DE4131825A1 - Verfahren und anordnung zum trennen des bruedenanteils aus einem bruedengas-kohlenstaub-gemisch - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zum Trennen des Brüdenanteils aus einem Brüdengas-Koh­ lenstaub-Gemisch für eine Staubgewinnungsanlage.

Zur Gewinnung von zündfähigem Kohlenstaub ohne Wasser­ anteil zum Betrieb von Kohlenstaub-Zünd- und/oder Stütz­ brenneranlagen sind bereits zahlreiche Lösungen bekannt geworden. Dabei ist es insbesondere von Bedeutung einen hohen Auftrocknungsgrad des Kohlenstaubs zu errei­ chen. Es ist bekannt den Kohlenstaub vor seiner Eingabe in das Mühlensystem über vorgeheizte Wirbelschichtbun­ ker zu trocknen. Diese Lösung hat den Nachteil, daß ein großer technischer Aufwand zur Steuerung des Wirbelbet­ tes im Bunker notwendig ist, um die Trocknung und die Wirbelschicht aufrechtzuerhalten. Diese Lösung würde außerdem eine Auftrocknung des gesamten Kohlenstaubes vor Mühle erfordern. Für Kohlenstaubzünd- und/oder Stützbrenneranlagen ist aber nur die Auftrocknung des Teilstromes, welcher in der Abscheider-Bunkeranlage der Kohlenstaubzünd- und/oder Stützerbrenneranlage be­ nötigt wird, erforderlich (DD PS 67 770).

Es ist weiterhin bekannt, daß aus der Kohlenstaublei­ tung nach dem Mühlensystem ein Kohlenstaub-Fördergas- Gemisch abgezogen, über Abscheider der Kohlenstaub ab­ geschieden und in Zwischenbunkern gelagert wird und dieser Kohlenstaub über eine Zündstaubleitung an den Kohlenstaub-Zündbrennern eingeblasen wird. Dabei wird einmal das Abgas aus dem Abscheider über eine Verbin­ dungsleitung zur Rauchgasrücksaugung des Mühlensystems mit Hilfe des Unterdruckes vor der Mühle abgesaugt, (DD PS 2 25 183) im anderen Falle wird das Abgas mit Hilfe eines zusätzlichen Lüfters gefördert. Im ersten Falle ist die Leistung des Abscheiders beschränkt durch die Saugleistung der Ventilatormühle, wobei die Brennstoffbelastung der Ventilatormühle durch das zu­ sätzliche Ansaugen der kalten Abgase aus dem Abschei­ der vermindert wird. Im zweiten Fall ist ein zusätz­ licher Lüfter für große Fördervolumen notwendig. In beiden Fällen besteht der Nachteil, daß der im Zyklon abgeschiedene Kohlenstaub in seiner Qualität von der Brennstoffbelastung des Mühlensystems abhängig ist. So ist der Kohlenstaub bei hoher Belastung des Mühlen­ systems nur gering aufgetrocknet und gröber gemahlen als bei Teillast. Im Bunker ist somit in Abhängigkeit von der Mühlenlast Kohlenstaub mit unterschiedlicher Qualität und Brüdenwasseranfall im Auftrocknungsgrad und im Körnungszustand angeboten.

