DE3712801C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verfeuern von salzhaltiger Braunkohle, insbesondere solcher mit einem Gehalt an Alkalien von mehr als 2% zur Dampferzeugung nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Braunkohlen normaler Zusammensetzung lassen sich in Staub­ feuerungen und Wirbelschichtfeuerungen von Dampferzeugern verbrennen. Weist jedoch die Asche der Braunkohle ein un­ günstiges Verhältnis von sogenannten basischen Bestand­ teilen wie CaO und MgO zu sogenannten sauren Bestandteilen wie SiO₂ und Al₂O₃ bei Anwesenheit von Alkalien auf, so werden die Braunkohlen um so schwieriger verfeuerbar, je höher das Basen/Säuren-Verhältnis und der Alkaligehalt werden (BRAUNKOHLE 1976, Nr. 6, S. 206-217). Diese Braunkohlen sind dann entweder nur unter Verwendung von Sonderkonstruk­ tionen verfeuerbar oder gelten als für die Verfeuerung nicht geeignet. Als Sonderkonstruktion an staubgefeuerten Kesseln kommt u.a. eine niedrige Flammentemperatur durch Rückführung von kaltem Rauchgas in Frage.

Aus der DD-PS 2 15 144 ist ein Verfahren zum Verbrennen von salzhaltiger Braunkohle bekannt, bei dem die Schwierigkeiten vermieden werden soll, die daraus resultieren, daß die in der Asche enthaltenen Alkalien bei verhältnismäßig niedriger Temperatur verdampfen. Zu diesem Zweck wird ein Additiv, z. B. Kalkstein, in einer vorgegebenen Körnung als Bettmaterial zugegeben, sind die Mediumgeschwindigkeit und die Korngröße des Bettmaterials so aufeinander abgestimmt, daß eine große Intensität der Verwirbelung der Feststoffe erzielt wird und wird die Temperatur in der Wirbelschicht auf 780 bis 900°C gehalten. Wegen dieser verhältnismäßig hohen Bettemperatur muß trotz der Anwesenheit eines Additivs mit einer vermehrten Verdampfung von Alkalien gerechnet werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Verfeuern von salzhaltiger Braunkohle zu schaffen, das aufgrund einer besonderen Temperaturführung auch für solche salzhaltigen Braunkohlen geeignet ist, die in konventio­ nellen Dampferzeugern nicht oder nur bedingt einsetzbar waren.

Diese Aufgabe wird bei einem gattungsgemäßen Verfahren erfin­ dungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die Wirbelschicht läßt im Vergleich zu einer Staubfeuerung eine niedrigere Verbrennungstemperatur zu. Das kalte Rauchgas dient bei der Abwesenheit von Bündelheizflächen in der Wirbelschicht und/oder dem Freiraum als Wärmeträger zur Aufnahme der Verbrennungswärme aus der Wirbelschicht und dem Freiraum. Bei der Verfeuerung von normaler Braunkohle bedeutet das, daß durch die Rauchgasrezirkulation eine Anpassung an die jeweils wirtschaftlichste und aus kohlespezifischen Bedingungen erforderliche Verbrennungstemperatur in der Wirbelschicht und dem Freiraum gegeben ist. Bei der Verwendung von salzhaltiger Braunkohle mit einem erhöhten Alkaligehalt kann eine so niedrige Temperatur eingehalten werden, bei der eine Verdampfung der Alkalien nur zum Teil stattfindet. Die Einhaltung niedriger Wandtemperaturen im Freiraum verhindert, daß sich schwer zu entfernende Beläge an der Rohrwand ansetzen. In der Nachverbrennungszone wird durch eine gezielt einstellbare, höhere Temperatur für einen Ausbrand der aus der Wirbelschicht austretenden gasförmigen Bestandteile der Kohle und der mitgerissenen Kohlepartikel gesorgt. Durch die Merkmale des Anspruches 2 wird erreicht, daß die Heizflächen mit hoher Wandtemperatur, auf denen brennstoffbedingt salzhaltige Beläge anhaften, in einen zweiten Rauchgaszug verlegt sind. Die bei der Abreinigung der Heizflächen anfallenden salzhaltigen Produkte gelangen somit nicht wieder in die Wirbelschicht, so daß ein Aufsalzen vermieden wird. Die Merkmale des Anspruches 3 dienen der Aufrechterhaltung einer für einer den Betrieb der Wirbelschicht ausreichenden Menge Bettmaterials, ohne daß sich der Alkaligehalt in der Wirbelschicht anreichert.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend an der Zeichnung erläutert, die ein Verfahrensschema zur Durchführung der Erfindung darstellt.

Ein zur Verfeuerung von Braunkohle dienender Dampferzeuger ist als Mehrzug-Kessel ausgebildet und weist einen ersten Rauchgaszug 1, einen zweiten Rauchgaszug 2 und einen dritten Rauchgaszug 3 auf, die durch von Wasser und Wasserdampf durchströmte, gasdichte Rohrwände begrenzt sind. Der erste Rauchgaszug 1 dient als Brennkammer und nimmt im unteren Teil eine Wirbelschicht 4 auf. Die Wirbelschicht 4 ist mit einer außerhalb liegenden Ascheaufbereitungsvorrichtung 5 verbunden. Oberhalb der Wirbelschicht 4 kann durch Ausbiegungen eine Einschnürung 6 gebildet werden, die eine zusätzliche Vermischung der Rauchgase bewirkt. Der Innenraum des ersten Rauchgaszuges 1 ist frei von Bündelheizflächen gehalten und stellt einen Freiraum 7 dar. Der zweite und dritte Rauchgaszug 2, 3 sind durch einen Kesseltrichter 8 verbunden, an dessen unterem Ende eine Austragsvorrichtung 9 angeordnet ist. In dem zweiten und dem dritten Rauchgaszug 2, 3 sind Heizflächen 10, 11 angeordnet, die als Überhitzer oder Economiser geschaltet sind. Zur Abreinigung der Heizflächen 10, 11 sind Rußbläser vorgesehen.

