DE2733029A1 - Anlage zur energiegewinnung aus festen, fossilen und insbesondere ballastreichen brennstoffen, insbesondere steinkohle - Google Patents

Anlage zur energiegewinnung aus festen, fossilen und insbesondere ballastreichen brennstoffen, insbesondere steinkohle

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Description

Die Erfindung betrifft eine Anlage zur Energiegewinnung aus festen, fossilen und insbesondere ballastreichen B rennstoffen, insbesondere Steinkohle, bestehend aus wenigstens einem Block, in dem die festen Brennstoffe in Gas umgewandelt werden und eine Gasturbine sowie eine Dampfturbine zur Gewinnung von Energie aus dem Gas vorgesehen sind, wobei in dem Block die Gase vor der Gasturbine durch Entstaubung und Entschwefelung gereinigt werden und ein den gemahlenen Brennstoff aufnehmender Schmelzkammerkessel mit Druckfeuerung vorgesehen ist, dessen Rauchgase der Entstaubung und Schadstoffbeseitigung und der Entschwefelung vor ihrer Verwertung in der
Gasturbine zuführbar sind, nach Patent
(Patentanmeldung P 26 50 491.6-13).
Der Erfindung des Hauptpatentes liegt die Aufgabe zugrunde, bei Anlagen dieser Art die Verluste durch Unverbranntes in der Asche und die Teile des Quenchwassers bedingten Verluste, sowie betrieblichen Schwierigkeiten insbesondere aufgrund des anfallenden Teer-Staub-Gemisches herabzusetzen, sowie die Anlage so auszubilden, daß ihr Einsatz als Spitzenlastkraftwerk möglich ist.
Gemäß der Erfindung des Hauptpatentes wird die Verbrennung in einem Anlageteil (partielle Verbrennung und die Nachverbrennung) zusammengefaßt; dadurch ist nur noch ein Vorgang zu regeln. Er kann so gesteuert werden, wie es für ein Spitzenlastkraftwerk erforderlich ist; d.h. man kann die Leistung verhältnismäßig schnell steigern und reduzieren und dadurch der abgenommenen Leistung anpassen, ohne daß hiermit Wärmeverluste verbunden oder zur Stützung des Verbrennungsprozesses öl oder andere Zusatzbrennstoffe zugeführt werden müssen. Dadurch, daß man die Verbrennung des Einsatzbrennstoffes in einem Schmelzkammerkessel durchführt, vermeidet man das Auftreten von Teer
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und die damit bislang in derartigen Anlagen notwendigen Anlagenteile sowie deren Schwierigkeiten. In dem Schmelzkammerkessel herr-schen rauchgasseitig z.B. Drücke von 10 bar. Das entspricht etwa dem Druckverhältnis der Gasturbine.
Hauptsächlich wird durch eine solche Anlage erreicht, daß ein verschwindend geringer Anfall an Unverbranntem in der Schmelzkanunerschlacke verbleibt; dieser Anteil liegt unterhalb der Meßgrenze. Der thermische Wirkungsgrad ist erheblich besser, weil die Verluste durch Verdampfung von Quenchwasser außerhalb des Dampfkreisla-ufes weitestgehend entfallen, die bislang bei einer Vergasung des Einsatzbrennstoffes unvermeidlich waren. Vorteilhaft wirkt sich schließlich aus, daß der überwiegende Anteil der Asche als Granulat aus dem Schmelzkammerkessel abgeführt wird und nicht in das Maschinengas gelangt. Er wird als Granulat abgeführt, das sich in vielfacher Hinsicht weiter verarbeiten und ausnutzen läßt. Da man außerdem den Brennstoff direkt in einem Aggregat unter Druck im Zyklon verbrennt, spart man gegenüber der herkömmlichen Vergasungstechnik eine Anzahl zusätzlicher Aggregate ein (Gaserzeuger) und benötigt gegenüber der Wirbelbetttechnik ein wesentlich kleineres Aggregat für die Verbrennung .
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Entstaubungsund Entschwefelungstechnik der Anlage nach dem Hauptpatent vorteilhaft und insbesondere so zu lösen, daß auf relativ niedrigem Temperaturniveau entstaubt und entschwefelt werden kann und auch andere Schadstoffe entfernt werden können.
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Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe gelöst durch einen hinter dem Kessel angeordneten Gas-Gas-Wärmetauscher, in dem eine Kühlung der heißen Rauchgase mit kaltem, gereinigten Rauchgas stattfindet.
