DE2837174C2

DE2837174C2 - Verfahren und Vorrichtung zum Verfeuern eines schwer zündfähigen, gasarmen Brennstoffs mit trockenem Ascheabzug

Info

Publication number: DE2837174C2
Application number: DE2837174A
Authority: DE
Inventors: Friedrich Wilhelm 4000 Düsseldorf Lautenschläger
Original assignee: Vereinigte Kesselwerke AG
Current assignee: Deutsche Babcock Werke Energie und Umwelttechnik AG
Priority date: 1978-08-25
Filing date: 1978-08-25
Publication date: 1986-02-20
Also published as: DE2837174A1; JPS6362643B2; JPS5531289A; FR2434335B1; FR2434335A1; US4250820A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verfeuern eines schwer zündfähigen, gasarmen Brennstoffs gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1; außerdem betrifft die Erfindung einen Dampferzeuger zur Durchführung dieses Verfahrens, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 2.

Zu den schwer zündfähigen, gasarmen Brennstoffen gehören die sogenannten Anthrazite bzw. Magerkohlen, das sind Steinkohlen mit einem sehr geringen Gehalt an flüchtigen Bestandteilen von 2—8%, bezogen auf die Rohkohle. Bekannt sind Kraftwerkskessel, die mit Magerkohle gefeuert werden und mit einer oder mehreren Schmelzkammern mit flüssigem Ascheabzug ausgerüstet sind. Der flüssige Ascheabzug, bedingt durch die damit verbundene höhere Feuerraumtemperatur, produziert höhere Gehalte an Stickoxiden im Rauchgas als ein trockener Ascheabzug. Wird eine Feuerung mit trockenem Ascheabzug verwendet, so wird zumeist die Zündung durch ein Stützfeuer stabilisiert.

Bei einem bekannten Verfahren (DE-AS 11 07 876) zum Verbrennen von schwer verbrennlichen, staubförmigen Brennstoffen werden diese vor dem Eintritt in die Brenner in mehreren Stufen bis auf den Zündpunkt des Kohlenstaubes erhitzt. Als Aufheizmedium können Rauchgase oder vorgewärmte Luft benutzt werden, welche den Staub in die Vorwärmvorrichtung blasen. Nach jeder Vorwärmstufe wird der Kohlenstaub von dem Aufheizmedium getrennt. Dieses Verfahren erfordert umfangreiche Einrichtungen für die Erwärmung des Kohlenstaubes und die Abtrennung des Aufheizmittels.

Es weiterhin bei Kohlenstaubfeuerungen bekannt (DE-PS 4 55 571 und 5 51 238), den Staub in zwei Stufen zu verbrennen, wobei der Staub in der ersten Stufe in einen mehr oder weniger gasförmigen Zustand übergeführt wird. Dabei kann die Zufuhr der Sekundärluft an verschiedenen Stellen der Brennkammer erfolgea Gegenstand der DE-OS 28 16 768, die auf eine nicht vorveröffentlichte ältere Anmeldung zurückgeht, ist ebenfalls ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Zur Verbesserung der Zündung bei gleichzeitiger Unterdrückung der Stickoxidbildung wird dabei vorgeschlagen, um den Flammenraum herum eine

ίο hohe, den Brennstoff zündende Wärme zu speichern. Auch eine Vorwärmung der Kohle mittels erwärmter Primärluft wird empfohlen, jedoch nur auf eine relativ niedrige Temperatur von 100—200⁰C, z. B. 160°C. Für die Sekundärluft wird eine Temperatur von 400° C angegeben; über die Temperatur der Tertiärluft enthält die Druchschrift keine Angaben.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Gattung zu schaffen, bei dem der Brennstoff sicher gezündet und unter Bedingungen verbrannt wird, bei denen die Entstehung von Stickoxiden weitgehend unterdrückt ist. Eine weitere Aufgabe besteht darin, einen zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens besonders geeigneten Dampferzeuger zu schaffen.