Zur Verbesserung des Auftrocknungsgrades von Kohlen­ staub für eine Staubgewinnungsanlage ist weiterhin be­ kannt geworden, die Abscheider-Bunker-Anlage durch Dampf als Wärmeträger und/oder Treibmedium zu beaufschlagen. Dies erfolgt, dadurch daß der Außenmantel der Förder­ leitungen, des Abscheiders oder des Bunkers mit einer steuerbaren Dampfvorwärmvorrichtung verbunden und/oder in den Zündbrenner ein steuerbarer Dampfejektor ange­ ordnet ist (DD PS 2 07 248). Mit dieser Lösung wird zwar eine verbesserte Auftrocknung erreicht, jedoch ist der apparative Aufwand, insbesondere an zu installierenden Rohrleitungen erheblich, was die Wirtschaftlichkeit einer derartigen Verfahrensweise in Frage stellt. Bekannt ist weiterhin, die bei der Brüdentrennung nach Kohlenstaubmühle anfallenden Brüdengas-Staub-Gemische energetisch zu nutzen. Derartige Brüdengas-Kohlenstaub- Gemische werden entweder in besonderen Brüdenbrennern in der Brennkammer oder nach der Brennkammer im Be­ reich der Nachschaltheizflächen verbrannt. Diese Ver­ fahrensweise hat den Nachteil, daß das relativ kalte Gemisch zur Abkühlung der Verbrennungs- bzw. Rauchgase führt und sich so Zündschwierigkeiten bzw. Abkühlungen ergeben, die zu Instabilitäten des Dampferzeugerbetrie­ bes führen. Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß der hohe Brüdenanteil in den erforderlichen Rohrlei­ tungen zu einer erhöhten Korrosion, Schichtablagerung und Verstopfungsgefahr führt.

Zur Vermeidung dieser Nachteile ist bekannt geworden, derartige Brüden-Staub-Gemische in einem Kondensator zu kondensieren und Staub- und Schadstoffanteile abzu­ leiten. Das führt jedoch ebenfalls zu erheblichen zu­ sätzlichen Aufwendungen für die Ableitung, für die Kühlung des Umlaufwassers und zu energetischen Verlu­ sten durch die Nichtverbrennung der Kohlenstäube (DD PS 2 43 972).

Ziel der Erfindung ist es, den Brüdenanteil aus dem Brüdengas-Kohlenstaub-Gemisch wirksam zu trennen und den Kohlenstaub einer energetischen Nutzung zuzuführen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Kohlen­ staub-Trägergas-Gemisch nach Mühle in ein Kohlenstaub- Rauchgas-Gemisch und ein Brüdengas-Feinstaub-Gemisch aufzuteilen, das Brüdengas aus dem Brüdengas-Feinstaub- Gemisch zu trennen und den gewonnenen Feinstaub einer Staubgewinnungsanlage zuzuführen. Dies wird erfindungs­ gemäß dadurch erreicht, daß das Brüdengas-Fein­ staub-Gemisch innerhalb der Zuleitung für die Staubge­ winnungsanlage verdrallt und gekühlt, der Brüdenan­ teil kondensiert und separat ausgetragen sowie der Fein­ staubanteil der Staubgewinnungsanlage zugeführt wird. Zur Realisierung ist die Staubgewinnungsanlage über eine Anströmleitung und eine Brüdengas-Feinstaub-Lei­ tung mit der Kohlenstaubmühle und über eine Abgaslei­ tung mit der Staubleitung des Mühlen-Hauptbrennersy­ stems verbunden, wobei die Austrittsöffnungen, Strö­ mungsleitbleche, einen Abströmkegel und einen Teller aufweisende Brüdengas-Feinstaub-Leitung als Innen­ rohr in eine ein Außenrohr bildende im unteren Teil eine Schräge, im oberen Teil einen mit der Anström­ leitung verbundenen Außenrohrkonus eine Kühlwendel und ein mit Düsen versehenes Ringrohr aufweisende Zy­ klonkühlstrecke eingebunden ist.

An einem Ausführungsbeispiel wird die Erfindung näher erläutert. Die Zeichnung zeigt

Fig. 1 die Einbindung der Zyklonkühlstrecke in die Kohlenstaubfeuerung eines Dampfkessels;

Fig. 2 die Zyklonkühlstrecke in der Seitenansicht;

Fig. 3 einen Teil der Zyklonkühlstrecke in der Draufsicht.

