Stand der Technik zur Verdampfung des Brennstoffv/assers eingesetzte Wärmeenergie ist exergetisch hochwertig, d. h., diese hat ein Temperaturniveau, das zur vollständigen Übertragung dieser Wärmeenergie an den Wasser-Dampf-Kreisprozeß geeignet ist. Insbesondere deshalb wurden eine Vielzahl von Vorschlägen unterbreitet, entsprechend denen Brennstoffe mit hohen Wassergehalten vor ihrer Verbrennung in den Dampfkesselfeuerungen in gesonderten Anlagen getrocknet werden. So schlägt z. B. DD WP 67 770 die Kombination eines Mahltrocknungsprozesses mit Rauchgasrücksaugung mit einer Wirbelschichttrocknungsanlage vor. Wird der Wirbelschichttrockner mit aus dem Feuerraum rückgesaugten Rauchgas beaufschlagt, dann treten gegenüber den Saugzugmühlenfeuerungon keine energetischen Vorteile auf. V/erden für den Betrieb solcher Trocknungsanlagen Rauchgase eingesetzt, die einen Teil ihrer nutzbaren Enthalpiedifferenz bereits im Dampfkessel an den V/asser-Dampf-Kreisprozeß abgegeben haben, dann sind z. B. gegenüber Feuerungen für Weichbraunkohle Brennstoffeinsparungen in Höhe von 3 bis 5 % realisierbar, da die Temperatur des als Wirbelmedium und Wärmeenergieträger dem Dampfkessel entnommenen Rauchgases in der Regel bei 500 ⁰C liegt.achieves a low mean temperature level of 40 to 60 ⁰ G through recoverable secondary energy, for which there is insufficient energy demand. In accordance with this fact, when determining the technically usable enthalpy difference of the fuels (calorific value), the heat energy required for the evaporation of the fuel water is subtracted from the chemical enthalpy difference of the combustion (heat of combustion) from the outset and thus assessed as unusable (Helmut Effenberger, Dampfgenerator, p 40, VEB German publishing house for primary industry, Leipzig 1987). The heat energy used in this prior art for evaporating the fuel water is exergetically high, that is, it has a temperature level suitable for fully transferring this heat energy to the water-steam cycle. In particular, therefore, a large number of proposals have been submitted, according to which fuels with high water contents are dried before their combustion in the steam boiler furnaces in separate facilities. So z. B. DD WP 67 770 the combination of a grinding drying process with flue gas back suction with a fluidized bed drying plant before. If the fluidized bed dryer is acted upon by flue gas sucked back out of the combustion chamber, then there are no energetic advantages compared to the Saugzugmühlenfeuerungon. If, for the operation of such drying plants, flue gases are used which have already delivered part of their usable enthalpy difference in the steam boiler to the steam / steam cycle, then z. As compared to furnaces for lignite fuel savings in the amount of 3 to 5 % feasible because the temperature of the withdrawn as a fluidizing medium and heat energy carrier the boiler flue gas is usually at 500 ⁰ C.

Annähernd gleiche Effekte erreicht der Einsatz von indirekt beheizten Röhren-, Teller-, Hohlschnecken- oder Wirbelschichttrocknern entsprechend DE OS 35 25 642 und DD WP 232 338, weil der für die Indirekte Beheizung dieser Trockner eingesetzte, der Turbine des Kraftwerkes entnommene Dampf eine Mindestkondensationstemperatur von 140 ⁰G haben muß.Approximately the same effects achieved the use of indirectly heated tubular, plate, hollow screw or fluidized bed dryers according to DE OS 35 25 642 and DD WP 232 338, because the steam used for the indirect heating of these dryers, the turbine of the power plant extracted a minimum condensation temperature of 140 ⁰ G must have.

Unter den Bedingungen heutiger Wärmekraftwerke hat ein solcher, zur indirekten Beheizung der Trockner eingesetzter Entnahme-Under the conditions of today's thermal power stations, such a removal method used for indirect heating of the dryers has

