DE10006613C1 - Verfahren zum Betrieb eines mit Braunkohle befeuerten Kessels - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines mit Braunkohle befeuerten Kessels, wobei wenigstens ein Teil der in dem Kessel zu verbrennenden Braunkohle einer vorherigen mehrstufigen Zerkleinerung und Trocknung unterzogen wurde und wobei die Braunkohle in einer letzten Stufe der Zerkleinerung vor der Verbrennung auf einen mittleren Druchmesser von maximal 1 mm gebracht wurde. Das Verfahren zeichnet sich dadurch aus, daß eine Beschickung des Kessels mit Braunkohle in Abhängigkeit des Fließpunktes der Asche der zu verbrennenden Braunkohle erfolgt, derart, daß bei einer stufenweisen Vorzerkleinerung der Rohbraunkohle wenigstens nach einer Zerkleinerungsstufe eine Magnetabscheidung von Siderit, ähnlicher Eisenminerale und sonstigen Begleitstoffen vorgenommen wird, wobei die Abscheidung in wenigstens einem mittleren Korngrößenbereich der Braunkohle erfolgt, in welchem die Anreicherung von Siderit ein Maximum aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines mit Braunkohle befeuerten Kessels, wobei wenigstens ein Teil der in dem Kessel zu verbrennenden Braunkohle einer vorherigen mehrstufigen Zerkleinerung und Trocknung unterzogen wurde und wobei die Braunkohle in einer letzten Stufe der Zerkleinerung vor der Verbrennung auf einen mittleren Durchmesser von maxi­ mal 1 mm gebracht wurde.

Es wird dabei davon ausgegangen, daß die als Kesselkohle zu verwendende Braunkohle in Schlagrad- und Hammermühlen, die Teil des Kraftwerkskessels sind, gleichzeitig zerkleinert und getrocknet wird (Mahltrocknung), wobei die für die Trocknung erforderliche Trocknungsenergie durch einen abgezweigten Rauchgasstrom in die Mühle eingebracht wird. Ein solches Ver­ fahren ist beispielsweise aus der DE-OS 44 04 297 bekannt.

Außer dem vorstehend beschriebenen Regelfall der Trocknung und Zerkleinerung von Braunkohle zwecks Verbrennung und Strom­ erzeugung soll das nachstehend beschriebene Verfahren auch die Möglichkeit umfassen, zerkleinerte Rohbraunkohle in einem Wirbelbett-Trockner zu trocknen und dazu eine Teilmenge der Brüden aus der getrockneten Braunkohle als Wirbelmedium in den Wirbelbett-Trockner zurückzuführen. Dabei wird davon ausgegan­ gen, daß die Trocknung der Braunkohle in einem Wirbelbett- Trockner oder Wirbelschicht-Trockner oder dergleichen aufgrund der mechanischen Beanspruchung der Kohle in einem solchen Verfahren als Zerkleinerungsstufe anzusehen ist.

Bei der Verbrennung von Braunkohle, beispielsweise in Staub- oder Wirbelschichtkesseln, kommt es in diesen je nach Zusam­ mensetzung der Kohle und deren Beimengungen mehr oder minder zu Schlackebildung, die grundsätzlich unerwünscht ist, da Schlackeansammlungen den Wirkungsgrad des Kessels verschlech­ tern.

Die Verfeuerung von Braunkohlen mit großen Mengen an schlacke­ bildenden Begleitstoffen wurde daher bislang weitestgehend vermieden, und zwar durch Mischen von Kohlen mit höherem An­ teil an schlackebildenden Beimengungen mit solchen mit gerin­ gerem Anteil an schlackebildenden Beimengungen. Eine solche Aufbereitung der zu verfeuernden Braunkohle ist verhältnis­ mäßig aufwendig und teuer. Darüber hinaus begibt man sich der Möglichkeit, den Kessel mit derjenigen Braunkohle zu beschic­ ken, die mit geringstem Transportaufwand zur Verfügung steht.

Aus der Patentschrift DD 221 528 A1 ist ein Verfahren zur Aufbereitung von Braunkohle bekannt, bei dem die vorgebrochene Braunkohle vor Beschickung des Kessels zunächst bei einem Trennschnitt von 5 mm gesiebt wird, der Siebüberlauf mahl­ getrocknet wird und anschließend zu einem mahlgetrockneten Leichtgut und Schwergut gesichtet wird. Hierdurch ist es mög­ lich, im Brenngut enthaltenen Ballast, wie Quarzsande und Pyrit aus der Kohle auszuhalten, jedoch ist dieses Verfahren nicht zuletzt aufgrund der vorzunehmenden Sichtung sehr auf­ wendig.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art bereitzustellen, welches das Be­ treiben eines mit Braunkohle befeuerten Kessels mit möglichst geringem Schlackeanfall ermöglicht, und zwar unter Aufwendung geringstmöglicher Transport- und Aufbereitungskosten für das Brennmaterial. Dabei soll der Aufwand für Mischeinrichtungen und Vorratsbunker möglichst gering gehalten werden.