Die Kohlenstaubfeuerung eines Dampfkessels weist die Kohlenstaubmühle 1 mit der Rauchgasrücksaugung 2, das Sichterzwischenstück 3, den Sichter 4 und die mit dem Hauptbrenner 6 verbundene Staubleitung 5 auf. In das Sichterzwischenstück 3 ist die Staubentnahme 7 einge­ bunden an die die Brüdengas-Feinstaub-Leitung 8 an­ schließt. Die Brüdengas-Feinstaub-Leitung 8 mündet in die Zyklonkühlstrecke 9 ein und weist oberhalb der im Unterteil angeordneten Schräge 26 der Zyklonkühlstrecke 9 die Austrittsöffnungen 20 mit den Strömungsleit­ blechen 19, den Abströmkegel 17 und den Teller 36 mit den Durchtrittsöffnungen 38 auf. Die Durchtrittsöff­ nungen 38 sind stromab mit den Klappen 39 abgedeckt. Die Zyklonkühlstrecke 9 weist in einem Abstand zu der das Innenrohr 16 bildenden Brüdengas-Feinstaub-Leitung 8 das Außenrohr 21 auf, in dessen oberen Teil der Außen­ rohrkonus 18 angeordnet ist, der in die Anström­ leitung 10 übergeht. Die Schräge 26 des Außenrohres 21 weist den Stutzen 27 auf, in den die Ablauflei­ tung 15 eingebunden ist. An der Außenwandung der Zyklonkühlstrecke 9 ist die Kühlwendel 22 angeord­ net, die über die das Absperrventil 14 aufweisende Leitung 44 in die Kühlwasserleitung 13 eingebunden ist. Oberhalb der Kühlwendel 22 ist im Bereich des Außenrohrkonus 18 das Düsen 24 aufweisende Ringrohr 23 angeordnet, welches über die das Absperrventil 43 aufweisende Leitung 45 in die Kühlwasserleitung 13 eingebunden ist. Zwischen dem Teller 36 und der Außen­ rohr-Innenwand 31 ist der Ringspalt 37 ausgebil­ det. Die Anströmleitung 10 mündet in die Staubgewinnungs­ anlage 11 ein, die über die Abgasleitung 12 mit der Staubleitung 5 verbunden ist.

Die Wirkungsweise ist folgende:
Von der Kohlenstaubmühle 1 wird über die Rauchgasrück­ saugung 2 aus der Brennkammer 41 Rauchgas 46 angesaugt. Infolge der Ventilatorwirkung der Kohlenstaubmühle 1 wird das Kohlenstaub-Trägergas-Gemisch 42 in Richtung des Sichers 4 gefördert. Innerhalb des Sichterzwi­ schenstückes 3 wird durch die Abzweigung eines Teil­ stromes mittels der Staubentnahme 7 das Kohlenstaub- Rauchgas-Gemisch 28 und das Brüdengas-Feinstaub-Ge­ misch 29 mit den Staubteilchen 30 gebildet. Das Koh­ lenstaub-Rauchgas-Gemisch 28 wird im Sichter 4 ge­ sichtet und über die Staubleitung 5 dem Hauptbrenner zugeführt.

Das Brüdengas-Feinstaub-Gemisch 29 wird über die Brü­ dengas-Feinstaub-Leitung 8 der Zyklonkühlstrecke 9 zugeführt und tritt in deren Inneren durch die Aus­ trittsöffnungen 20 hindurch. Die Austrittsgeschwin­ digkeit des Brüdengas-Feinstaub-Gemisches 29 und die an den Austrittsöffnungen 20 angeordneten Strömungs­ bleche 19 bewirken ein Verdrallen derselben innerhalb der Zyklonkühlstrecke 9, wobei das Brüdengas-Feinstaub- Gemisch 29 spiralförmig an der Innenwand 31 des Außen­ rohres geführt wird. Durch die Zufuhr von Kühlwas­ ser 34 aus der Kühlwasserleitung 13 in die Kühlwendel 22 erfolgt an der Außenrohr-Innenwand 31 ein inten­ siver Wärmeaustausch. Dabei wird der Brüden derart stark abgekühlt, daß er kondensiert, sowie als Wasser 32 an der Außenrohr-Innenwand 31 und über die Schräge 26 in Richtung des Stutzens 27 abläuft. Der Austrag des Wassers 26 erfolgt unter Mitnahme von Staubteil­ chen 40 über die Ablaufleitung 15, um einer Entsorgung bzw. weiteren Verwertung, z. B. durch Aufgabe in die Kratzerbandanlage eines Dampferzeugers, zugeführt zu werden.