In der Wirbelschicht 4 des beschriebenen Dampferzeugers wird bevorzugt salzhaltige Braunkohle verfeuert, deren Asche einen Alkalianteil von mehr als 2% enthält. Diese Kohle wird über einen Kohleeintrag 12 in die Wirbelschicht 4 eingespeist, in der sie mit Hilfe von Luft verbrannt wird. Die Luft wird über ein Gebläse 13 durch eine Luftleitung 14 in die Wirbelschicht eingespeist. Bevorzugt wird die gesamte für die Verbrennung notwendige Luft in die Wirbelschicht 4 eingetragen. Alternativ kann auch vorgesehen werden, daß ein Teil der Luft als Sekundär- und Tertiärluft in den Freiraum 7 oberhalb der Wirbelschicht 4 eingebracht wird. Eine solche Lufteinteilung ist besonders dann vorzusehen, wenn normale Braunkohle mit einem erhöhten Stickstoffgehalt zum Einsatz kommt.

Von dem kalten Ende des Dampferzeugers wird kaltes Rauchgas mit Abgastemperatur abgezogen und über ein Rezirkulationsgebläse 15 und Rauchgasleitungen 16 in die Wirbelschicht 4 und den Freiraum 7 oberhalb der Wirbelschicht 4 eingespeist. Zum Ausgleich des Druckunterschiedes innerhalb der Wirbelschicht 4 dient ein Druckerhöhungsgebläse 17. Das kalte Rauchgas nimmt die in der Wirbelschicht 4 und in der Nachverbrennungszone innerhalb des Freiraumes 7 entstehende Verbrennungswärme zum Teil auf. Die Menge und die Aufteilung des kalten Rauchgases erfolgt in der Weise, daß in der Wirbelschicht 4 und vor der ersten Heizfläche 10 in dem zweiten Rauchgaszug 2 eine Temperatur von maximal 780 Grad C eingestellt wird. In der Nachverbrennungszone, in der die aus der Wirbelschicht 4 ausgetragenen Kohlepartikel und die brennbaren Gase nachverbrannt werden, beträgt die Gastemperatur etwa 850 Grad C. Über den Mediumdurchfluß durch die Rohrwände des Freiraumes 7 wird eine Wandtemperatur eingestellt, die mit etwa 400 Grad C unterhalb der Erweichungstemperatur der Flugasche liegt. Durch die niedrige Bettemperatur wird erreicht, daß ein Großteil der Alkalien in der Wirbelschicht 4 nicht verdampft und daß die Alkalichloride und -sulfate der Kohleasche z. B. an Kalk gebunden werden, der zusammen mit der Kohle oder getrennt davon der Wirbelschicht 4 zugeführt wird.

Ein längerer kontinuierlicher Betrieb mit salzhaltiger Braunkohle führt zu einer Aufkonzentration des Salzgehaltes und zu einer Gleichkornbildung in der Wirbelschicht, wodurch eine gleichmäßige Fluidisierung eingeschränkt wird. Aus diesem Grund ist es erforderlich, kontinuierlich Bettasche abzuziehen. Ein Teil der Bettasche wird aus diesem Grund aus der Wirbelschicht 4 über eine Ascheleitung 18 abgeführt, gekühlt und der Ascheaufbereitungsvorrichtung 5 zugeführt. Die Ascheaufbereitungsvorrichtung ist mit einem Zulauf 19 und einer Mischeinrichtung 20 versehen. Durch die Behandlung der Asche mit einem Lösungsmittel in der Ascheaufbereitungsvorrichtung 5 wird ein großer Teil der Asche bzw. der Alkalien gelöst und über eine Abflußleitung 21 entfernt. Auf diese Weise wird das Bettmaterial zur Bindung der Sulfate und der Chloride reaktiviert. Die reaktivierte Asche wird zur Aufrechterhaltung des salzfreien Bettmaterials in die Wirbelschicht 4 zurückgeführt. Die Rückführung der Asche kann direkt oder über den Kohleeintrag 12 erfolgen. Ein Teil der aufbereiteten Asche kann aus dem System über eine Ablaufleitung 22 entfernt werden.

Claims (3)

1. Verfahren zum Verfeuern von salzhaltiger Braunkohle, insbesondere solcher mit einem Gehalt an Alkalien von mehr als 2% zur Dampferzeugung, wobei die Braun­ kohle in einer Wirbelschicht mit Luft verbrannt, das entstehende Verbrennungsgas in einem gekühlten Freiraum oberhalb der Wirbelschicht nachverbrannt und Asche aus der Wirbelschicht abgezogen wird, dadurch gekenn­ zeichnet, daß kaltes Rauchgas in die Wirbel­ schicht und den Freiraum eingeblasen wird, daß Wirbel­ schicht und Freiraum über ihre Wände gekühlt werden und daß durch die Zufuhr des kalten Rauchgases und die Küh­ lung der Wände eine Wandtemperatur unterhalb von etwa 400°C und in der Wirbelschicht und an dem gasseitigen Ende des Freiraumes eine Temperatur von maximal 780°C sowie in dem Freiraum eine Temperatur von maximal 850°C eingehalten werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß das Verbrennungsgas im Anschluß an den Freiraum in einem oder mehreren Rauchgaszügen mit darin angeordneten Heizflächen gekühlt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die in der abgezogenen Asche ent­ haltenen Alkalien aus der Asche ausgewaschen werden und daß ein Teil der ausgewaschenen Asche in die Wirbelschicht zurückgeführt wird.