DE3136480C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Wiederaufheizen von einer Staubfilterung und einer Naßentschwefelung unterzogenen Rauchgasen eines kohlenstaubgefeuerten Kraftwerkskessels nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 oder des Anspruchs 7. Ferner betrifft die Erfindung Anordnungen zur Durchführung dieser Verfahren.

Aus der DE 27 53 902 A1 ist ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bekannt, das die Wiederaufheizung der Rauchga­ se mittels indirekten Wärmetausches zwischen heißen, ungerei­ nigten und den naßentschwefelten Rauchgasen des Kraftwerkskes­ sels bewirkt. Dieses bekannte Verfahren arbeitet mit einem Wärmetauschersystem zwischen Roh- und Reingas. Zumindest einem Teilstrom des der Rauchgasentschwefelung zuzuführenden Rohga­ ses wird über Wärmeaustauscher Energie entzogen und dem ent­ schwefelten Rauchgas zur Wiederaufheizung zugeführt. Da das Rauchgas für die Entschwefelung eine bestimmte Mindesttempera­ tur haben muß, ist die Möglichkeit zur Wiederaufheizung des entschwefelten Rauchgases eingeschränkt und/oder ein großer Rohgas-Volumenstrom erforderlich. Dies wiederum erfordert große Wärmetauscherflächen.

Aus der DE-PS 5 75 094 ist ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 7 bekannt, bei dem heiße, entstaubte Rauchgase mit naßentschwefelten Rauchgasen des Kraftwerkskessels ver­ mischt werden. Bei diesem Verfahren wird ein Teilstrom des nicht-entschwefelten Rauchgases (Rohgases) abgezweigt, einer Trockenreinigung unterzogen und mit dem naßentschwefelten anderen Teilstrom wiedervereinigt. Der Nachteil des Verfahrens liegt darin, daß prinzipiell nur ein Teil(strom) entschwefelt werden kann. Die Temperatur des Rauchgases nach der Wiederver­ einigung der Teilströme liegt zwischen der des Gases nach Austritt aus der Entschwefelungsstufe und der des Rohgases; sie ist umso niedriger je größer der entschwefelte Teilstrom ist. Bei dem bekannten Verfahren stehen sich daher die Wir­ kungsgrade der Entschwefelung und der Wiederaufheizung entge­ gen.

Aus "Jahrbuch der Dampferzeugungstechnik", 4. Ausgabe 1980/1981, Vulkan-Verlag, Essen, S. 731-734 und aus einem Artikel in der Zeitschrift "Energie", Jahrgang 32, Nr. 12, 1980, Seite 468 ist die Aufheizung von bei der Naßentschwefe­ lung abgekühlten Rauchgasen durch separate öl- oder gasgefeu­ erte Brenner bekannt. Über eine mit Gas, Leichtöl oder Schwer­ öl befeuerte Brennkammer wird ein heißer Abgasstrom erzeugt, der dem die Rauchgasentschwefelungsanlage verlassenden Gas­ strom oder einem Teilstrom beigemischt wird. Das Betreiben des Wiederaufheizungsbrenners mit Gas oder Öl führt zu einer Ver­ teuerung des Kraftwerkbetriebs und macht die Bereitstellung eines weiteren Brennstoffes neben dem für die Kesselfeuerung eingesetzten Kohlenstaub erforderlich.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, die naßentschwefelten Rauchgase eines kohlenstaubgefeuerten Kraftwerkskessels ohne Verwendung eines zusätzlichen teueren Brennstoffes mittels relativ kleiner Mengen wärmeabgebenden Gases über einen größe­ ren Temperaturbereich variabel einstellbar wiederaufzuheizen.

Bei einem Verfahren der eingangs genannten Art wird diese Aufgabe gelöst durch die kennzeichnenden Merkmale des An­ spruchs 1 oder des Anspruchs 7. Dabei wird den abgekühlten Rauchgasen Aufheizenergie durch Rauchgase mindestens einer separaten, durch Kohlenstaub betriebenen Aufheizflamme zuge­ führt.

Kohlenstaub steht in den kohlestaubgefeuerten Kraftwerken zum Betrieb der Leistungsbrenner zur Verfügung. Darüber hinaus ist bekannt, in Kraftwerken Kohlenstaub für die Zünd- und Stütz­ feuerung einzusetzen. Gerade die für die Zünd- und Stützfeue­ erung entwickelten Kohlenstaubbrenner eignen sich für den Ein­ satz zur Wiederaufheizung der Rauchgase hinter Rauchgasent­ schwefelungsanlagen. Die Verwendung eines zusätzlichen teueren Brennstoffes entfällt. Der Einsatz separater Brenner ermög­ licht es, die Wiederaufheizung über einen größeren Temperatur­ bereich variabel einzustellen. Das Aufheizgas kann erheblich höhere Temperaturen annehmen, als dies bei den Verfahren nach der DE-PS 5 75 094 oder der DE 27 53 902 B1 möglich ist. Hier­ durch wiederum genügen kleinere Volumenströme des Aufheizga­ ses. Bei indirektem Wärmetausch werden kleinere Wärmetauscher­ flächen bzw. -anordnungen ermöglicht und bei Wärmeübertragung durch (Heiß)-Gaszumischung wird die Menge neu eingetragener Schadstoffe gering gehalten.