Hierbei kann zur Grobreinigung des Rauchgases zwischen aufgeladenem Kessel und Gas-Gas-Wärmetauscher ein Zyklon geschaltet werden. In dem Gas-Gas- Wärmetauscher wird dann das nur grob vorgereinigte Rauchgas durch das kalte, in der nachgeschalteten Anlage gereinigte Rauchgas abgekühlt. Der für den Gas-Gas-Wärmetausch notwendige Temperaturunterschied kann erfindungsgemäß dadurch erzeugt werden, daß dem Gas-Gas-Wärmetauscher ein weiterer Wärmetauscher nachgeschaltet wird, in dem Speisewasser für den Dampfkreisprozeß vorgewärmt wird und dabei das Rauchgas weiter abgekühlt wird. Diese Schaltung hat den Vorteil, daß in einer nachgeschalteten Gaswäsche mit Wasser das Rauchgas nicht oder nur unerheblich mit Wasser aufgesättigt wird und die Verdampfungsverluste klein gehalten werden. Nachteil der Schaltung ist der, daß der Dampfkreisprozeß entcarnotisiert wird.
Eine andere Möglichkeit zur Erzeugung des notwendigen Temperaturunterschiedes besteht in der adiabatischen Aufsättigung des Rauchgases mit Wasser in der nachgeschalteten Wasserwäsche.
Nach der oben beschriebenen Abkühlung des Rauchgases liegt das Gas wasserdampfgesättigt bei Temperaturen von etwas über 100° C vor und kann mit konventionellen Methoden von Stäuben und Schadstoffen wie Chlor, Fluor, NO und SO_ befreit werden.
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Die Erfindung hat den Vorteil, daß die Reinigungsstufen unter einem Druck von z.B. 10 at arbeiten und dadurch vergleichsweise sehr kleine: Apparate bedürfen. Außerdem liegt das Temperaturniveau der Rauchgase bei dieser Anlage um etwa 40° C niedriger als bei bekannten Anlagen, so daß sowohl die Entschwefelung als auch die Beseitigung anderer Schadstoffe wie Chlor, Fluor und NO sich besser bewerkstelligen lassen. Nach Passieren der Rauchgasreinigung mit nachgeschalteter Sprühabscheidungwird das gereinigte Rauchgas im Gas-Gas-Wärmetauscher aufgeheizt und einer Gasturbine zugeführt. Das aus der Gasturbine austretende Rauchgas wärmt in einem Abhitzekessel das Speisewasser für den Dampfkreisprozeß vor und wird dabei selbst auf Temperaturen von ca. 120° C abgekühlt.
Die Einzelheiten, weitere Merkmale und andere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von zwei Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Anlage, die in den Zeichnungen wiedergegeben sind; es zeigen
Fig. 1 eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anlage mit einer zwischen Gas-Gas-Wärmetauscher und Rauchgasreinigungsteil geschalteten Speisewasservorwärmstufe und
Fig. 2 eine Ausführungsform, bei der die für den Gas-Gas-Wärmetauscher notwendige Temperaturdifferenz nur durch adiabatische Aufsättigung des Rauchgases erfolgt.
Ballasthaltige, gemahlene Kohle 1 wird unter Druck in eine Zyklonfeuerung 2 eines allgemein mit 3 bezeichneten Schmelz·
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kammerkessels zugeführt.
Die Medienkennzeichnung bei den Leitungen entsprechen DIN 2481.
Die Kohle wird unter Druck verbrannt, dabei wird Wasser für den Dampfkreisprozeß verdampft und bei 4 überhitzt.
Die Rauchgase treten bei 5 aus, werden in einem Zyklonabscheider 6 von den Grobstäuben gereinigt und einem Gas-Gas-Wärmetauscher 7 zugeführt. In diesem wird das ungereinigte Rauchgas mit dem kalten gereinigten Rauchgas auf etwa 300 ° C abgekühlt.
In der Anlage gemäß Fig. 1 gelangen die Rauchgase in die Speisewasservorwärmer 8 und werden z.B. dort um weitere 100 ° C abgekühlt. In der nachfolgenden Reinigungsstufe werden die Rauchgase mit Wasserdampf aufgesättigt, dabei erniedrigt sich in diesem Beispiel die Gastemperatur auf ca. 108 ° C.
Bei der Anlage gemäß Fig. 2 tritt das Rauchgas direkt hinter dem Gas-Gas-Wärmetauscher mit Temperaturen von ca. 300° C in die Gasreinigungsanlage ein und wird dort durch AufSättigung mit Wasserdampf auf ca. 118° C abgekühlt. Die Gasreinigung besteht sowohl in Fig. 1 als auch in Fig. beispielsweise aus einer ammoniakalischen Wasserwäsche 9, in der das Rauchgas von Staub und Schadstoffen wie Chlor, Fluor und NO befreit wird. Der Wasserwäsche nachgeschal-
Ji
tet ist eine Naßentschwefelung 10 und eine Sprühabscheidung 11. Das gereinigte Rauchgas tritt in den Gas-Gas-Wärmetauscher ein und wird durch das ungereinigte Rauchgas auf Gasturbineneintrittstemperatur von z.B. 851° C aufge-
— 8 —
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heizt. Die Gasturbine 12 treibt einen Verdichter 13 und einen Generator 14 an. Der Verdichter 13 liefert die für die Verbrennung der Kohle unter Druck notwendige Verbrennungsluft. Der Generator 14 liefert die elektrische Energie. Hinter der Gasturbine wird das Rauchgas mit einer Temperatur von z.B. 434° C in die Abhitzekessel 15 eingeführt, wärmt dabei das für den Dampfkreisprozeß notwendige Speisewasser vor und kühlt sich selbst auf z.B. 120° C ab.
