DE2850005A1 - Pulverised coal pressure fired power plant - has steam turbine and uses cleaned gas from dry combustion to drive gas turbine - Google Patents
Pulverised coal pressure fired power plant - has steam turbine and uses cleaned gas from dry combustion to drive gas turbineInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Anlage zur Energiegewinnung aus festenThe invention relates to a system for generating energy from solid
fossilen Brennstoffen, insbesondere Steinkohle, bestehend aus wenigstens einem Block, in dem die festen Brennstoffe in Gas umgewandelt werden und eine Gas turbine sowie eine Dampf turbine zur Gewinnung von Energie aus dem Gas vorgesehen sind, wobei in dem Block die Gase vor der Gasturbine entstaubt und entschwefelt werden.fossil fuels, in particular hard coal, consisting of at least a block in which the solid fuels are converted into gas and a gas turbine and a steam turbine for generating energy from the gas are provided are, in which the gases are dedusted and desulphurized in front of the gas turbine in the block will.
In der DT-OS 26 50 491 ist eine solche Anlage beschrieben, bei der ein den gemahlenen Brennstoff aufnehmender Kessel mit Druckfeuerung vorgesehen ist, dessen Rauchgase der Entstaubung und Schadstoffbeseitigung und der Entschwefelung vor ihrer Verwertung in der Gasturbine zuführbar sind. Mit dieser Lehre wird die Aufgabe gelöst, bei Anlagen dieser Art die Verluste und betrieblichen Schwierigkeiten herabzusetzen sowie die Anlage so auszubilden, daß ihr Einsatz als Spitzenlastkraftwerk möglich ist. Die Verluste ergeben sich durch Unverbranntes in der Asche und das Quenchwasser, während die betrieblichen Schwierigkeiten,insbesondere auf das anfallende Teer-Staub-Gemisch zurückzuführen sind.In the DT-OS 26 50 491 such a system is described in which a pressure-fired boiler is provided to receive the ground fuel, its flue gases of dedusting and pollutant removal and desulphurisation can be supplied prior to their utilization in the gas turbine. With this teaching the Task solved, losses and operational difficulties in systems of this type reduce and train the system so that it can be used as a peak load power plant is possible. The losses result from unburned in the ashes and that Quench water, while the operational difficulties, especially on the accruing Tar-dust mixture are due.
Nach dieser Lehre wird somit die Verbrennung, d.h. die partielle Verbrennung und die Nachverbrennung in einem Anlageteil zusammengefaßt, wodurch nur noch ein Vorgang zu regeln ist. 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 damit Wärmeverluste verbunden oder zu Stützung des Verbrennungsprozesses öl oder andere Zusatzbrennstoffe zugeführt werden müssen. Weil die Verbrennung des Einsatzbrennstoffes in einem Kessel durchgeführt wird, vermeidet man das Auftreten von Teer und die damit bislang in derartigen Anlagen notwendigen Anlagen teile sowie deren Anfälligkeiten und Schwierigkeiten. Im Kessel herrschen rauchgasseitig Drücke in der Größenordnung von 10 bar, was in etwa dem Druckverhältnis der Turbine entspricht.According to this doctrine, combustion, i.e. partial combustion and the afterburning combined in one part of the plant, which means only one Process is to be regulated. It can be controlled as it is for a peak load power plant is required; i.e. you can increase the performance relatively quickly and reduce and thereby adapt to the consumed power without causing any heat losses connected or to support the combustion process oil or other additional fuels must be supplied. Because the fuel is burned in a boiler is carried out, one avoids the occurrence of tar and the so far in such systems necessary equipment parts as well as their vulnerabilities and difficulties. In the boiler there are pressures on the flue gas side of the order of 10 bar, which is in corresponds roughly to the pressure ratio of the turbine.
