DE1053526B

DE1053526B - Lignite power plant with steam-heated coal drying plant

Info

Publication number: DE1053526B
Application number: DES50360A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Walter Bredtschneider
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1956-09-14
Filing date: 1956-09-14
Publication date: 1959-03-26

Description

Braunkohlekraftwerk mit dampfbeheizter Kohletrocknungsanlage Dampfbeheizte Kohletrocknungsanlagen sind seit langem bekannt. Insbesondere im Zusammenhang mit gleichmäßig belasteten Dampfkraftanlagen ist es in Anwendung auf die Brikettfabrikation bekannt, einen Teil des Frischdampfes zum Verdichten der Brüdendämpfe der Trocknungsanlage zu benutzen. Der Frischdampf kann entweder direkt aus dem Kessel oder einer Entnahmestelle der jeweiligen Arbeitsturbine entnommen sein. Bei Dampfkraftanlagen mit schwankender Belastung hat man zum Ausgleich der Belastungsschwankungen Ausgleichsbunker oder besondere Wärmespeicher herangezogen.Lignite power plant with steam-heated coal drying system Coal drying plants have been known for a long time. Especially in connection with Evenly loaded steam power plants it is in application to the briquette production known, a part of the live steam for compressing the exhaust vapors of the drying system to use. The live steam can either come directly from the boiler or from an extraction point be taken from the respective power turbine. In steam power plants with fluctuating Load one has to compensate for the load fluctuations compensation bunker or special heat storage is used.

Es ist bereits eine Dampfkraftanlage mit gleichmäßiger Dampferzeugung und zugeordneter Trocknungsanlage bekanntgeworden, bei der der Trocknungsanlage nur die für die übrige Kraftanlage nicht benötigte Dampfmenge zugeführt wird. Dabei werden die durch Strahlapparate verdichteten Brüdendämpfe der Trocknungsanlage wieder als Heizdampf verwendet und der für die Trocknungsanlage zur Verfügung stehende Frischdampf zum Verdichten der in der zum Trockner gehörigen Verdampferanlage entstandenen Brüdendämpfe in dem Strahlapparat herangezogen. Je nach dem Belastungszustand der Kraftanlage wird dem Strahlapparat eine mehr oder weniger große überschüssige Dampfmenge zugeführt. Dementsprechend wird bei Vorhandensein von großen Frischdampfmengen von verhältnismäßig hohem Druck eine geringe Niederdruckdampfmenge im Strahlapparat auf einen verhältnismäßig hohen Gegendruck verdichtet, während bei verringerter Betriebsdampfmenge und Druckerniedrigung im Heizsystem eine höhere Niederdruckdampfmenge herangezogen wird.It is already a steam power plant with even steam generation and the associated drying system become known in the case of the drying system only the amount of steam not required for the rest of the power plant is supplied. Included the exhaust vapors from the drying system, which have been compressed by jet devices, are restored used as heating steam and that available for the drying system Live steam for compressing the evaporation system belonging to the dryer Evaporative vapors are used in the jet apparatus. Depending on the load condition of the Kraftanlage is a more or less large excess amount of steam to the blasting machine fed. Accordingly, in the presence of large amounts of live steam of relatively high pressure, a small amount of low-pressure steam in the jet apparatus compressed to a relatively high back pressure, while at reduced Operating steam volume and pressure reduction in the heating system result in a higher volume of low-pressure steam is used.

Es hat sich aber gezeigt, daß die durch Entfernung des Ballastwassers aus der Braunkohle erzielbaren thermischen Vorteile durch die hohen Anschaffungskosten einer Kohletrocknungsanlage mehr als aufgewogen werden. Bei Dampfkraftanlagen der damaligen Bauart wäre eine Wirtschaftlichkeit auch dann nicht erreicht worden, wenn man, wie oben erwähnt, den Dampf für die Kohletrocknung der Anzapfstelle einer Turbine entnimmt. Auch heute bestehen immer noch Bedenken gegen die Wirtschaftlichkeit von Braunkohletrocknungsanlagen bei Dampfkraftwerken.But it has been shown that by removing the ballast water Thermal advantages that can be achieved from lignite due to the high acquisition costs a coal drying plant can be more than weighed. In the case of steam power plants of the At that time, economic efficiency would not have been achieved even if as mentioned above, the steam for drying coal from the tapping point of a turbine removes. Even today there are still concerns about the economics of Lignite drying systems in steam power plants.

