DE3731271C2 - Vorrichtung und Verfahren zum Verfeuern hochballasthaltiger Braunkohle - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Verfeuern hochballasthaltiger Braunkohlen nach der Gattung des Hauptanspruches.

Feuerungssysteme für die Direkteinblasung von Braunkohlen enthal­ ten einen oder mehrere Hauptbrenner mit jeweils mehreren Staub­ düsen, zwischen denen Mittelluftdüsen vorgesehen sind. Oberhalb und unterhalb der Hauptbrenner ist eine Oberluft- und eine Un­ terluftdüse angeordnet (Braunkohle 1974, Heft 7, Seiten 210, 211, Bild 13). Für Braunkohlen im unteren Heizwertbereich von etwa 3000-5000 kJ/kg kommt bei diesen Feuerungssystemen nur eine Feuerung mit Brüdentrennung und teilweiser Abführung der Brüden in Frage. Hierbei wird der im Brüdenfilter abgeschiedene Kohlenstaub mit sehr geringem Wassergehalt als Stützbrennstoff unterhalb der Hauptbrenner eingeblasen (Braunkohle 1974, Heft 7, Seiten 212, 216, Bild 26). Dadurch wird eine sichere Zündung bei derartigen Ballastkohlen gewährleistet.

Seit mehreren Jahren werden Anlagen mit diesem Feuerungs­ system ausgeführt. Die Betriebsergebnisse zeigen, daß die angewandte Technik den besonderen Anforderungen entspricht. Teilweise wurden, vor allem bedingt durch große Schwankungen in der Kohlezusammensetzung, gewisse Änderungen und An­ passungen vorgenommen. Der höhere Aufwand bei den Investi­ tionen und der Betriebsüberwachung gegenüber der einfachen Direkteinblasung ist gerechtfertigt, da diese Anlagen die einwandfreie Verfeuerung von minderwertigen Braunkohlen mit hohen Ballastanteilen in Großdampferzeugern praktisch erst ermöglichen.

Beim Einsatz von hochballasthaltiger Braunkohle werden beson­ dere Anforderungen an die Planung und Ausführung von Staub­ feuerungen gestellt. Neben dem Heizwert beeinflussen die Aschezusammensetzung und die auftretenden Schwankungen in der Brennstoffqualität entscheidend die Wahl des Feuerungs­ konzeptes.

Braunkohle mit hohem Ballastgehalt von 70 bis 82% im Heiz­ wertbereich von 3000 bis 6000 kJ/kg sind bei Anwendung des normalen Braunkohlen-Feuerungssystems (direkte Ein­ blasung ohne Brüdentrennung) als Kesselbrennstoff nicht nutzbar. Trotz des für Kohle mit geringem Inkohlungsgrad typischen hohen Gehaltes an flüchtigen Bestandteilen wäre eine sichere Zündung nicht gewährleistet. Schließt man den Einsatz einer Stützfeuerung mit Fremdbrennstoff aus, so sind Maßnahmen zur Verbesserung des dem Brenner zugeführten Staub-Gas-Gemisches und zur Anhebung der Verbrennungstemperatur erforderlich.

Neben dem Verfahren der direkten Einblasung ohne Brüdentrennung sind zwei Verfahren mit teilweiser Brüdentrennung zur Zünd­ stabilisierung als Braunkohlen-Feuerungssystem bekannt.

Bei dem Verfahren der direkten Einblasung mit teilweiser Brü­ dentrennung und Brüdeneinführung in den Feuerraum wird die Rohkohle in der Mühle mit einem Gemisch aus Heißgas und Heiß­ luft getrocknet.

Durch einen der Mühle nachgeschalteten Brüdentrenner erfolgt die Aufteilung in einen Gasstrom mit erhöhter Staubsättigung, der den Hauptbrennern zugeführt wird sowie einen Brüdenstrom mit niedrigerer Sättigung, der oberhalb der Hauptbrenner in den Feuerraum geleitet wird.

Die Reduzierung des Inertgasanteiles im Bereich der Haupt­ brenner führt zu örtlich höheren Temperaturen und damit zu einem stabilen Feuer. Anwendung finden derartige Systeme im Heizwertbereich von ca. 4200 bis 7000 kJ/kg bei gleich­ zeitig hohen Wassergehalten der Kohle.

Aus Inertisierungsgründen erfolgt bei dem Verfahren der direkten Einblasung mit teilweiser Brüdentrennung und Brüdenabführung ins Freie die Trocknung durch ein Gemisch aus Heißgas und Kaltgas. Der Brüdenstrom mit geringer Staubsättigung wird in einem Elektrofilter gereinigt und in die Atmosphäre geleitet. Der abgeschiedene, feine und trockene Kohlenstaub wird pneumatisch mit Heißluft zu den Brüdenstaubbrennern gefördert, die unterhalb der Haupt­ brenner angeordnet sind. Das Ergebnis ist ein stabil brennendes Stützfeuer. Dieses System kommt zum Einsatz, wenn ein Rohkohleheizwert unter etwa 4200 kJ/kg für die Auslegungskohle zu berücksichtigen ist.

Beide der hier beschriebenen Verfahren für die Verfeuerung von Braunkohle mit hohem Ballastgehalt sind bekannt.