Hauptsächlich wird durch eine solche Anlage erreicht, daß ein verschwindend geringer Anfall an Unverbranntem in der Kesselasche verbleibt. Der thermische Wirkungsgrad ist erheblich besser, weil die Verluste durch Verdampfung von Quenchwasser außerhalb des Dampfkreislaufes weitestgehend entfallen, die bislang bei einer Vergasung des Einsatzbrennstoffes unvermeidlich waren. Da man außerdem den Brennstoff direkt in einem Aggregat unter Druck verbrennt, spart man gegenüber der herkömmlichen Vergasungstechnik eine Anzahl zusätzlicher Aggregate, insbesondere Gaserzeuger, und benötigt gegenüber der Wirbelbett-Technik ein wesentlich kleineres Aggregat für die Verbrennung.Mainly is achieved by such a system that a vanishing a small amount of unburned matter remains in the boiler ash. The thermal efficiency is considerably better because the losses due to evaporation of quench water Outside of the steam cycle, those previously used in gasification are largely eliminated of the feed fuel were inevitable. Since you also get the fuel directly If it burns under pressure in a unit, savings are made compared to conventional gasification technology a number of additional units, in particular gas generators, and required opposite the fluidized bed technology a much smaller unit for the combustion.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Anlage so weiterzubilden, daß die Verbrennung unterhalb der Schlackenschmelztemperatur erfolgt.The invention is based on the task of developing this system in such a way that that the combustion takes place below the slag melting temperature.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß als Kessel ein druckgefeuerter Kessel mit Trockenfeuerung vorgesehen ist. Zur Herabsetzung der Feuerraumtemperatur unter die Ascheschmelztemperatur ist vorzugsweise eine unter Druck arbeitende Rauchgasrezirkulation vorgesehen.This object is achieved according to the invention in that as a boiler a pressure-fired boiler with dry firing is provided. To discount the furnace temperature below the ash melting temperature is preferably below Pressure working flue gas recirculation provided.
Hierbei wird ein Teil des gereinigten und noch nicht wieder aufgeheizten Rauchgases zurück in die Brennkammer geführt, wordurch sich die erstrebte Herabsetzung der Feuerraumtemperatur ergibt.Here part of the cleaned and not yet reheated Flue gas led back into the combustion chamber, resulting in the desired reduction the combustion chamber temperature results.
Die Aufteilung der Gasströme erfolgt hinter dem Druckerhöhungsverdichter. Dabei wird zur Verbesserung des thermischen Wirkungsgrades der für die Gasturbine erforderliche Gasdruck vorteilhaft in zwei Verdichtern erzeugt, wobei die Austrittstemperatur am Luftverdichter um circa 2000C höher liegt als die Rauchgaseintrittstemperatur am Druckerhöhungsverdichter. Die Massenverhältnisse Rauchgasmenge der Vorgasturbine zur angesaugten Luftmenge liegen in etwa bei 1:1,07. Erfolgt die Gasreinigung auf hohem Temperaturniveau, dann wird die Rauchgasrückführung hinter dem Abhitzewärmetauscher vorgenommen.The gas flows are divided up downstream of the booster compressor. It is used to improve the thermal efficiency of the gas turbine required gas pressure advantageously generated in two compressors, the outlet temperature at the air compressor is around 2000C higher than the flue gas inlet temperature on the booster compressor. The mass ratios of the flue gas volume of the pre-gas turbine to the amount of air drawn in are approximately 1: 1.07. The gas cleaning takes place on high temperature level, then the flue gas recirculation is behind the waste heat exchanger performed.
Die Zeichnung zeigt in Fig. 1 eine erste Ausführungsform mit einem hinter der Gasreinigung geschalteten Druckerhöhungsverdichter, der einen Teil der gereinigten Gasmenge zurück in den Feuerraum führt, und in Fig. 2 eine etwas abgeänderte Ausführungsform.The drawing shows in Fig. 1 a first embodiment with a Booster compressor connected behind the gas cleaning system, which is part of the purified amount of gas leads back into the furnace, and in Fig. 2 a slightly modified one Embodiment.
Gemahlene Kohle 1 wird unter Druck in eine Trockenfeuerung 2 eines allgemein mit 3 bezeichneten Kessels zugeführt.Ground coal 1 is under pressure in a dry furnace 2 of a generally designated 3 boiler supplied.
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 einen Zyklonabscheider 6 zum Teil entstaubt und einem Gas-Gas-Wärmetauscher 7 zugeführt. In diesem werden die ungereinigten Rauchgase von den kalten gereinigten Rauchgasen auf etwa 3000C abgekühlt. Von hier gelangen die Rauchgase in den Trimmkühler 8, wo sie bis in die Nähe des Taupunktes von ca. 900C abgekühlt und dann einer Feinstentstaubung 9, z.B.The coal is burned under pressure, making water for the steam cycle evaporated and overheated at 4. The flue gases exit at 5, are in a cyclone separator 6 partially dedusted and fed to a gas-gas heat exchanger 7. In this will be the uncleaned flue gases from the cold cleaned flue gases to about 3000C cooled down. From here the flue gases get into the trim cooler 8, where they get into the Cooled near the dew point of approx. 900C and then subjected to a fine dedusting 9, e.g.
