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Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum
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Betreiben eines Dampferzeugers mit einer Wirbelschichtfeuerung, in
die von unten her Verbrennungsluft und feinteilige Braunkohle eingespeist werden.
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Mit einer Wirbelschichtfeuerung läßt sich bei nur geringen Gehalten
an S02 und NOx im Abgas ein breites Brennstoffband hinsichtlich Heizwert, Aschegehalt
und Feuchtigkeit wirtschaftlich verbrennen. Bei einer Wirbelschichtfeuerung wird
feinteiliger fester Brennstoff dadurch im Schwebezustand gehalten und verbrannt,
daß Verbrennungsluft und der feste Brennstoff in die Wirbelschicht eingespeist werden.
Auf diese Weise läßt sich auch heizwertarme Braunkohle verbrennen.
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Unter feinteiliger Kohle ist hier eine Braunkohle mit einer Teilchengröße
bis 10 mm zu verstehen. Eine derartige Kohle ist für eine Verbrennung in der Wirbelschicht
ohne mechanische Vorbehandlung geeignet. Grobstückige Kohle muß in einem Brecher
oder einer Mühle auf eine Teilchengröße bis 10 mm zerkleinert werden. Wegen der
üblichen Lagerung im Freien kann in Abhängigkeit von den Witterungsverhältnissen
der Wassergihit der Braunkohle so hoch sein, daß die Förderung vom Kohlebunker bis
in die Wirbelschicht erhebliche Probleme betriebstechnischer Art mit sich bringt,
wenn die Kohle pneumatisch mit Hilfe der Verbrennungsluft in die Wirbelschicht eingebracht
werden soll, was bei großen Anlagen normalerweise der Fall ist.
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Üblicherweise wird die in einem Kohlebunker gelagerte Kohle pneumatisch
durch eine Förderleitung vom Kohlebunker unmittelbar in die Wirbelschicht gebracht.
Die Förderleitung vom Kohlebunker bis zur Wirbelschicht soll eine Feuchtigkeitsaufnahme
aus der Atmosphäre auf dem Wege vom Kohlebunker bis zur Wirbelschicht verhindern.
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Bei einem bekannten Strahlungskessel mit Braunkohle-Staubfeuerung
wird die gemahlene Braunkohle von der Seite her in die Brennkammer des Kessels eingeblasen.
Hierbei ist es üblich, zur Trocknung der Rohbraunkohle ausgebrannte Rauchgase am
Ende der Feuerkammer zu entnehmen und diese gemeinsam mit der Rohbraunkohle einer
Kohlenstaubmühle zuzuführen. Üblich sind Ventilatormühlen, die die zur Trocknung
der Kohle dienenden Rauchgase mit verhältnismäßig hoher Temperatur von beispielsweise
8000C über einen Trocknungsschacht aus der Brennkammer des Dampferzeugers absaugen.
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Bei diesem Verfahren wird zwar die brennfertige Braunkohle vom Trocknungsrauchgas
abgetrennt, jedoch unabhängig von der Braunkohle und der Verbrennungsluft in den
Feuerraum bzw.
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die Wirbelschicht eingeblasen. Dem steht jedoch der Nachteil gegenüber,
daß die abgetrennten Trocknungsgase bzw. Brüden 0 im Feuerraum von der beispielsweise
150 C betragenden Trocknungsendtemperatur auf eine Temperatur von etwa 9000C erhitzt
werden, mit den Rauchgasen vermischt durch den Dampferzeuger strömen und dort auf
die höchst zulässige Abgastemperatur von etwa 150 0C abgekühlt werden. Das Aufheizen
und das anschließende Abkühlen der Brüden führt zu einer Verringerung des thermischen
Wirkungsgrades. Hinzu kommt die aufwendigen, für Temperaturen bis etwa 9000C ausgelegten,
ausgemauerten Rauchgasrücksaugschächte zwischen der Feuerkammer und der Trocknungsstrecke.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu schaffen,
bei dem die Brüden und die damit vermischten abgekühlten Abgase den Wirkungsgrad
der Verbrennung nicht beeinträchtigen.
