DE4209234C2

DE4209234C2 - Verfahren und Vorrichtung zur Nutzung des für den Betrieb einer Rauchgasentschwefelungsanlage nicht benötigten Wärmeüberschusses im Rauchgas

Info

Publication number: DE4209234C2
Application number: DE19924209234
Authority: DE
Inventors: Martin Kienboeck; Manfred Dr Kehr
Original assignee: Balcke Duerr AG
Current assignee: Babcock Borsig Service GmbH
Priority date: 1992-03-21
Filing date: 1992-03-21
Publication date: 1995-04-06
Anticipated expiration: 2012-03-22
Also published as: DE4209234A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Nutzung des für den Betrieb einer Rauchgasentschwefelungsanlage nicht benötigten Wärmeüberschusses im Rauchgas, das vor der Rauchgasentschwefelungsanlage einem Luftvorwärmer und einem Elektrofilter zugeführt wird.

Bei den bekannten, mit einer Rauchgasentschwefelungsanlage aus gerüsteten Kraftwerken wird die dem Dampfkessel zugeführte Ver brennungsluft zwecks Verbesserung des Kraftwerkwirkungsgrades einem Luftvorwärmer zugeführt, der durch die den Dampfkessel verlassenden Rauchgase beheizt wird. Die auf diese Weise abge kühlten Rauchgase werden normalerweise in einem Elektrofilter gereinigt, bevor sie der Rauchgasentschwefelungsanlage zugeführt werden. Die entschwefelten Rauchgase gelangen schließlich mittels eines Rauchgaskamins oder eines Kühlturms in die Atmo sphäre, wobei die Austragung der gereinigten Rauchgase über den Kühlturm den Vorteil hat, daß auch beim Reinigungsprozeß in der Rauchgasentschwefelungsanlage abgekühlte und mit Feuchtigkeit beladene Rauchgase in die Atmosphäre ausgetragen werden können, ohne daß es einer gezielten Wiederaufheizung dieser Rauchgase bedarf.

Bei Kraftwerken, deren Dampferzeuger mit fossilen Brennstoffen, insbesondere Braunkohle betrieben werden, ergibt sich ein großes Rauchgasvolumen im Verhältnis zur Brennluft. In Braunkohlekraft werken liegt dieses Verhältnis bei ca. 1,6 zu 1. Da zur Vermei dung von Korrosion außerdem ein gewisser Abstand der Abgastempe ratur zum Säuretaupunkt eingehalten werden muß, liegt bei derar tigen Kraftwerken die Rauchgastemperatur nach dem Austritt des Rauchgases aus dem Elektrofilter bei etwa 170°C.

Da andererseits die für den Prozeß der Rauchgasentschwefelung erforderliche Temperatur bei etwa 110°C liegt, wird bei den bekannten Kraftwerken die Temperatur des Rauchgases vor dem Ein tritt in die Rauchgasentschwefelungsanlage durch Einspritzen von Wasser von etwa 170°C auf etwa 110°C abgebaut. Hiermit ist ein Wirkungsgradverlust von etwa 3% verbunden. Bei einem Braunkoh leblock mit einer elektrischen Leistung von 800 MW, d. h. einer thermischen Leistung von etwa 2400 MW liegt der geschilderte Verlust des durch Wassereinspritzung abgebauten Wärmeüber schusses im Rauchgas bei einer thermischen Leistung von etwa 80 MW, d. h. etwa 3% des Gesamtwirkungsgrades des Braunkohleblocks.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs beschriebenen Art derart weiterzubilden, daß der für den Betrieb der Rauchgasentschwefe lungsanlage nicht benötigte Wärmeüberschuß im Rauchgas ausge nutzt wird.

Die Lösung dieser Aufgabenstellung durch das erfindungs gemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß die Luftvor wärmung auf zwei Luftvorwärmer aufgeteilt wird, die vor bzw. hinter dem Elektrofilter im Rauchgashauptstrom angeordnet wer den, und daß vor jedem Luftvorwärmer ein etwa dem Wärmeüberschuß entsprechender Teilstrom des Rauchgases zur Dampferzeugung abgezweigt wird.

Durch die erfindungsgemäße Aufteilung der Luftvorwärmung auf zwei Luftvorwärmer und die Umgehung dieser Luftvorwärmer durch jeweils einen Teilstrom des Rauchgases ergibt sich in den beiden Luftvorwärmern jeweils ein Rauchgas-Luft-Verhältnis von ungefähr 1, wodurch einerseits eine wirtschaftlichere Auslegung der Luft vorwärmer und andererseits eine Nutzung des für den Betrieb der nachgeschalteten Rauchgasentschwefelungsanlage nicht benötigten Wärmeüberschusses im Rauchgas möglich ist, indem die beiden die Luftvorwärmer umgehenden Rauchgasteilströme zur Dampferzeugung herangezogen werden. Die auf diese Weise gewonnene Leistung liegt bei 2 bis 3% der Leistung des Gesamtkraftwerkes.

