DE19616901C2

DE19616901C2 - Verfahren zum Betrieb einer Kohlenstaub-Ventilatormühle für einen kohlenstaubgefeuerten Dampfkessel

Info

Publication number: DE19616901C2
Application number: DE1996116901
Authority: DE
Inventors: Udo Gade
Original assignee: Alstom Power Boiler GmbH
Current assignee: General Electric Technology GmbH
Priority date: 1996-04-22
Filing date: 1996-04-22
Publication date: 2003-03-06
Anticipated expiration: 2016-04-23
Also published as: DE19616901A1

Description

Die Erfindung betrifft nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ein Verfahren zum Betrieb einer Kohlenstaub-Venti latormühle für einen kohlenstaubgefeuerten Dampfkessel.

Es ist bekannt, daß in Mahlanlagen die Austrittstemperatur des Mahlgut- Trägergas-Gemisches in Abhängigkeit der zugeführten Warm- bzw. Kaltluft ge regelt wird (DE 29 21 896 C2).

Die Austrittstemperatur kann auch mit Hilfe von weiteren Regelkreisen, die Druckverhältnisse an der Mühle bzw. Füllstände in den vorgelagerten Bunkern berücksichtigen, geregelt werden (DE 30 24 021 A1). Hier werden dazu separate Gebläse bzw. Klappen verwendet.

Bei beiden Verfahren wird der Fördergasstrom durch zusätzliche Luftzufuhr so beeinflußt, daß die Sichtertemperatur über einen bestimmten Betriebsbereich innerhalb eines vorgegebenen Bereiches gehalten werden kann. Diese zusätz liche Luftzufuhr steht aber im Widerspruch zu einer möglichst emissionsarmen Fahrweise der Feuerung.

Die Verfahren sind ausschließlich darauf gerichtet, die Mahlanlage sicher zu betreiben und das Mahlgut in der erforderlichen Qualität bereitzustellen (DD 281 469 A5).

Es ist ferner durch die DE 29 21 896 C2 ein Verfahren zum Betrieb einer Koh lenstaubmahlanlage für einen kohlenstaubgefeuerten Dampfkessel bekannt, bei dem eine Nachmühlentemperatur für das Kohlenstaub-Fördergas-Gemisch in einem zulässigen Bereich als Sollwert eingestellt wird.

Technologisch bedingte große Änderungsgeschwindigkeiten des Mahlgutmas senstromes sowie Möglichkeiten zu ihrer Beherrschung werden ebenfalls nur über die Luftfahrweise berücksichtigt (DE 29 21 896 C2). Die davon abgeleitete praktizierte Betriebsweise mit konstanter Mühlendrehzahl hat bei der Erhöhung der zugeförderten Kohlemenge ein Absinken der Nachmühlensichter- Temperatur zur Folge. Der in den Rauchgasrücksaugkanal eingeleitete Heißluftstrom wird verringert.

Damit wird der durch das Schlagrad über den Rauchgasrücksaugkanal ange saugte Rauchgasstrom erhöht. Bei einer Verringerung der zugeführten Kohle menge am Rohkohleeintritt steigt die Nachmühlentemperatur. Der in den Rauchgasrücksaugkanal eingeleitete Heißluftstrom wird vergrößert. Da das Schlagrad mit konstanter Drehzahl läuft, sinkt der über den Rauchgsrücksauge kanal angesaugte Rauchgasstrom. Die Temperatur der Heißluft ist geringer als die Temperatur der angesaugten Rauchgase.

Die Nachmühlensichter-Temperatur sinkt wieder, so daß diese Temperatur in dem zulässigen Bereich gehalten werden kann. Der Sauerstoffanteil im Rauch gasstrom steigt aber an.

Dieser Anstieg ist nachteilig für eine emissionsarme Verbrennung. Bei stärke ren Teillastabsenkungen kann der Nachmühlensichter-Temperaturanstieg nicht mehr durch eine weitere Erhöhung der Heißluftmenge ausgeglichen werden. In den Rauchgasrücksaugkanal wird daher Kaltluft eingeleitet. Bei einer weiteren Erhöhung der Nachmühlensichter-Temperatur wird der Antrieb der Mühle und damit die Rohkohlezufuhr am Rohkohleeintritt abgeschaltet. D. h. bei größeren Laständerungen des Blockes sind Mühlen zu- oder abzuschalten bzw. bei kon stanter Mühlenanzahl ist nur ein kleinerer Bereich für Laständerungen möglich.

