DD277735A1

DD277735A1 - Verfahren zur erzeugung elektrischer energie und/oder heiz- und prozesswaerme

Info

Publication number: DD277735A1
Application number: DD32277188A
Authority: DD
Inventors: Heinz E Spliethoff; Bodo Wolf; Burkhard Moeller
Original assignee: Orgreb Inst Kraftwerke; Saarberg Interplan Gmbh
Priority date: 1988-12-07
Filing date: 1988-12-07
Publication date: 1990-04-11

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung elektrischer und/oder Heiz- und Prozesswaerme. Sie bezieht sich auf Kraft-, Heizkraft- und Heizwerke, die mit Dampfkesseln ausgeruestet sind, in denen Brennstoffe mit einem hohen Wassergehalt verbrannt werden. Das Ziel der Erfindung besteht in der Brennstoffeinsparung, Umweltentlastung und der Reduzierung des Stahlverbrauches fuer den Dampfkessel sowie in der Erweiterung der Bandbreite der einsetzbaren Brennstoffqualitaet. Erfindungsgemaess wird das Ziel erreicht durch die Integration eines indirekt beheizten Trockners in den Kraft- oder Heizwerksprozess, der zur Fluidisierung einen Teilstrom der Kesselabgase verwendet, der nach Beladung mit Wasserdampf und und Reinigung von Brennstab in den Rauchgashauptstrom wieder zurueckgefuehrt wird, waehrend fuer die indirekte Beheizung der Wirbelschicht im Trockner bei Vorhandensein einer Dampfturbine Entnahme- oder Gegendruckdampf verwendet wird. Figur

Description

Hierzu 1 Seite Zeichnung

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung elektrischer Energie und/oder Heiz- und Prozeßwärme durch Nutzung der Verbrennungswärme von fossilen, vor der Verbrennung in einem indirekt beheizten Wirbelbetttrockner getrockneten Brennstoffen, insbesondere von Rohbraunkohle, wobei die anfallenden Rauchgase im Wärmetausch mit Arbeitsmittel und Verbrennungsluft auf ein Zwischentemperaturniveau abgekühlt, entstaubt, ggf. von weiteren Schadstoffen befreit und dann in die Atmosphäre abgegeben werden.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

In Kraftwerken, in denen fossile Brennstoffe mit hohem Feuchtegehalt, beispielsweise Rohbraunkohle mit einem Wassergehalt von 50% und mehr, zum Einsatz kommen, muß ein erheblicher Teil, nämlich bis zu 25%, des eingesetzten Brennstoffes für die Verdampfung des Wassers verwendet werden, welches dann als Wasserdampf zusammen mit dem Rauchgas das Kraftwerk vorläßt. Verfahrensbedingt wird dabei die für dio Verdampfung benötigte Wärme in nachteiliger Weise auf unnötig hohem Tomporaturniveau zur Vorfügung gestellt.

Zur Verbesserung des Wirkungsgrades derartiger Kraftwerke ist daher bereits vorgeschlagen worden, den einzusetzenden Brennstoff vor soinor Verbrennung in indirekt beheizten Wirbelbetttrocknern zu trocknen unter Verwendung des bei der Trocknung anfallenden Brüdenstromes als Trägermedium für das Wirbelbett. Bei derartigen Verfahren sind Nachteile darin zu solion, daß auf Grund dor reinen Wasserdampfatmosphäre im Trockner, d.h. also des Wasserdampfpartialdruckes, die für die Trocknung benötigte Wärme auf relativ hohem Temperaturniveau zur Verfügung gestellt werden muß. Hinzu kommt ein apparativer Aufwand mit vorfahrenstypischen Anlagenteilen, wie Brüdonreinigung, Brüdenverdichter, Brüdenkondensator und Brüdonkondensataufberoitung, dor auch bei enger Einbindung in einen Kraftwerksprozeß nicht wesentlich abzubauen ist.

