DE4236512A1 - Verfahren und Anordnung zum Betreiben eines Kombikraftwerkes - Google Patents
Verfahren und Anordnung zum Betreiben eines KombikraftwerkesInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zum
Betreiben eines Kombikraftwerkes mit einer zirkulierenden
Wirbelschichtfeuerung für feste Brennstoffe, insbesondere
Braunkohle.
Zur Erzielung hoher Eintrittstemperaturen für das der
Gasturbine zugeführte Heißgas wird dieses mit einem aus der
Wirbelschichtfeuerung abgezweigten und gereinigten
Rauchgasteilstrom in einer Zusatzfeuerung direkt
nacherhitzt (DE-OS 36 13 300).
Diese Verfahrensweise hat zwar den Vorteil, daß mit nur
einem Brennstoff der Betrieb der Wirbelschichtfeuerung und
der Zusatzfeuerung gewährleistet ist, von Nachteil ist
aber, daß bei einer zirkulierenden Wirbelschichtfeuerung
ein hoher anlagen- und betriebsführungstechnischer Aufwand
erforderlich ist, weil die Gewinnung des Brenngases für die
Nacherhitzung im Brennstoff-Asche-Kanal und im Bereich der
Brennstoffzufuhr erfolgt. Eine Steuerung der erforderlichen
Verbrennungsluft ist nicht ohne weiteres möglich, so daß
nur eine ungenügende Ausnutzung des Brenngases aus dem
Rauchgasteilstrom erreichbar ist.
Darüber hinaus ist die Enthalpie des Rauchgases der
Wirbelschichtfeuerung nur ungenügend genutzt.
Es ist zwar schon zur verbesserten Ausnutzung des
Brenngases und der Enthalpie des Rauchgases der Feuerung
vorgeschlagen worden, im unterstöchiometrisch gefahrenen
Bereich der Wirbelschichtfeuerung vor der
Sekundärluftzuführung einen Rauchgasteilstrom abzuzweigen
und in einer Nachverbrennungseinrichtung zu verbrennen
(DE-Patentanmeldung P 42 24 959). Diese Technologie weist
den Mangel auf, daß durch die Fahrweise der Feuerung kein
Potential zur Leistungserhöhung geschaffen wird.
Für ein Kombikraftwerk mit einem aufgeladenen
kohlebefeuerten Dampferzeuger ist es bekannt, den
Dampferzeuger mit einer unterstöchiometrisch betriebenen
Wirbelschichtfeuerung mit nachgeschaltetem integrierten
Staubabscheider und einem mit Brennern versehenen
Schmelzkammer-Kessel zu versehen (DE-OS 36 44 030). Dieser
Dampferzeuger weist den Mangel auf, daß das nur grob
gereinigte Rauchgas mit allen Schadstoffen (z. B. Alkalien)
in der Schmelzkammer zwar von der Asche befreit wird, aber
im vollem Umfang die Schadstoffe flüchtig werden. Diese
Schadstoffe führen zu Schäden an der Gasturbine.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Brenngas zwar
mit hochkalorischen Werten zu gewinnen und zu nutzen (d. h.
eine optimale Nachverbrennung des Rauchgases für eine
maximale Eintrittstemperatur in die Gasturbine zu
erreichen), aber auch eine Leistungssteigerung der
Wirbelschichtfeuerung zu erreichen.
Dies wird dadurch erreicht, daß erfindungsgemäß der Kessel
unterstöchiometrisch in einem vergaserähnlichen Betrieb
gefahren und dem Rauchgas nach der Reinigung Reinluft zur
Nachverbrennung zugeführt wird.
Zur Realisierung ist erfindungsgemäß der Luftkanal vor
Kessel in steuerbare Teilkanäle aufgeteilt, der eine
Teilkanal in die Wirbelschichtfeuerung und der andere
Teilkanal in den Rauchgaskanal oder in die
Nachverbrennungs-Einrichtung eingebunden.
Die Erfindung führt zu einem höheren Durchsatz des
Brennstoffes und damit zu einer Leistungssteigerung und so
zu einem höheren Wirkungsgrad.
