DE4003499C2

DE4003499C2 -

Info

Publication number: DE4003499C2
Application number: DE19904003499
Authority: DE
Inventors: Bodo Dr.-Ing. O-8210 Freital De Wolf; Burkhard Dr.-Ing. O-8020 Dresden De Moeller; Wolfgang Von Dr.-Ing. O-8902 Goerlitz De Woedtke; Georg Dr. Wien At Beckmann; Hubert 5270 Gummersbach De Steven
Original assignee: L&C Steinmueller GmbH
Current assignee: Hitachi Zosen Inova Steinmueller GmbH
Priority date: 1989-02-06
Filing date: 1990-02-06
Publication date: 1992-09-03
Also published as: AU4914490A; DE4003499A1; DD279937A1; DD279937B5

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Trocknung, Mahlung und Verbrennung für ballastreiche Brennstoffe, insbesondere mit hohem Wassergehalt an Dampfkessel- oder Ofenfeuerungsanlagen, bestehend aus einem Wirbelschichttrockner, in dem sich ein indirekt beheiztes Wirbelbett aus getrocknetem Brennstoff befindet, dem wasserhaltiger Brennstoff geringer Korngröße zugeführt wird, das mit Luft und/oder der Feuerungsanlage entnommenem Verbrennungsgas fluidisiert wird und aus dem Trocknungsbrüden abgezogen werden, mindestens einer Mühle, und Brennern, wobei Wirbelschichttrockner, Mühle und Brenner in Richtung des Brennstoffmassenstromes in der genannten Reihenfolge miteinander verbunden sind und der in der Mühle aus getrocknetem Brennstoff in Anwesenheit eines Gases gemahlene Brennstaub gemeinsam mit dem Gas den Brennern zugeführt wird.

Aus der DD-PS 67 770 ist ein Verfahren bekannt, bei dem in einer ersten Ausführungsform aus einem auch als Wirbelschichttrockner dienenden Bunker abgezogene und mit Brennstaub beladene Brüden einem Staubabscheider zugeführt werden. Der in dem Staubabscheider abgeschiedene Staub wird über einen vor einem Brenner der Feuerungsanlage angeordneten Injektor der Verbrennung zugeleitet. Die Brüden selbst werden an die Umgebung abgegeben. Bei einer anderen Ausführungsform der DD-PS 67 770 werden die brennstaubbeladenen Brüden mit Hilfe eines Gebläses ohne Staubabscheidung direkt dem Brenner der Feuerungsanlage zugeführt.

Der getrocknete Brennstoff wird bei beiden Ausführungsformen aus dem Wirbelschichtreaktor über eine Zellenradschleuse abgezogen und mit gesondert herangeführtem Rauchgas von hoher Temperatur aus dem Feuerraum der Mühle zugeführt und von dort als Brennstaub-Rauchgas-Gemisch der Feuerungsanlage zugeleitet. Die Beladbarkeit des Rauchgasstromes nach der Mühle mit Brennstaub bestimmt den Rauchgasmassenstrom, d. h. dieser ist nicht frei wählbar und durch die Feuerungsanlage bestimmt, die der Vorrichtung zur Trocknung, Mahlung und Verbrennung nachgeschaltet ist.

Weiterhin ist aus der DD-PS 2 24 648 eine Vorrichtung zur Trocknung und Mahlung von ballastreichen Brennstoffen, die einer Verbrennung zugeführt werden sollen, bekannt, die einen Wirbelschichttrockner besitzt, bei dem als Wirbelschichtmedium Wasserdampf eingesetzt wird. Aus diesem Grunde werden die Trocknungsbrüden aus dem Wirbelschichtreaktor nicht rezirkuliert. Die aus dem Wirbelschichttrockner abgezogenen Trocknungsbrüden werden im wesentlichen abgeführt und nicht rezirkuliert. Ein Teil der Trocknungsbrüden wird vor der Mühle eingespeist, um den Mahlvorgang zu inertisieren. Die Brüden werden aber nicht als Fördergas eingesetzt, und die getrocknete Kohle wird über eine Zellradschleuse in ein gesondertes Fördergas eingebracht.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine gattungsgemäße Vorrichtung zu schaffen, bei der der energetische Aufwand für den Betrieb des Trockners so gering wie möglich gehalten wird und der Brennstoffmassenstrom sicher über Mühle und Brenner der Feuerung zugeführt wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß dem Wirbelschichttrockner Brennstoff mit einem Körnungsband unter 10 mm zugeführt wird, daß bei Einsatz des Verbrennungsgases dieses mit einem Temperaturniveau von 70 bis 300°C entnommen wird, daß dem Wirbelschichtmedium rezirkulierte Trocknungsbrüden aus dem Trockner selbst beigemischt werden können und daß der im Wirbelschichttrockner anfallende getrocknete Brennstoff und aus dem Wirbelschichttrockner abgezogene Trocknungsbrüden gemeinsam die Mühle durchlaufen und den Brennern zugeführt werden.