Es hat sich gezeigt, daß nach Inbetriebnahme von Kraftwerks­ blöcken bei höheren Lasten eine Verschlackung im Bereich der Brüdenstaubbrenner und des oberen Feuerraumtrichterbe­ reiches eintritt. Der Einsatz von Wasserbläsern konnte keine Abhilfe schaffen. Feuerraumtemperaturmessungen in Höhe der Brüdenbrenner zeigten bei Vollast Werte von ca. 1250°C. Die Ascheerweichungstemperaturen der verfeuerten Kohle schwankten zwischen 1150 und 1250°C, der Sinterbeginn zwischen 880 und 1200°C. Der niedrige Sinterbeginn ist durch den zum Teil sehr hohen CaO-Gehalt in der Asche zu erklären.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Verfeuern von hochballasthaltiger Braunkohle anzugeben, so daß auch bei höheren Lasten eine Verschlackung im Bereich der Brüdenstaubbrenner und des oberen Feuerraumtrichterbereiches nicht eintritt.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird gattungs­ gemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Vorrichtungs- und Verfahrensanspruchs gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Weitere Vorteile und Einzelheiten sind anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Feuerungssystem nach der Erfindung und

Fig. 2 die Anordnung einer Brüdenstaubdüse nach der Erfindung.

In Fig. 1 ist ein Braunkohlenfeuerungssystem mit teilweiser Brüdenabführung ins Freie dargestellt. Über einen Rohkohlen­ zuteiler 1 gelangt die Rohkohle in eine Schlägermühle 2, die über eine Rauchgasrücksaugleitung 3 mit Rauchgas von 600 bis 900°C beaufschlagt ist. Am Austritt des Spiral­ gehäuses der Gebläsestufe ist ein Brüdentrenner 4 ange­ ordnet. Aus dem Brüdentrenner 4 gelangt der größte Teil des Kohlenstaubes über Zuleitungen 5 zu Hauptbrennern 6 der einzelnen Brennerebenen. Über eine Leitung 7 gelangen die Brüden auf den Brüdentrenner 4 zum Brüdenfilter 8. Als Brüdenfilter werden vorwiegend Elektrofilter eingesetzt. Dabei sind besondere Vorkehrungen für den internen Betrieb der Filter erforderlich, um Falschlufteinbrüche zu vermeiden. Als Inertisierungsmittel während des An- und Abfahrens der Anlage werden Rauchgas oder Dampf benötigt. Vor längeren Stillständen sollen die Filter mit Wasser gespült werden, um allen Mahlstaub zu entfernen.

Aus dem Brüdenfilter gelangt ein Teil der Brüden über eine Weiche 9 auf die vorteilhafterweise vorgesehenen Staubdüsen 10 innerhalb der Hauptbrenner 6. Dabei gestattet die Weiche 9, daß 50% des Brüdenstaubes den neu installierten Staubdüsen zugeführt werden. Der übrige Teil des Brüden­ staubes aus dem Brüdenfilter 8 über eine Zuleitung 11 auf die unteren Brüdenbrenner 12. Die Zuleitungen zu den Brüden­ brennern sind mit Förderluft auf einer Leitung 13 beauf­ schlagt.

In Fig. 2 ist die Anordnung einer Brüdenstaubdüse im oberen Hauptbrenner dargestellt. Dabei wurde die Mittelluftdüse im oberen Hauptbrenner entfernt und durch eine Brüdenstaubdüse ersetzt. In allen anderen Bereichen, wie Anordnung von Ober- und Unterluft sowie der Primärstaubeintragung, sind keine Änderungen vorgenommen worden.

Aufgrund der vorteilhaften Anordnung der Brüdenstaubbrenner innerhalb der Hauptbrenner wird im kritischen Bereich des unteren Flammenraumes eine Temperaturabsenkung von 100 bis 150°C gegenüber der bisherigen Fahrweise erzielt. Die Mög­ lichkeit, mit relativ geringem Aufwand die örtliche Wärme­ entbindung im Feuerraum zu beeinflussen, zeigt die Flexibi­ lität des Systems mit teilweiser Brüdenabführung über ein Filter.

Durch die hälftige Aufteilung des Brüdenstaubstromes auf die vorhandenen Brüdenstaubbrenner und die zusätzlichen Brüden­ staubdüsen in den oberen Hauptbrennern, wird erreicht, daß auch bei Vollast Verschlackungen des Feuerraums vermieden werden. Bei Teillasten unterhalb ca. 75% kann die ursprüng­ liche Fahrweise mit einer vollen Beaufschlagung der unteren Brüdenbrenner beibehalten werden. Durch die angegebene Maß­ nahme wird die Teillaststabilität der Feuerung nicht beeinflußt.

Die im Hauptbrenner integrierte Brüdenstaubdüse bewirkt im wesentlichen die unterstützende Zündwirkung des eingetragenen Brüdenstaubes mit hohen Heizwert. Für den Hauptbrenner wirkt die Aufgabe von Brüdenstaub wie ein Zündstückbrenner.

Auch die seitliche Anordnung eines separaten Brüdenstaub­ brenners in Höhe des Hauptbrenners könnte als Neuheit gelten. Die seitliche Lage eines derartigen Brenners würde ebenso zündunterstützend sein. Die Anordnung erfordert u. U. jedoch erhöhte Aufwendungen.

Claims (4)

1. Vorrichtung zum Verfeuern hochballasthaltiger Braun­ kohle, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Strahlbrenner ein Brüdenstaubeintragrohr angeordnet ist, das innerhalb des keramischen Haupt­ brennerteils endet.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Brüdenstaubeintragrohr zum oberen Düsenstrahl und unteren Düsenstrahl des Haupt­ brenners so angeordnet ist, daß die Geschwindigkeits­ verhältnisse der Brüdenstaubeinblasung mit Primärluft der Einblasegeschwindigkeit des Hauptbrenners angepaßt sind.

3. Verfahren zum Betreiben einer Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Brüdenstaub wahl­ weise entweder lastabhängig und/oder brennstoffabhängig dem Brüdenbrenner und/oder dem integrierten Brüdenstaub­ rohr zugeführt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Brüdenstaub zur Hälfte dem Brüdenbrenner und die andere Hälfte dem integrierten Brüdenstaubrohr im Hauptbrenner zugeführt wird.