DE3520262C2

DE3520262C2 -

Info

Publication number: DE3520262C2
Application number: DE3520262A
Authority: DE
Inventors: Takao Tokio/Tokyo Jp Ishihara
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 1984-06-14
Filing date: 1985-06-03
Publication date: 1988-09-08
Also published as: GB2160301A; FR2566098A1; GB8505905D0; JPS6140886B2; GB2160301B; DE3520262A1; US4566392A; FR2566098B1; JPS611913A

Description

Die Erfindung betrifft eine Schmelzkammerfeuerung mit einer Schlackengranuliereinrichtung sowie einem Sekundärreaktor gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Aus der DE 27 33 029 A1 ist eine Anlage zur Energiegewinnung aus festen, fossilen und insbesondere ballastreichen Brennstoffen, insbesondere Steinkohle bekannt. Hierbei kommt eine Schmelzkammerfeuerung zur Anwendung mit einer Schlackengranulationskammer zum Granulieren der aus der Kammerfeuerung austretenden Schlacke sowie mit einem daran angeschlossenen Sammelgefäß. Außerdem ist ein Sekundärreaktor vorgesehen, der mit einem Ein- und einem Auslaß für das Abgas aus der Kammer versehen ist und der einen Einlaß für die Zufuhr eines Entschlackungsmittels, z. B. Kalk, aufweist.

In herkömmlichen Schmelzkammerfeuerungen ist es lediglich möglich, maximal 90 bis 95% der in der Kohle enthaltenen Asche im schmelzflüssigen Zustand abzuziehen. Dies bedeutet andererseits, daß 5 bis 10% der Asche im Verbrennungsgas verbleiben und diese mit dem Verbrennunsgas ausgetragen wird. Die meisten Komponenten wie Na, V, S, K und dgl. sind im Ofen gasförmig, und zwar infolge der Hochtemperaturverbrennung, und diese Komponenten gehen in den flüssigen Zustand auf der Oberfläche des Ofens und dgl. über, so daß hieraus oft Störungen des Ofens oder der Anlage entstehen. Wird eine kombinierte Anlage benutzt, die eine Turbine enthält, so können durch die vorstehend erwähnten Abgaskomponenten ernste Probleme entstehen.

Unter Berücksichtigung dieser Nachteile ist es Aufgabe der Erfindung, die Komponenten Na, V, S, K und dgl. aus dem Abgas der Schmelzkammerfeuerung zu entfernen und eine im Wirkungsgrad verbesserte Anlage zu schaffen, wobei in dieser eine Gasturbine integriert ist.

Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß mit den Merkmalen im Kennzeichen des Patentanspruches 1. Vorzugsweise Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Erfindung und deren Vorteile sollen nachfolgend ausführlich anhand der Zeichnungen erläutert werden. Dabei zeigt

Fig. 1 ein Flußdiagramm mit einer Ausführung der Schmelzkammerfeuerung gemäß der Erfindung und

Fig. 2 ein weiteres Beispiel für den Austrag der Schlacke aus der Feuerung.

In Fig. 1 wird fein pulverisierte Kohle in die Kammerfeuerung 2 durchdie Kohlezuführungsleitung 1 geblasen. Die eingeblasene Kohle reagiert heftig mit Verbrennungsluft, die durch die erste Luftleitung 3 in die Hochlastatmosphäre derSchmelzkammerfeuerung eingeblasen wird. Die pulverisierte Kohle wird, während sie reagiert, durch die Luftwirbel aus der Sekundärleitung 4 und der Drittluftleitung 5 verwirbelt, so daß Kohle bei hoher Temperatur (1600 bis 1700°C und mehr) verbrannt wird und sich dabei entlang der Kammerinnenwand bewegt. Als Folge davon wird aus derAsche, die aus der feinpulverisierten Kohle bei der Verbrennung entsteht, ein Schlackestrom, und dieser Schlackestrom wird dazu gebracht, entlang der Innenwand abwärts zu fließen.

Nach Erreichen der Schlackenprallwand 6 tropft der Schlackenstrom, im schmelzflüssigen Zustand, in die Schlackegranuliereinrichtung 8 durch die Öffnung 7.

In der Schlackegranuliereinrichtung 8 wird die geschmolzene Schlacke durch einen Luft- oder Wasser strom, der durch die Leitung 9 zugeführt wird, wegge blasen. Hierdurch erfolgt eine Wind- oder Wassergranu lation und gleichzeitig eine Abkühlung, so daß die Schlacke in Körner überführt wird, die jeweils einen Durchmesser von einigen Millimetern haben. Diese Schlackekörner tropfen zunächst in einen Schlackekorn trog 10 und werden dann kontinuierlich dem oberen Teil eines Schlackekornsammelturmes 12 mittels des Zuteilers 11 zugeführt, so daß auf diese Weise der Turm mit Schlackekorn gefüllt wird. Die Höhe der gesammelten Schlackekörner im Turm kann dadurch gesteuert werden, daß fortlaufend Schlackekorn vom Turm durch den Trichter abgezogen wird. Nebenbei wird Luft 14 zum Dichten und Kühlen des Schlackekorns durch den Trichter zugeführt, wodurch die Schlackekörner abgekühlt und als Korn mit niedriger Temperatur abgezogen werden können. Die oben erwähnte Luft zum Granulieren der Schlacke wird durch die Leitung 15 wieder der Luftleitung 3 zugeführt. Andererseits entsteht Verbrennungsgas hoher Temperatur durch die Verbrennung in der Kammer, und dieses enthält Komponenten wie Na, V, K, S und dgl. und Staub mit SiO₂, Al₂O₃, Fe₂O₃ und dgl.

