DE3525642A1

DE3525642A1 - Integrierte kohletrocknungseinrichtung fuer dampfkessel oder wirbelschichtfeuerungen

Info

Publication number: DE3525642A1
Application number: DE19853525642
Authority: DE
Inventors: Rudolf Dr Wieser
Original assignee: WIESER DR RUDOLF
Current assignee: WIESER DR RUDOLF
Priority date: 1984-09-11
Filing date: 1985-07-18
Publication date: 1987-01-29

Description

Es wurde bereits in der Stammanmeldung eine integrier te Kohletrocknungseinrichtung vorgeschlagen, bei der die Feuchtigkeit der Kohle durch Anzapfdampf aus einer Dampftur bine verdampf wird und die dabei entstehenden Brüdendämpfe und Schwelgase in den Feuerraum des Dampfkessels oder in die Wirbelschichtfeuerung gelangen.

Bei dieser Kohletrocknungseinrichtung erfolgt die ei gentliche Trocknung der Kohle hauptsächlich auf aus (Vier kant-)Rohren bestehenden Trocknungsböden, über welche die vorgebrochene Kohle mittels mechanischer Vorschubeinrichtun gen weitertransportiert wird.

Es gibt nun Kohlesorten mit hohem Wassergehalt, die eine besondere Neigung zum Anbacken und Verkrusten an den Trock nungsböden und Vorschubeinrichtungen aufweisen.

Um auch diese "schwierigen" Kohlesorten bei ungestörtem Betrieb trocknen zu können, werden für diese gemäß dieser Zu satzanmeldung die bekannten Hohlschnecken-Wärmetauscher (ent wickelt von der Fa. Lurgi/Frankfurt) in sinnvoller Weise in die integrierte Kohletrocknungseinrichtung eingebaut.

Bekanntlich besteht jeder Hohlschnecken-Wärmetauscher aus einem doppelwandigen, von einem Heizmedium (Dampf, Thermo öl) beaufschlagten Gehäuse, in welchem zwei oder vier doppel wandige und ebenfalls beheizte Hohlschnecken angeordnet sind.

Die Hohlschnecken sind nun so zueinander angebracht und ihre Drehzahlen so aufeinander abgestimmt, daß sich die Schnecken während des Betriebes selbst - und auch die Innen flächen des umgebenden Gehäuses - reinigen und die vorgebro chene Kohle dabei intensiv durchmischen.

Dadurch wird ein besonderer Trocknungseffekt an der Koh le erzielt.

Die erfindungsgemäße Ausführung der integrierten Kohle trocknungseinrichtung mit durch Turbinenanzapfdampf oder Tur binenabdampf bzw. durch heißes Thermoöl beheizt Hohlschnecken- Wärmetauschern ist dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlschnek ken-Wärmetauscher auf dem Weg der Kohle vom Kohletrichter bzw. von den Kohletrichtern in die Feuerung zwischen dem(n) Kohle trichter(n) oder dem(n) Kohlebrecher(n) einerseits und den Kohlemühlen bzw. den Rost des Dampfkessels oder seiner Wirbel schichtfeuerung bzw. seiner Wirbelschichtfeuerungen anderer seits angeordnet sind.

Dabei sind die einem Kohletrichter zugeordneten Hohl schnecken-Wärmetauscher zur Erreichung einer platzsparenden Anordnung in einem Hohlschnecken-Wärmetauscherpaket teils übereinander und teils nebeneinander angeordnet. Dieses Wär metauscherpaket ist von einem gemeinsamen Gehäuse umgeben, das - zwecks Reduzierung der Wärmeverluste - außen oder innen eine Wärmeisolierung trägt.

Um die Hohlschnecken-Wärmetauscher aus diesem Wärmetau scherpaket - in axialer Richtung - ausziehen zu können, sind die stirnseitigen Gehäusewände abnehmbar ausgeführt.