Die Erfindung geht demgegenüber von dem Gedanken aus, daß durch die steigende Wirtschaftlichkeit des Wasser-Dampf-Prozesses in einem neuzeitlichen Kraftwerk, wie sie besonders durch höchste Dampfdrücke und Temperaturen, durch Zwischenüberhitzung, durch hohe Regenerativvorwärmung des Speisewassers, durch große Maschineneinheiten usw. gekennzeichnet ist, die Verwendung von Kohletrocknungsanlagen bei Braunkohle-Dampfkraftwerken nicht nur wirtschaftlich tragbar ist, sondern sogar noch eine weitere Steigerung der Wirtschaftlichkeit durch Kohlevortrocknung möglich ist. In hochwirtschaftlichen Kraftwerken bewegt sich der zusätzliche thermische Gewinn je nach dem Wassergehalt der Braunkohle zwischen 10 und 20 %.The invention is based on the idea that by the increasing profitability of the water-steam process in a modern power plant, as they are especially due to the highest steam pressures and temperatures, through reheating, through high regenerative preheating of the feed water, through large machine units etc., the use of coal drying systems in lignite steam power plants is not only economically viable, but also a further increase profitability is possible through coal pre-drying. In highly economical In power plants, the additional thermal gain moves depending on the water content of lignite between 10 and 20%.

Es ist an sich bereits ein Verfahren zur Trocknung von Brennstoffen unter gleichzeitiger Verwendung von Abgasen einerseits und Dämpf oder Heißwasser andererseits, die gegebenenfalls ihre Wärme auf Luft als Trockenmittel übertragen, bekanntgeworden. Dabei sind Maßnahmen ergriffen; um auch bei Höchstanfall von Abgaswärme die Selbstentzündungstemperatur des Brennstoffes nicht zu überschreiten. Bei diesem bekannten Verfahren wird der Grundbetrag der Trocknungswärme den Abgasen entnommen, während aus dem zweiten Wärmeträger mindestens diejenige Wärme entnommen wird, die notwendig ist, um die Brennstofftemperatur bei dem jeweiligen Betriebszustand etwas oberhalb des Taupunktes zu halten. Die dem zweiten Wärmeträger entnommene zusätzliche Wärme wird dem Trocknungsgut mittelbar, beispielsweise über die Abgase, zugeführt, wobei die Abgase und der zweite Wärmeträger beide der gleichen Kesselanlage entnommen werden können.It is in itself a process for drying fuels with the simultaneous use of exhaust gases on the one hand and steam or hot water on the other hand, which may transfer their heat to air as a desiccant, known. Measures have been taken; to even when there is a high amount of exhaust heat not to exceed the self-ignition temperature of the fuel. With this one known methods, the basic amount of drying heat is taken from the exhaust gases, while at least that heat is removed from the second heat carrier that is necessary to the fuel temperature in the respective operating state something above the dew point. The additional one removed from the second heat transfer medium Heat is added indirectly to the material to be dried, for example via the exhaust gases, whereby the exhaust gases and the second heat carrier are both taken from the same boiler system can be.

Bei dem Braunkohlekraftwerk nach der Erfindung, welches als Höchstleistungskraftwerk in Blockschaltung betrieben werden kann, ist ebenfalls eine dampf-und rauchgasbeschickte Kohletrocknungsanlage mit einem dazugehörenden Trockengutbehälter vorhanden. Im Gegensatz zu den geschilderten bekannten Anordnungen besteht das erfinderische Neue darin, daß der der Kohletrocknungsanlage zugeführte Heizdampf einer Gegendruckturbine entnommen ist, die an eine den höheren Druckstufen der Hauptturbine zugeordnete Entnahmestelle angeschlossen und auf konstanten Druck in der Trocknungsanlage gesteuert ist, und daß von den zugeführten Rauchgasen ein Teil zur Partialdrucksenkung in der Trocknungsanlage und der andere Teil zur Nachtrocknung der Kohle im Trockengutbehälter benutzt ist.In the lignite power plant according to the invention, which is a high-performance power plant can be operated in block circuit, is also a steam and flue gas Coal drying system with a corresponding dry goods container available. in the In contrast to the known arrangements described, there is the inventive novelty in that the heating steam supplied to the coal drying system is from a back pressure turbine is taken to a the higher pressure ratings of the main turbine assigned extraction point connected and at constant pressure in the drying system is controlled, and that a part of the supplied flue gases to lower the partial pressure in the drying system and the other part for drying the coal in the drying container is used.