Die Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß die Schlacke­ bildung vom Fließpunkt der Asche und letzterer vom Eisenanteil der zu verfeuernden Braunkohle abhängt. Je höher der Eisen­ anteil in der Braunkohle ist, beispielsweise in Form von Side­ rit, desto geringer ist der Fließpunkt der Asche. Dieser liegt je nach Eisenanteil zwischen 1.250°C und 1.600°C. Mit der Abnahme des Fließpunkts der Asche geht eine verstärkte Neigung zur Schlackebildung einher.

Erfindungsgemäß ist daher eine Magnet- oder Elektroscheidung der sideritischen oder sonstigen eisenhaltigen Begleitstoffe der Braunkohle vorgesehen, was überraschenderweise trotz der schwach paramagnetischen Eigenschaft von Siderit oder der nahezu diamagnetischen Eigenschaften von Pyrit, d. h. deren außerordentlich geringer magnetischer Suszeptibilität, sogar bei nasser oder feuchter Kohle möglich ist.

Die Erfindung geht dabei weiterhin von der Erkenntnis aus, daß eine vollständige Abscheidung dieser Begleitmineralien der Braunkohle nicht mit vertretbarem Aufwand möglich ist, viel­ mehr wird nach der Erfindung vorgeschlagen, die Abscheidung in wenigstens einem mittleren Korngrößenbereich der Braunkohle vorzunehmen, in welchem der Gehalt an beispielsweise Siderit ein Maximum aufweist. Nach tatsächlichen Erkenntnissen auf­ grund von im rheinischen Braunkohlenrevier genommenen Proben weist beispielsweise die Verteilung von Siderit mehrere Maxima auf. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, lediglich soviel Eisenmi­ neralien aus der Braunkohle abzuscheiden, daß der Asche­ schmelzpunkt der verbrannten Braunkohle soweit heraufgesetzt ist, wie es für eine möglichst schlackearme Verbrennung er­ forderlich ist.

Vorzugsweise erfolgt die Wahl der abzuscheidenden Kornfraktion von Siderit so, daß der Anteil von Eisen in der Braunkohle unter 5.000 ppm beträgt, was sich als günstig im Sinne einer schlackearmen und wirkungsgradunschädlichen Verbrennung erwie­ sen hat.

Bei einer bevorzugten Variante des erfindungsgemäßen Verfah­ rens erfolgt die Abscheidung von Siderit oder ähnlichen Eisen­ materialien vor einer Trocknung der Braunkohle. Eine solche Abscheidung hat überraschenderweise gute Ergebnisse geliefert, obwohl anzunehmen gewesen wäre, daß die adhäsive Wirkung der der Braunkohle anhaftenden Feuchtigkeit eine solche Abschei­ dung erschweren oder gar verhindern würde.

Zweckmäßigerweise wird eine Abscheidung von Siderit bei einer stufenweise Vorzerkleinerung der Braunkohle nach mehreren Zerkleinerungsstufen vorgenommen. Dabei soll die Wahl der abzuscheidenden Kornfraktionen möglichst so erfolgen, daß der Anteil an Fein- und Feinstkohle an dem dem Kessel zuzuführen­ den Massenstrom von Braunkohle möglichst gering ist. Ein zu weitgehender Aufschluß der Körnung mit einem einhergehenden hohen Feinkohlenanteil ist wegen der hohen Staubentwicklung der Braunkohle beim Transport unerwünscht. Da die gewonnene und vorzerkleinerte Braunkohle in der Regel über große Strec­ ken mittels Förderbändern dem Kraftwerkskessel zugeführt wird, wäre es bei einem hohen Feinkohlenanteil erforderlich, Staub­ emissionen, die beim Umschlag und Transport der Braunkohle entstehen, durch entsprechend aufwendige Maßnahmen wie Band­ einhausungen zu unterbinden.

Zweckmäßigerweise erfolgt die Abscheidung der sideritischen oder eisenhaltigen Begleitmineralien der Braunkohle mittels eines Magnetscheiders, vorzugsweise mittels eines Permanent­ magnetscheiders. Hierfür kommen beispielsweise handelsübliche Walzenscheider, beispielsweise elektromagnetische Starkfeld­ walzenscheider in Betracht. Grundsätzlich ist aber auch die Anwendung elektrostatischer Aufbereitungsverfahren nicht aus­ geschlossen.