dampf, bezogen auf seine im Kreisprozeß nutzbare Enthalpiedifferenz, annähprnd gleiches exergetisches Niveau, d. h. Arbeitsvermögen, wie ein dem Dampfkessel mit einer Temperatur von 500 ⁰C entnommenes Rauchgas zum Betrieb einer gasgetriebenen direkt beheizten Wirbelschichttrocknung. Mit dieser Kategorie von Alternativvorschlägen zur Nutzung von ballastreichen fossilen Brennstoffen, insbesondere solcher mit hohem Wassergehalt, so kann zusammengefaßt werden, gelingen Brennstoffeinsparungen durch den Einsatz von Wämieträgern für den Trocknungsprozeß, die gegenüber den Feuerungen in den Dampfkesseln ein niedrigeres exergetischon Niveau haben» Alle bisher beschriebenen Varianten der Nutzung ballastreicher fossiler Brennstoffe haben jedoch wie die Methoden zur direkten Nutzung solcher Brennstoffe den Nachteil, daß im Ergebnis des Trocknungsprozesses eine technisch schwierig und ökonomisch nicht nutzbare Sekundärenergie anfällt, für die wegen ihres niedrigen mittleren Temperaturniveaus auch kein Bedarf vorhanden ist. Mit DE OS 29 01 723 und DE OS 29 01 722 wurde deshalb vorgeschlagen, Wasserdampf als Wirbelmedium für indirekt beheizte Wirbelschichttrocknungsanlagen zu verwenden und diese mit Kraftwerken zu koppeln. Diese Maßnahme verhindert die Bildung von Gas-Wasserdampf-Gemischen während des Trocknungsprozesses und hebt die bei der Trocknung als Abdampf anfallende Sekundärenergie auf ein technisch und ökonomisch nutzbares Niveau für die Heizwärme Versorgung.steam, based on its usable in the cycle process enthalpy difference, approximately the same exergetic level, ie working capacity, such as the steam boiler with a temperature of 500 ⁰ C extracted flue gas to operate a gas-driven directly heated fluidized bed drying. With this category of alternative proposals for the use of high-carbon fossil fuels, especially those with high water content, it can be summarized to succeed fuel savings through the use of Wämieträgern for the drying process, which have a lower exergetischon level compared to the firing in the steam boilers Variants of the use of ballast-rich fossil fuels, however, like the methods for the direct use of such fuels have the disadvantage that as a result of the drying process a technically difficult and economically unusable secondary energy is obtained for which there is no need for their low mean temperature levels. With DE OS 29 01 723 and DE OS 29 01 722 was therefore proposed to use water vapor as a fluidizing medium for indirectly heated fluidized bed drying plants and to couple them with power plants. This measure prevents the formation of gas-water vapor mixtures during the drying process and raises the incurred during drying as Abdampf secondary energy to a technically and economically usable level for the heating heat supply.

An Standorten mit hoher Trocknerkapazität, wie Brikettfabriken • für Weichbraunkohle, Torf und Biomassen oder auf der Basis solcher Brennstoffe arbeitender Kondensations- oder Industriekraftwerke mit Prozeßwärmeabgabe, zeigt sich, daß das Sekundärenergieangebot aus der Trocknung die Nutzungsmöglichkeit weit am Ort übersteigt. Die Nutzung des Abdampfes aus solchen Trocknungsanlagen ist in diesen Fällen durch den Einsatz von Kreisprozessen zur Anhebung des mittleren Temperaturniveaus des Abdampfes (Wärmepumpe) oder zur Nutzung des Arbeitsvermögens des Abdampfes (Abdampfturbinen mit Abdampfkondensation nach Entspannung in der Turbine bei Umgebungstemperatur oder ORG-Kreisprozeßanlagen) möglich. Damit erreicht dieser Vorschlag die höchstmögliche thermische Ausnutzung ballastreicher fossiler Brennstoffe,At locations with high dryer capacity, such as briquette factories for lignite, peat and biomass, or on the basis of such combustible condensation or industrial power plants with process heat release, it can be seen that the secondary energy supply from the drying far exceeds the possibility of utilization. The use of the exhaust steam from such drying systems is possible in these cases by the use of cycle to increase the average temperature level of the exhaust steam (heat pump) or to use the working capacity of the exhaust steam (exhaust steam with exhaust steam after expansion in the turbine at ambient temperature or ORG cycle systems) , Thus, this proposal achieves the highest possible thermal utilization of ballast-rich fossil fuels,

insbesondere solcher ία it hohem Wassergehalt, im technischen Betrieb.especially such ία it high water content, in technical operation.

Kritikwürdig ist jedoch der dafür erforderliche technische Aufwand, dor in vielen Fällen nicht sinnvoll realisiert werden kann. So erfordert die Komplettierung eines Kraftwerkes für Braunkohle mit hohem Wassergehalt mit einer solchen Anlage zur Brennstoffeinsparung durch externe Trocknung neber der Einordnung des Trockners die Einordnung einer Abdampfreinigung eines Kreislaufgebläses zur Rezirkulation des Wirbeldampfes und einer Abdampfnutzungsanlage, bestehend aus Abdampfkondensator mit oder ohne vorgeschalteter Abdampfturbine oder nachgeschaltetem ORG-Prozeß oder eines mehrstufigen Abdampfkompressors mit Zwischeneinspritzung, der wiederum sinnvollerweise durch den Einsatz einer Rohkohlevorwärmung komplettiert werden sollte.But worthy of criticism is the required technical effort, which can not be realized in many cases meaningful. Thus, the completion of a power plant for brown coal with high water content with such a system for fuel saving by external drying neber the classification of the dryer requires the classification of Abdampffreinigung a circulation blower for recirculation of the vortex vapor and a Abdampfnutzungsanlage consisting of Abdampfkondensator with or without upstream Abdampfturbine or downstream ORG Process or a multi-stage Abdampfkompressors with intermediate injection, which in turn should be usefully complemented by the use of a raw coal preheating.