Die Drehzahlverstellung einer Mühle über eine Strömungskupplung zum Er leichtern des Hochfahrens der Mühle sichert keine angepaßte Fahrweise (DD 154 734), da die Drehzahl für den Dauer- und Abfahrbetrieb konstant gehalten werden muß und so die bereits beschriebenen Nachteile wiederum eintreten.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, in möglichst allen Betriebssi tuationen die Sichtertemperatur in einem zulässigen Bereich zu halten, ohne zusätzliche Heiß- bzw. Kaltluft einsetzen zu müssen. Das Totzeitverhalten der Mahlanlage soll gleichzeitig verbessert werden.

Gelöst wird die Aufgabe mit den Merkmalen nach Anspruch 1.

Dies wird durch die folgenden kennzeichnenden Merkmale erreicht:

a) Bei Abweichungen vom Sollwert wird zuerst eine Heißluftklappe im Heißluft kanal zur Förderung einer Heißluftmenge in die rückgesaugten Rauchgase verstellt,
b) bei einer erneuten Abweichung vom Sollwert wird eine Drehzahlverstellung des Antriebs der Mühle zur Verringerung der Rauchgasmenge eingeleitet und
c) bei Erreichen des minimalen Drehzahlverstellbereiches und bei einer weite ren Abweichung vom Sollwert wird eine Klappe im Fördergas-Rückführ-Kanal zur Förderung einer staubarmen Fördergasmenge in die Mahlkammer ver stellt.

Weitere Ausgestaltungen finden sich in den Unteransprüchen 2 und 3.

Anhand eines Ausführungsbeispiels wird die Erfindung näher erläutert. Die dazugehörige Zeichnung zeigt das Anlagen- und Steuerschema der Koh lenstaub-Ventilatormühle.

Die Kohlenstaubmühle weist das Schlagrad 1, die Mahlkammer 2, den Austrag kanal 3, den Sichter 4 mit den Einbauten 5, den Kohlenstaubkanal 6 und den Grießrücklauftrichter 7 auf. Der Grießrücklauftrichter 7 weist die Grießrücklauf schräge 8, den Grießrücklaufeintritt 9 und den in der Mahlkammer 2 eingebun denen Grießrücklaufkanal 10 auf. In dem, der Grießrücklaufschräge 8 gegenüberliegenden, oberen Bereich 11 des Grieß rücklauftrichters 7 ist die Öffnung 12 angeordnet. Die Öffnung 12 ist über den die Klappe 13 aufweisenden Fördergas-Rücklaufkanal 14 in die Mahlkammer 2 eingebunden. In die Mahlkammer 2 ist der Ansaugkanal 42 eingebunden. In den Ansaugkanal 42 ist der Kohlefallschacht 35 und der Rauchgasrücksaugkanal 15 eingebunden. In den Rauchgasrücksaugkanal 15 ist der Heißluftkanal 16 mit Klappe 17 eingebunden. In den Ansaugkanal 42 ist der Kaltluftkanal 40 mit Klappe 41 eingebunden. Das Schlagrad 1 weist den drehzahlverstellbaren An trieb 18 auf. Im Kohlenstaubkanal 6 ist die Temperaturmeßstelle 20 angeordnet und über die Meßleitung 21 mit dem Steuergerät 22 verbunden. Der Antrieb 23 für die Klappe 13 im Kanal 14 ist über die Steuerleitung 24 und der Antrieb 25 für die Klappe 17 im Heißluftkanal 16 über die Steuerleitung 26 mit dem Steu ergerät 22 verbunden. Der Antrieb 34 der Klappe 41 ist über die Steuerleitung 43 mit dem Steuergerät 22 verbunden. Auf das Steuergerät 22 ist der Tempe ratursollwert 44 aufgeschaltet.