Die erstgenannte Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die in= Kennzeichen des Patentanspruchs t angegebener Merkmale gelöst Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren erfolgt die Verbrennung in drei Phasen. Dabei wird in der ersten Phase der Kohlenstaub vorvergast und am Ende der Vorvergasung die Zündung eingeleitet. In der zweiten Phase setzt im wesentlichen die Verbrennung des vorvergasten Kohlenstaubes ein, und es erfolgt die hauptsächliche Energieumsetzung. In der dritten Phase wird der noch verbliebene Rest an Unverbranntem mit Tertiärluft verbrannt. Auf diese Weise gelingt es, einen schwer zündfähigen, gasarmen Brennstoff, wie Anthrazit-Magerkohle, bei trockenem Ascheabzug sicher zu zünden und zu verbrennen. Durch die sehr hoch erhitzte Verbrennungsluft in der ersten Phase wird der schwer zündfähige, gasarme Brennstoff nunmehr sicher gezündet, ohne daß ein ständiges Stützfeuer erforderlich ist. In der letzten Phase ist der Verbrennungsablauf des Kohlenstaub-Luft-Gemisches soweit fortgeschritten, daß die volle Verbrennungstemperatur erreicht ist und daher eine verhältnismäßig niedrige Tertiärlufttemperatur für den Restausbrand genügt.

Die an zweiter Stelle genannte Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 2 gelöst.

Die Erfindung kann bei Ein- oder Mehrzugkesseln zur Anwendung kommen.

Die Erfindung sei nachfolgend an einem Ausführungsbeispiel und einer in der Zeichnung dargestellten Dampferzeugeranlage zur Verfeuerung von Anthrazit-Magerkohle erläutert.

Der Dampferzeuger besteht aus einem ersten Zug 1, der über einen Querzug 2 mit einem zweiten Zug 3 verbunden ist. Die Wände des Dampferzeugers sind aus gekühlten, durch zwischengelegte Stege gasdicht miteinander verschweißten Rohren gebildet. Innerhalb des eisten Zuges 1 sind oberhalb einer als Strahlungsraum ausgebildeten Nachbrennkammer 4 Nachschaltheizflächen angeordnet. Die Nachschaltheizflächen bestehen in Richtung der Rauchgasströmung aus einem zweiten Zwischenüberhitzer 5, einem als Röhrenapparat ausgebildeten Primärluftvorwärmer 6, einem ersten Zwischenüberhitzer 7 und einem zweiten Speisewasservorwärmers.

Der zweite Zug 3 ist durch eine in Strömungsrichtung des Rauchgases liegende Trennwand in zwei parallele Sektionen aufgeteilt. In einer der Sektionen ist ein Sekundärluft-Vorwärmer 9 und in der anderen ein Tertiärluft-Vorwärmer 10 angeordnet Beide siud als rauchgasbeheizte, drehende Regenerativ-Speicherwärmetauscher ausgebildet. Rauchgasseitig liegt vor dem Tertiärluft-Vorwärmer 10 ein erster Speisewasser-Vorwärmer 11.

Der Nachbrennkammer 4 im ersten Zug 1 ist eine lotrecht angeordnete Vorbrennkammer 12 vorgeschaltet Die Vorbrennkammer 12 ist mit Deckenbrennern 13 oder Horizontalbrennern versehen und weist an ihrem Ausgang eventuell eine düsenartige Einschnürung 14 auf. Die aus gekühlten Rohren bestehenden Wände der Vorbrennkammer 12 können zum Teil oder ganz bestiftet und mit einer feuerfesten Auskleidung bestampft sein.

Die Kohle wird aus einem Aufgabebunker 15 einer Rohrmühle 16 zugeführt, in der sie zerkleinert und mit-•eis Rauchgasen, die über eine Rauchgasleitung 17 angesaugt werden, gleichzeitig getrocknet. Anstelle der Rohrmühle 16 kann auch eine andere für die Mahltrocknung von Kohle geeignete Mühle, z. B. eine Walzenmühle verwendet werden.