Ziel der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art derart weiterzuentwickeln, daß ohne wesentliche Beeinträchtigung der Verfügbarkeit des Kraftwerksprozesses die Vortrocknung des eingesetzten Brennstoffes mit möglichst geringem Energie- und Apparateaufwand durchgeführt werden kann.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß als Trägermedium für den Wirbelbetttrockner ein Rauchgasteilstrom verwendet wird und daß das bei der Trocknung anfallende Gemisch aus Rauchgas und Wasserdampf zumindest teilweise nach vorheriger Entstaubung in den Hauptrauchgasstrom eingeleitet wird.

Der erfindungsgemäße Vorschlag ermöglicht ohne wesentlichen Aufwand die energetisch günstige Integration einer Trocknung des Brennstoffes in den vorhandenen Kraftwerksprozeß. Durch die Verwendung eines Rauchgasteilstromes als Trägermedium für das Wirbelbett des Trockners kann auf einfache Weise dessen ansonsten als Abwärme abzugebende Restwärme für den Trocknungsprozeß weiter genutzt werden. Darüber hinaus bewirkt die Vermischung der im Trockner anfallenden Brüden mit dem Rauchgas eine erhebliche Partialdruckabsenkung des Wasserdampfes, so daß die Trocknungjwärme auf einem relativ niedrigen Temperaturniveau zur Verfügung gestellt werden kann. Als Heizmedium kann ein Niedrigtemperaturdampf, wie z.B.

abgearbeiteter Anzapfdamp/ aus dem Wasser-Dampf-Kreislauf des Kraftwerkes, verwendet werden. Zur Einstellung des jeweils optimalen Temperaturniveaus im Trockner kann der Druck des als Heizmedium verwendeten Dampfes geregelt werden, beispielsweise durch Integration einer Gegendruckturbine in den Wasser-Dampf-Kreislauf des Kraftwerkes oder einer geregelten Entnahmekondensationsturbine.

Das im Wirbelbetttrockner anfallende Gemisch aus Rauchgas, Wasserdampf und Feststoffpartikel wird entstaubt und dann dem bereits entstaubten Hauptrauchgasstrom zugemischt.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung wird zumindest ein Teil des im Trockner anfallenden Gemisches aus Rauchgas und Wasserdampf in die Feuerung für die fossilen Brennstoffe rückgeführt. Dadurch entfällt zum einen die sonst erforderliche Entstaubung dieses Gasstromes und zum arideren kann der Energieinhalt der mitgeführten Brennstoffpartikel auf einfache Weise im Kraftwerksprozeß mitgenutzt werden. Die in die Feuerung einleitbare Gasmenge aus dem Wirbelbetttrockner hängt ab sowohl von der Art der verwendeten Feuerung als auch von dem jeweiligen Lastzustand des Kraftwerksprozesses. Dabei ist zu erwarten, daß bei Einsatz der üblichen Schmelzkammer-, Staub- oder Trockenstaubfeuerungen eine größere Gasmenge rückgeführt werden kann als bei Einsatz einer auf niedrigerem Temperaturniveau betriebenen statischen oder zirkulierenden Wirbelbettfeusrung.

Die Verfügbarkeit des Kraftwerkes wird durch die vorgeschlagene Art der Trocknung kaum beeinträchtigt, da die Hauptgaswege mit den üblichen Anlagenkomponenten nach wie vor in bekannter Weise zur Verfügung stehen und durch die vorgeschlagene Art der Trocknung des Brennstoffes nicht beeinflußt werden.

Die Erfindung bezieht sich in erster Linie auf die Trocknung einer als Brennstoff für einen Kraftwerksprozeß vorgesehenen Braunkohle. Sie kann selbstverständlich auch auf andere fossile Brennstoffe mit hohem Wassergehalt angewandt werden.

Weitere Erläuterungen sind dem in der Figur schematisch dargestellten Ausführungsbeispiel zu entnehmen.