Die Wirkungsweise ist folgende:
Der Temperaturmeßwert 32 der Nachmühlensichter-Temperatur an der Tempe raturmeßstelle 20 im Sichter 4 wird durch die Mühlendrehzahl, die Stellung der Klappe 17 im Heißluftkanal 16 und die Stellung der Klappe 13 im Fördergas- Rückführ-Kanal 14 beeinflußt. Im Voll-Lastzustand der Mühle, d. h. über den Kohlefallschacht 35 wird die maximal mögliche Menge an Kohle 37 einge bracht, sind die Klappen 17; 13 geschlossen.

Die Mühlendrehzahl ist konstant auf einen Wert eingestellt, der durch die Qua lität der Kohle 37 bestimmt wird.

Eine Verringerung der zugeführten Menge an Kohle 37 führt infolge der kon stanten Menge rückgesaugter Rauchgase 38 zum Anstieg der Nachmühlentem peratur, so daß über die Temperaturmeßstelle 20 der geänderte Temperatur meßwert 32 zum Steuergerät 22 gelangt und mit dem Temperatursollwert 44 verglichen wird. Dadurch wird im Steuergerät 22 das Steuersignal 46 erzeugt und auf den Antrieb 25 der Klappe 17 gegeben, so daß diese so weit öffnet, daß die Menge an zugeführter Heißluft 31 so lange erhöht wird, bis die Abwei chung des Temperatursollwertes 44 infolge der verringerten Ansaugmenge an rückgesaugten Rauchgasen 38 ausgeglichen wird.

Eine weitere Absenkung der zugeführten Menge an Kohle 37 führt erneut zur Erhöhung der Nachmühlensichter-Temperatur und damit zu einer Sollwertab weichung. Da die Klappe 17 vollständig geöffnet ist, hat das Steuersignal 36 auf den Antrieb 18 der Kohlenstaubmühle zur Folge, daß die Drehzahl des Schlagrades 1 verringert wird. Damit wird der Strom des angesaugten Rauch gases 38 verringert. Die Nachmühlensichter-Temperatur verringert sich, so daß erneut eine Abweichung vom Temperatursollwert 44 eintritt. Im Steuergerät 22 wird das Signal 46 erzeugt, so daß der Antrieb 25 beaufschlagt und die Klappe 17 geschlossen wird. Die Zuführung von Heißluft 31 wird gedrosselt und die Nachmühlensichter-Temperatur erhöht sich, so daß die Sollwertabweichung ausgeglichen wird. Wird die Kohlenstaubmühle bereits mit minimaler Mühlen drehzahl gefahren, die Zufuhr an Kohle 37 wird weiter verringert und die Klappe 17 ist bereits geöffnet, so verursacht dies eine erneute Temperaturänderung und damit eine Abweichung vom Temperatursollwert 44, so daß das Steuersignal 45 erzeugt, der Antrieb 23 beaufschlagt und die Klapp 13 geöffnet wird. Da durch wird das staubarme Fördergas 29 auf die Saugseite der Mühle geleitet und damit die Menge des angesaugten Rauchgases 38 erneut verringert. Damit wird wieder eine ausreichende Kühlung auch in diesem Lastbereich gewähr leistet. Der Vorteil dieser Fahrweise besteht darin, daß über einen großen Mühllastbereich die Nachmühlensichter-Temperatur innerhalb der Sollwertgren zen gehalten werden kann. Dieses Ziel wird auch noch ohne zusätzliche Zufuhr von Kaltluft 39 zum Kohlenstaub-Fördergas-Gemisch 27 erreicht.

D. h. durch diese Fahrweise ist es möglich, den gesamten Dampferzeuger über einen wesentlich größeren Lastbereich mit gleichbleibender Mühlenanzahl zu betreiben, ohne daß bei Laststeigerungen Mühlen zugeschaltet werden müs sen. Die mögliche Laständerungsgeschwindigkeit des Blockes wird damit über größere Lastbereiche gewährleistet. Das Emissionsverhalten der Feuerung wird positiv beeinflußt, da nur soviel Sauerstoff (Kaltluft 39) über die Mühle in den Dampferzeuger transportiert wird, wie zwingend erforderlich ist, um das spezifi sche Kohle-Rauchgas-Verhältnis immer entsprechend der Auslegung zu fahren.