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Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß bei einem Verfahren der einleitend
genannten Art erfindungsgemäß die Kohle auf ihrem Wege in die Wirbelschicht mit
den Rauchgasen aus dem Dampferzeuger, d.h. mit beispielsweise auf 4300C abgekühlten
Rauchgasen
getrocknet sowie vorzugsweise die Rauchgase bzw. die
beim Trocknen entstandenen Brüden von der getrockneten Kohle abgetrennt werden.
Auf diese Weise ergibt sich ein Verfahren, das einen höheren thermischen Gesamtwirkungsgrad
besitzt und vermeidet, die beim Trocknen der Kohle entstehenden Brüden bzw.
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die auf eine zulässige Abgastemperatur abgekühlten Trocknungsrauchgase
der Feuerung zuzuführen und demzufolge aufzuheizen.
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Vorzugsweise wird die Rohbraunkohle zunächst durch Beimischen von
Rauchgas vorgetrocknet, dann zerkleinert und anschließend nachgetrocknet. Demgemäß
läßt sich grobstückige Braunkohle einsetzen, die zunächst vorgetrocknet, dann auf
eine Teilchengröße bis 10 mm gebrochen und die Feinkohle weiter getrocknet bzw.
nachgetrocknet wird, bevor sie vom Trocknungsrauchgas getrennt und in die Wirbelschicht
eingespeist wird. Ein vorheriges Abtrennen des mitgeführten Flugstaubes vor dem
Trocknen des Kohlestroms kann entfallen; vielmehr kann der Flugstaub insgesamt repetiert
werden. Vorzugsweise wird der Abgasstrom mindestens zum Teil mit dem Rohbraunkohlestrom
vereinigt. Danach kann der Rohbraunkohle/Rauchgas-Strom durch eine Zerkleinerungsstufe
geführt und anschließend mit weiterem Rauchgas nachgetrocknet werden.
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Die getrocknete Braunkohle mit dem gemeinsam aus dem Trocknungsrauchgas
abgeschiedenen Flugstaub wird in üblicher Weise mittels eines Luftstroms in die
Wirbelschicht eingespeist.
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Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zur Durchführung des
Verfahrens, bei der erfindungsgemäß in den Transportweg der Kohle zwischen einem
Kohlebunker und der Wirbelschicht eine vom Dampferzeuger ausgehende Rauchgasleitung
mündet. Auf diese Weise läßt sich die Kohle auf ihrem Weg vom Kohlebunker zur Wirbelschicht
trocknen und anschließend beispielsweise in einem Zyklonabscheider von dem Trocknungsrauchgas
bzw. Brüden trennen.
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Weiterhin kann in den Transportweg der Kohle ein Kohlebrecher
eingegliedert
sein. Damit ist die Möglichkeit gegeben, nicht vorbehandelte Rohbraunkohle, also
grobstückige Kohle aus dem Kohlebunker abzuziehen und zunächst vorzutrocknen, anschließend
zu zerkleinern und dann weiterzufördern und gleichzeitig weiter zu trocknen bzw.
nachzutrocknen.
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Vorzugsweise befindet sich zwischen dem Kohlebunker und dem Kohlebrecher
ein Fallschacht, durch den die Kohle aus dem Kohlebunker beziehungsweise von einem
dem Kohlebunker zugeordneten Verteiler in den Kohlebrecher fällt. Vorteilhafterweise
mündet die Rauchgasleitung in den Fallschacht; es empfiehlt sich des weiteren, zwischen
dem Kohlebrecher und dem Zyklonabscheider eine Fördertrommel beziehungsweise einen
Steigschacht anzuordnen.