Object of the invention

Das Ziel der Erfindung ist die Nutzung von solchen ballastreichen fossilen Brennstoffen in Kraftwerken, die beim Stand der Technik nicht oder nur in Verbindung mit Brennstoffen höherer Qualität genutzt werden können, die Senkung des spezifischen Brennstoffverbrauches auch bei heute beherrschbaren ballastreichen Brennstoffen und der durch die Verbrennung hervorgerufenen Umweltbelastung durch Kraftwerke bei gegenüber dem Stand der Technik reduzierten technischen Aufwand.The aim of the invention is the use of such ballast-rich fossil fuels in power plants, which can not be used in the prior art or only in conjunction with higher quality fuels, the reduction of specific fuel consumption even with today controllable ballast fuels and caused by the combustion Environmental impact of power plants with respect to the prior art reduced technical complexity.

Explanation of the essence of the invention

Das Ziel der Erfindung kann erreicht werden durch eine Abtrennung von Ballast aus dem fossilen Brennstoff vor seiner thermischen Nutzung. Die technische Aufgabe, die mit der Erfindung zu lösen ist, besteht deshalb darin, eine solche Kraftwerksschaltung vorzuschlagen, die eine» Integration einer Brennstoff« aufbereitung in den Kraftwerksprozeß ermöglicht, durch die der dem Kraftwerk zugeführte ballastreich(» fossile Brennstoff vor seiner thermischen Nutzung getrocknet und teilweise von mineralischen Beimengungen entlastet werden kann. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe gelöst, indem in den Kraftwerksprozeß eine zusätzliche Vorrichtung zur mechanischen Entstaubung des Rauchgases und zwischen Luftvorwärmer und vornan-The object of the invention can be achieved by separating ballast from the fossil fuel prior to its thermal utilization. Therefore, the technical problem to be solved with the invention is to propose such a power plant circuit, which allows an "integration of fuel" treatment in the power plant process through which the power plant fed ballastreich ("dried fossil fuel before its thermal use According to the invention, this object is achieved by providing in the power plant process an additional device for the mechanical dedusting of the flue gas and between air preheater and front preheater.

dener Rauchgasentstaubung eine Wirbelschichttrocknungsanlage eingeordnet ist, die mit aus der Dampfturbine im Druckbereich zwischen 80 bis 200 kPa entnommenen Dampf indirekt beheizt und der kleinkörniger ballastreicher fossiler Brennstoff dosiert zugeführt und getrockneter Brennstoff geregelt entnommen wird. Erfindungsgemäß wird das in der zusätzlich eingeordneten Vorrichtung mechanisch entstaubte Rauchgas aus dem Dampfkessel mit einer Temperatur von 100 bis 200 ⁰C als Wirbelmedium durch das Wirbelbett gefahren, dort gekühlt und mit Wasserdampf und Staub beladen, danach in der vorhandenen Entstaubungseinrichtung des Kraftwerkes, meist eine Elektrofilteranlage, unter Abgabe von Brennstaub, vor seiner Ableitung über den Schornstein des Kraftwerkes an die Umgebung, gereinigt. Versuche haben ergeben, daß bei gleichzeitiger Entnahme von getrockneten Brennstoffteilströmen aus den oberen und unteren Zonen des Wirbelbettes, der von unten ausgetragene Teilstrom bei stark mineralhaltigen Brennstoffen mineralstoffangereichert ist. Der aus dem Wirbelbett oben entnommene getrocknete Brennstoff und der Brennstaub aus der Abgasreinigung nach dem Wirbelbett werden erfindungsgemäß als qualitätsverbesserter Brennstoff der thermischen Umwandlung, d. h. der Kesselfeuerung oder Vergasungsanlage des Kraftwerkes zugeführt. Der aus dem unteren Austrag des Wirbelbettes abgezogene mineralstoffangereicherte Brennstoffteilstrom kann einer gesonderten Verwendung oder bei Staubfeuerungen z. B. einer Nachbrennrostfeuerung zugeführt werden.dener flue gas dedusting is arranged a fluidized bed dryer, which indirectly heated with steam extracted from the steam turbine in the pressure range between 80 to 200 kPa and the small-grained ballast rich fossil fuel metered and dried fuel is removed regulated. According to the mechanically-dedusted in the additionally arranged device flue gas is driven from the boiler at a temperature of 100 to 200 ⁰ C as a fluidizing medium through the fluidized bed, cooled there and loaded with water vapor and dust, then in the existing dedusting of the power plant, usually an electrostatic precipitator , with release of fuel dust, before its discharge via the chimney of the power plant to the environment, cleaned. Experiments have shown that with simultaneous removal of dried fuel streams from the upper and lower zones of the fluidized bed, the partial stream discharged from the bottom is mineralstoffangereichert with highly mineral fuels. The extracted from the fluidized bed above dried fuel and the fuel dust from the exhaust gas purification after the fluidized bed according to the invention as a quality-enhanced fuel thermal conversion, ie the boiler furnace or gasification plant supplied to the power plant. The deducted from the lower discharge of the fluidized bed mineral-enriched fuel partial stream may be a separate use or dust firing z. B. a Nachbrennrostfeuerung be supplied.