Bei Lastwechseln des Blockes, die einen bestimmten Lastbereich übersteigen, wird das Kesselleistungssignal 19 direkt auf den Antrieb 18 der Mühle geleitet. Damit wird erreicht, daß die Mühlendrehzahländerung zeitgleich mit der Ände rung der Kohlezufuhr erfolgt. Das spezifische Kohlenstaub-Rauchgas-Verhältnis wird weitgehend konstant gehalten. Die Nachmühlensichter-Temperatur eben falls. Sie braucht nicht über einen Ausgleich der Sollwertabweichung nachge fahren zu werden.

Das Anfahren einer Mühle erfolgt so, daß die Mühle zunächst auf eine deutlich unter dem Betriebsdrehzahlbereich liegende "Parkdrehzahl" gefahren wird. Das Merkmal dieser Drehzahl besteht darin, daß der angesaugte Volumenstrom des Rauchgases 38 gerade so groß ist, um die gesamte Mühle einschließlich der Temperaturmeßstelle 20 und den Kohlenstaubkanal 6 auf Betriebstemperatur zu erwärmen. Der Vorgang des Anwärmens kann damit zeitlich von der unmit telbaren Mühleninbetriebnahme entkoppelt werden, d. h. sobald ausreichendes Zündfeuer in der Brennkammer des Dampferzeugers vorhanden ist, können die Mühlen auf die Parkdrehzahl gefahren werden und von dort ohne Verzögerun gen auf Betriebsdrehzahl hochgefahren und mit Kohle beaufschlagt werden. Damit kann der Hochfahrprozeß des Blockes wesentlich beschleunigt werden.

Beim Anfahren werden die Mühlen zunächst maximal entlastet. Danach befindet sich die Mühle im unteren Rand des Betriebsdrehzahlbereiches. Die Klappe 17 im Heißluftkanal 16 und die Klappe 13 im Fördergas-Rückführ-Kanal 14 ist ge öffnet. Die Zufuhr der Kohle 37 wird abgeschaltet und die Mühlendrehzahl mit maximal möglichen Gradienten auf eine Drehzahl unterhalb der Parkdrehzahl abgebremst, so daß keine Förderung von Rauchgas 38 durch das Schlagrad erfolgt.

Durch dieses Abbremsen wird vermieden, daß heiße Rauchgase 38 vom Schlagrad 1 angesaugt werden, ohne daß eine Kühlung durch die zu mahlende Kohle 37 erfolgt. Eine zeitweise thermische Überlastung, vor allem des Schlag rades 1 kann so weitgehend vermieden werden.

Claims

1. Verfahren zum Betrieb einer Kohlenstaub-Ventilatormühle für einen koh lenstaubgefeuerten Dampfkessel, bei dem eine Nachmühlentemperatur für das Kohlenstaub-Fördergas-Gemisch in Abhängigkeit von Zünd- und Abbrandver halten des Brennstoffes in einem zulässigen Bereich als Sollwert eingestellt wird, dadurch gekennzeichnet, daß
bei Abweichungen vom Sollwert (44) zuerst eine Heißluftklappe (17) im Heiß luftkanal (16) zur Förderung einer Heißluftmenge (31) in die rückgesaugten Rauchgase (38) verstellt wird,
bei einer erneuten Abweichung vom Sollwert (44) eine Drehzahlverstellung des Antriebs (18) der Mühle zur Verringerung der Rauchgasmenge (38) eingeleitet wird und
bei Erreichen des minimalen Drehzahlverstellbereiches und bei einer weiteren Abweichung vom Sollwert (44) eine Klappe (13) im Fördergas-Rückführ-Kanal (14) zur Förderung einer staubarmen Fördergasmenge (29) in die Mahlkammer (2) verstellt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß im Anfahrbe trieb der Mühle die Drehzahlverstellung des Antriebes (18) auf eine deutlich unterhalb des Betriebsdrehzahlbereiches liegende Parkdrehzahl eingeleitet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß im Abfahrbetrieb der Mühle die Drehzahlverstellung des Antriebes (18) mit maximalen Gra dienten auf eine unterhalb der Parkdrehzahl liegende Drehzahl eingeleitet wird.