Das derart erzeugte, abgekühlte und weitestgehend brü­ denfreie Feinstaub-Gas-Gemisch 33 gelangt über den Ringspalt 37 und/oder die mit den Klappen 39 abgedeck­ ten Durchtrittsöffnungen 38 sowie über den Abströmke­ gel 17 in den Bereich des Außenrohrkonus 18 und wird über die Anströmleitung 10 der Staubgewinnungsanlage zugeführt. Hier wird der brennfähige Feinstaub aus dem Feinstaub-Gas-Gemisch ausgehalten, gebunkert und/oder einer weiteren energetischen Nutzung zugeführt. Das abgetrennte Gas wird über die Abgasleitung 12 der Staubleitung 5 und dem Brenner 6 zugeführt. Zur Beseitigung von an der Außenrohr-Innenwand 31 auf­ tretenden Anbackungen wird impulsartig und/oder inter­ vallmäßig Kühlwasser 34 aus der Kühlwasserleitung 13 über die in dem Ringrohr 23 angeordneten Düsen 24 im Bereich des Ringspaltes 37 vertikal und parallel zur Außenrohr-Innenwand 31 eingebracht. Damit wird der Ringspalt 37 als Abströmquerschnitt für das Feinstaub- Gas-Gemisch 33 ständig freigehalten.

Für den Fall des Eintritts von den Ringspalt 37 ab­ deckenden Verstopfungen gewähren die durch die Klap­ pen 39 abgedeckten Durchtrittsöffnungen dem Fein­ staub-Gas-Gemisch 33 den Austritt aus der Zyklonkühl­ strecke 9 und dessen Weiterleitung über den Abström­ bereich 35 in die Anströmleitung 10.

Auf Grund der Zyklonwirkung innerhalb der Zyklonkühl­ strecke 9 wird die Staubdichte des abzuführenden Feinstaub-Gas-Gemisches 33 wesentlich erhöht. Zur Un­ terstützung der Staubdichtenerhöhung im Abströmbe­ reich 35 ist der Teller 36 so ausgebildet, daß nur ein relativ kleiner Ringspalt 37 besteht.

Die Staubrotation an der Außenrohr-Innenwand 31 sichert weitgehend einen ablagerungsfreien Betrieb. Da auf Grund des Entnahmeortes für das Brüdengas-Feinstaub- Gemisch 29 unmittelbar nach der Kohlenstaubmühle 1 glimmende Staubteilchen vorhanden sein können, ist es erforderlich diese vor der Zuführung in die Staubge­ winnungsanlage 11 sicher abzulöschen, was in der be­ schriebenen Zyklonmühlstrecke 9 mit Sicherheit gewähr­ leistet ist.

Durch die Erfindung werden folgende Vorteile erreicht:

• - geringer apparativer Aufwand;
• - Verringerung der Korrosion in bestehenden Rohrlei­ tungen;
• - problemloses Nachrüsten bestehender Anlagen möglich;
• - sicheres Ablöschen glimmender Teilchen;
• - sicheres Trennen von Brüden; damit Gewinnung von Brennstaub mit hohem Auftrocknungsgrad.