Der durch die erfindungsgemäße Lösung gestiegene Strömungswid9rstand des Rauchgases wird durch gesteigerte Gebläseleistungen ausgeglichen. Das an die Umgebung abgegebene Rauchgas entspricht in seiner Zusammensetzung der solcher Feuerungen für den Direkteinsatz der ballastreichen fossilen Brennstoffe, z. B. Saugzugmühlenfeuerungen mit Rauchgasrücksaugung, so daß eine Nutzung der Rauchgase als Sekundärenergieträger ebenfalls nicht sinnvoll ist. Gegenüber dem Stand der Technik erfolgt die Abtrennung des Ballastanteiles Wasser jedoch durch indirekte Beheizung des Y/irbelbettes mit Dampf, der bei 95 bis 120 ⁰C kondensiert, d. h., das bei der Verbrennung entstehende Rauchgas überträgt seine im Kraftwerksprozeß nutzbare Enthalpiedifferenz vollständig an den Wasser-Dampf-Kreislaufprozeß. Dadurch steigtThe increased by the inventive solution Strömungswid9rstand the flue gas is compensated by increased fan performance. The emitted to the environment flue gas corresponds in its composition of such furnaces for the direct use of ballast-rich fossil fuels, eg. B. Saugzugmühlenfeuerungen with flue gas back suction, so that a use of the flue gases as a secondary energy source is also not useful. Compared to the prior art, however, the separation of the ballast water is carried out by indirect heating of the Y / irbelbettes with steam condensing at 95 to 120 ⁰ C, ie, the resulting during combustion flue gas transfers its usable in the power plant process enthalpy difference completely to the water steam cycle process. This increases

die je Brennstoffeinheit erzeugbare Dampfmenge und das Arbeitsvermögen in der Dampf turbir-3. Der zur Beheizung des Wirbelbettes entnommene Dampf hat vor seiner Entnahme bereits 70 bis 80 % seines technischen Arbeitsvermögens abgegeben. Seine Qualität reicht deshalb für die vYärmezufuhr zur Verdampfung des Brennstoffwassers im Wirbelbett aus, weil das in das Wirbelbett als Wirbelmedium eingeleitete Rauchgas aus der Verbrennung des getrockneten Brennstoffes einen Wasserdampfpartialdruck von 8 bis 10 kPa und damit einen Wasserdampftaupunkt von 42 bis 46 C hat, der sich durch Aufnahme des durch die indirekte Beheizung des Wirbelbettes verdampften Brennstoffwassers auf 24 bis 27 kPa erhöht, wodurch der Wasserdampftaupunkt des Rauchgases nach dem Wirbelbett auf 64 bis 67 ⁰C ste.gt. Daraus resultiert, daß auch unter Beachtung der Bindekräfte des Wassers zum Brennstoff und der Stoffaustauschwiderstände im Brennstoffkorn die vorgeschlagene Dampfqualität zur indirekten Beheizung des Wirbelbettes und zur Trocknung des Brennstoffes ausreicht und eine Brennstoff ein sparung in gleicher Größenordnung wie beim Einsatz von Dampfwirbelschichttrocknungsanlagen, ohne daß Anlagen zur Sekundärenergienutzung erforderlich werden, erreicht wird.the quantity of steam that can be produced per unit fuel and the working capacity in the steam turbir-3. The steam taken off to heat the fluidized bed has already given off 70 to 80 % of its technical working capacity before it is taken off. Its quality is therefore sufficient for the vYärmezufuhr for the evaporation of the fuel water in the fluidized bed, because the introduced into the fluidized bed flue gas from the combustion of the dried fuel has a partial pressure of 8 to 10 kPa and thus a Wasserdampftpartunkt 42 to 46 C, the increased by receiving the vaporized by the indirect heating of the fluidized bed of fuel water to 24 to 27 kPa, whereby the Wasserdampftaupunkt of the flue gas after the fluidized bed to 64 to 67 ⁰ C ste.gt. As a result, even taking into account the binding forces of the water to the fuel and the mass transfer resistances in the fuel grain, the proposed steam quality for indirect heating of the fluidized bed and for drying the fuel is sufficient and a fuel savings in the same order of magnitude as when using Dampfwirbelschichttrocknungsanlagen without installations for Secondary energy use is required.