Gemäß weiteren Merkmalen der Erfindung kann der aus dem Wärme überschuß erzeugte Dampf unmittelbar zu Heizzwecken verwendet werden, und zwar entweder als reine Fremdheizung oder zur Behei zung von Wärmetauschern des Kraftwerkes. Alternativ ist es mög lich, den aus dem Wärmeüberschuß erzeugten Dampf der vorhandenen Turbine des Kraftwerks oder einer zusätzlichen Turbine zuzu führen. Im letztgenannten Fall wird gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung diese Turbine vorzugsweise als Zweidruckturbine ausgeführt, da der durch die in den beiden Bypassleitungen ange ordneten Dampferzeuger erzeugte Dampf unterschiedliche Drücke aufweist.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens umfaßt zwei im Rauchgashauptstrom vor bzw. hinter dem Elektro filter angeordnete Luftvorwärmer, denen jeweils eine Bypass leitung zugeordnet ist, in der jeweils mindestens ein vom jewei ligen Rauchgasteilstrom beheizter Dampferzeuger angeordnet ist.

Gemäß einer erfindungsgemäßen Weiterbildung ist in der Bypass leitung des vor dem Elektrofilter im Rauchgashauptstrom angeord neten Luftvorwärmers sowohl ein Dampfüberhitzer für den in dieser Bypassleitung angeordneten Dampferzeuger als auch ein Dampfüberhitzer für den in der anderen Bypassleitung angeordne ten Dampferzeuger angeordnet. Hierdurch wird eine Überhitzung auch des aus der Bypassleitung mit niedrigerem Temperaturniveau stammenden Dampfes möglich. Den beiden Dampferzeugern bzw. Dampfüberhitzern ist vorzugsweise eine Zweidruckturbine nachge schaltet.

Mit der Erfindung wird schließlich vorgeschlagen, in den Bypassleitungen Regelklappen anzuordnen, so daß der Rauchgas strom gezielt zwischen der Rauchgashauptleitung und den Bypass leitungen aufgeteilt werden kann und darüber hinaus ein Ver schließen der Bypassleitungen möglich ist.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der erfin dungsgemäßen Vorrichtung anhand eines Schaltbildes dargestellt.

Das Schaltbild zeigt einen beispielsweise mit Braunkohle be feuerten Dampferzeuger 1, dessen Verbrennungsluft 2 vor dem Eintritt in den Dampferzeuger 1 durch zwei Luftvorwärmer 3 und 4 vorgewärmt wird. Diese Luftvorwärmer 3 und 4 werden vom Rauchgas 5 beheizt, das den Dampferzeuger 1 durch eine Rauchgashauptlei tung verläßt. In dieser Rauchgashauptleitung 6 ist zwischen den beiden Luftvorwärmern 3 und 4 ein Elektrofilter 7 angeordnet. Die Rauchgashauptleitung 6 führt zu einer Rauchgasentschwe felungsanlage 8, aus welcher das entschwefelte Rauchgas beim Ausführungsbeispiel einem Kühlturm 9 zugeführt wird, der das Rauchgas in die Atmosphäre austrägt.

Jedem Luftvorwärmer 3 bzw. 4 ist eine Bypassleitung 11 bzw. 12 zugeordnet. Beide Bypassleitungen 11 bzw. 12 sind über Regel klappen 13 an die Rauchgashauptleitung 6 angeschlossen. Hierdurch ist es möglich, mittels der beiden Bypassleitungen 11 bzw. 12 jeweils einen Rauchgasteilstrom 5a bzw. 5b aus dem Rauchgashauptstrom abzuzweigen. Die Größe dieser Rauchgasteil ströme 5a und 5b wird derart gewählt, daß den beiden Luftvorwär mern 3 und 4 jeweils eine Rauchgasmenge zugeführt wird, die der aufzuheizenden Luftmenge entspricht.

Da die Rauchgasteilströme 5a und 5b nicht zur Aufheizung der Verbrennungsluft 2 herangezogen werden, wird ihr verwertbarer Wärmeinhalt zur Erzeugung von Dampf benutzt. Zu diesem Zweck ist in der Bypassleitung 11 ein Dampferzeuger 14 und in der Bypass leitung 12 ein Dampferzeuger 15 angeordnet. Diesen jeweils an eine gemeinsame Speisewasserleitung 16 angeschlossenen Dampfer zeugern 14 und 15 ist jeweils ein Dampfüberhitzer 17 bzw. 18 nachgeschaltet. Der Dampfüberhitzer 17 des Dampferzeugers 14 liegt hierbei in Strömungsrichtung des Rauchgasteilstromes 5a vor dem Dampfüberhitzer 14. Der Dampfüberhitzer 18 des Dampfer zeugers 15 ist beim Ausführungsbeispiel in der Bypassleitung 11 angeordnet, und zwar in Strömungsrichtung des Rauchgasteilstroms 5a hinter dem Dampferzeuger 14.