Auf diese Weise wird das Druckgefälle zwischen dem Entnahmedruck und dem Betriebsdruck der Trocknungsanlage ausgenützt und mit Hilfe der Steuerung der Gegendruckturbine der Betriebsdruck der Trocknungsanlage in wirtschaftlicher Weise auf konstanter Höhe gehalten.In this way, the pressure gradient between the withdrawal pressure and the operating pressure of the drying system and with the help of the control of the Back pressure turbine the operating pressure of the drying system in an economical way kept at a constant level.

Während die eigentliche Trocknung der Naßkohle durch Dampf bewirkt wird, spielen also die Kesselabgase eine zweifache Rolle. Einmal bewirken sie eine Partial drucksenkung im Naßkohlenteil und zum andern eine Nachtrocknung im Trockengutbehälter. Es kommt dabei darauf an, daß die Partialdrucksenkung nicht durch Beimischen von Luft bewirkt wird, wie dies normalerweise üblich ist, sondern durch Beimischen von Kesselabgasen. Dadurch unterscheidet sich die Erfindung in vorteilhafter Weise von dem oben genannten bekannten Trocknungsverfahren. Während bei dem bekannten Verfahren nämlich bestimmte Bemessungsvorschriften für die Trocknungsvorrichtung erfüllt sein müssen, damit die Selbstentzündungstemperatur des Brennstoffes nicht überschritten wird, erlaubt die Erfindung, die Selbstentzündungsgefahr von vornherein durch die Verwendung von Rauchgasen als Partialdrucksenkungsmittel zu vermeiden. Während weiterhin bei dem bekannten Verfahren die Rauchgase in erster Linie als Trocknungsmittel verwendet werden, während dem Heizdampf nur die Funktion der Temperaturregulierung zukommt, ist bei der Erfindung der Anteil der Rauchgase nur entsprechend dem Anteil der sonst üblichen zugeführten Luftmenge. Dies stellt zusammen mit der Maßnahme der Nachtrocknung der Kohle mit einem anderen Teil der Kesselabgase einen Vorteil der Erfindung dar, der sich in einer Erhöhung der Wirtschaftlichkeit ausdrückt.While the actual drying of the wet coal is effected by steam the boiler exhaust gases play a twofold role. Once they do one Partial pressure reduction in the wet coal section and, on the other hand, post-drying in the dry material container. It is important that the partial pressure reduction is not achieved by adding Air is effected as is normally the case, but by admixing Boiler exhaust. This advantageously differs the invention from the above-mentioned known drying method. While in the known method namely, certain design requirements for the drying device must be met must so that the self-ignition temperature of the fuel is not exceeded is, the invention allows the risk of spontaneous combustion from the outset by the Avoid using flue gases as a partial pressure reducing agent. While continuing in the known method, the flue gases are primarily used as a drying agent while the heating steam only has the function of temperature regulation, in the invention, the proportion of smoke gases only corresponds to the proportion of otherwise usual amount of air supplied. This puts together with the measure of post-drying the coal with another part of the boiler exhaust is an advantage of the invention, which is expressed in an increase in profitability.

Die Gegendruckturbine kann gegebenenfalls auf gleicher Welle mit der Hauptturbine, vorzugsweise zwischen dem Hoch- und Niederdruckgehäuse angeordnet sein. Die der ZTachtrocknung dienenden Kesselabgase können zuvor als pneumatisches Fördermittel in einer entsprechenden Transportanlage herangezogen sein.The back pressure turbine can optionally be on the same shaft with the Main turbine, preferably arranged between the high and low pressure housing be. The boiler exhaust gases used for drying can be used as pneumatic Funding must be used in an appropriate transport system.

Die Zeichnung veranschaulicht ein Ausführungsbeispiel. Es zeigt Fig.1 das Prinzipschaltbild eines Braunkohle-Kraftwerkes mit Kohletrocknungsanlage und Gegendruckturbine gemäß der Erfindung, Fig. 2 und 3 je eine bevorzugte Anordnung der Haupt- und Gegendruckturbine.The drawing illustrates an embodiment. It shows Fig.1 the basic circuit diagram of a lignite power plant with a coal drying plant and Back pressure turbine according to the invention, FIGS. 2 and 3 each have a preferred arrangement the main and back pressure turbine.

