DE3133321A1

DE3133321A1 - "verfahren zur entschwefelung von kohlegefeuerten kraftwerken"

Info

Publication number: DE3133321A1
Application number: DE19813133321
Authority: DE
Inventors: Josef Ing. Kakl; Hans 8570 Voitsberg Kolrus; Herbert Dipl.-Ing.Dr. 9020 Klagenfurt Schröfelbauer; Gernot Prof.Dipl.-Ing.Dr. 8042 Graz Staudinger
Original assignee: OESTERR DRAUKRAFTWERKE
Current assignee: OESTERR DRAUKRAFTWERKE
Priority date: 1980-09-05
Filing date: 1981-08-22
Publication date: 1982-04-08
Also published as: DD201914A5

Description

Herfahren zur Entschwefelung von
Rohlegefeuerten Eraftwerke.n Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb von Kohle-Staubfeuerungen, insbesondere fiir Braunkohle mit niedrigem Wassergehalt, wobei zur Bntschwefelung der Rauchgase Additive in den Feuerraum eingebracht werden.
Beim Betrieb von großen Feuerungsanlagen, wie z.B. bei Dampferzeugern für Dampfturbinen, muß in gesteigertem Ausmaß auf den Umweltschutz Rücksicht genommen werden. Dabei sind insbesondere die Emissionswerte der Feuerungsanlagen an Schadstoffen so gering wie möglich zu halten. Demgegenüber steht ein steigendes Bedürfnis aus preislichen und volkswirtschaftlichen Gründen, Kohle mit geringerer Qualität, insbesondere heimische Braunkohlc, einzusetzen, die beim Verbrennen einen relativ hohen Anteil an Schadstoffen erzeugt. Dabei ist im Besonderen auf die Konzentration des Schwefels in Form von Schwefeldioxid und Schwefeltrioxid in den Rauchgasen zu achten Bei einer Entfernung des Schwefels bzw. von Scllwe£elverbindungen aus den Abgasen von I(raftwerksanlagen ist in besonderer Weise auf die Wirtschaftlichkeit Bedacht zu nennen, da Anlagen zur A5gasentschwefelung einen hohen apparativen Aufwand und clanlit hohc Investitionen erfordern.
Um die ScJiwefelemission schon in der Feuerung zu reduzieren, ist bereits vorgeschlagen worden, den Schwefel durch Einbringung von Additiven in den Feuerraum soweit wie möglich chemisch zu binden Hier ist insbesondere das Einblasen von feinkörnigem Calciumoxid in den Feuerungsraum zu nennen. Bei Kohle-Staubfeuerungen mit Mahl-Trocknungskreislauf wird das Calciumoxid der Kohle schon vor der Kohlemühle beigegeben. Beide Bestandteile gelangen gemeinsam über die Kohlens taubbrenner in den Feuerraum.
Dieses Verfahren ist allerdings nicht unter allen Bedingungen anwendbar und hängt unter anderem von der Art der eingesetzten Kohle ab. Es zeigte sich, daß bei manchen Braunkohlearten die Entschwefelung ungenügend war, da es offensichtlich infolge zu hoher Feuerraumtemperaturen zu einem Totbremlen des eingesetzten Calciumoxids kam.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß dem Feuerraum Kaltgas zugeführt wird, um optimale Temperaturbedingungen für die Reaktion des Additivs mit dem im Rauchgas enthaltenen Schfefel bzw. entsprechender Schwefelverbindungen zu erzielen. Weiters ist das Verfahren gekennzeichnet, daß bei Feuerungen mit Mahl-Trocknungskreislauf das Kaltgas über die Kohlemühle mit dem Kohlestaub und dem Additiv in den Feuerraum eingeblasen wird. Weiters kann das Kaltgas auch iiber Kaltgaseinblasschlitze direkt in den Feuerraun eingeblasen werden.Als Additiv wird gemäß der vorliegenden Erfindung in bevorzugter Weise CaC03 der Kohle vor der Kohlemüiile zugemischt.
Das erfindungsgellläße Verfahren sei im folgenden anhand der Zeichnung beispielsweise näher beschrieben. In der Zeichnung ist rein schematisch eine Kesselanlage mit Kohle-Staubfeuerung dargestellt. Dabei sind alle für die Beschreibung des erfindungsgeiiiäßen Verfahrens nicht notwendigen Teile einer solchen Anlage fortgelassen worden, insbesondere trifft dies auf die Rohrschlangen in der gesamten Kesselanlage 1 zu.
Die Braunkohle 2 und das Additiv CaC03 3 gelangen in einem steuerbaren Alengenverlaältnis zueinander über Förderanlagen einem Zuteiler 4 in den Fallschacht 5. Der Fallschacht fGlrt in die Kchleiiühle 6, wobei llciße Rauchgase 7 aus dem Feuerraum 8 in den Fallschacht 5 geleitet werden und ebenfalls in die Kohlemillale 6 gelangen. In der Kohlemühle 6 wird die Kohle auf die notwendige Korngröße vermahlen und durch die heißen Rauchgase gleichzeitig getrocknet. Das staubförmige Verbrennungsgemisch gelangt über Sichter 9 in die I(ohlenstaubbrenner 10 und von dort in den Feuerraum 8, wo die Kohle zu Rauchgas und Asche verbrennt. Ein kleiner Teil dieses Rauchgases wird, wie gesagt, über den Fallschacht 5 rückgeführt der größere Teile 11 durchströmt die Kesselanlage 1 und gibt seine Wärme an entsprechende ?Ieizflächen und Rohrschlangen ab. Das Rauchgas durchströmt in der Folge bereits abgekilhlt einen Ascheabscheider 12, Saugzugventilatoren 13. Danach gelangt das Rauchgas als Reingas 15 durch einen Schornstein 16 in die Atmosphäre.