Um in dem Wärmetauscherpaket eine möglichst große spezi fische Heizfläche (m²/m³) unterzubringen, beträgt der Außen durchmesser D der Hohlschnecken höchstens 300 mm.

Die Hohlschnecken-Wärmetauscher sind dampfseitig in zwei oder mehrere Gruppen unterteilt, die während des Betriebes von Turbinenanzapfdampfströmen mit unterschiedlichen Drücken beheizt sind. Dadurch ist es möglich, den Kraftprozeß in der Dampfturbine optimal zu gestalten.

Um die Trocknung der Kohle besonders intensiv ablaufen zu lassen, sind jedem Kohletrichter kohleseitig ein oder meh rere Hohlschnecken-Wärmetauscher vorgeschaltet. Dabei ist vor diesen Wärmetauschern ein Kohlevorbrecher angeordnet.

Die Kohletrichter sind zweckmäßig wieder doppelwandig ausgebildet und durch Anzapfdampf aus der Dampfturbine oder durch heißes Thermoöl beheizt. In den Kohletrichter können auch zusätzliche anzapfdampf- oder thermoölbeheizte Wärmetau scher angeordnet sein.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn innerhalb der Kohle trichter beheizte Hohlschnecken-Wärmetauscher angebracht sind, da diese den Trichterinhalt durchmischen, was die Trocknung verbessert.

Diese trichterinternen Hohlschnecken-Wärmetauscher schlie ßen - zur Verbesserung ihres Mischeffektes - mit ihren Längs achsen zur Horizontalebene spitze Winkel α ein.

Um die Gefahr von Kohlenstaubbränden oder -explosionen zu vermeiden, wird während des Betriebes von einem oder mehreren Rückführgebläsen verhältnismäßig kaltes Rauchgas als Trägerme dium des Kohlenstaubes in die Verbindungskanäle zwischen den Pakten der Hohlschnecken-Wärmetauscher und Kohlemühlen einge schleust. Dieses Rauchgas wird vor oder hinter den Verbren nungsluftvorwärmern abgesaugt.

Ist der Feuchtigkeitsgehalt der Kohle ein sehr hoher, so ist jeder Kohlenmühle transportgasseitig wenigstens ein anzapf dampfbeheizter oder thermoölbeheizter Kohlenstaubtrockner zuge ordnet.

Dieser Kohlenstaubtrockner ist zweckmäßig zwischen dem Mühlenschlagrad und dem Mühlensichter angeordnet.

Ist der Kohlenstaubtrockner durch Anzapfdampf beheizt, so besitzt dieser den höchsten Entnahmedruck.

Der Kohlenstaubtrockner besteht vorteilhaft aus Doppelroh ren, die einen geringen Verschleiß aufweisen. Das Heizmedium strömt zwischen den Innen- und Außenrohren.

Auch bei dieser Art von integrierten Kohletrocknungsein richtungen gelangen die aus der Kohlefeuchtigkeit entstehenden Brüdendämpfe und die beim Trocknungsprozeß aus der Kohle aus tretenden Schwelgase aus den Pakten der Hohlschnecken-Wärmetau scher in die Feuerung des Dampfkessels bzw. in die Wirbel schichtfeuerung. Dort werden sie sterilisiert bzw. verbrannt und belasten die Umwelt nicht.

Die Brüdendämpfe und Schwelgase, die in jenen Hohlschnek ken-Wärmetauschern entstehen, die den Kohletrichtern vorge schaltet sind, werden von einem oder mehreren Brüdengebläsen in die Feuerung gedrückt.

Bei gewissen integrierten Kohletrocknungseinrichtungen kann es zweckmäßig sein, die Hohlschnecken-Wärmetauscher mit Trocknungsböden (gemäß der Stammanmeldung) für das Trocknen der Kohle zu kombinieren.

Erfolgt die Beheizung der Hohlschnecken-Wärmetauscher - sowie der Kohletrichter und Kohlenstaubtrockner - durch heißes Thermoöl, so wird dieses in gesonderten Zwischenwär metauschern durch Turbinenentnahmedampf oder Turbinenabdampf aufgeheizt.