embodiment

Die Erfindung wird nachfolgend beschrieben,durch ein technologisches Grobschema dargestellt und mit dem Stand der Technik verglichen.The invention is described below, represented by a rough technological diagram and compared with the prior art.

Die Berechnungen erfolgen für eine Rohbraunkohle (Rbk) folgender ZusammensetzungThe calculations are carried out for a raw lignite (Rbk) of the following composition

Bestandteilcomponent Symbolsymbol Anteilproportion of in kg/in kg / Kohlenstoffcarbon CC 0,2260.226 Wasserstoffhydrogen HH 0,0170,017 Schwefelsulfur SS 0,0040,004 Sauerstoffoxygen 00 0,0720.072 Stickstoffnitrogen NN 0,0010.001 Ascheash aa 0,1000,100 Wasserwater WW 0,5800,580 Verbrennungswärmecombustion heat ^Vw ^V w 91849184 kJ/kgkJ / kg Heizwertcalorific value HH 73507350 kJ/kgkJ / kg

Das zum Vergleich herangezogene Dampfkraftwerk mit Rohbraunkohlenfeuerung erreicht im Kondensationsbetrieb einen Bruttowirkungsgrad der Elektroenergieerzeugung von->7 _EE = 0,355 und einen Nettowirkungsgrad der Elektroenergieerzefigung vonIn the condensation mode, the steam power plant with raw lignite coal firing used for comparison achieves a gross efficiency of the electric power generation of> 7 _EE = 0.355 and a net efficiency of the electric power generation of

« w ^B O,335i d. h., je kg Rbk eine Elektroenergieerzeugung Ί ^EEnetto von 0,725 kWh und eine Elektroenergieabgabe von 0,684 kWh.« W ^B O, 335i ie, per kg Rbk an electric power generation Ί ^EE net of 0.725 kWh and an electric energy output of 0.684 kWh.

Der Bruttowirkungsgrad des Kraftwerkes resultiert aus einem Kesselwirkungsgrad von 17 ^ = 0,88 und einem Wirkungsgrad des Wasser-Dampf-Kreisprozesses von η ^ = 0,403.The gross efficiency of the power plant results from a boiler efficiency of 17 ^ = 0.88 and an efficiency of the water-steam cycle of η ^ = 0.403.

Bei der Verbrennung der Rohbraunkohle entstehen bei einem 1,3fachen Luftangebot gegenüber dem Mindestluftbedarf der Verbrennung 3,78 m . _N Rauchgas/kg Rbk, das an die Umgebung abgegeben werden muß.During the combustion of the raw lignite coal, with a 1.3-fold air supply compared to the minimum air requirement of combustion, 3.78 m is created. _N flue gas / kg Rbk, which must be released to the environment.