Das Verbrennungsgas wird einem Sekundärreaktor 16 durch dessen Abgaseinlaß 17 zugeführt. In diesem Fall wird dem Ein laß auch Luft durch die Leitung 18 zusätzlich zu der Zweit- und Drittluft zugeführt, wobei die Luftzuteilung durch die entsprechenden Leitungen so erfolgen kann, daß die Entstehung von NO_x minimiert wird. Das Abgas, das dem Sekundärreaktor 16 zugeführt wird, wird durch Luft aus der Leitung 19 abgekühlt, so daß die Abgastemperatur auf etwa 1100°C abgesenkt wird. Anschließend wird das Abgas mit fein pulverisiertem Kalk (dessen Hauptkomponente CaO ist) gemischt, wobei dieser durch die Zuführung 20 eingebracht wird und das im Abgas enthaltene SO_x reagiert mit dem CaO zur Entschwefelung z.Abb. B. wie folgt:

CaO + SO₂ + ¹/₂ O₂ ⇄ CaSO₄

Zur Beschleunigung der Reaktion ist ein Verhältnis Ca/S = 5 oder mehr notwendig.

Während dieser Reaktion werden die Komponenten Na, V, K und dgl. zu Nebel oder Dunst im geschmolzenen Zustand und lagern sich an dem feinen festen Pulver von CaO, CaSO₄ und dgl. an. Dies feine feste Pulver bewegt sich im Sekundärreaktor 16 abwärts. Ein Teil des CaSO₄, CaO und dgl. wird im Trichter 21 gesammelt und durch den Auslaß 22 abgegeben. Das Abgas wird in den unteren Teil des Schlackekornsammelturmes 12 durch einen Abgasaus laß 23 im Sekundärreaktor 16 und durch die Leitung 24 eingeleitet und strömt durch die gesammelten Schlackekörner nach oben. Auf diesem Weg lagert sich der geschmolzene Staub wie auch CaO, CaSO₄ und dgl. - was im Abgas enthalten ist - an den Oberflächen der Schlackekörner an und wird auf diese Weise aus dem Abgas entfernt. Letzteres wird aus dem Turm durch die Leitung 25 abgelassen.

Die niedrig schmelzenden Komponenten Na, V, K und dgl. wirken als Bindemittel bei diesem Verfahren. Das aus der Leitung 25 austretende Abgas enthält nur wenig Staub, NO_x und SO_x. Auf diese Weise kann das so behandelte Abgas nicht nur direkt einem Kessel, sondern auch einer Turbine zugeführt werden. Die Schmelzkammerfeuerung und der Sekundärreaktor 16 können wassergekühlt oder wärmeisoliert sein.

Anstelle der in der Fig. 1 gezeigten Schlackenprallwand 6 kann die Kammer an der Sekundärreaktorseite auch voll ständig geschlossen sein, wie die Fig. 2 zeigt. Die Schlacke wird hierbei durch eine Öffnung 7 im unteren Teil abgezogen und der Schlackegranuliereinrichtung 8 zugeführt. Andererseits wird das Verbrennungsgas an der oberen Seite durch eine Öffnung dem Sekundärreaktor 16 zugeleitet.

Durch die erfindungsgemäße Lösung werden die bei der Verbrennung erzeugten und im Abgas enthaltenen Kompo nenten Na, V, K, S und dgl. mit hohem Wirkungsgrad entfernt mit dem Ergebnis, daß die Entstickungsanlage und die Entschwefelungsanlage, die sonst bei mit feiner pulversierter Kohle befeuerten Kesseln notwendig sind, entfallen können. Auf diese Weise lassen sich die Kosten merklich verringern und für den Fall, daß die Anlage mit einer Gasturbine kombiniert wird, kann eine bemerkenswerte Erhöhung des Anlagenwirkungsgrades erwartet werden.

Claims

1. Schmelzkammerfeuerung mit einer Schlackengranuliereinrichtung sowie einem Sekundärreaktor, der einen Abgaseinlaß für das Abgas aus der Kammerfeuerung und einen Abgasauslaß und eine Leitung zur Zuführung von pulverisiertem Kalk aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß an die Schlackengranuliereinrichtung (8) ein Schlackekornsammelturm (12) für die aus der Granuliereinrichtung austretenden Schlackekörner angeschlossen ist, der am unteren Ende einen Kornabzug (13) besitzt, daß der Sekundärreaktor (16), dessen Abgseinlaß (17) im oberen Bereich und dessen Abgasauslaß (23) im unteren Bereich angeordnet sind, über den Abgasauslaß (23) und eine Leitung (24) mit dem unteren Bereich des Schlackekornsammelturmes (12) verbunden ist und daß eine weitere Leitung (25) für das abzugebende gereinigte Abgas oberhalb der Leitung (24) vom Schlackekornsammelturm (12) ausgeht.

2. Schmelzkammerfeuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abgaseinlaß (17) des Sekundärreaktors (16) mit dem Auslaß der Kammerfeuerung (2) verbunden ist und daß dazwischen Schlackenprallwände (6) vorgesehen sind.

3. Schmelzkammerfeuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im oberen Bereich der Kammerfeuerung (2) ein Abgasauslaß (26) vorgesehen ist, der mit dem Sekundärreaktor (16) verbunden ist.