Ausführungsbeispiel

Gemäß dem in der Figur schematisch dargestellten Kraftwerksprozeß wird Rohbraunkohle mit einem Wassergehalt bis zu 50% und mehr über eine Leitung 1 zunächst einem Becher oder einer Mühle 2 und dann über Leitung 3 einem.Wirbelbetttrockner 4 zugeführt und in diesem bis zu einem Restwassergehalt unter 20% getrocknet. Die getrocknete Braunkohle wird über eine Leitung 5 abgezogen, erforderlichenfalls in einer zweiten Kohlemühle 6 auf das für die Feuerung erforderliche Kornband zerkleinert und dann über eine Leitung 7 in einen Kraftwerkskessel 8 eingespeist und in diesem verbrannt. Die benötigte Verbrennungsluft wird nach ihrer Vorwärmung im Wärmetausch mit heißen Rauchgasen in einem Wärmetauscher 9 über eine Leitung 10 in den Kessel eingeleitet. Die in Kessel 8 anfallende Verbrennungswärme wird über Heizflächen 11 auf den Wasser-Dampf-Kreislauf des Kraftwerkes mit Turbinenstufen 12 und 13, einem Kondensator 15, einer Speisewasserpumpe 16 und einem Generator 17 übertragen.

Die den Kraftwerkskessel 8 verlassenden Rauchgase werden zunächst im Wärmetauscher 9 auf eine Temperatur zwischen etwa 130 und 150°C abgekühlt und dann in einem Elektrofilter 18 mit einem Ascheaustrag 19 entstaubt.

Ein Teilstrom des entstaubten Rauchgases wird erfindungsgemäß mittels eines Gebläses 20 als Trägergas für das Wirbelbett dem Wirbelbetttrockner 4 zugeführt. Dabei wird die Rauchgasleilstrommenge ausschließlich nach dem Bedarf des Wirbeltrockners 4, z. B. mit dem Gebläse 20, geregelt bzw. eingestellt. Zweckmäßigerweise ist der Trockner so ausgelegt, daß die auf dem niedrigsten Lastnivonu des Kraftwerkes anfallende Rauchgasmenge noch für den Betrieb des Wirbelbetttrockners ausreicht. Auf diese Weise kann der Wirbelbetttrockner unabhängig von dem jeweiligen Lastbereich des Kraftwerksblockes gefahren werden. Innerhalb des Wirbelbettes kühlt sich der Rauchgasteilstrom im direkten Wärmetausch mit der zu trocknenden Braunkohle auf die Bettemporatur von etwa 8O⁰C ab und verläßt dann zusammen mit den anfallenden Brüden den Trockner 4 über oino Loitung 21. Oa das Gemisch aus Rauchgas und Brüden zwangsläufig brennbare Bestandteile aus dem Wirbelbett des Trockners mitführt, Wird oin Teilstrom über eine Leitung 28 unmittelbar der Feuerung des Kessels 8 zugeführt. Das Volumen dioses Toilstromes ii,t dabei abhängig von Vorgaben aus der Kesselauslegung und dem Kesselbetrieb. Der Reststrom des Gemisches aus Rauchgas und Brüden wird in einem Zyklon oder Brüdenfilter 28 entstaubt und dann in die Leitung 27 des Hauptrauchgasstromes oingespeist. In einem hier nur schematisch dargestellten Anlagenteil 30 wird das Rauchgas von Schadstoffen, wie SO₂ und gegebenenfalls NO_x, befreit und dann über eine Leitung 31 hier nicht dargestellten Einrichtungen zur Ableitung in die Atmosphäre zugeführt.

Etwa 5-10% der Trocknungswärme wird dem Trockner 2 über den Rauchgasteilstrom zugeführt. Die restlichen 90-95% werden über ein Wärmetauschersystem 22 eingekoppelt. Hierzu wird der Turbinenstufe 12 über eine Leitung 23 bereits weitestgehend abgearbeiteter Anzapfdampf entnommen, im Wärmetauschersystem 22 kondensiert und über eine Leitung 24 erneut in den Dampf-Wasser-Kreislauf des Kraftwerkes eingespeist. Die aus der Turbinenstufe 12 verbleibende Dampf menge wird über eine Drosselklappe der zweiten Turbinenstufe 13 zugeleitet. Dabei kann über die Drosselklappe 14 der Druck des über Leitung 23 abgezogenen Dampfes geregelt werden.