Da die Brüden mit der Trockenkohle gemeinsam durch die Mühle und von dort gemeinsam zu den Brennern der Feuerung gefahren werden, übernehmen sie auch Transportaufgaben und sorgen für die durchgehende Inertisierung, so daß die Brand- und Explosionsgefahr zwischen Trockner und Feuerungsanlage so gering wie möglich gehalten ist. Der maximale Luftanteil im Wirbelmedium kann begrenzt werden.

Weiterhin wird bevorzugt, daß der Wirbelschichttrockner mit Vorrichtungen ausgerüstet ist, die den Austrag der getrockneten Brennstoffe in Höhe der Wirbelschichtoberfläche und des Wirbelbodens gestatten, und der Wirbelschichttrockner mit der Mühle so verbunden ist, daß der Brüden und die in Höhe der Wirbelschichtoberfläche entnommenen getrockneten Brennstoffe der Mühle und die in Höhe des Wirbelbodens entnommenen getrockneten Brennstoffe einer externen Verbrennungsvorrichtung oder einer anderen externen Vorrichtung, z. B. zur Abtrennung mineralischen Ballastes, zugeführt werden. Auf diese Weise kann bei Einsatz der Vorrichtung zur Trocknung von Brennstoffen mit hohem mineralischem Ballast, wie Pyrit und Steinholz, auf einfache Weise dafür Sorge getragen werden, daß der Ballast nicht in die nachgeschaltete Feuerungsanlage gelangt.

In diesem Zusammenhang ist auf die DD-PS 2 74 267 zu verweisen, bei der aus einer in den Rauchgasstrom einer Feuerungsanlage eingeschalteten Wirbelschichttrocknungsvorrichtung grobkörnige Brennstoffe und mineralischer Ballast entnommen und einer gesonderten Verwertung bzw. Nachverbrennung zugeführt werden.

Ebenfalls vorteilhaft ist es, wenn die Vorrichtung zusätzlich mit einer Sichter- oder Durchlaufmühle gekoppelt ist, in der getrockneter Brennstoff aus dem Wirbelschichttrockner oder der Mühle weiter aufgemahlen wird. Auf diese Weise kann Brennstoff mit höherer Feinheit für externe Verbraucher produziert werden. Mehrere Mühlen mit einem Wirbelschichttrockner zu koppeln kann ebenfalls zweckmäßig sein.

Schließlich ist es vorteilhaft, wenn der Wirbelschichttrockner mit Anzapfdampf von einer Turbine her betreibbar ist und dabei in weiter bevorzugter Weise der Anzapfdampf durch eine Turbine geführt ist, die ein Gebläse für die Druckerhöhung des Fluidisierungsgases für den Wirbelschichttrockner antreibt.

Die Erfindung soll nachfolgend an einem Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung, in der die Einordnung der erfindungsgemäßen Vorrichtung in einen Kraftwerkblock für Rohbraunkohle dargestellt ist, näher erläutert werden.

Beim Stand der Technik wird vorgebrochene Rohbraunkohle 1 und aus dem Feuerraum des Kessels 7 bis 1000°C heißes Verbrennungsgas über eine Leitung 2 einer Ventilatorschlagrad- oder Schlägermühle 3 zugeführt. Die Mühle 3 fördert die Brüden 4, bestehend aus verdampftem Brennstoffwasser und abgekühltem Verbrennungsgas, und Brennstaub 5 zu den Brennern 6, mit deren Hilfe der Brennstaub 5 im Feuerraum des Kessels 7 verbrannt wird. Beim Stand der Technik wird zum Zwecke der Brennstofftrocknung dem Feuerraum des Kessels 7 und damit dem Prozeß exergetisch hochwertige Wärmeenergie entnommen.

