DE3204586C2

DE3204586C2 -

Info

Publication number: DE3204586C2
Application number: DE19823204586
Authority: DE
Inventors: Roine Dipl.-Ing. Finspaang Se Braennstroem; Lars-Erik Dipl.-Ing. Aaby Se Karlsson
Original assignee: Asea Stal AB
Current assignee: ABB Stal AB
Priority date: 1981-02-19
Filing date: 1982-02-10
Publication date: 1992-01-02
Also published as: JPS57153109A; SE8101111L; DE3204586A1; JPH0238852B2; SE434088B

Description

Die Erfindung betrifft eine Anlage zur Verbrennung von unreinem Brennstoff in einer Wirbelbettkammer gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1. Eine solche Anlage ist bekannt aus der Druckschrift "Kraftwerkstechnik, Mitteilung Nr. 108 der Firma Babcock", Mai 1980.The invention relates to a plant for the combustion of impure Fuel in a fluidized bed chamber according to the generic term of claim 1. Such a system is known from the publication "Kraftwerkstechnik, Communication No. 108 of Babcock Company ", May 1980.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anlage zur Verbrennung von Kohle. Das Absorptionsmittel bindet die im Brennstoff vorhandenen Verunreinigungen. Bei der Verbrennung von Kohle besteht das Absorptionsmittel aus Dolomit oder Kalkstein, der den in der Kohle vorhandenen Schwefel bindet, so daß der Schwefeldioxydgehalt der Rauchgase auf einen zulässigen Wert sinkt. Die Erfindung ist insbesondere für eine Anlage mit einer Brennkammer bestimmt, die bei erhöhtem Druck, beispielsweise 10-16 Bar, arbeitet.The invention relates to a plant for combustion of coal. The absorbent binds those in the fuel existing impurities. When burning coal the absorbent consists of dolomite or limestone, which binds the sulfur present in the coal, so that the Sulfur dioxide content of the flue gases to a permissible value sinks. The invention is especially for a system with a combustion chamber determined, for example, at elevated pressure 10-16 bar, works.

Bei der aus der Druckschrift "Kraftwerkstechnik, Mitteilung Nr. 108 der Firma Babcock", Mai 1980, bekannten Anlage erfolgt die Bemessung des dem Wirbelbett zugeführten Absorptionsmittels in Abhängigkeit der zugeführten Kohlenmenge und des darin vorhandenen Schwefelgehalts. Diese Art der Steuerung der Absorptionsmittelmenge hat den Nachteil, daß der Schwefelgehalt der verfeuerten Kohle stark variiert und daher laufend ermittelt werden muß. Ferner ist der erreichte Entschwefelungsgrad der Rauchgase abhängig von den Betriebsbedingungen, wie Druck, Temperatur und Verweilzeit des Absorptionsmittels in der Wirbelbettkammer, sowie von der Größe der Partikel des Absorptionsmittels. Wegen dieser vielen, schwer erfaßbaren Parameter erfolgt daher die Zufuhr des Absorptionsmittels mit einem gewissen Überschuß. Dies bedeutet einen erhöhten Verbrauch an Absorptionsmittel und das Vorhandensein von CaO in der Asche des Wirbelbetts, wodurch gewisse Probleme bei der Endlagerung der Asche entstehen.In the case of the "Power Plant Technology, Communication 108 of Babcock ", May 1980, known system the dimensioning of the absorbent fed to the fluidized bed depending on the amount of coal supplied and of the sulfur content in it. That kind of Control of the amount of absorbent has the disadvantage that the sulfur content of the coal burned varies widely and therefore must be determined continuously. Furthermore, the achieved Desulfurization level of the flue gases depending on the operating conditions, such as pressure, temperature and residence time of the absorbent in the fluidized bed chamber, as well as from the Size of the particles of the absorbent. Because of these many, The parameters are therefore difficult to detect of the absorbent with a certain excess. this means an increased consumption of absorbent and that Presence of CaO in the ashes of the fluidized bed, causing certain problems arise with the final storage of the ashes.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anlage der eingangs genannten Art zu entwickeln, bei der das Absorptionsmittel unabhängig von den Betriebsbedingungen maximal ausgenutzt wird, und zugleich ein hoher Entschwefelungsgrad der Rauchgase sichergestellt ist.The invention has for its object a system to develop the type mentioned, in which the absorbent maximum regardless of the operating conditions is exploited, and at the same time a high degree of desulfurization the flue gases are ensured.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird eine Anlage gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 vorgeschlagen, die erfindungsgemäß die im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 genannten Merkmale hat.To solve this problem, a system according to the preamble of claim 1 proposed the invention the features mentioned in the characterizing part of claim 1 Has.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den weiteren Ansprüchen genannt.Advantageous embodiments of the invention are in the others Called claims.