In den Zeichnungen sind zwei beispielsweise Ausführungs formen des Vorschlages dargestellt.

Es zeigt:

Fig. 1 in einem vertikalen Längsschnitt eine inte grierte Kohletrocknungseinrichtung mit Hohl schnecken-Wärmetauschern an einem kohlenstaub befeuerten Wasserrohrkessel.

Fig. 2 in einem vertikalen Längsschnitt eine inte grierte Kohletrocknungseinrichtung an einem Wirbelschichtofen mit Tauchheizflächen und Nachschaltblock mit Dampferzeugerheizflächen.

Bei der in Fig. 1 dargestellten integrierten Kohletrock nungseinrichtung besteht der Wasserrohrkessel 1 aus der Brenn kammer 1 a mit Kohlenstaubbrennern 1 b, dem Überhitzer 1 c, der Kesseltrommel 1 d und dem Speisewasservorwärmer 1 e. Dem Wasser rohrkessel 1 sind ein Verbrennungsluftvorwärmer 2 (Drehluvo) und ein Verbrennungsluftgebläse 3 zugeordnet.

Vom Überhitzer 1 c des Wasserrohrkessels 1 führt die Frischdampfleitung 4 zur Dampfturbine 5, die den elektri schen Generator 6 antreibt und deren Abdampf im Kondensator 7 niedergeschlagen wird. Die Dampfturbine 5 besitzt die An zapfleitungen 8 a, 8 b und 8 c, über welche drei Anzapfdampf ströme unterschiedlichen Druckes zu den Trocknungseinrich tungen der Kohle geleitet werden.

Unter der Austrittsöffnung des Kohletrichters 9 ist ein Kohlebrecher 10 angeordnet, über welchen die Kohle in das Paket 11 der Hohlschnecken-Wärmetauscher gelangt. Letzteres besteht aus einer größeren Zahl anzapfdampfbeheizter (oder thermoölbeheizter) und übereinander und nebeneinander ange ordneter Hohlschnecken-Wärmetauscher 12 a, 12 b, 12 c. Die aus ziehbaren Hohlschnecken-Wärmetauscher werden von dem Gehäuse 13 umschlossen, das außen eine Isolierung trägt und dessen Stirnflächen abnehmbar sind. (Die Zahl der tatsächlich über einander angeordneten Hohlschnecken-Wärmetauscher 12 a, 12 b, 12 c ... ist wesentlich größer als die in Fig. 1 gezeichneten).

Die oberen Hohlschnecken-Wärmetauscher sind heizdampfsei tig zu einer Gruppe zusammengefaßt, die vom Anzapfdampf niede ren Druckes aus der Anzapfdampfleitung 8 a beheizt sind. Hinge gen sind die unteren Hohlschnecken-Wärmetauscher heizdampfsei tig zu einer anderen Gruppe zusammengefaßt, die vom Anzapf dampf mittleren Druckes aus der Anzapfdampfleitung 8 b beheizt sind. Dabei wird während des Betriebes das Kohlekorn - dessen Korngröße 1-3 mm beträgt - aus der oberen Gruppe der Hohl schnecken-Wärmetauscher in die untere Gruppe transportiert.

Die Wände des Kohletrichters 9 sind doppelwandig ausge bildet und durch Anzapfdampf niedrigen Druckes aus der Anzapf leitung 8 a beheizt. Die Abfuhr des Heizkondensats erfolgt über den Kondenstopf 14.

Innerhalb des Kohletrichters 9 sind auch anzapfdampfbe heizte Hohlschnecken-Wärmetauscher 12 ^x angeordnet, deren Ach sen mit der Horizontalebene spitze Winkel α einschließen.

Dem Kohletrichter 9 sind kohleseitig Hohlschnecken-Wär metauscher 15 vorgeschaltet, die ebenfalls durch Anzapfdampf niederen Druckes aus der Anzapfleitung 8 a beheizt sind.