Erfindungsgemäß wird auf eine Körnung bis 10 mm zerkleinerte Rohfeinkohle 8 einem indirekt beheizten Wirbelschichttrockner 9 zugeführt, aus dem in Höhe der Wirbelbettoberfläche 10 und über den Wirbelboden 11 im Wirbelbett 12 getrockneter Brennstoff entnommen werden kann. Die indirekte Beheizung des Wirbelbettes 12 erfolgt mit Dampf 13, der der Turbine 14 zwischen den Mittel- und Niederdruckstufen entnommen wurde. Vor seiner Kondensation in einem Heizregister 15 des Wirbelbettes 12 leistet der Dampf 13 in einer Antriebsturbine 16 Arbeit, die zur Druckerhöhung des Fluidisierungsgases 17 mit Hilfe eines Gebläses 18 erforderlich ist. Das Gebläse 18 kann über eine Leitung 19 Luft, über eine Leitung 20 abgekühltes Verbrennungsgas aus dem Kraftwerksblock und über eine Leitung 21 Brüden aus dem Wirbelschichttrockner 9 ansaugen. Der Wirbelschichttrockner 9 ist über Leitungen 22 und 23 erfindungsgemäß mit der Mühle 3 verbunden, wobei über die Leitung 22 die Brüden und über die Leitung 23 der getrocknete Brennstoff gefördert werden.

Ebenfalls erfindungsgemäß werden Brüden 4 und Brennstaub 5 aus der vorhandenen Mühle 3 in die vorhandenen Brenner 6 gefördert. Bei Nutzung der erfindungsgemäßen Vorrichtung entfällt die Entnahme von Verbrennungsgas über die Leitung 2 aus dem Feuerraum des Kessels 7. Der Wärmeenergiebedarf des Wirbelschichttrockners 9 wird durch Dampf 13 gedeckt, der den größten Teil seines Arbeitsvermögens bereits in den Turbinen 14 und 16 abgegeben hat. In einer Entstaubungsanlage 24 kann der über die Leitung 22 zugeführte Brüden vor seiner Ansaugung über die Leitung 21 durch das Gebläse 18 gereinigt werden. Der dabei anfallende Brennstaub kann erfindungsgemäß zur Bedarfsdeckung bei externen Verbrauchern eingesetzt werden. Der zum Zwecke der Brennstaubgewinnung in der Entstaubungsanlage 24 gereinigte Brüden kann über die Leitungen 25 und 26 wieder der Mühle 3 oder über die Leitung 2 dem Feuerraum des Kessels 7 zugefahren oder aber auch über die Leitung 27 an die Umgebung abgegeben werden.

Der zur Beheizung des Wirbelschichttrockners 9 erforderliche Heizdampf wird im Ausführungsbeispiel der Turbine 14 zwischen den Mittel- und Niederdruckstufen bei p=0,375 MPa und t=270°C entnommen.

Vor seinem Einsatz als Heizdampf im Trockner leistet dieser Entnahmedampf in einer Antriebsturbine 16 eines Kompressors 18 Arbeit zur Druckerhöhung des zur Fluidisierung im Trockner erforderlichen Rückgases.

Die Enthalpie des Dampfes reduziert sich dadurch vor seinem Einsatz als Heizdampf im Trockner um 90 kJ/kg, und Druck und Temperatur des Dampfes sinken, so daß der Dampf vor dem Trockner mit einem Druck von 0,22 MPa und einer Temperatur t=220°C als Heizdampf zur Verfügung steht.

Diese zusätzliche Entnahme von Heizdampf für das Betreiben der erfinderischen Lösung reduziert das Arbeitsvermögen des Frischdampfes, bezogen auf die Brutto-Blockleistung.

Die Brutto-Blockleistung könnte somit durch die Anwendung der erfinderischen Vorrichtung gesteigert werden, während die Nettoleistung ebenfalls steigt. Bezogen auf eine konstante Nettoproduktion des Kraftwerksblocks, ergibt sich daraus eine Brennstoffeinsparung. Während die erfinderische Vorrichtung im Feuerraum des Dampfkessels gegenüber dem Stand der Technik gleiche Bedingungen und somit gleiche adiabate Verbrennungstemperaturen sichert, würde sich bei konstantem Brennstoffeinsatz die Rauchgasbelastung im Wärmetauscherteil des Kessels wegen der wegfallenden Rauchgasrücksaugung aus dem Feuerraum erhöhen.

Soll die Nettoleistung des Blockes gesichert werden, dann ist bei Realisierung der erfinderischen Vorrichtung entsprechend dem absinkenden Nettoarbeitsvermögen des Dampfes der Massestrom im Wasser-Dampf-Kreisprozeß gegenüber dem Stand der Technik zu steigern.