Wird die Rohbraunkohle vor ihrer Verbrennung i.i einer Dampfwirbelschichtanlage (DWT) getrocknet, dann erhöht sich der in der Kesselfeuerung wirksame Heizwert von 7350 auf 8683 kJ/kg Rbk und der Kesselwirkungsgrad auf "»7 _k = 0,92, d. h., aus der gleichen Kohle kann die 1,235fache Frischdampfmenge erzeugt werden, Der Wirkungsgrad des Wasser-Dampf-Kreisprozesses sinkt jedoch durch die Entnahme von Dampf aus der Turbine im Druckbereich von 0,5 bis 0,6 MPa für die DWT-^Beheizung auf·>? _D « 0,365 ... 0,368. Der Abdampf aus der DWT-Anlage kann in einer Abdampfturbinenanlage 0,045 kWh Elektroenergie/kg Rbk erzeugen. Bezogen auf den Heizwert der Rohbraunkohle erreicht deshalb die Kombination Dampfkraftwerk/Dampfwirbelschichttrocknung einen Bruttowirkungsgrad der Elektroenergieerzeugung von?2_EE = 0,395 bis 0,400, der sich durch Nutzung des DWT-Abdampfes auf^r* 0,417 bis 0,4?0 erhöht, d. h., die Elektroenergieerzeugung aus der gleichen Kohle steigt auf 117 %, während die Elektroenergieabgabe wegen sich ausgleichendem Eigenbedarf auf 118 % steigt. Die Kombination eines Dampfkraftwerkes mit einer DWT erfordert den Umbau des Kessels auf Trockenkohlefeuerung und die Errichtung eines Dampfwirbelschichttrockners, der an Stelle der Saugzugmühlen in die Bekohlung des Kraftwerkes eingebunden werden muß. Außerdem sind zu errichten ein Gebläse zur Rezirkulation des Wirbeldampfes und eine leistungsfähige Abdampfentstaubung sowie eine Abdampfnutzungsanlage mit Abdampfturbine, Abdampf-If the raw lignite is dried prior to incineration ii of a fluidized bed plant (DWT), the calorific value in the boiler firing increases from 7350 to 8683 kJ / kg Rbk and the boiler efficiency to "7 _k = 0.92, ie from the same coal However, the efficiency of the water-steam cycle decreases by the removal of steam from the turbine in the pressure range of 0.5 to 0.6 MPa for the DWT ^B eheizung on ·>" _D " 0.365 The exhaust steam from the DWT plant can produce 0.045 kWh electric energy / kg Rbk in an exhaust turbine plant Based on the calorific value of the raw lignite, the combination of steam power plant / steam layer drying achieves a gross efficiency of electric energy production of? 2 _EE = 0.395 to 0.400, which increases by using the DWT boil off to ^r * 0.417 to 0.4? 0, ie, the electric power generation from the same coal rises to 117%, while the electric energy output due to self-balancing demand rises to 118 % . The combination of a steam power plant with a DWT requires the conversion of the boiler to dry coal firing and the establishment of a steam fluidized bed dryer, which must be integrated instead of the Saugzugmühlen in the coalification of the power plant. In addition, a blower for the recirculation of the vortex vapor and a powerful exhaust steam dedusting system as well as an exhaust steam utilization system with exhaust steam turbine, steam exhaust

kondensator und Rückkühlwerk für das Kondensatorkühlwasser, in dem das aus Abdampf erzeugte Kondensat verdunstet wird. Praktische Untersuchungen haben ergeben, daß die Einordnung einer DWT mit Abdampfnutzungsanlage in ein bestehendes Kraftwerk kompliziert ist.Condenser and recooling unit for the condenser cooling water, in which the condensate generated from exhaust steam is evaporated. Practical investigations have shown that the classification of a DWT with Abdampfnutzungsanlage in an existing power plant is complicated.

Die erfindungsgemäße Lösung sichert die Heizwerterhöhung durch Trocknung und damit die Steigerung des Xesselwirkungsgra&ee auf η _k = 0,92 wie die DWT. Nach Einsatz als Wirbelmedium im Trockner beträgt die Rauchgastemperatur nicht mehr 16O ⁰C, sondern nur noch 80 ⁰C. Damit deckt das Rauchgas 20 % der für die Trocknung erforderlichen Wärmeenergie. Deshalb und auf Grund der niedrigen Heizdampfparameter sinkt der Wirkungsgrad des V/asser-Dampf-Kreisprozesses durch die Heizdampf entnahme für die Wirbelschichttrocknung nur auf>2_D = 0,382. Dafür entfällt aie Abdampfnutzung. Somit ist aus dem gleichen Brennstoff bei Nutzung der Erfindung eine Elektroenergieerzeugung in Höhe von ebenfalls 117 % möglich. Da der Elektroenergieeigenbedarf in gleicher Relation wie beim DWT-Einsatz steigt, erreicht die Elektroenergieabgabe bezogen auf ein konventionelles Braunkohlenkraftwerk ebenfalls Werte um 118 %. Die an die Umgebung abzugebende Rauchgasmenge reduziert sich direkt proportional zur Senkung des spezifischen Brennstoffverbrauches auf 85 % gegenüber der Rohbraunkohlenfeuerung und beim DWT-Einsatz durch die Kondensation des Trocknerabdampfes auf unter 70 %, wobei die Kühlwasserverdunstung bei der DWT-Abdampf nutzung beide Y/erte wieder annähert.The solution according to the invention ensures the heating value increase by drying and thus the increase of the Xesselwirkungsgra eee on η _k = 0.92 as the DWT. After use as a fluidizing medium in the dryer, the flue gas temperature is no longer 16O ⁰ C, but only 80 ⁰ C. Thus, the flue gas covers 20 % of the heat energy required for drying. Therefore, and due to the low Heizdampfparameter the efficiency of V / asser steam cycle process decreases by the Heizdampf removal for the fluidized bed drying only> 2 _D = 0.382. There is no need for Abdampfnutzung. Thus, from the same fuel using the invention, an electric power generation in the amount of 117% is possible. As the demand for electric energy increases in the same proportion as in DWT deployment, the electric energy output relative to a conventional lignite-fired power plant also reaches values of 118%. The output to the surrounding flue gas amount is reduced directly proportional to the reduction of the specific fuel consumption to 85 % compared to the Rohbrunkohlenfeuerung and DWT use by the condensation of Dryerabdampfes to less than 70%, the cooling water evaporation in the DWT Abdampf use both Y / erte again approaches.