Durch die unterstöchiometrische Fahrweise des Kessels
werden bei einer niedrigen Temperatur die flüchtigen
Schadstoffe nicht aus der Asche ausgetrieben, sondern
vielmehr mit der Asche aus dem Rauchgasstrom entfernt.
An einem Ausführungsbeispiel wird die Erfindung näher
erläutert. Die Zeichnung zeigt das Prinzipbild eines
Kombikraftwerkes mit dem die Wirbelschichtfeuerung
aufweisenden Dampfkessel und der Gasturbinenanlage.
Der Dampfkessel 1 weist die Brennstoffzufuhr 2, die
zirkulierende Wirbelschichtfeuerung 3, den Anströmboden 4
und die Verbrennungsluftzuführung 5 auf.
Der Dampfkessel 1 weist den Rauchgaskanal 6 auf, der in den
Zyklon 7 eingebunden ist.
Der Tauchrohrkanal 8 ist in die
Nachverbrennungs-Einrichtung 9 eingebunden, die die
Reinluftzuführung 10 aufweist.
Die Nachverbrennungs-Einrichtung 9 ist über den
Heißgaskanal 11 mit der Gasturbine 12 verbunden, die den
Abgaskanal 13 aufweist.
Der Verdichter 14 weist den Frischluftkanal 15 und den
Austritt 16 auf.
Der Austritt 16 ist über den Verbrennungsluftkanal 17 mit
der Verbrennungsluftzuführung 5 und über den Reinluftkanal
18 mit der Reinluftzuführung 10 verbunden.
Die Luftkanäle 17; 18 sind mit den Stelleinrichtungen 19;
20 versehen, die die Antriebe 21; 22 aufweisen. Die
Antriebe 21; 22 sind über die Leitungen 23; 24 mit der
Steuereinrichtung 25 verbunden, die über die Befehlsleitung
26 mit der Brennstoffqualitäts-Meßeinrichtung 40 verbunden
ist.
Der Aschekanal 27 der Rauchgasreinigungs-Einrichtung 7 ist
in die Wirbelschichtfeuerung 3 eingebunden und weist den
Ascheabzug 28 auf.
Die Wirkungsweise ist folgende:
Über die Brennstoffzufuhr 2 wird der zirkulierenden
Wirbelschichtfeuerung 3 der Brennstoff 30, z. B. Braunkohle,
zugeführt.
In Abhängigkeit von der Brennstoffqualität (Heizwert,
Feuchtegehalt) wird der Luftstrom 31 zwischen Kessel 1 und
Nachverbrennungs-Einrichtung 9 mit Hilfe der
Stelleinrichtungen 19; 20 aufgeteilt. Durch Aufschalten des
Brennstoffqualitätssignals 32 auf die Steuereinrichtung 25
wird der Reinluftstrom 31 im Mengenverhältnis 1 : 1
aufgeteilt, so daß der entsprechende Mengenanteil des
Verbrennungsluft-Teilstroms 33 zum Kessel 1 und der des
Reinluft-Teilstroms 34 zur Nachverbrennungs-Einrichtung 7
geführt wird.
Dadurch wird im Kessel 1 das CO-reiche Rauchgas 35 erzeugt,
indem die Wirbelschichtfeuerung 3 mit einem Luftverhältnis
von λ = 0,5 in einem vergaserähnlichen Betrieb gefahren
wird.
Das Rauchgas 35 wird in den Zyklon 7 geleitet. Hier wird
die trockene Asche 36 mit den nicht ausgetriebenen
Schadstoffen abgeschieden.
Zur Wahrung des Mengengleichgewichtes wird der
Asche-Teilstrom 37 in die Wirbelschichtfeuerung 3 ein- und
der Asche-Teilstrom 29 über den Ascheabzug 28 ausgetragen.
Über den Tauchrohrkanal 8 wird das gereinigte Rauchgas 38
der Nachverbrennungs-Einrichtung 9 zugeführt.
In der Nachverbrennungs-Einrichtung 9 wird das gereinigte
CO-reiche Rauchgas 38 mit Hilfe des Reinluft-Teilstromes 34
nachverbrannt und damit das Heißgas 39 erzeugt.