Das vorgewärmte Speisewasser tritt bei 16 in die aufgeladene Schmelzkammer ein, wird dort verdampft, bei 4 überhitzt und tritt in die Dampfturbine 17 ein. Die Dampfturbine treibt einen Generator 18, der ebenfalls elektrische Energie liefert.
Im Schmelzkammerkessel 3 werden die Stäube und der Ascheanteil flüssig abgezogen und gelangen in eine hydraulische Entaschung mit einem Granulatbrecher, über eine Schleuse kann das Schmelzkammeraschegranulat vom Transportwasser getrennt und abgezogen werden.
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Claims (4)

Hem· 1, 8000 München 40, . relllgr.thjiraße 19 —. . ,__ η u oaU„ Elsenacher Straße 17 postiad, π« Dipi.-ing. R. H. eanr p.t.-Anw. ο·ω» PaL-Am*. NeniMnn-TrentepoM rjlnl -PhVS. Eduard Betzier Fernsprecher: 36 3011 '.•rnsprectwr: 51013 ~ ' 38 3012 S1OM Dlpl.-lng. W. Herrmann-Trentepohl ^3013 Telegrammanschrift: Telegrammanschrirt: Bahrpatent· Harne PATENTANWÄLTE Babetzpat München Τ·Ι·χΟ·22·853 . Telex 5215380 f- Π Bankkonten: Bayerische Vereinsbank München 992 Dresdner Bank AQ Herne 7-620 4» Postscheckkonto Dortmund S5S 63-487 2733023 ReI.: A 28 712 X/Wd. In der Antwort bitte angeben Zuschritt bitte nach: Abholfach 20.7.1977 STEAG Aktiengesellschaft, Bismarckstr. 54, 4300 Essen "Anlage zur Energiegewinnung aus festen, fossilen und insbesondere ballastreichen Brennstoffen, insbesondere Steinkohle"
1. Zusatz zu Patent (Patentanmeldung P 26 50 491.6-13)
Patentansprüche
1.^ Anlage zur Energiegewinnung aus festen, fossilen und insbesondere ba11astreichen Brennstoffen, insbesondere Steinkohle, bestehend aus wenigstens einem Block, in dem die festen Brennstoffe in Gas umgewandelt werden und eine Gasturbine sowie eine Dampfturbine zur Gewinnung von Energie aus dem Gas vorgesehen sind, wobei in dem Block die Gase vor der Gasturbine durch Entstaubung und Entschwefelung gereinigt werden und ein den gemahlenen Brennstoff aufnehmender Schmelzkammerkessel mit Druckfeuerung vorgesehen ist, dessen Rauchgase der Entstaubung und Schadstoffbeseitigung und der Entschwefelung vor ihrer Verwertung in der Gasturbine zuführbar sind,
nach Patent (Patentanmeldung P 26 50 491.6-13)
gekennzeichnet durch einen hinter dem Kessel angeordneten Gas-Gas- Wärmetauscher, in dem eine Kühlung der heißen Rauchgase mit kalten,
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gereinigten Rauchgas stattfindet.
2. Anlage nach Anspruch 1 ,gekennzeichnet durch unter Druck arbeitende Gasreinigungsanlagen, wobei die Rauchgastemperatur durch eine indirekte Abkühlung mit Speisewasser und/oder durch Aufsättigung mit Waschwasser herabgesetzt ist.
3. Anlage nach Anspruch 1 oder 2 , gekennzeichnet durch indirekte Wiederauf heizung des kalten Rauchgases vor Eintritt in die Gasturbine durch das heiße ungereinigte Rauchgas.
4. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3 , d a durch gekennzeichnet, daß für die aus dem aufgeladenen Kessel austretenden Rauchgase eine auf hohem Temperaturniveau arbeitende, trockene Entstaubung durch Keramikfilterkerzen oder Trenndüsen vorgesehen ist, die der Gasturbine unmittelbar vorgeschaltet ist, hinter der bzw. hinter den Abhitzekessel eine drucklose Wäsche zur Beseitigung von S0_, Chlor, Fluor und NO geschaltet ist.
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