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Um mit unterschiedlichen Trocknungsintensitäten im Fallschacht und
in der Fördertrommel beziehungsweise dem Steigschacht arbeiten zu können, kann von
der Rauchgasleitung vor dem Fallschacht ein Abgaskanal abzweigen und in Förderrichtung
hinter dem Kohlebrecher in die Fördertrommel beziehungsweise den Steigschacht münden.
Auf diese Weise wird die Kohle in dem Fallschacht und im Brecher vorgetrocknet sowie
in der Fördertrommel beziehungsweise im Steigschacht nachgetrocknet. Dabei kann
in die Fördertrommel beziehungsweise den Steigschacht mehr Abgas als in das Fallrohr
eingeleitet werden. Das ist allein schon deswegen sinnvoll, weil in der Fördertrommel
beziehungsweise dem Steigschacht die Kohle in feinteiliger Form vorliegt und ständig
umgewälzt wird, so daß sie dem Rauchgas eine erheblich größere Oberfläche bietet.
Zur Steuerung der beiden Rauchgaströme kann in dem Abgaskanal eine Steuerklappe
angeordnet sein.
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Das Fallrohr des Zyklonabscheiders mündet in die Kohlezuleitung der
Wirbelschicht. Zur Rauchgasfeinreinigung kann dem Zyklonabscheider ein Filterrachgeordnet
sein, dessen Fallrohr ebenfalls
in die Kohlezuleitung der Wirbelschicht
mündet. Als Filter kann ein Gewebeentstauber oder ein Elektrofilter Verwendung finden.
Aus dem letzten Filter führt eine Abgasleitung zu einem Kamin.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung schematisch
dargestellten Ausführungsbeispiels des näheren erläutert.
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Die in der Zeichnung dargestellte Vorrichtung dient zum Einspeisen
von Braunkohle in die Wirbelschicht eines Dampferzeugers 1. Hinter dem Dampferzeuger
1 geht eine Rauchgasleitung 2 ab und mündet bei 3 in einen Fallschacht 4, der von
einem Abgabeende eines unter einem Kohlebunker 5 befindlichen Zuteilers 6 ausgeht
und in einen Brecher 7 mündet. Von dem Brecher 7 aus führt eine Fördertrommel 8
beziehungsweise ein Steigschacht zu einem Zyklonabscheider 9, dessen Fallrohr 10
über eine Zellenradschleuse 11 zu einer Kohlezuleitung 12 der Wirbelschicht des
Dampferzeugers 1 führt. Von dem Zyklonabscheider 9 führt eine Leitung 13 in einen
Filter 14, der als Gewebeentstauber oder Elektrofilter ausgebildet sein kann und
dessen Fallrohr 15 über eine Zellenradschleuse 16 ebenfalls in die Kohlezuleitung
12 mündet.
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Am Ende der Kohlezuleitung 12 befindet sich ein Gebläse 17, das durch
die Kohlezuleitung 12 Luft in die Wirbelschicht des Dampferzeugers 1 unter Mitnahme
der in der Kohlezuleitung 12 befindlichen Kohle bläst. Von dem Filter 14 aus führt
eine Leitung 18 über ein Saugzuggebläse 19 in einen Kamin 20. Eine weitere, mit
einem Gebläse 22 verbundene Leitung 21 mündet unter der Wirbelschicht des Dampferzeugers
1.
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Aus dem Kohlebunker 5 wird über den Zuteiler 6 grobstückige Braunkohle
mit verhältnismäßig hohem Feuchtigkeitsgehalt durch
den Fallschacht
4 in den Kohlebrecher 7 gefördert. Durch die Zufuhr der beispielsweise 430 0C heißen
Rauchgase aus dem Dampferzeuger 1 über die Abgasleitung 2 in den Fallschacht 4 wird
die dort geförderte grobstückige Braunkohle zunächst vorgetrocknet. Die Trocknung
wird zunächst der Zerkleinerung der Braunkohle in dem Brecher 7 fortgesetzt. Aus
dem Brecher 7 gelangt die Kohle in die Fördertrommel 8 beziehungsweise einen Steigschacht.