Das die Rohrmühle 16 verlassende, aus Brüden und Kohlenstaub bestehende Gemisch wird über einen Sichter 18 einem Staubabscheider 19 zugeführt Der dort abgetrennte Kohlenstaub gelangt in einen Staubbunkir 20, während der Brüden durch einen Mühlenventilatcr 21 abgesaugt und entweder vor oder hinter der Rohr- £ mühle 16 dem Kohlenstrom zugemischt wird. Der Brüi; denstrom kann auch einem Schlauch- oder Elektrofilter 22 zur weiteren Abtrennung von Kohlenstaub zugeführt werden. Ein Filterventilator 23 fördert den Brüden \i aus dem Filter 22 zu Brüdenbrennern 24, die in der £ NachbrennkamnTir 4 angeordnet sind. ψ Die notwendige Verbrennungsluft wird von einem ^y{ Frischlüfter 25 angesaugt und den para'lelliegenden Se-('·· kundärluft-Vorwärmer 9 und Tertiärluft-Vorwärmer 10 zugeführt. In dem Sekundärluft-Vorwärmer 9 wird die i. Verbrennungsluft auf 350—400°C erhitzt. Ein Teilstrom der den Sekundärluft-Vorwärmer 9 verlassenden Verbrennungsluft wird als Sekundärluft der Vorbrennkammer 12 zugeführt. Ein Druckerhöhungs-Gebläse 26 fordert den anderen Teil der bereits auf 350—400⁰C erhitzten Verbrennungsluft zu dem zwischen den Zwischenüberhitzern 5 und 7 liegenden Primärluft-Vorwärmer 6. Hier wird die Verbrennungsluft auf 500—600⁰C erhitzt. Diese Verbrennungsluft gelangt als Primärluft zusammen mit dem Kohlenstaub zu den Brennern 13 der Vorbrennkammer 12. In dem Tertiärluft-Vorwärmer 10 wird die Verbrennungsluft auf 250—300⁰C erhitzt und '; als Tertiärluft im Bereich der Einschnürung 14 in die Vorbrennkammer 12 eingeblasen.

Durch Drosselorgane in den Verbrennungsluftleitungen wird die Verbrennungsluft derart aufgeteilt, daß die \j\ Sekundärluft 50% und die Tertiärluft 35-40% der Verf;: brennungsluftmenge ausmacht. Beispielsweise ist fol- f gende Aufteilung möglich:

Primärluft: 15% und 550⁰C

Ι Sekundärluft: 50%und400°C

Tertiänuft: 35% und 275⁰C

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Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Verfeuern eines schwer zündfähigen, gasarmen Brennstoffs mit trockenem Ascheabzug, wobei der staubförraige Brennstoff mit vorgewärmter Förder- und Trägerluft einer Feuerung zugeführt und in einer ersten Phase unter Verwendung der Förder- und Trägerluft als Primärluft vergast und gezündet, in einer zweiten Phase mit Sekundärluft von 350 bis 400° C verbrannt und in einer dritten Phase mit Tertiärluft ausgebrannt wird und wobei die Primärluftmenge etwa 10 bis 15%, die Sekundärluftmenge etwa 50% und die Tertiärluftmenge 35 bis 40% der Brennungsluftmenge beträgt, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur der Primärluft bei 500 bis 600⁰C und die Temperatur der Tertiärluft bei 250 bis 300⁰C liegt

2. Dampferzeuger zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, mit einer Vorbrennkammer, einer Nachbrennkammer und mehreren Wärmeaustauschern, von denen mindestens einer als Luftvorwärmer ausgebildet ist, gekennzeichnet durch einen Primärluftvorwärmer (6), einen Sekundärluftvorwärmer (9), von dem ein Teilstrom zum Primärluftvorwärmer (6) und ein anderer Teilstrom direkt in die Vorbrennkammer (12) geführt ist, und einen Tertiärluftvorwärmer (10) mit Luftzufuhr zum Ausgang der Vorbrennkammer (12).