Die Erfindung sieht also zum einen vor, daß die Rauchgase der Wiederaufheizflamme zunächst entstaubt und dann mit gereinig­ ten Rauchgasen des Kraftwerkskessels vermischt werden; alter­ nativ ist vorgesehen, daß ein Wärmeaustausch zwischen den Rauchgasen der separaten Aufheizflamme und den aufzuheizenden, entschwefelten Kesselrauchgasen erfolgt, z. B. über Gas-Gas- -Gegenstromwärmeaustauscher oder nach Drehluftvorwärmer-Prin­ zip.

Die Zumischung der staubgefilterten Rauchgase der separaten Aufheizflamme bietet sich bei Betrieb des Brenners mit schwe­ felarmem Kohlenstaub an, während der Wärmetausch und die Zu­ führung der Rauchgase der Aufheizflamme zu den noch nicht entschwefelten Rauchgasen des Kessels den Einsatz einer schwe­ felreicheren Kohle für die Aufheizflamme ermöglicht.

Vorzugsweise werden in letzterem Fall die Rauchgase der Auf­ heizflamme den Rauchgasen des Kessels vor deren Entstaubung zugeführt. In Weiterbildung der Erfindung ist es ferner mög­ lich, die Rauchgase der Aufheizflamme vor oder nach dem Wärme­ tausch mit den aufzuheizenden Rauchgasen des Kraftwerkskessels gesondert zu entstauben.

Bei einer Anordnung der eingangs genannten Art wird die Aufga­ be durch die kennzeichnenden Merkmale der Ansprüche 4 oder 8 gelöst.

Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Im folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 ein Blockschaltbild einer Anordnung, bei der die Rauchgase der Aufheizflamme den entschwefelten aufzuheizenden Rauchgasen zugemischt werden und

Fig. 2 das Blockschaltbild einer Anordnung, bei der ein indirekter Wärmetausch zwischen den Rauchgasen der Aufheizflamme und den wieder aufzuheizenden Rauchgasen des Kraftwerkskessels erfolgt.

Bei der in der Fig. 1 gezeigten Anordnung werden die von einem nicht gezeigten Kessel herangeführten Rauchgase einem Elektro­ filter (Staubfilter 1) zugeführt. Die aus dem Elektrofilter austretenden Rauchgase können mit Hilfe von Klappen 2 und 3 in Teilströme unterteilt werden, von denen der eine direkt einem Schornstein 4 und der andere über ein Gebläse 5 einer naßentschwefelnden Rauchgasentschwefelungsanlage 6 (REA) zugeleitet wird. Die aus der REA 6 austretenden gereinigten und abgekühlten Rauchgase werden in zwei Teilströme unterteilt, von denen der eine über ein Gebläse 7 einer Mischkammer 8 zugeleitet wird. Der aus der Mischkammer 8 austretende Teilstrom wird in einer Mischkammer 9 mit dem anderen Teilstrom vereinigt und die vereinigten Teilströme werden über eine Klappe 10 dem ungereinigten Teil­ strom vor dem Schornstein 4 zugeführt.

Einem in einer Brennkammer 11 angeordneten Kohlenstaubbrenner 12 wird von einer nicht gezeigten Kohlenstaubquelle (Mühle oder Bunker) Kohlenstaub 13 und über ein Verbrennungsluftge­ bläse 14 Verbrennungsluft 15 zugeleitet. Die bei Betrieb des Kohlenstaubbrenners entstehenden Rauchgase werden in einem Heißgasfilter 16 im wesentlichen vom Staub befreit und in der Mischkammer 8 dem vom Gebläse 7 herangeführten Teilstrom der gereinigten Kesselrauchgase zugemischt. Als Heißgasfilter 16 kommen z. B. für hohe Temperaturen ausgelegte Elektrofilter oder Heißgasmetallgewebefilter in Frage. Der Staub wird aus dem Filter bei 17 abgezogen.

Über die Klappen 2 und 3 wird eingestellt, ob der gesamte Rauchgasstrom oder ein Teilstrom durch die REA 6 geführt wird. Weiterhin kann der gesamte, die REA 6 verlassende, Rauchgasstrom oder nur ein Teilstrom der Mischkammer 8 zugeführt werden. Dies hängt von den Bedingungen ab, unter denen das jeweilige Kraftwerk gefahren wird.