Es werden also Brennstoff und Absorptionsmittel gemischt und dem Wirbelbett an mehreren Stellen zugeführt. Die Absorptionsmittelmenge in der Mischung aus Brennstoff und Absorptionsmittel wird gemäß der Erfindung in Abhängigkeit des Schwefeldioxydgehaltes der dem Wirbelbett entweichenden Verbrennungsgase kontinuierlich geregelt. So fuel and absorbent are mixed and fed to the fluidized bed in several places. The amount of absorbent in the mixture of fuel and absorbent is according to the invention depending on the Sulfur dioxide content of the combustion gases escaping the fluidized bed continuously regulated.

Zu diesem Zweck wird der Schwefeldioxydgehalt der Verbrennungsgase in oder hinter der Brennkammer gemessen und mit einem Sollwert verglichen. Die Regelabweichung (Differenz aus Istwert und Sollwert) wird einem Regler zugeführt, der beispielsweise die Drehzahl eines Motors steuert, der die Dosiervorrichtung für das Absorptionsmittel antreibt.For this purpose the sulfur dioxide content of the combustion gases measured in or behind the combustion chamber and with a Setpoint compared. The control deviation (difference from the actual value and setpoint) is fed to a controller which, for example controls the speed of a motor that controls the metering device drives for the absorbent.

Die Behälter für Brennstoff und Absorptionsmittel können in verschiedener Weise an die pneumatische Speiseanordnung angeschlossen sein. Bei einer Ausführungsform gemäß der Erfindung sind die Behälter über je eine Leitung an die Speiseanordnung angeschlossen. Bei einer anderen Ausführungsform kann die Speiseanordnung zwei parallele Speiseleitungen enthalten, die vor der Brennkammer zu einer gemeinsamen Speiseanordnung verbunden sind. In diesem Falle sind die Vorratsbehälter für Brennstoff und Absorptionsmittel über ihre individuellen Leitungen an je eine der parallelen Speiseleitungen angeschlossen.The containers for fuel and absorbent can in connected in various ways to the pneumatic feed arrangement be. In one embodiment according to the invention are the containers via a line to the feed arrangement connected. In another embodiment, the Feed arrangement contain two parallel feed lines that connected to a common feed arrangement in front of the combustion chamber are. In this case, the storage containers are for Fuel and absorbent via their individual Cables connected to one of the parallel feed lines.

Durch die gemeinsame Zufuhr von Brennstoff und Absorptionsmittel wird erreicht, daß das Absorptionsmittel unmittelbar bei seinem Eintritt in das Wirbelbett mit gebildetem Schwefeldioxyd in Kontakt kommt. Der feinkörnige Teil des Absorptionsmittels absorbiert kurzzeitig Schwefel. Bei einem anderen Verfahren passiert das Absorptionsmittel das Wirbelbett, und ein Teil der feinen Bestandteile folgt den Rauchgasen, ohne ausgenutzt zu werden. Das Zufuhrverfahren in Kombination mit einer kontinuierlichen Regelung der Dosierung unter Berücksichtigung des Schwefeldioxydgehaltes der Verbrennungsgase bewirkt jedoch eine wesentliche Verringerung des Verbrauchs an Absorptionsmittel.By supplying fuel and absorbent together is achieved that the absorbent immediately when it enters the fluidized bed with sulfur dioxide formed comes into contact. The fine-grained part of the absorbent briefly absorbs sulfur. Another method the absorbent passes the fluidized bed, and a Some of the fine constituents follow the flue gases without being used to become. The feeding process in combination with a continuous regulation of the dosage taking into account the sulfur dioxide content of the combustion gases however, causes a significant reduction in consumption of absorbent.