Das Heißgas 39 wird der Gasturbine 12 zugeleitet. Das Abgas
40 wird über den Abgaskanal 13, z. B. einem Abhitzekessel,
zugeführt. Die Gasturbine 12 treibt einen Generator und den
Verdichter 14, so daß über den Frischluftkanal 15 die
notwendige Luft 31 am Austritt 16 bereitgestellt wird.
Durch den unterstöchiometrischen Betrieb wird eine
wesentliche Durchsatzsteigerung an Brennstoff erzielt, so
daß eine höhere Leistung des Kessels erzielt wird.
Gleichzeitig wird mit der Aufteilung des
Verbrennungsprozesses ein höheres Temperaturniveau des
Heißgases erreicht und über den damit verbundenen höheren
Wirkungsgrad der Gasturbine eine Leistungssteigerung der
Gesamtanlage ermöglicht.
Außerdem wird durch den höheren Wirkungsgrad weniger CO2
imitiert und so eine geringere Umweltbelastung erreicht.
Aufstellung der verwendeten Bezugszeichen
1 Dampfkessel
2 Brennstoffzufuhr
3 Wirbelschichtfeuerung
4 Anströmboden
5 Verbrennungsluftzuführung
6 Rauchgaskanal
7 Zyklon
8 Tauchrohrkanal
9 Nachverbrennungs-Einrichtung
10 Reinluftzuführung
11 Heißgaskanal
12 Gasturbine
13 Abgaskanal
14 Verdichter
15 Frischluftkanal
16 Austritt
17 Verbrennungsluftkanal
18 Reinluftkanal
19 Stelleinrichtung
20 Stelleinrichtung
21 Antrieb
22 Antrieb
23 Leitung
24 Leitung
25 Steuereinrichtung
26 Befehlsleitung
27 Aschekanal
28 Ascheabzug
29 Asche-Teilstrom
30 Brennstoff
31 Luftstrom
32 Brennstoffqualitätssignal
33 Verbrennungsluft-Teilstrom
34 Reinluft-Teilstrom
35 Rauchgas
36 trockene Asche
37 Asche-Teilstrom
38 gereinigtes Rauchgas
39 Heißgas
40 Meßeinrichtung
2 Brennstoffzufuhr
3 Wirbelschichtfeuerung
4 Anströmboden
5 Verbrennungsluftzuführung
6 Rauchgaskanal
7 Zyklon
8 Tauchrohrkanal
9 Nachverbrennungs-Einrichtung
10 Reinluftzuführung
11 Heißgaskanal
12 Gasturbine
13 Abgaskanal
14 Verdichter
15 Frischluftkanal
16 Austritt
17 Verbrennungsluftkanal
18 Reinluftkanal
19 Stelleinrichtung
20 Stelleinrichtung
21 Antrieb
22 Antrieb
23 Leitung
24 Leitung
25 Steuereinrichtung
26 Befehlsleitung
27 Aschekanal
28 Ascheabzug
29 Asche-Teilstrom
30 Brennstoff
31 Luftstrom
32 Brennstoffqualitätssignal
33 Verbrennungsluft-Teilstrom
34 Reinluft-Teilstrom
35 Rauchgas
36 trockene Asche
37 Asche-Teilstrom
38 gereinigtes Rauchgas
39 Heißgas
40 Meßeinrichtung
Claims (7)
1. Verfahren zum Betrieb eines Kombikraftwerkes, wobei
Rauchgas eines Kessels mit einer Wirbelschichtfeuerung
gereinigt, nachverbrannt und einer Gasturbine zugeführt
wird,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Kessel unterstöchiometrisch in einem
vergaserähnlichen Betrieb gefahren und dem Rauchgas nach
der Reinigung Reinluft zur Nachverbrennung zugeführt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Reinluft direkt einer Nachverbrennungs-Einrichtung
zugeführt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet,
daß die Reinluft im Verhältnis 1 : 1 bis 2 : 1 zwischen
Kessel und Nachverbrennungs-Einrichtung aufgeteilt und so
ein Luftverhältnis im Kessel von = 0,5 bis 0,7 gefahren
wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,
daß das Mengenverhältnis Verbrennungsluft/Reinluft in
Abhängigkeit von der Brennstoffqualität gesteuert wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
der vergaserähnliche Betrieb des Kessels bei Temperaturen
im Bereich von 750°C bis 950°C gefahren wird.