Der Vergleich zeigt, daß die erfindung^gemäße Lösung gegenüber der konventionellen Kraftwerkstechnik für ballastreiche fossile Brennstoffe energetisch und in Bezug auf die Umweltentlastung besser und gegenüber dem DWT-Einsatz in Kraftwerken gleichwertig ist. Gegenüber dem DWT-Einsatz ist die erfindungsgemäße Lösung jedoch mit geringerem Aufwand realisierbar, da die Errichtung eines zweiten Eiektrofilters für die Abdampfreinigung sowie der Anlagen zur Sekundärenergienutzung ohne energetische Nachteile entfällt.The comparison shows that the solution according to the invention is better than the conventional power plant technology for ballast-rich fossil fuels in terms of energy and in terms of environmental relief and equivalent to the DWT use in power plants. Compared to the DWT use solution of the invention, however, with less effort feasible, since the establishment of a second Eiektrofilters for the Abdampfreinigung and the systems for secondary energy use without energy disadvantages eliminated.

Dadurch ist die erfindungsgemäße Lösung entsprechend nachfolgendem Grobschema in den konventionellen Prozeß einordenbar. Der Feuerraum der Kraftwerksanlage ist im Grobschema mit 1 bezeichnet. Mit 2 sind die Wärmeübertrager bezeichnet. ZwischenAs a result, the solution according to the invention can be classified according to the following rough outline in the conventional process. The firebox of the power plant is designated in the rough scheme with 1. 2, the heat exchanger are designated. Between

der Speisewasservorwärmung und dem Luftvorwärmer 4 ißt zusätzlich ein Zyklon 3 als mechanischer Staubabscheider für die Brennstoffascheabscheidung aus dem Rauchgas 13 angeordnet. Zwischen der vorhandenen Kraftwerksentstaubungsanlage, üblich als Elektrofilter 7 ausgebildet, und dem Luftvorwärmer 4 ist die indirekt beheizte V/irbelschichttrocknungsanl-age 6 eingebunden. Der ballastreiche Brennstoff 9 wird in einer Körnung von 0 bis 10 mm von oben der Wirbelschichttrocknungsanlage zugeführt. Der getrocknete Brennstoff 10 wird vom oberen Austrag dem Feuerraum 1 direkt zugeführt. Der mit mineralischem Ballast beladene grobkörnige Brennstoff wird über den unteren Abzug 12 abgeführt. Dieses Grobtrookengut wird einer gesonderten Verwertungs- bzw. 'iiner Nachverbrennungsanlage des Kraftwerkes zugeführt. Die Leistung des Saugzuges 5 ist in Abhängigkeit der vorhandenen Betthöhe im Trockne:: erhöht. Das als Wirbelmedium verwendete Rauchgas wird mit einer Temperatur von ca. 160 C und einem Wasserdampfpartialdruck von 8-10 kPa in den Wirbelschichttrockner eingeleitet, dort bis auf unter 100 ⁰C abgekühlt und mit Staub und Wasserdampf beladen. Durch die Beladung mit Wasserdampf, welcher durch die indirekte Beheizung des Wirbelbettes aus dem Brennstoff ausgetrieben wird, erhöht sich der Wasserdampf ρ ar ti aid ruck des Rauchgases auf 24 bis 27 kPa. Das anschließend im Elektrofilter 7 gereinigte Rauchgas 13 verläßt über den Schornstein 8 die Kraftwerksanlage.the feedwater preheating and the air preheater 4 additionally eats a cyclone 3 as a mechanical dust separator for the fuel ash separation from the flue gas 13. Between the existing power plant dedusting, usually designed as an electrostatic precipitator 7, and the air preheater 4, the indirectly heated V / irbelschichttrocknungsan-age 6 is involved. The ballast-rich fuel 9 is supplied in a grain size of 0 to 10 mm from the top of the fluidized bed drying plant. The dried fuel 10 is fed directly from the upper discharge to the combustion chamber 1. The loaded with mineral ballast coarse-grained fuel is discharged through the lower trigger 12. This coarse rookie is fed to a separate utilization or incineration plant of the power plant. The power of the induced draft 5 is increased depending on the existing bed height in the dry ::. The flue gas used as fluidizing medium is introduced at a temperature of about 160 C and a water vapor partial pressure of 8-10 kPa in the fluidized bed dryer, where it is cooled to below 100 ⁰ C and loaded with dust and steam. By loading with water vapor, which is expelled from the fuel by the indirect heating of the fluidized bed, the water vapor ρ ar ti aid jerk of the flue gas increases to 24 to 27 kPa. The subsequently cleaned in the electric filter 7 flue gas 13 leaves the chimney 8, the power plant.