Sollte die zur Leistungssicherung notwendige Erhöhung des rauchgasseitigen Volumenstromes nicht möglich sein, dann kann bei Ausschöpfung der möglichen adiabaten Verbrennungstemperatur entweder der Volumenstrom des Rückgases reduziert oder ein Teil der Brüden aus dem Trockner vor dem Brenner an die Umgebung abgegeben werden. Wichtig ist dabei, daß als Rückgas für den Betrieb des Wirbelschichttrockners nicht ein Teil der im Feuerraum der Feuerungsanlage wenig abgekühlten Verbrennungsgase verwendet wird, sondern ein bereits auf eine Temperatur im Bereich von 70 bis 300°C abgekühltes Verbrennungsgas, das z. B. einen wesentlichen Teil seiner Wärme bereits an Heizflächen abgegeben hat.

Aufstellung der verwendeten Bezugszeichen

1 Rohbraunkohle
2 Leitung
3 Mühle
4 Brüden
5 Brennstaub
6 Brenner
7 Kessel
8 Rohfeinkohle
9 Wirbelschichttrockner
10 Wirbelbettoberfläche
11 Wirbelboden
12 Wirbelbett
13 Dampf
14 Turbine
15 Heizregister
16 Antriebsturbine
17 Fluidisierungsgas
18 Gebläse
19 Leitung
20 Leitung
21 Leitung
22 Leitung
23 Leitung
24 Entstaubungsanlage
25 Leitung
26 Leitung
27 Leitung

Claims

1. Vorrichtung zur Trocknung, Mahlung und Verbrennung für ballastreiche Brennstoffe, insbesondere mit hohem Wassergehalt an Dampfkessel- oder Ofenfeuerungsanlagen, bestehend aus einem Wirbelschichttrockner, in dem sich ein indirekt beheiztes Wirbelbett aus getrocknetem Brennstoff befindet, dem wasserhaltiger Brennstoff geringer Korngröße zugeführt wird, das mit Luft und/oder der Feuerungsanlage entnommenem Verbrennungsgas fluidisiert wird und aus dem Trocknungsbrüden abgezogen werden, mindestens einer Mühle, und Brennern, wobei Wirbelschichttrockner, Mühle und Brenner in Richtung des Brennstoffmassenstromes in der genannten Reihenfolge miteinander verbunden sind und der in der Mühle aus getrocknetem Brennstoff in Anwesenheit eines Gases gemahlene Brennstaub gemeinsam mit dem Gas den Brennern zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet,
daß dem Wirbelschichttrockner (9) Brennstoff (8) mit einem Körnungsband unter 10 mm zugeführt wird,
daß bei Einsatz des Verbrennungsgases dieses mit einem Temperaturniveau von 70 bis 300°C entnommen wird,
daß dem Wirbelschichtmedium rezirkulierte Trocknungsbrüden aus dem Trockner selbst beigemischt werden können
und daß der im Wirbelschichttrockner (9) anfallende getrocknete Brennstoff und aus dem Wirbelschichttrockner (9) abgezogene Trocknungsbrüden (4) gemeinsam die Mühle (3) durchlaufen und den Brennern (6) zugeführt werden.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Wirbelschichttrockner (9) mit Vorrichtungen ausgerüstet ist, die den Austrag der getrockneten Brennstoffe in Höhe der Wirbelschichtoberfläche (10) und des Wirbelbodens (11) gestatten, und der Wirbelschichttrockner (9) mit der Mühle (3) so verbunden ist, daß der Brüden und die in Höhe der Wirbelschichtoberfläche (10) entnommenen getrockneten Brennstoffe der Mühle (3) und die in Höhe des Wirbelbodens (11) entnommenen getrockneten Brennstoffe einer externen Verbrennvorrichtung oder einer anderen externen Vorrichtung, z. B. zur Abtrennung mineralischen Ballastes, zugeführt werden.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zusätzlich mit einer Sichter- oder Durchlaufmühle gekoppelt ist, in der getrockneter Brennstoff aus dem Wirbelschichttrockner (9) oder der Mühle (3) weiter aufgemahlen wird.

4. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Wirbelschichttrockner (9) mit Anzapfdampf von einer Turbine (14) betreibbar ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Anzapfdampf durch eine Turbine (16) geführt ist, die ein Gebläse (18) für die Druckerhöhung des Fluidisierungsgases für den Wirbelschichttrockner (9) antreibt.