E-Filter oder Schlauchfilter, zugeführt werden. Die Reihenfolge Trimmkühler, Feinstentstaubung kann, je nach Entstaubungsart, auch vertauscht werden. Das von Staub gereinigte Rauchgas gelangt nun in eine Naßentschwefelungsanlage 10 wo es mit einer klaren alkalischen Waschlösung gewaschen wird. Hierbei wird neben HCl, Chlor, HF, Fluor und NO vor allem SO2 ausgewaschen.E-filters or bag filters. The order trim cooler, Fine dedusting can also be interchanged, depending on the type of dedusting. That from Dust-cleaned flue gas now passes into a wet desulfurization system 10 where it washed with a clear alkaline washing solution. In addition to HCl, Chlorine, HF, fluorine and NO especially SO2 washed out.
x Der Vorteil einer solchen Druckwäsche gegenüber drucklosen Anlagen besteht'darin, daß a) die Anlage wesentlich kleiner ist und b) ein besserer Reaktionsablauf in der Wäsche vorliegt, da die Molekelzahl nach der Reaktion kleiner als vor der Reaktion ist. x The advantage of such a pressure wash compared to pressureless systems consists'darin that a) the system is much smaller and b) a better course of the reaction is present in the laundry because the number of molecules after the reaction is smaller than before Reaction is.
Die entschwefelten und von Schadstoffen gereinigten Rauchgase werden einem Sprühabscheider 11 zugeführt; hier wird das Gas von der mit Schadstoffen beladenen Waschflüssigkeit befreit.The flue gases are desulphurized and cleaned of pollutants fed to a spray separator 11; here the gas is laden with pollutants Freed washing liquid.
Das getrocknete Rauchgas teilt sich hinter der Wäsche auf, der kleinere Teil wird als Rezirkulationsmenge zurück zum Kessel geführt und dient zur Regelung der Feuerraumtemperatur, der größere Teil tritt in den Gas-Gas-Wärmetauscher ein und wird durch das ungereinigte Rauchgas auf Gasturbinenaustrittstemperatur von z.B.The dried flue gas is split up behind the laundry, the smaller one Part is fed back to the boiler as a recirculation volume and is used for regulation the furnace temperature, the greater part enters the gas-gas heat exchanger and is brought to the gas turbine outlet temperature of by the uncleaned flue gas e.g.
800 - 9000C gebracht.800-9000C.
Die Gasturbine 13 treibt einen Luftverdichter 14 und einen Generator 15 an. Der Verdichter 14 liefert die für die Verbrennung der Kohle unter Druck notwendige Verbrennungsluft. Der Generator 15 liefert die elektrische Energie.The gas turbine 13 drives an air compressor 14 and a generator 15 at. The compressor 14 supplies the necessary for the combustion of the coal under pressure Combustion air. The generator 15 supplies the electrical energy.
Hinter der Gas turbine wird das Rauchgas mit einer Temperatur von z.B. 4000C in den Abhitzewärmetauscher 16 geführt, wärmt dabei das für den Dampfkreisprozeß notwendige Speisewasser vor und kühlt sich selbst auf z.B. 1200C ab.Behind the gas turbine, the flue gas is at a temperature of e.g. 4000C fed into the waste heat exchanger 16, warms it up for the steam cycle necessary feed water and cools itself down to e.g. 1200C.
Das vorgewärmte Speisewasser tritt bei 17 in den aufgeladenen Kessel mit Trockenfeuerung ein, wird dort verdampft, bei 4 überhitzt und einer Dampfturbinge 18 zugeführt.The preheated feed water enters the charged boiler at 17 with dry firing one, is evaporated there, superheated at 4 and a steam turbine 18 supplied.
Die Dampfturbine treibt einen Generator 19 an, der ebenfalls elektrische Energie liefert.The steam turbine drives a generator 19, which is also electric Energy supplies.
Die in den Anlageteilen 3, 6, 7 und 9 anfallende Asche wird über Schleusenbehälter abgezogen. Die aus den Anlageteilen 10 und 11 austretende, mit Schadstoffen beladene Waschlösung gelangt über eine Entspannungsturbine 20 in den Oxideur 21.The ash that accumulates in plant parts 3, 6, 7 and 9 is transferred to lock containers deducted. The emerging from the system parts 10 and 11, laden with pollutants Washing solution reaches the Oxideur 21 via an expansion turbine 20.