Die Gegendruckturbinel, .die in Antriebsverbindung mit Zusatzgenerator 2 steht, ist einerseits unter Zwischenschaltung des Ventils 3 über die Entnahmeleitung 4 an eine Stufe hohen Druckes der Hauptturbine 5 angeschlossen; andererseits versorgt sie über die Austrittsleitung 6 die Braunkohlen-Trocknungsanlage 7 mit Heizdampf. Infolge der Steuerung der Gegendruckturbine 1 auf konstanten Druck am Austritt (Steuerimpulsabnahme über gestrichelt eingezeichnete Wirkverbindung l a) wird der Dampfdruck in der Kohletrocknungsanlage in wirtschaftlicher Weise auf konstanter Höhe gehalten. Zur Speicherung der Naßkohle und zur Beschickung der Kohletrocknungsanlage 7 dient der Rohkohlebunker B. Da der Kohledurchsatz durch die Trocknungsanlage dem zeitlichen Bedarf des Kraftwerkes angepaßt sein soll, ist der Rohkohlebunker so bemessen, daß die gesamte Kohlespeicherung bis auf geringe Ausgleichsmengen bereits auf der Naßkohlenseite erfolgt.The back pressure turbine, which is in drive connection with the auxiliary generator 2, is connected on the one hand with the interposition of the valve 3 via the extraction line 4 to a high pressure stage of the main turbine 5; on the other hand, it supplies the lignite drying plant 7 with heating steam via the outlet line 6. As a result of the control of the back pressure turbine 1 to constant pressure at the outlet (control pulse decrease via the active connection l a shown in dashed lines), the steam pressure in the coal drying plant is kept at a constant level in an economical manner. The raw coal bunker B is used to store the wet coal and to feed the coal drying system 7.

Zur Ableitung des bei der Kohletrocknung entwickelten Brüdendampfes ist ein Brüdenschornstein 9 mit eingebautem Brüdenfilter 10 vorgesehen. Das Heizkondensat des aus der Gegendruckturbine in die Trocknungsanlage eingeleiteten Heizdampfes fließt dem Kondensatkreislauf des Kraftwerkes wieder zu (nicht eingezeichnet). Die Wirtschaftlichkeit der Kohletrocknungsanlage ist noch dadurch erhöht, daß sie zur Erhöhung der Trocknungswirkung durch Teildrucksenkung in den Brüden mit Rauchgasen an Stelle von Luft beschickt wird (vgl. Wirklinie 7a mitGebläse 7 b).For discharging the vapor developed during the drying of coal a vapor chimney 9 with a built-in vapor filter 10 is provided. The heating condensate of the heating steam introduced into the drying system from the back pressure turbine flows back into the condensate circuit of the power plant (not shown). the The efficiency of the coal drying system is increased by the fact that it is used for Increasing the drying effect by reducing partial pressure in the vapors with flue gases is charged instead of air (see line of action 7a with fan 7b).

Die getrockneteKohlegelangtzunächstindenkleinen Auffangbehälter 11, der mit dem als Ausgleichsbehälter ausgebildeten Trockenkohlebehälter 12 über eine Transportvorrichtung 13 in Verbindung steht. Der Kohletransport zum Trockenkohlebehälter 12 geschieht zweckmäßig pneumatisch mit Hilfe von gekühlten, auf den Förderdruck komprimierten Kesselabgasen (vgl. Wirklinie 13a mit Kühleinrichtung 13b und Kompressor 13 c). Das hat den Vorteil, daß die Entzündungsgefahr für die Trockenkohle beim Transport und bei der Lagerung im Trockenkohlebehälter 12 durch Berührung mit inerten Gasen praktisch beseitigt ist.The dried coal first arrives in the small collecting container 11, which is connected to the dry coal container 12, which is designed as a compensating container, via a transport device 13. The coal is transported to the dry coal container 12 expediently pneumatically with the aid of cooled boiler exhaust gases compressed to the delivery pressure (cf. line 13 a with cooling device 13 b and compressor 13 c). This has the advantage that the risk of ignition for the dry coal during transport and storage in the dry coal container 12 due to contact with inert gases is practically eliminated.

Der Trockenkohlebehälter 12, der, wie schon angedeutet, bei kontinuierlicher Anpassung des Kohledurchsatzes durch die Trockner an den zeitlichen Kraftwerksbedarf nur die Abmessungen eines kleinen Zwischenbehälters zum Ausgleich des Momentanbedarfes aufweist, beschickt die Kohlenstaubmühlen 14 (gegebenenfalls weitere Trocknung). Aus den Kohlenstaubmühlen werden in bekannter Weise die Brenndüsen des Dampfkessels 15 versorgt. Eine Staubzwischenbunkerung ist nicht vorgesehen.The dry coal container 12, which, as already indicated, with continuous Adjustment of the coal throughput by the dryer to the temporal power plant requirements only the dimensions of a small intermediate container to compensate for the current demand has, charged the pulverized coal mills 14 (possibly further drying). The burner nozzles of the steam boiler are made from the pulverized coal mills in a known manner 15 supplied. There is no provision for intermediate dust bunkering.