Die in den Hohlschnecken-Wärmetauschern 15 entstehenden Brüdendämpfe und Schwelgase werden durch das Brüdengebläse 16 über den Brüdenkanal 16 a in die Brennkammer 1 a des Wasserrohr kessels 1 gedrückt.

Den Hohlschnecken-Wärmetauschern 15 ist kohleseitig ein Kohlevorbrecher 17 vorgeschaltet, der ein Kohlekorn von 5- 10 mm Durchmesser erzeugt.

Aus dem Paket 11 der Hohlschnecken-Wärmetauscher 12 a, 12 b, 12 c gelangt das vorgebrochene Kohlekorn über den Verbindungska nal 18 in die Kohlenmühle 19.

Dieser Kohlenmühle 19 ist ein Kohlenstaubtrockner 20 zuge ordnet, der aus Doppelrohren 20 a besteht und der zwischen dem Schlagrad 19 a der Kohlenmühle 19 und deren Sichter 19 b angeord net ist.

Der Kohlenstaubtrockner 20 ist während des Betriebes durch Anzapfdampf höchsten Druckes aus der Anzapfleitung 8 c beheizt. Und zwar beaufschlagt der Anzapfdampf die Zwischenräume zwi schen den Innen- und Außenrohren der Doppelrohre 20 a.

Als Trägermedium für den Kohlenstaub wird während des Be triebes Rauchgas von dem Rückführgebläse 21 über das mechani sche Rauchgasfilter 21 a in den Verbindungskanal 18 zwischen Trockenkammer 11 und Kohlenmühle 19 sowie in die Trockenkammer 11 eingeschleust. Dadurch werden die Brandgefahr durch das Koh lekorn und die Explosionsgefahr durch den Kohlenstaub vermie den. Dieses Rauchgas wird vor dem Verbrennungsluftvorwärmer 2 abgesaugt. (Die Absaugung kann aber auch hinter demselben er folgen).

Auch die in dem Paket 11 der Hohlschnecken-Wärmetauscher 12 a, 12 b, 12 c und in der Kohlenmühle 19 entstehenden Brüden dämpfe und Schwelgase gelangen in die Brennkammer 1 a, wodurch eine Belastung der Umwelt durch diese Stoffe vermieden wird.

Die Dampfturbine 5 kann gegebenenfalls auch als Gegen druck-Dampfturbine ausgebildet sein. In diesem Falle wird der Turbinenabdampf für das Trocknen der Kohle benutzt.

Die vorbeschriebene Kohletrocknungsanlage kann - bei sorg fältiger Planung - voraussichtlich auch nachträglich an schon bestehenden Kraftwerksblöcken installiert werden.

Bei der in Fig. 2 dargestellten vereinfachten integrier ten Kohletrocknungsanlage ist diese dem Wirbelschichtofen 22 zugeordnet.

Innerhalb des Wirbelschichtofens 22 ist eine Tauchheizflä che 23 angeordnet, die von der Kesseltrommel 1 d′ über die Um wälzpumpe 24 mit Kesselwasser versorgt wird.

Dem Wirbelschichtofen 22 ist rauchgasseitig ein Nach schaltblock 25 nachgeschaltet, der einen Überhitzer 1 c′ und einen Speisewasservorwärmer 1 e′ enthält. Letzterer wird durch die Speisepumpe 26 mit Speisewasser versorgt.

Unter dem Kohletrichter 9′ ist wieder ein Kohlebrecher 10 und unter diesem das Paket 11 der Hohlschnecken-Wärmetauscher 12 a, 12 b, 12 c angeordnet.

Auch bei dieser zweiten Ausführung der integrierten Koh letrocknungseinrichtung kann - falls erforderlich - inertes Rauchgas vom Ende des Nachschaltblockes 25 über ein Rückführ gebläse in das Paket 11 der Hohlschnecken-Wärmetauscher 12 a, 12 b, 12 c gedrückt werden.