Anhand der in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiele soll die Erfindung näher erläutert werden. Es zeigtBased on the embodiments shown in the figures the invention will be explained in more detail. It shows

Fig. 1 eine erste Ausführungsform einer Anlage gemäß der Erfindung, Fig. 1 shows a first embodiment of a plant according to the invention,

Fig. 2 und 3 Varianten der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform, Figs. 2 and 3 variants of the embodiment shown in Fig. 1,

Fig. 4 eine Dosiervorrichtung und eine Düse, durch welche den Leitungen Transportluft zugeführt wird. Fig. 4 shows a metering device and a nozzle through which the lines are supplied with transport air.

Fig. 1 zeigt eine Brennkammer 1 mit einem Wirbelbett, wobei es sich beispielsweise um eine Druckkammer zum Antrieb einer Gasturbine handeln kann. Die Figur zeigt außerdem Vorratsbehälter 2 und 3 für Brennstoff bzw. Absorptionsmittel. In den Auslaufleitungen dieser Vorratsbehälter befinden sich Dosiervorrichtungen 4 und 5, um das Material in gewünschten Mengen abgeben zu können. Gemäß der Erfindung werden die Ausgänge von den Dosiervorrichtungen an eine gemeinsame Leitung 6 angeschlossen, die über eine Düse 7 oder dergleichen in einer Zufuhrleitung 8 mündet, die zum Boden des Wirbelbettes führt. Durch eine einstellbare Drossel oder ein einstellbares Ventil 9 wird Druckluft für den Transport der Mischung aus Brennstoff und Absorptionsmittel zum Wirbelbett zugeführt. Hierdurch erreicht man, daß Luft und Brennstoff sowie Absorptionsmittel innig miteinander vermischt sind, wenn sie durch geeignete Spritz- oder Brennerdüsen in das Wirbelbett eintreten. Auf diese Weise kann das Absorptionsmittel in demselben Augenblick wirksam werden, in welchem die Verunreinigungen bei der Erhitzung und Verbrennung des Brennstoffes aus diesem abgeschieden werden, d. h. in dem Augenblick, in dem die Reaktion am stärksten ist. Wenn das Absorptionsmittel außerdem in feingemahlenem Zustand zugesetzt wird, erreicht man einen hohen Ausnutzungsgrad des Absorptionsmittels. Fig. 1 shows a combustion chamber 1 with a fluidized bed, which may be, for example, be a pressure chamber for driving a gas turbine. The figure also shows storage containers 2 and 3 for fuel or absorbent. Dosing devices 4 and 5 are located in the outlet lines of these storage containers in order to be able to dispense the material in the desired quantities. According to the invention, the outputs from the metering devices are connected to a common line 6 , which opens into a feed line 8 via a nozzle 7 or the like and leads to the bottom of the fluidized bed. Compressed air for the transport of the mixture of fuel and absorption medium to the fluidized bed is fed through an adjustable throttle or an adjustable valve 9 . This ensures that air and fuel and absorbent are intimately mixed when they enter the fluidized bed through suitable spray or burner nozzles. In this way, the absorbent can take effect at the same time that the contaminants are separated from it during the heating and combustion of the fuel, ie at the moment when the reaction is strongest. If the absorbent is also added in a finely ground state, a high degree of utilization of the absorbent is achieved.