Aufstellung der verwendeten Bezugszeichen

 1 Kohlenstaubmühle
 2 Rauchgasrücksaugung
 3 Sichterzwischenstück
 4 Sichter
 5 Staubleitung
 6 Hauptbrenner
 7 Staubentnahme
 8 Brüdengas-Feinstaub-Leitung
 9 Zyklonkühlstrecke
10 Anströmleitung
11 Staubgewinnungsanlage
12 Abgasleitung
13 Kühlwasserleitung
14 Absperrventil
15 Ablaufleitung
16 Innenrohr
17 Abströmkegel
18 Außenrohrkonus
19 Strömungsleitblech
20 Austrittsöffnung
21 Außenrohr
22 Kühlwendel
23 Ringrohr
24 Düse
25 Unterteil
26 Schräge
27 Stutzen
28 Kohlenstaub-Rauchgas-Gemisch
29 Brüdengas-Feinstaub-Gemisch
30 Staubteilchen
31 Außenrohr-Innenwand
32 Wasser
33 Feinstaub-Gas-Gemisch
34 Kühlwasser
35 Abströmbereich
36 Teller
37 Ringspalt
38 Durchtrittsöffnung
39 Klappe
40 Staubteilchen
41 Brennkammer
42 Kohlenstaub-Trägergas-Gemisch
43 Absperrventil
44 Leitung
45 Leitung
46 Rauchgas

Claims (12)

1. Verfahren zum Trennen des Brüdenanteils aus einem Brüdengas-Kohlenstaub-Gemisch für eine Staubge­ winnungsanlage, wobei das Kohlenstaub-Trägergas- Gemisch nach Kohlenstaubmühle in ein Kohlenstaub- Rauchgas-Gemisch und ein Brüdengas-Feinstaub-Ge­ misch getrennt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Brüdengas-Feinstaub-Gemisch innerhalb der Zuleitung für die Staubgewinnungsanlage verdrallt und gekühlt, der Brüdenanteil kondensiert und separat ausgetra­ gen sowie der Feinstaubanteil der Staubgewinnungs­ anlage zugeführt wird.

2. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach An­ spruch 1, wobei die Staubgewinnungsanlage über eine Anströmleitung und eine Brüdengas-Feinstaub-Leitung mit der Kohlenstaubmühle und über eine Abgasleitung mit der Staubleitung des Mühlen-Hauptbrennersystems verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Aus­ trittsöffnungen 20, Strömungsleitbleche 19, einen Abströmkegel 17 und einen Teller 36 aufweisende Brü­ dengas-Feinstaub-Leitung 8 als Innenrohr 16 in eine ein Außenrohr 21 bildende, im unteren Teil eine Schräge 26, im oberen Teil einen mit der Anström­ leitung 10 verbundenen Außenrohrkonus 18, eine Kühlwendel 22 und ein mit Düsen 24 versehenes Ring­ rohr 23 aufweisende Zyklonkühlstrecke 9 eingebunden ist.

3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Austrittsöffnungen 20 schlitzförmig ausge­ bildet sind.

4. Anordnung nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Austrittsöffnungen 20 in mehreren Ebenen angeordnet sind.

5. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungsleitbleche 19 schaufelförmig ausge­ bildet sind.

6. Anordnung nach Anspruch 2 bis 5, dadurch gekennzeich­ net, daß jeweils eine Austrittsöffnung 20 ein Strö­ mungsleitblech 19 aufweist.

7. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Teller 36 unterhalb des Austrittskegels 17 an der Brüdengas-Feinstaub-Leitung 6 fixiert und in einem einen Ringspalt 37 bildenden Abstand zum Außen­ rohr 21 angeordnet ist.

8. Anordnung nach Anspruch 2 und 7, dadurch gekennzeich­ net, daß der Teller 36 Durchtrittsöffnungen 38 auf­ weist.

9. Anordnung nach Anspruch 2, 7 und 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Teller 36, den Durchtrittsöffnun­ gen 38 zugeordnete Klappen 39 aufweist.

10. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schräge 26 in einen Stutzen 27 einmündet.

11. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlwendel an der Außenwandung der Zyklon­ kühlstrecke 9 fixiert und mit einer ein Absperrven­ til 14 aufweisenden Kühlwasserleitung 13 verbunden ist.

12. Anordnung nach Anspruch 2 und 7, dadurch gekennzeich­ net, daß das Ringrohr oberhalb des Ringspaltes 37 an­ geordnet und mit einer ein Absperrventil 43 aufwei­ senden Kühlwasserleitung 13 verbunden ist.