Es ist auch ein Kalkstaubbunker 27 vorgesehen, aus dem - zur Einbindung des in der Kohle enthaltenen Schwefels - über einen Zuteiler 28 Kalkstaub in den Verbindungskanal 18′ zwi schen Trockenkammer 11 und Wirbelschichtofen 22 eingeschleust wird.

Die übrigen Komponenten in Fig. 2 stimmen mit jenen in Fig. 1 dann überein, wenn die Positionsnummern dieselben sind.

Durch die hier vorgeschlagene integrierte Kohletrocknungs anlage kann der spezifische Brennstoffverbrauch eines kalori schen Kraftwerkblockes - je nach Feuchtigkeitsgehalt und Heiz wert der Kohle - um 5 bis 10% gesenkt werden.

Claims

1. Integrierte Kohletrocknungseinrichtung für Dampfkessel oder Wirbelschichtfeuerungen (Wirbelschichtöfen), be stehend aus einem oder mehreren Kohletrichtern und Koh lebrechern sowie mehreren durch Turbinenanzapfdampf oder Turbinenabdampf bzw. durch heißes Thermoöl beheizten Hohlschnecken-Wärmetauschern, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlschnecken-Wärmetauscher (12 a, 12 b, 12 c) auf dem Weg der Kohle vom Kohletrichter bzw. von den Kohle trichtern (9, 9′) in die Feuerung zwischen dem(n) Kohle trichter(n) (9, 9′) oder dem(n) Kohlebrecher(n) (10) ei nerseits und den Kohlemühlen (19) bzw. dem Rost des Dampfkessels (1) oder seiner Wirbelschichtfeuerung (22) bzw. seinen Wirbelschichtfeuerungen andererseits ange ordnet sind.

2. Integrierte Kohletrocknungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die einem Kohletrichter (9, 9′) zugeordneten Hohlschnecken-Wärmetauscher (12 a, 12 b, 12 c) in an sich bekannter Weise teils übereinander und teils nebeneinander in einem Hohlschnecken-Wärmetau scherpaket (11) angeordnet sind.

3. Integrierte Kohletrocknungseinrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das einem Kohletrich ter (9, 9′) zugeordnete Paket (11) der Kohlschnecken- Wärmetauscher von einem gemeinsamen Gehäuse (13) umge ben ist, das eine Wärmeisolierung trägt.

4. Integrierte Kohletrocknungseinrichtung nach den Ansprü chen 1, 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die stirn seitigen Gehäusewände abnehmbar ausgeführt und die ein zelnen Hohlschnecken-Wärmetauscher (12 a, 12 b, 12 c) aus dem Hohlschnecken-Wärmetauscherpaket (11) in axialer Richtung ausziehbar sind.

5. Integrierte Kohletrocknungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Außendurchmesser (D) der Hohlschnecken höchstens 300 mm beträgt.

6. Integrierte Kohletrocknungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlschnecken-Wärmetau scher (12 a, 12 b, 12 c) dampfseitig in zwei oder mehrere Gruppen unterteilt sind, die während des Betriebes von Turbinenanzapfdampfströmen mit unterschiedlichen Drücken beheizt sind.

7. Integrierte Kohletrocknungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jedem Kohletrichter (9) kohleseitig ein oder mehrere Hohlschnecken-Wärmetau scher (15) vorgeschaltet sind.

8. Integrierte Kohletrocknungseinrichtung nach Anspruch 1 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß kohleseitig vor den dem Kohletrichter (9) vorgeschalteten Hohlschnecken- Wärmetauschern (15) wenigstens ein Kohlevorbrecher (17) angeordnet ist.

9. Integrierte Kohletrocknungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wände der Kohletrichter (9) doppelwandig ausgebildet und durch Anzapfdampf aus der Dampfturbine (5) oder mittels Thermoöl beheizt sind und/oder daß innerhalb der Kohletrichter (9) anzapf dampfbeheizte oder thermoölbeheizte Wärmetauscher ange ordnet sind.