Mit dem im Dampfkessel 15 erzeugten Dampf ist die Hauptturbine 5 beaufschlagt, die in Antriebsverbindung mit dem Hauptgenerator 16 steht und die in den Kondensator 17 entspannt.The main turbine 5, which is in drive connection with the main generator 16 and which expands into the condenser 17, is acted upon by the steam generated in the steam boiler 15.

Da die im Kondensator niederzuschlagende Dampfmenge um den Entnahmedampf für die Gegendruckturbine geringer ist, kann man somit entweder den Wirkungsgrad des Kraftwerkes weiter steigern, oder zu noch größeren Turbineneinheiten übergehen. Bekanntlich ist man ja bei den größten Turbineneinheiten vielfach gezwungen, unter Inkaufnahme einer Wirkungsgradverschlechterung den Kondensatordruck höher zu wählen (maximaler Auslaßquerschnitt) als es die Kühlwassertemperatur zuläßt.Because the amount of steam to be precipitated in the condenser is around the extraction steam for the back pressure turbine is lower, one can thus either increase the efficiency of the power plant further, or switch to even larger turbine units. It is well known that with the largest turbine units one is often forced to under Choosing a higher condenser pressure to accept a deterioration in efficiency (maximum outlet cross-section) than the cooling water temperature allows.

Haupt- und Gegendruckturbine sind bei der Anordnung nach Fig. 1 getrennt voneinander aufgestellt. Bei der Anordnung nach den Fig. 2 und 3 sitzt jedoch die Gegendruckturbine 1 auf einer Welle mit der Hauptturbine 5. Diese kann gemäß Fig. 3 auch zweigehäusig ausgeführt sein. In diesem Falle ist die Gegendruckturbine 1 zwischen den beiden Gehäusen der Hauptturbine angeordnet.The main and back pressure turbines are separate in the arrangement according to FIG. 1 set up from each other. In the arrangement of FIGS. 2 and 3, however, sits Back pressure turbine 1 on a shaft with the main turbine 5. This can according to FIG. 3 can also be designed with two housings. In this case, the back pressure turbine is 1 arranged between the two housings of the main turbine.

Ein Braunkohle-Dampfkraftwerk mit einer Kohletrocknungsanlage und den Merkmalen gemäß der Erfindung hat gegenüber den bekannten Anlagen den Vorteil, daß die thermische Verbesserung durch die 1,z-ohlevortrocknung voll zur Geltung kommt. Die Kosten der Kohletrocknungsanlage werden, entgegen einem weit verbreiteten Vorurteil, durch die Verringerung der Herstellungskosten der Kesselanlage, durch Verkleinerung und Verbilligung des Turbinenniederdruckteiles, durch Verkleinerung der Kondensations-und Kühlturmanlage, durch wesentliche Verkleinerung der Kohlenmahlanlage usw. mehr als aufgewogen.A lignite steam power plant with a coal drying plant and the features according to the invention has the advantage over the known systems that the thermal improvement through the 1, z-ohle pre-drying fully comes into its own comes. The cost of the coal drying plant, contrary to a widespread one Prejudice, by reducing the manufacturing costs of the boiler system Downsizing and cheapening of the turbine low-pressure part by downsizing the condensation and Cooling tower system, through substantial downsizing the coal grinding plant etc. more than made up for it.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Lignite power plant, in particular block power plant, with a main turbine, a coal drying plant fed with steam and flue gas and an associated dry goods container, characterized in that the Heating steam supplied to the coal drying system is taken from a back pressure turbine, the extraction point assigned to the higher pressure levels of the main turbine is connected and controlled to constant pressure in the drying system, and that a part of the supplied flue gases is used to lower the partial pressure in the drying system and the other part is used for drying the coal in the dry goods container. z. Lignite power plant according to Claim 1, characterized in that the counter-pressure turbine on the same shaft with the main turbine, preferably between the high and low pressure housing, is arranged. 3. Lignite power station after. Claim 1, characterized in that that the boiler exhaust gases used for post-drying are previously used as pneumatic conveying means are used in an appropriate transport system. Considered publications: German Patent No. 506 728; German patent application p 46123 V / 82 a D (made known on July 2, 1953).