Über den von der Abgasleitung 2 abzweigenden Abgaskanal 23 mit einer Steuerklappe
24 wird der Kohle in der Fördertrommel 8 zusätzlich heiße Rauchgase zugeführt, um
in der Fördertrommel 8 die Trocknung der Kohle abzuschließen.
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Von der Fördertrommel 8 gelangt die Kohle zusammen mit den Trocknungs-Rauchgasen
bzw. den beim Trocknen entstehenden Brüden in den Zyklonabscheider 9, von dem aus
die getrocknete Kohle über eine Zellenradschleuse 11 in die Kohlezuleitung 12 geleitet
wird. Die in dem Zyklonabscheider 9 nicht abgeschiedenen feinen Bestandteile, im
wesentlichen Flugstaub, werden in dem Filter 14 abgeschieden und über dessen Fallrohr
15 und die Zellenradschleuse 16 ebenfalls der Kohlenzuleitung 12 zugeführt. Die
Rauchgase bzw. Brüden verlassen den Filter 14 etwa mit einer Temperatur von 1500C
über die Leitung 18 und gelangen über das Saugzuggebläse 19 in den Kamin 20.
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Die über den Zyklonabscheider 9 und den Filter 14 in die Kohlezuleitung
12 gelangende Kohle wird von der vom Gebläse 17 in die Kohlezuleitung 12 geblasenen
Verbrennungsluft mitgenommen und in das Wirbelbett eingetragen. Gleichzeitig wird
durch das Gebläse 22 über die Leitung 21 weitere Verbrennungsluft in das Wirbelbett
geblasen.
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Ein durchgerechnetes Beispiel des vorstehend beschriebenen Verfahrens
auf Basis einer Rohbraunkohle mit einer Anfangsfeuchte von 55% zeigt, daß bei einer
Trocknung der Rohbraunkohle
auf eine Feuchte von 10% und bei einer
Trocknungsendtemperatur von 1500C, entsprechend der Temperatur des in den Kamin
20 gelangenden Abgases, das aus dem Dampferzeuger 1 durch die Ab gasleitung 2 austretende
Abgas beziehungsweise Rauchgas eine Temperatur von 4300C besitzen muß. Des weiteren
zeigt die Rechnung, daß der durch den Dampferzeuger 1 strömende Rauchgasstrom nur
90 Gewichtsprozent des Abgalsatromes durch die Fördertrommel 8 beziehungsweise den
Steigschacht, den Zyklonabscheider 9, den Filter 14, das Saugzuggebläse 19 und den
Kamin 20 ausmacht. Der bei der Kohletrocknung von 55% auf 10 Feuchte entstehende
Wasserdampf gelangt nicht in den Dampferzeuger 1.
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Der Dampferzeuger 1 braucht demgemäß nur für einen Rauchgasstrom von
90% dimensioniert zu sein und liefert ein Rauchgas mit einer Temperatur von 4300C.
Demgemäß brauchen die Rauchgasleitungen auch nur für diese Temperatur ausgelegt
zu sein, während sie bei dem eingangs erwähnten bekannten Verfahren zum Kohletrocknen
einer Temperatur von beispielsweise 8000C gewachsen sein müssen. Das weitere Abkühlen
der Rauchgase auf eine zulässige Abgastemperatur von etwa 1500C erfolgt im Kontakt
mit der Rohbraunkohle. Demgemäß kann der Dampferzeuger entsprechend kleiner ausgelegt
sein, oder es entfällt eine spezielle Abgaskühlung. In jedem Falle aber wird der
überwiegende Teil der kühlbaren Rauchgaswärme zum Trocknen der Braunkohle ausgenutzt
und gleichzeitig das Rauchgas auf eine zulässige Abgastemperatur heruntergekühlt.
Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß der in dem Filter 14 abgeschiedene Flugstaub
ohne zusätzliche Maßnahmen und gleichmäßig verteilt mit der getrockneten Braunkohle
wieder in das Wirbelbett gelangt.