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist entweder vor oder nach den Saugzugventilatoren 13 eine Kaltgasabzweigung 17 oder 18 vorgesehen. Gegebenenfalls können auch beide Abzweigungen gleichzeitig an einer Anlage vorgesehen sein. Das Kaltgas gelangt über die Leitung 19 alternativ oder gleichzeitig über zwei Wege in den Feuerraum 8. Der eine Weg führt über den Stutzen 20 in den Fallschacht 5, wo sich das Kaltgas mit dem heißen Rauchgas vermischt und nach Durchströmen der Kohlemühle 6 und der Sichter 9 über die Kohlenstaubbrenner 10 in den Feuerraum 8 gelangt. Auf diesem Weg ist allerdings die zugeführte Kaltgasmenge insoweit beschränkt, als die Rauchgastemperatur für die Kohlemühle 6 einen gewissen Wert nicht unterschreiten darf. Andernfalls würde die Funktion der Mühle und der nachgeschalteten Sichter gestört werden.
Der zweite Weg führt über die Leitung 21 zu Kaltgaseinblasschlitzen 22, von wo das Kaitgas direkt in den Feuerraum 8 strömt. Die über diesen zweiten Weg zugeführte Kaltgasmenge ist praktisch unbeschränkt.
Das Einblasen des Kaitgases über die Kaltgaseinblasschlitze 22 ist von verfahrenstechnischem Standpunkt her bevorzugt, da dabei der l(ohle-Troclçennkalllkrcislauf nicht beeinflußt wird, Andererseits ist unter Umständen der apparative Aufwand für das Einblasen des Kaltgases über die Kohlenlühle geringer.
Zur Regelung der Sichtertemperatur sind bei einem Dampikraftwerk in Voitsberg/Steiermark Kaitgasmengen von etna 5 bis 10% des gesamten Rauchgasvolumens eingesetzt worden. Bei diesem Bestriebszustand war die Ausnützung des Additivs unbefriedigend. Eine Verbesserung gelang erst durch eine Anhebung der Kaltgasmenge bis zu 25%, insbesondere 20%. Durch direktes Einblasen von Kaltgas in den Feuerraum können zusätzlich noch bis zu 20%, insbesondere 10% eingebracht werden.
Dabei wurde eine Entschwefelung der Rauchgase von mehr als 60% erzielt. Versuchsweise wurden auch 78% erreicht. Es ist auch möglich, wie gesagt, die gesalate, zur Absenkung der Feuerraumtemperatur die wende Kaltgasmenge (40t) direkt über die Kaltgaseinblasschlitze in den Feuerraum einzublasen und der Kohlemühle nur die zur Regelung der Sichtertemperatur unbedingt erforderliche Kaltgasmenge zuzuführen.
Bei den Versuchen zeigte sich, daß der Verbrennungsvorgang und die Wirkung des Additivs in starkem Maß von der eingesetzten Kohle abhängt. Das erfindungsgemäße Verfahren dürfte vor allem für Braunkohle mit niedrigem Wasselgehalt von Vorteil sein. Bei Braunkohle mit hohem Wassergehalt wird offensichtlich aufgrund dieses Wassergehaltes eine niedrigere Feuerraumtemperatur von selbst erreicht.
Neben der Feuerraumtemperatur war für die Entschwefelung auch die Menge des zugesetzten Kalks und dessen Korngröße maßgebend. Allgemein kann gesagt werden, daß bei größerer Kaltgasmenge weniger Additiv erforderlich ist, um einen-gleichen Entscllwefelungsgrad zu erreichen. Dies infolge der besseren Ausnutzung des- Additivs. Für besondere Fälle kann es vorteilhaft sein, das Kaltgas schon vor der Ascheabscheidung zu entnehmen und dem Feuerraum wieder zuzufUIren.
In vorteilhafter Weise kann diese Entnalime mit einer zumindest l)artiellen Ascheabscheidung kombiniert sein, so daß mit diesem Kaltgasstrom wenigstens ein Teil des noch nicht ausgenutzten Additivs rezirkuliert wird. Dabei kann auch eine Allreicherung des Kaltgases mit Asche erfolgen, welche einen großen Anteil niclltausgenützten Additivs entllält.
Beispiel: Blockleistung: 60 MW Brennstoff: Braunkollle Heizwert Hu 9817 kJ/kg H2O: 31,68 Masse-% Asche: 24,79 Masse-% Flüchtiges: 24,86 Masse-% Schwefel 1,24 Masse--t Additiv: Kalksteinstaub, 96,98% CaCO3 mit einer Korngröße 50% kleiner 20 µm Verhältnis: 100 Braunkohle/14 Teile Additiv Rauchgasmengenerhöhung durch Kaltgaszufuhr: 17,3% des Rauchgasvolumens Additivausnutzung: 12,6% Entschwefelungsgrad: 64% Feuerraumtemperatur mit Thermoelement gemessen 1053°C Bei normalen Rauchgasstrom beträgt dagegen die Additivausnutzung 9,45% und der Entschwefelungsgrad geht auf 48% zurück. Die zugrehörige Feuerraumtemperatur beträgt dabei 116000 Eine Entnahme des Kaitgases vor der Ascheabscheidung würde bei der Anlage gemäß Zeichnung einer Entnahme z.B. bei 100 entsprechen. Soll der Kaitgasstrom eine größere Aschebeladung aufweisen als der übrige Rauchgasstrom, so kann z . B. durch Entnahme bei 101 noch Asche dem Strom zugemischt werden.
Unter Kaltgas wird hier jenes Verbrennungsgas (Abgas) verstanden, welches seine Wärme in der Kesselanlage bereits abgegeben hat und üblicherweise durch den Schornstein ins freie entweicht. Hinsichtlich eines Yerbrennungsvorgangs ist dieses Kaltgas inert.