Die Entnahme des Dampfes au3 der Turbine (in der Zeichnung nicht näher dargestellt) für die indirekte Beheizung des Trockners erfolgt bei einem Druck von 80 bis 100 kPa. Dieser kondensiert im Heizregister bei 95 bis 120 ⁰C. Dieser Dampf hat vor seiner Entnahme bereits 70 bis 80 % seines technischen Arbeitsvermögens in der Kraftwerksanlage abgegeben.The removal of the steam au3 the turbine (not shown in detail in the drawing) for the indirect heating of the dryer is carried out at a pressure of 80 to 100 kPa. This condenses in the heating coil at 95 to 120 ⁰ C. This vapor has already delivered before its removal 70 to 80 % of its technical work capacity in the power plant.

Zur Senkung des SO_-Gehaltes im Rauchgas können bei Bedarf der aus dem Trockner abgezogenen Trockenbraunkohle vor der Verfeuerung SOp-bindende Additive zugemischt werden. Die Erfindung ermöglicht die Trocknung von Eohbraunkohle oder anderen nassen Brennstoffen vor ihrer Verbrennung in der Feuerungsanlage von Dampfkesseln mit einer Wärmeenergie, die gegenüber dem Stand der Technik ein erheblich niedrigeres mittleres Temperaturniveau aufweist.To reduce the SO.sub.2 content in the flue gas, it is possible, if required, to add SO.sub.p-binding additives to the dry lignite coal withdrawn from the dryer before firing. The invention enables the drying of coals or other wet fuels prior to their combustion in the furnace of steam boilers with a thermal energy which, compared with the prior art, has a considerably lower average temperature level.

Ein weiterer großer Vorteil der Erfindung, neben, dem Einsatz von Wärmeenergie mit einem niedrigen Temperaturniveau für die indirekte Beheizung des Trockners, kommt durch den Einsatz des Rauchgases, welches bisher mit ca. 16O G über den Schornstein ungenutzt abgeführt wurde, als V/irbelmedium, wodurch ca. 30 % der Trocknungswärme eingebracht werden, energetisch nutzbringend zum tragen.Another great advantage of the invention, in addition to the use of heat energy with a low temperature level for the indirect heating of the dryer comes through the use of the flue gas, which was previously discharged unused with about 16O G on the chimney, as V / irbelmedium, whereby about 30 % of the heat of drying are introduced, energetically beneficial to wear.

Claims

11 claims

1. Power plant circuit for the use of ballast-rich fossil fuels, in particular raw lignite, for the production of electric energy, heating and process heat with integrated indirectly heated vortex corking systems for drying the moist fuels before single or multi-stage combustion in the power plant, characterized in that between the pressure bodies of the boiler for feedwater preheating and the air preheater or after the air preheater, a mechanical dedusting device for the deposition of the fuel ash and optionally other solid materials such. B. of additives that were added to the flue gas desulfurization, is arranged from the flue gas and between the air preheater and the existing power plant dedusting an indirectly heated fluidized bed drying plant is arranged so that the cooled in the power plant process to below 200 ⁰ C flue gas with a water vapor partial pressure less than 15 kPa, which increases in the fluidized bed to 50 kPa, introduced as a fluidizing medium in the fluidized bed while a part of its residual heat is transferred to the fluidized bed and loaded with dust, which is recovered in the dedusting of the power plant from the flue gas before delivery to the environment, said the heating coil of the fluidized bed drying plant is connected to one of the turbines of the power plant so that the heating steam for the dryer is removed at a pressure of 80 to 200 kPa.

2. power plant circuit according to claim 1, characterized in that a fluidized bed drying plant with a <Beren and lower trigger for the dried fuel is rounded, with only the upper trigger is connected directly to the furnace and the lower trigger, from which loaded with mineral ballast Fuel is discharged, is connected to a separate recovery or a post-combustion plant of the power plant.

For this 1 sheet drawing.