10. Integrierte Kohletrocknungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb eines Kohletrich ters (9, 9′) wenigstens ein Hohlschnecken-Wärmetauscher (12 ^x) angeordnet ist.

11. Integrierte Kohletrocknungseinrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der bzw. jeder innerhalb ei nes Kohletrichters (9, 9′) angeordnete Hohlschnecken- Wärmetauscher (12 ^x) mit seiner Längsachse zur Horizon talebene einen spitzen Winkel (α) einschließt.

12. Integrierte Kohletrocknungseinrichtung nach Anspruch 1, für einen Dampfkessel mit mehreren Kohlemühlen, dadurch gekennzeichnet, daß während des Betriebes von einem oder mehreren Rückführgebläsen (21) Rauchgas als Trägermedium des Kohlenstaubes in die Verbindungskanäle (18) zwischen den Paketen (11) der Hohlschnecken-Wärmetauscher (12 a, 12 b, 12 c), und Kohlemühlen (19) eingeschleust wird.

13. Integrierte Kohletrocknungseinrichtung nach Anspruch 1 und 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Rauchgas in an sich bekannter Weise vor oder hinter dem Verbrennungs luftvorwärmer (2) bzw. vor oder hinter den Verbrennungs luftvorwärmern des Dampfkessels (1) abgesaugt wird.

14. Integrierte Kohletrocknungseinrichtung nach Anspruch 1, für einen Dampfkessel mit mehreren Kohlenmühlen, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Kohlemühle (19) transportgas seitig wenigstens ein anzapfbeheizter oder thermoölbe heizter Kohlenstaubtrockner (20) zugeordnet ist.

15. Integrierte Kohletrocknungseinrichtung nach Anspruch 1 und 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Kohlenstaubtrock ner (20) der Kohlenmühlen (19) je zwischen Mühlenschlag rad (19 a) und Mühlensichter (19 b) angeordnet sind.

16. Integrierte Kohletrocknungseinrichtung nach Anspruch 1 und 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Kohlenstaubtrock ner (20) der Kohlenmühlen (19) während des Betriebes von Turbinenanzapfdampf mit dem höchsten Druck beheizt sind.

17. Integrierte Kohletrocknungseinrichtung nach Anspruch 1 und 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Kohlenstaubtrock ner (20) der Kohlenmühlen (19) aus Doppelrohren (20 a) be stehen, deren Zwischenräume während des Betriebes von An zapfdampf oder Thermoöl gefüllt sind.

18. Verfahren zum Betrieb einer Kohletrocknungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die aus der Kohlefeuchtigkeit entstehenden Brüdendämpfe und die beim Trocknungsprozeß aus der Kohle austretenden Schwelgase aus den Paketen (11) der Hohlschnecken-Wärmetauscher (12 a, 12 b, 12 c) in die Feuerung des Dampfkessels (1) bzw. in die Wirbelschichtfeuerung (22) gelangen.

19. Verfahren zum Betrieb einer Kohletrocknungsanlage nach Anspruch 1 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß die in den dem Kohletrichter (9) vorgeschalteten Hohlschnecken-Wär metauscher (15) aus der Kohle austretenden Brüdendämpfe und Schwelgase über ein oder mehrere Brüdengebläse (16) in die Feuerung des Dampfkessels (1) bzw. in die Wirbel schichtfeuerung (22) gedrückt werden.

20. Integrierte Kohletrocknungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie neben den Hohlschnecken- Wärmetauschern (12 a, 12 b, 12 c) auch Trocknungsböden (ge mäß der Stammanmeldung) für das Trocknen der Kohle auf weist.

21. Integrierte Kohletrocknungseinrichtung nach Anspruch 1, bei der die Trocknung der Kohle mittels heißem Thermoöl erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß dieses Thermoöl in gesonderten Zwischenwärmetauschern durch Turbinenentnah medampf oder Turbinenabdampf aufgeheizt wird.