6. Anordnung zum Betrieb eines Kombikraftwerkes, wobei der
Rauchgaskanal eines mit einer einen Luftkanal aufweisende
Wirbelschichtfeuerung versehenen Kessels über eine
Rauchgas-Reinigungs-Einrichtung in eine
Nachverbrennungs-Einrichtung eingebunden und diese über
einen Heißgaskanal mit der Gasturbine verbunden ist,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Luftkanal vor Kessel in steuerbare Teilkanäle
aufgeteilt, der eine Teilkanal in die Wirbelschichtfeuerung
und der andere Teilkanal in den Rauchgaskanal oder in die
Nachverbrennungs-Einrichtung eingebunden ist.
7. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß
der Luftkanal in den Abluftkanal des Verdichters
eingebunden ist.
Priority Applications (10)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19924236512 DE4236512C2 (de) | 1992-10-26 | 1992-10-26 | Verfahren zum Betrieb eines Kombikraftwerkes, wobei Rauchgas eines Kessels mit einer unterstöchiometrisch in vergaserähnlichem Betrieb gefahrenen Wirbelschichtfeuerung gereinigt, mit der Zuführung von Reinluft nachverbrannt und einer Gasturbine zugeführt wird |
| EP93914662A EP0651854B1 (de) | 1992-07-24 | 1993-06-16 | Verfahren zum betreiben eines kombikraftwerkes |
| SK85-95A SK8595A3 (en) | 1992-07-24 | 1993-06-16 | Process and arrangment for operating a combined power station |
| AU44185/93A AU4418593A (en) | 1992-07-24 | 1993-06-16 | Process and arrangement for operating a combined power station |
| DK93914662.7T DK0651854T3 (da) | 1992-07-24 | 1993-06-16 | Fremgangsmåde til drift af et kraftvarmeanlæg |
| CZ95113A CZ11395A3 (en) | 1992-07-24 | 1993-06-16 | Operation of combined power station |
| DE59301985T DE59301985D1 (de) | 1992-07-24 | 1993-06-16 | Verfahren zum betreiben eines kombikraftwerkes |
| PCT/EP1993/001522 WO1994002711A1 (de) | 1992-07-24 | 1993-06-16 | Verfahren und adnordung zum betreiben eines kombikraftwerkes |
| RU95105440/06A RU95105440A (ru) | 1992-07-24 | 1993-06-16 | Способ эксплуатации комбинированной электростанции и устройство для его осуществления |
| AT93914662T ATE135794T1 (de) | 1992-07-24 | 1993-06-16 | Verfahren zum betreiben eines kombikraftwerkes |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19924236512 DE4236512C2 (de) | 1992-10-26 | 1992-10-26 | Verfahren zum Betrieb eines Kombikraftwerkes, wobei Rauchgas eines Kessels mit einer unterstöchiometrisch in vergaserähnlichem Betrieb gefahrenen Wirbelschichtfeuerung gereinigt, mit der Zuführung von Reinluft nachverbrannt und einer Gasturbine zugeführt wird |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE4236512A1 true DE4236512A1 (de) | 1994-04-28 |
| DE4236512C2 DE4236512C2 (de) | 2001-05-10 |
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ID=6471630
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE19924236512 Expired - Fee Related DE4236512C2 (de) | 1992-07-24 | 1992-10-26 | Verfahren zum Betrieb eines Kombikraftwerkes, wobei Rauchgas eines Kessels mit einer unterstöchiometrisch in vergaserähnlichem Betrieb gefahrenen Wirbelschichtfeuerung gereinigt, mit der Zuführung von Reinluft nachverbrannt und einer Gasturbine zugeführt wird |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE4236512C2 (de) |
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- 1992-10-26 DE DE19924236512 patent/DE4236512C2/de not_active Expired - Fee Related
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|---|---|
| DE4236512C2 (de) | 2001-05-10 |
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