Claims

Patentansprüche: Verfahren zum Betrieb von Kohle-Staubfeuerungen, insbesondere für Braunkohle mit niedrigem Wassergehalt, wobei zur Jntschwefelung der IZaueJigase Additive in den Feuerraum eingebracht werden, dadurch gekennzeichnet, daß dem Feuerraum Kaltgas zugeführt wird, um optimale Temperaturbedingungen ftir die Reaktion des Additivs mit dem im Rauchgas enthaltenen Schwefel bzw. entsprechender Schwefelverbindungen zu erzielen.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß bei Feuerungen mit Mahl-Trocknungskreislauf das Kaltgas über die Kohlemühle mit dem Kohlestaub und dem Additiv in den Feuerraum eingeblasen wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Ka]tgas dem zur Kohlemühle rückgeführten heißen Rauchgas beigemischt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1> dadurch gekennzeicllllet, daß das Kaltgas über Kaltgaseinblasschlitze direkt in den Feuerraum eingeblasen wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeidrnet, daß das Kaltgas über die Kohlemühle und direkt iiber KaltgaseinlJlassclllitze eingeblaseji wird.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet daß das Kaltgas dem Rauchgasstrom der Kohle-Staubfeuerung nach der Rauchgasfilterung als Reingas entnommen wird.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeicllnets daß als Additiv CaCO3 der Kohle vor der Kohlemühle zugemischt wird.
8. Verfahren nadleinem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Additiv Kalksteinmiehl verwendet wird, das einen Feinanteil von mindestens 50 Masse-% kleiner 20 µm enthält.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Kaltgas in einer Menge von 10 bis 25%, insbesondere um über die Sohle alle und zusätzlich 5 bis 20%, insbesondere 10%, über die Kaltgaseinblasschlitze direkt in den Feuerraum eingeblasen wird, bzw. daß das Kaltgas nur über die Kaitgaseinblasschlitze in einer Menge von 10 bis 40%, insbesondere etwa 25%, eingeblasen wird, wobei die Prozentangaben auf die gesamte Rauchgasmenge der Feuerung bezogen sind.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Aursprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Kaltgas vor der Ascheabscheidung entnommen wird und mit Asche beladen den Feuerraum zugeführt wird.
11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Kaltgasstrom eine größere Aschebeladung aufweist als der iibrige Rauchgasstrom.