Der mit den beiden Dampferzeugern 14 und 15 erzeugte Dampf kann entweder unmittelbar zu Heizzwecken verwendet werden, und zwar als reine Fremdheizung oder zur Beheizung von Wärmetauschern des Kraftwerkes, oder einer Turbine zur Stromerzeugung zugeführt werden. Hierbei ist es möglich, den erzeugten Dampf der bereits vorhandenen Turbine des Kraftwerkes zuzuführen oder einer zusätzlichen Turbine, wie dies beim dargestellten Ausführungs beispiel der Fall ist. Diese einen Generator 19 antreibende Turbine ist vorzugsweise als Zweidruckturbine 20 ausgeführt, da der mit den Dampferzeugern 14 und 15 erzeugte Dampf mit unter schiedlichem Druck anfällt.

Unabhängig von der Art der Verwendung des mit den Dampferzeugern 14 und 15 erzeugten Dampfes ergibt das voranstehend geschilderte Verfahren eine wirtschaftliche Nutzung des für den Betrieb der Rauchgasentschwefelungsanlage 8 nicht benötigten Wärmeüber schusses im Rauchgas 5, der sich aufgrund des großen Rauchgas volumenstromes im Verhältnis zur Brennluft und der Einhaltung eines erforderlichen Abstandes der Rauchgastemperatur zum Säure taupunkt ergibt.

Bezugszeichenliste

1 Dampferzeuger
2 Verbrennungsluft
3 Luftvorwärmer
4 Luftvorwärmer
5 Rauchgas
5a Rauchgasteilstrom
5b Rauchgasteilstrom
6 Rauchgashauptleitung
7 Elektrofilter
8 Rauchgasentschwefelungsanlage
9 Kühlturm
11 Bypassleitung
12 Bypassleitung
13 Regelklappe
14 Dampferzeuger
15 Dampferzeuger
16 Speisewasserleitung
17 Dampfüberhitzer
18 Dampfüberhitzer
19 Generator
20 Zweidruckturbine

Claims

1. Verfahren zur Nutzung des für den Betrieb einer Rauchgas entschwefelungsanlage nicht benötigten Wärmeüberschusses im Rauchgas, das vor der Rauchgasentschwefelungsanlage einem Luftvorwärmer und einem Elektrofilter zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftvorwärmung auf zwei Luftvorwärmer (3, 4) aufge teilt wird, die vor bzw. hinter dem Elektrofilter (7) im Rauchgashauptstrom angeordnet werden und daß vor jedem Luftvorwärmer (3, 4) ein etwa dem Wärmeüberschuß entspre chender Teilstrom (5a, 5b) des Rauchgases zur Dampferzeugung abgezweigt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der aus dem Wärmeüberschuß erzeugte Dampf zu Heizzwecken ver wendet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der aus dem Wärmeüberschuß erzeugte Dampf der vorhandenen Turbine des Kraftwerkes zugeführt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der aus dem Wärmeüberschuß erzeugte Dampf einer zusätzlichen Turbine (20) zugeführt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Turbine als Zweidruckturbine (20) ausgeführt ist.

6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5 mit zwei im Rauchgashauptstrom vor bzw. hinter dem Elektrofilter (7) angeordneten Luftvor wärmern (3, 4), denen jeweils eine Bypassleitung (11, 12) zu geordnet ist, in der jeweils mindestens ein vom jeweiligen Rauchgasteilstrom (5a, 5b) beheizter Dampferzeuger (14, 15) angeordnet ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß in der Bypassleitung (11) des vor dem Elektrofilter (7) im Rauchgashauptstrom angeordneten Luftvorwärmers (4) sowohl ein Dampfüberhitzer (17) für den in dieser Bypassleitung (11) angeordneten Dampferzeuger (14) als auch ein Dampf überhitzer (18) für den in der anderen Bypassleitung (12) angeordneten Dampferzeuger (15) angeordnet ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß den Dampferzeugern (14, 15) bzw. Dampfüberhitzern (17, 18) eine Zweidruckturbine (20) nachgeschaltet ist.

9. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß in den Bypassleitungen (11, 12) Regelklappen (13) angeordnet sind.