Die Dosiervorrichtung 4 für den Brennstoff wird normalerweise in Abhängigkeit von der gewünschten Belastung der Brennkammer oder der Turbine auf bekannte, nicht weiter gezeigte Weise geregelt. Die Dosiervorrichtung 5 für das Absorptionsmittel wird zweckmäßigerweise in erster Linie in Abhängigkeit von der Brennstoffzufuhr geregelt. Da jedoch nicht damit zu rechnen ist, daß der Brennstoff stets eine konstante Zusammensetzung hat, sondern anzunehmen ist, daß sich die Menge an Verunreinigungen ändert, genügt es kaum, die Absorptionsmittelmenge nur im Verhältnis zur Brennstoffmenge zu regeln. Aus diesem Grunde wird der Motor 10 der Dosiervorrichtung 5 zweckmäßigerweise von einem Regler 11 gesteuert, der außer von der Brennstoffmenge auch von dem Gehalt an Verunreinigungen im Brennstoff beeinflußt wird. Dieses kann, wie gezeigt, mit Hilfe eines Gebers 13 geschehen, der beispielsweise den Gehalt an Schwefeldioxyd in den Abgasen des Wirbelbettes erfaßt. Dieser Wert wird mit einem eingestellten Sollwert im Vergleichsglied 12 für den Regler 11 verglichen. Hierdurch kann eine korrekte Zufuhr von Absorptionsmittel sichergestellt werden. Der SO₂-Geber kann beispielsweise ein fotoanalytischer Geber vom Typ Thermo-Electron sein.The metering device 4 for the fuel is normally regulated in a known manner, not shown, as a function of the desired load on the combustion chamber or the turbine. The metering device 5 for the absorbent is expediently regulated primarily as a function of the fuel supply. However, since it is not to be expected that the fuel always has a constant composition, but it can be assumed that the amount of impurities will change, it is hardly sufficient to regulate the amount of absorbent only in relation to the amount of fuel. For this reason, the motor 10 of the metering device 5 is expediently controlled by a controller 11 which is influenced not only by the amount of fuel but also by the content of impurities in the fuel. As shown, this can be done with the aid of a sensor 13 , which detects, for example, the sulfur dioxide content in the exhaust gases of the fluidized bed. This value is compared with a set target value in the comparator 12 for the controller 11 . This can ensure a correct supply of absorbent. The SO₂ sensor can be, for example, a photo-analytical sensor of the thermo-electron type.

Fig. 2 zeigt eine Abwandlung der Anlage gemäß Fig. 1, bei der jede Dosiervorrichtung 4 und 5 an eine ihr zugeordnete Speisedüse 14 bzw. 15 in der Leitung 8 angeschlossen ist. FIG. 2 shows a modification of the system according to FIG. 1, in which each metering device 4 and 5 is connected to an associated feed nozzle 14 or 15 in line 8 .

In der Anlage gemäß Fig. 3 ist jede Düse 14 und 15 in je einer von zwei parallelen Leitungen angeordnet, die dann zu der Leitung 8 zusammengeführt werden. Dabei kann die Transportluftmenge mit den Ventilen 9 individuell für Brennstoff und Luft gesteuert oder geregelt werden.In the system according to FIG. 3, each nozzle 14 and 15 is arranged in one of two parallel lines, which are then brought together to form line 8 . The amount of transport air can be individually controlled or regulated with the valves 9 for fuel and air.

Die Transportluftmenge soll in erster Linie so bemessen sein, daß sie den Transport von Material zur Brennkammer sicherstellen kann. Diese Luft wirkt dann gleichzeitig als primäre Verbrennungsluft. Zusätzliche Luft als sekundäre Verbrennungsluft und zur Regelung der Temperatur und der Fluidisierung des Bettes wird auf bekannte, nicht gezeigte Weise zugeführt.The amount of transport air should primarily be measured that they ensure the transport of material to the combustion chamber can. This air then acts as the primary combustion air. Additional air as secondary combustion air and to control temperature and fluidization the bed is fed in a known manner, not shown.