Hier erfolgt durch Einblasen von Luft bei 22 und Kalkmilchzugabe bei 23 die Bildung von Gips gemäß folgendem Reaktionsablauf: Ca (HSO3) 2 + O2 -> Ca SO4 + H2SO4 H2SO4 + Ca (OH)2 -> Ca SO4 + 2 H2 o Im Entschwefeler erfolgt folgender Hauptreaktionsablauf: 2 HCl + CO (OH)2 - Ca C12 + 2 H20 CaCl2 + SO2 + 2 H2OCa (HSO3)2 + HCl, Molekelverhältnis 4/2 Vom Oxideur fließt das Gips-/Wassergemisch in einen Sinkabscheider 24. In dessen Absetzbehälter fallen die gebildeten Gipskristalle aus und werden am Boden mit einem Wasseranteil von 60 bis 80% in ein Trommel-Vakuum-Filter 25 gepumpt. Hier wird der Gips bis zu einer Restfeuchtevon ca. 20% entwässert.This is done by blowing air at 22 and adding milk of lime at 23 the formation of gypsum according to the following reaction sequence: Ca (HSO3) 2 + O2 -> Ca SO4 + H2SO4 H2SO4 + Ca (OH) 2 -> Ca SO4 + 2 H2 o In the desulphurizer the following main reaction sequence takes place: 2 HCl + CO (OH) 2 - Ca C12 + 2 H20 CaCl2 + SO2 + 2 H2OCa (HSO3) 2 + HCl, molecular ratio 4/2 The gypsum / water mixture flows from the Oxideur into a sink separator 24. The gypsum crystals formed fall into its settling tank and are placed in a drum vacuum filter at the bottom with a water content of 60 to 80% 25 pumped. Here the gypsum is dewatered up to a residual moisture of approx. 20%.
Das aus dem Trommel-Vakuum-Filter abgezogene Wasser wird über eine Pumpe 26 dem Absetzbehälter des Sinkabscheiders 24 zugeführt. Am oberen Teil des Absetzbehälters erfolgt die Rückführung des Waschwassers über die Pumpe 27, die ihre Energie zum Teil aus der Entspannungsturbine 20 erhält, zur Druckentschwefelung 10.The water drawn off from the drum vacuum filter is passed through a Pump 26 is fed to the settling tank of the sink separator 24. At the top of the Settlement tank is the return of the washing water via the pump 27, the receives some of its energy from the expansion turbine 20, for pressure desulfurization 10.
Zur Beseitigung von NOX im ungereinigten Rauchgas wird im Temperaturbereich von 900 - 11000C zwischen Grobentstaubung 6 und Gas-Gas-Wärmetauscher 7 Amoniak drucklos eingedüst und zwar in Gegenwart von Sauerstoff.To eliminate NOX in the uncleaned flue gas, the temperature range from 900 - 11000C between coarse dedusting 6 and gas-gas heat exchanger 7 ammonia injected without pressure in the presence of oxygen.
In Fig. 2 bedeuten gleiche Bezugszeichen wie in Fig. 1 auch gleiche Anlageteile. Da sich gegenüber der Anlage nach Fig. 1 nur die Schadstoffbeseitigung ändert, wird auch nur diese im folgenden näher beschrieben.In FIG. 2, the same reference numerals as in FIG. 1 also denote the same Plant parts. Since compared to the system according to FIG. 1, only the removal of pollutants changes, only this is described in more detail below.
Das von der Feinstentstaubung 9 kommende Rauchgas gelangt von hier aus in eine unter Druck arbeitende Naßentschwefelungsanlage 29, wo es mit einer verdünnten, eisensulfathaltigen Schwefelsäure 30 behandelt wird.The flue gas coming from the fine dust extraction 9 arrives from here from a pressurized wet desulfurization system 29, where it is with a dilute, iron sulfate-containing sulfuric acid 30 is treated.
Dabei erfolgt folgende Hauptreaktion a) Absorption b) Oxidation c) Oxidation durch Katalysator Alle Reaktionen laufen unter Druck besser ab, bis auf die letzte, die vor und nach der Reaktion die gleiche Molekelzahl hat, wo der Druck also keine Rolle spielt.The following main reaction takes place here a) absorption b) oxidation c) oxidation by means of a catalyst All reactions run better under pressure, except for the last one, which has the same number of molecules before and after the reaction, where pressure is therefore irrelevant.
Zur Auswaschung der Schadstoffe und für den Reaktionsablauf wird enthärtetes Waschwasser bei 31 zugeführt.Softened material is used to wash out the pollutants and for the reaction to proceed Wash water supplied at 31.