Die Verwendung von Rauchgas als Trägermedium für das Wirbelbett bewirkt im Trockner eine Absenkung des Wasserdampfpartialdruckes auf bis zu 0,5 bar. Diese Partialdruckabsenkung führt zu dem erheblichen Vorteil, daß bezogen auf den Wasserdampf die Trocknung praktisch im „Vakuum" und somit bei besonders niedrigen Temperaturen durchgeführt wird, mit der Folgo, daß der als Heizmedium eingesetzte Turbinenentnahmedampf nahe dem kalten Ende der Turbine mit relativ geringen Auswirkungen auf die Turbinenleistung entnommen werden kann.

Nach einer weiteren, in der Figur gestrichelt eingezeichneten Variante des Verfahrens ist es auch ohne weiteres möglich, über einen Zwischenwärmeträgerkreislauf Restwärme des Hauptrauchgasstromes dem Trocknungsprozeß zuzuführen. Hierzu wird der Rauchgasstrom in einem Wärmetauscher 25 gegen einen geeigneten Wärmeträger abgekühlt, der dann in einem weiteren in dem Wirbelbett des Trockners 4 angeordneten Wärmetauscher 26 die aufgenommene Wärme an das zu trocknende Gut wieder abgibt.

Claims

1. Verfahren zur Erzeugung elektrischer Energie und/oder Heiz- und Prozeßwärme durch Nutzung der Verbrennungswärme von fossilen, vor der Verbrennung in einem indirekt beheizten Wirbelbetttrockner getrockneten Brennstoffen, insbesondere von Rohbraunkohle, wobei die anfallenden Rauchgase im Wärmetausch mit Arbeitsmitteln und Verbrennungsluft auf ein Zwischentemperaturniveau abgekühlt, entstaubt, ggf. von weiteren Schadstoffen befreit und dann in die Atmosphäre abgegeben werden, dadurch gekennzeichnet, daß als Trägermedium für den Wirbelbetttrockner ein bereits entstaubter Rauchgasteilstrom verwendet wird und daß das bei der Trocknung anfallende Gemisch aus Rauchgas und Wasserdampf zumindest teilweise nach vorheriger Entstaubung in den Hauptrauchgasstrom eingeleitet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Teil des Gemisches aus Rauchgas und Wasserdampf ohne vorherige Entstaubung der Feuerung für die fossilen Brennstoffe zugeführt wird.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der als Trägermedium verwendete Rauchgasteilstrom regel- oder einstellbar ist in Abhängigkeit von dem Bedarf des Wirbelbetttrockners.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die indirekte Beheizung des Wirbelbetttrockners zumindest teilweise mittels Niedrigtemperaturdampf erfolgt.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck des für die indirekte Beheizung des Wirbelbetttrockners verwendeten Dampfes regelbar ist.

6. Verfahren nach den Ansprüchen 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß für die indirekte Beheizung des Wirbelbetttrocknors in einer Gegendruckturbine entspannter Dampf aus dem Kraftwerksprozeß verwendet wird.

7. Verfahren nach den Ansprüchen 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß für die indirekte Beheizung des Wirbelbetttrockners weitgehend entspannter Dampf aus einer Entnahme einer Kondensationsturbine oder einer Entnahmekondensationsturbine verwendet wird.

8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Dampfdruck an der Entnahmestelle durch ein Stellglied, z. B. eine Drosselklappe im Weg des verbleibenden Dampfstromes, geregelt oder eingestellt wird.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß über einen Zwischenwärmeträgerkreislauf Wärme aus dem verbleibenden Hauptrauchgasstrom in den Wirbelbetttrockner eingekoppelt wird.