Im weiteren wird auf Fig. 2 bezug genommen:

Anstelle der Mischkammer 8 ist ein Wärmetauscher 18 vorgese­ hen, durch den die aufzuheizenden gereinigten Rauchgase gelei­ tet werden. Der Wärmetauscher 18 wird mit den Rauchgasen der Aufheizflamme aus der Brennkammer 11 beaufschlagt. Die den Wärmeaustauscher 18 verlassenden Rauchgase der Aufheizflamme werden den aus dem Kessel herangeführten Rauchgasen (Rohgase) vor dem Elektrofilter (Staubfilter 1) zugeleitet, so daß der in den Rauchga­ sen der Aufheizflamme enthaltene Staub abgeschieden werden kann. Als Wärmeaustauscher kommen z. B. Gas-Gas-Gegenstromwär­ meaustauscher oder Drehwärmeaustauscher in Frage.

Die Anordnung gemäß Fig. 1 wird vorzugsweise verwendet, wenn relativ schwefelarme Kohle zur Wiederaufheizung eingesetzt wird, während die Anordnung gemäß Fig. 2 auch mit schwefel­ reicherer Kohle betrieben werden kann.

Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 2 ist es auch möglich, dem Wärmeaustauscher 18 ein separates Staubfilter vor- oder nach­ zuschalten und die bereits so vom Staub befreiten Rauchgase der Aufheizflamme zwischen Kesselelektrofilter (Staubfilter 1) und REA 6 einzuspeisen.

Claims (8)

1. Verfahren zum Wiederaufheizen von einer Staubfilterung und einer Naßentschwefelung unterzogenen Rauchgasen eines kohlenstaubgefeuerten Kraftwerkskessels mittels indirekten Wärmetausches zwischen heißen, ungereinigten und den naßent­ schwefelten Rauchgasen des Kraftwerkskessels, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufheizenergie von mindestens einer separaten mit Kohlenstaub betriebenen Aufheizflamme aufgebracht wird und die Rauchgase der Aufheizflamme nach erfolgtem indirekten Wärme­ tausch mit den bereits nachentschwefelten Rauchgasen des Kraft­ werkskessels den noch nicht entschwefelten Rauchgasen des Kraftwerkskessels zugeführt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rauchgase der Aufheizflamme den Rauchgasen des Kessels vor deren Entstaubung zugeführt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rauchgase der Aufheizflamme vor oder nach dem Wärmetausch mit den aufzuheizenden Rauchgasen des Kraftwerkskessels geson­ dert entstaubt werden.

4. Anordnung zum Wiederaufheizen von Rauchgasen eines koh­ lenstaubgefeurten Kraftwerkskessels, die einen indirekten, von heißen, ungereinigten Rauchgasen einerseits und den naß­ entschwefelten Rauchgasen des Kraftwerkskessels andererseits durchströmten Wärmeaustauscher aufweist und der durch einen Staubfilter und durch eine Naßentschwefelungsanlage geführte Kesselrauchgase zuführbar sind zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß in der Heißgasleitung stromauf des indirekten Wärmeaustauschers (18) mindestens ein separater, in einer Brennkammer (11) ange­ ordneter, mit Kohlenstaub gefeuerter Staubbrenner (12) ange­ ordnet ist und daß der Ausgang des Wärmeaustauschers (18) für die Rauchgase des Staubbrenners mit der Kesselrauchgasleitung stromauf der Rauchgasentschwefelungsanlage (6) verbunden ist.

5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang des Wärmeaustauschers für die Rauchgase des Staub­ brenners mit der Kesselrauchgasleitung stromauf des Staubfil­ ters (1) verbunden ist.

6. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß dem Wärmeaustauscher (18) ein gesonderter Staubfilter für die Rauchgase des Aufheizbrenners (Staubbrenner 12) zugeordnet ist.

7. Verfahren zum Wiederaufheizen von einer Staubfilterung und einer Naßentschwefelung unterzogenen Rauchgasen eines kohlenstaubgefeuerten Kraftwerkskessels mittels Vermischens von heißen, entstaubten Rauchgasen mit den naßentschwefelten Rauchgasen des Kraftwerkskessels, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufheizenergie von mindestens einer separaten mit Kohlen­ staub betriebenen Aufheizflamme aufgebracht wird.

8. Anordnung zum Wiederaufheizen von Rauchgasen eines koh­ lenstaubgefeuerten Kraftwerkskessels mit einer in einer minde­ stens einen Teilstrom des naßentschwefelten Kesselrauchgases führenden Leitung liegenden Mischkammer (8) zum Vermischen der durch einen Staubfilter und durch eine Naßentschwefelungsan­ lage geführten Kesselrauchgases mit heißen, durch einen separa­ ten Heißgasfilter geführten Rauchgasen zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß in der Heißgasleitung stromauf der Mischkammer und stromauf des Heiß­ gasfilters (16) mindestens ein separater, in einer Brennkammer (11) angeordneter, mit Kohlenstaub gefeuerter Staubbrenner (12) angeordnet ist.