Das den Waschturm verlassende, von Schadstoffen (SO2, SO3, HCl, Chlor, IIF, Fluor und NOx) weitestgehend befreite Rauchgas gelangt von hier aus in den Sprühabscheider 11, wo es von dem Sprüh befreit wird.The pollutants (SO2, SO3, HCl, chlorine, IIF, fluorine and NOx) largely released flue gas reaches the from here Spray separator 11, where it is freed from the spray.
Der weitere Verfahrensverlauf des Rauchgases ergibt sich aus der Beschreibung im Zusammenhang mit Fig. 1.The further course of the process of the flue gas results from the description in connection with FIG. 1.
Di-e aus 31 und 11 austretende und mit schadstoffbeladene Waschlösung(H2 SO4, H (NO) SO4, Fe (NO)S04, FeSO4, FlCl2, H20) teilt sich bei 32 auf. Eine Teilmenge der Waschlösung wird über eine Entspannungsturbine 33, die wiederum eine Umwälzpumpe 34 antreibt, zu einer Elektrolyse-Anlage 35 geführt. Der Hauptstrom der Waschlösung gelangt über die Düsen bei 30 zurück in die Naßentschwefelungsanlage 29.The washing solution (H2 SO4, H (NO) SO4, Fe (NO) S04, FeSO4, FlCl2, H20) splits up at 32. A part The washing solution is via an expansion turbine 33, which in turn is a circulating pump 34 drives, led to an electrolysis system 35. The main stream of wash solution reaches the wet desulfurization system 29 via the nozzles at 30.
Die zur Elektrolyse-Anlage .gelangte beladene Waschlösung wird hier von Fe-Katalysator befreit, der als Fe-Metall abgeschieden wird, das im Anlageteil 36 über eine Löseeinrichtung zurück in den Waschkreislauf geführt wird. Gleichzeitig entsteht anodisch eine äquivalente Menge Chlor, das in einer Wasservorlage 37 als Hypochlorit aufgefangen wird.The loaded washing solution that has reached the electrolysis system is here Freed from Fe catalyst, which is deposited as Fe metal, which is in the plant part 36 back into the washing cycle via a release device guided will. At the same time an anodic equivalent amount of chlorine is produced, which in a Water reservoir 37 is collected as hypochlorite.
Die nach der Elektrolyse Fe-freie Überschuß säure gelangt in einen mit Dampf beheizten Verdampfer 38. Hier wird die Säure bei einer Temperatur von ca. 1300C erhitzt und zu einer 70-prozentigen Schwefelsäure eingeengt. Hierbei wird Wasserdampf, HCl, HF, NO abgetrieben und einem Kühler 39 zugeführt.The Fe-free excess acid after the electrolysis gets into a with steam heated evaporator 38. Here the acid is at a temperature of Heated to about 1300C and concentrated to a 70 percent sulfuric acid. Here is Steam, HCl, HF, NO driven off and fed to a cooler 39.
Die Brüden werden im Kühler niedergeschlagen, wobei sich Salzsäure mit geringen Anteilen an HF bildet, die einem Sammelbehälter 40 zugeführt wird.The vapors are precipitated in the cooler, with hydrochloric acid forms with small proportions of HF, which is fed to a collecting container 40.
Das verbleibende NO wird zusammen mit dem restlichen Wasserdampf über ein Kohlebett 41 zugeführt und zu N2 und CO2 umgewandelt.The remaining NO is transferred along with the remaining water vapor a coal bed 41 is supplied and converted to N2 and CO2.
Die in der DE-OS 26 50 491 erörterten Gasreinigungsanlagen können für den-druckgefeuerten Schmelzkammerkessel, sowie in dem in der Patentanmeldung P 27 33 029.6 beschriebenen druckgefeuerten Kessel mit Trockenfeuerung eingesetzt werden; das gilt auch umgekehrt.The gas cleaning systems discussed in DE-OS 26 50 491 can for the pressure-fired melting chamber boiler, as well as in the one in the patent application P 27 33 029.6 described pressure-fired boiler with dry combustion is used will; the reverse is also true.
Zwei Ausführungsbeispiele für eine Trockenfeuerung zur Feuerung des druckgefeuerten Kessels ist in dem beigefügten Bild 3 wiedergegeben.Two embodiments for a dry furnace for firing the pressure-fired boiler is shown in the attached Figure 3.
Die einzelnen Teile sind beschriftet, so daß es einer weiteren Beschreibung nicht bedarf.The individual parts are labeled so that there is a further description not required.
Claims (4)
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Family Applications (1)
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 8120 | Willingness to grant licences paragraph 23 | ||
| 8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
| 8130 | Withdrawal |