Fig. 4 zeigt die Dosiervorrichtung 4, die aus einer zylindrischen Kammer besteht, in welcher ein rotierender Propeller 20 angeordnet ist. Der Brennstoff kommt vom Vorratsbehälter 2 und gleitet in die vom Propeller gebildeten Kammern hinunter. Indem man die Drehzahl des Propellers variiert, kann man die Brennstoffzufuhr steuern. An der unter der Dosiervorrichtung liegenden Leitung kann die Düse 14 für Transportluft plaziert werden. Die Düse besteht aus einer die Leitung umgebenden Kammer 21. Die Transportluft wird durch eine an der Seite der Kammer liegende Leitung 23 zugeführt. Von der Kammer strömt die Luft durch Schlitze 22, die an der Seite des nach unten gehenden Rohres der Dosiervorrichtung angebracht sind, wobei der Brennstoff zur Leitung 8 mitgerissen wird, die zur Brennkammer 1 führt. Für das Absorptionsmittel kann die gleiche Anordnung verwendet werden. Bei der Anlage gemäß Fig. 1 sind die Dosiervorrichtungen 4, 5 durch die Leitung 6 parallel an eine gemeinsame Luftdüse angeschlossen, während bei der Anlage gemäß Fig. 3 zwei Vorrichtungen nach Fig. 4 parallel an die Leitung 8 angeschlossen sind. Bei der Anordnung nach Fig. 2 können die Düsen 14 und 15 als einfache T-Stücke ausgebildet sein. Fig. 4 shows the metering device 4 , which consists of a cylindrical chamber in which a rotating propeller 20 is arranged. The fuel comes from the reservoir 2 and slides down into the chambers formed by the propeller. By changing the speed of the propeller you can control the fuel supply. The nozzle 14 for transport air can be placed on the line below the metering device. The nozzle consists of a chamber 21 surrounding the line. The transport air is supplied through a line 23 on the side of the chamber. The air flows from the chamber through slots 22 which are provided on the side of the downward tube of the metering device, the fuel being carried along to the line 8 which leads to the combustion chamber 1 . The same arrangement can be used for the absorbent. In the system according to FIG. 1, the metering devices 4, 5 are connected in parallel through line 6 to a common air nozzle, while in the system according to FIG. 3 two devices according to FIG. 4 are connected in parallel to line 8 . In the arrangement according to FIG. 2, the nozzles 14 and 15 can be designed as simple T-pieces.

Claims

1. Plant for the combustion of impure solid fuel in a fluidized bed combustion chamber ( 1 ), to which a mixture of fuel and absorbent is fed through a pneumatic feed arrangement ( 8 ), with a first storage container ( 2 ) for fuel and a second storage container ( 3 ) for Absorbents which are connected to the pneumatic feed arrangement ( 8 ) via a metering device ( 4, 5 ) for regulating the fuel or absorbent dispensing, characterized in that a transmitter ( 13 ) in or behind the combustion chamber for measuring the sulfur dioxide content in the combustion gases are present, that a comparator ( 12 ) is connected to the transmitter ( 13 ), in which the actual value supplied by the transmitter is compared with a target value, and that the output variable of the comparator is connected to a controller ( 11 ), which Flow through the metering device ( 5 ) intended for absorbent controls.

2. Installation according to claim 1, characterized in that the storage containers ( 2, 3 ) for fuel and absorption medium are each connected via a line and a nozzle ( 14, 15 ) to the pneumatic feed arrangement ( 8 ).

3. Plant according to claim 1, characterized in that the storage containers ( 2, 3 ) for fuel and absorption medium are connected via a common line ( 6 ) to the pneumatic feed arrangement ( 8 ).

4. Plant according to claim 1, characterized in that the storage containers ( 2, 3 ) for fuel and absorption medium are each connected to a pneumatic transport line and that these two transport lines are connected in front of the combustion chamber ( 1 ) to form a common feed arrangement ( 8 ).