Bevorzugt wird eine Abscheidung von Siderit nach einer Zer­ kleinerung der Rohbraunkohle auf einen Korndurchmesser von maximal 50 mm vorgenommen.

Hieran kann sich eine weitere Abscheidung von Siderit nach einer weiteren Zerkleinerung der Braunkohle auf einen Korn­ durchmesser von maximal 30 mm anschließen. Nach von rheini­ scher Braunkohle genommenen Proben sind Maxima an Eisengehal­ ten zwischen Korngrößen von 10 bis etwa 30 mm und von 30 bis etwa 65 mm sowie von 100 bis 200 mm Korndurchmesser zu erwar­ ten.

Da die Magnetscheidung sowohl verfahrenstechnisch als auch energetisch verhältnismäßig aufwendig ist, kann das zuvor beschriebene Verfahren dahingehend optimiert werden, daß aus der zu verbrennenden Rohbraunkohle ein Teilmassenstrom durch Siebklassierung abgezweigt wird, der einer Magnetscheidung unterzogen wird und anschließend dem Restmassenstrom wieder zugeführt wird.

Nach der Gewinnung der Braunkohle im Tagebau fällt diese mit Körnungen bis zu etwa 800 mm an, mit geeigneten Brechern kann die Braunkohle auf eine Körnung von ≦ 50 mm Korndurchmesser aufbereitet werden. Die so aufbereitete Braunkohle kann über einen Permanent- oder Elektromagnetscheider geführt werden, gegebenenfalls kann aber auch nur ein Teilstrom aus der so vorzerkleinerten Braunkohle durch Sieben abgezweigt werden und über einen Permanent- oder Elektromagnetscheider geführt wer­ den. Anschließend kann eine Nachzerkleinerung der Kohle auf Körnungen von 30 mm Korndurchmesser erfolgen. Danach kann nochmals eine Magnetabscheidung vorgenommen werden. Dabei können auch sonstige Beimengungen, beispielsweise Ton oder Pyrit im elektrischen oder magnetischen Feld von der Braunkoh­ le getrennt werden. Anschließend erfolgt die Mahlung und Trocknung der Braunkohle, beispielsweise in einer Hammermühle, sowie deren Verbrennung. Bei der Magnetscheidung werden bevor­ zugt kleine erbsengroße, gelblich-weige oder gelblich-braune linsenförmige Sideritpartikel mit einem Durchmesser von bis zu 10 mm abgeschieden, die als verwertbares Eisenmineral ander­ weitiger Verwendung zugeführt werden können. Beispielsweise enthält das abgeschiedene Material neben 30 bis 32% Eisen oftmals noch 5 bis 6% Mangan, wodurch dieses Material auch als Manganquelle dienen kann.

Claims (7)

1. Verfahren zum Betrieb eines mit Braunkohle befeuerten Kessels, wobei wenigstens ein Teil der in dem Kessel zu verbrennenden Braunkohle einer vorherigen mehrstufigen Zerkleinerung und Trocknung unterzogen wurde und wobei die Braunkohle in einer letzten Stufe der Zerkleinerung vor der Verbrennung auf einen mittleren Durchmesser von maxi­ mal in gebracht wurde, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Fließpunkt der im Kessel entstehenden Asche bei Bedarf erhöht wird, in dem bei der Vorzerkleine­ rung der Braunkohle wenigstens nach einer Zerkleinerungs­ stufe eine magnetische und/oder elektrostatische Abschei­ dung von Siderit, ähnliche Eisenminerale und sonstigen Begleitstoffen vorgenommen wird, wobei die Abscheidung in wenigstens einem mittleren Korngrößenbereich erfolgt, in welchem die Anreichung von Siderit ein Maximum aufweist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Wahl der abzuscheidenden Korn­ fraktion von Siderit so erfolgt, daß der Anteil von Eisen in der Braunkohle unter 5.000 ppm beträgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß eine Abscheidung von Siderit oder ähnlichen Eisenmineralien und sonstigen Begleitstof­ fen vor einer Trocknung der Braunkohle erfolgt.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer stufenweise Vorzerkleinerung nach mehreren Zerkleinerungsstufen eine Abscheidung von Siderit erfolgt.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Abscheidung von Siderit nach einer Zerkleinerung der Rohbraunkohle auf einen Korndurchmesser von maximal 50 mm vorgenommen wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine weitere Abscheidung von Siderit nach einer zweiten Zerkleinerung der Braunkoh­ le auf einen Korndurchmesser von maximal 30 mm vorgenommen wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß aus der zu verbrennenden Rohbraunkohle ein Teilmassenstrom durch Siebklassierung abgezweigt wird, der einer Magnetabscheidung unterzogen wird und anschließend dem Restmassenstrom wieder zugeführt wird.