EP0639214B1 - Verfahren zur braunkohlenaufbereitung für gas-dampf-kombiprozesse - Google Patents

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EP0639214B1
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    • C10F5/00—Drying or de-watering peat
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K17/00—Using steam or condensate extracted or exhausted from steam engine plant
    • F01K17/06—Returning energy of steam, in exchanged form, to process, e.g. use of exhaust steam for drying solid fuel or plant
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C10/00—Fluidised bed combustion apparatus
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F23K—FEEDING FUEL TO COMBUSTION APPARATUS
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    • F23K1/04—Heating fuel prior to delivery to combustion apparatus
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
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    • F05B2200/26—Special functions trigonometric
    • F05B2200/261—Sine

Definitions

  • the invention relates to a method for lignite processing for gas-steam combination processes of a heat generation system.
  • FIG. 1 Also known is a method for operating a gas-steam combination process (DE-OS 39 07 217).
  • the method is divided into two technological concepts, the concept shown in FIG. 1 including the operation of the ballast gas turbine with natural gas. This solution is trivial and has been in commercial use for years.
  • the second concept, shown in FIG. 2 includes pressure fluidized bed coal gasification of a coal partial flow. Since the coal partial flow gasification is preceded by a steam fluidized bed drying and this drying is not energetically linked to the combi block, it must be operated with electro-energy intensive vapor recompression and external vapor deduster, so that this block concept has a low efficiency of 42 - 44%.
  • the technical outlay on the plant is very large, since in addition to the typical combination block equipment, a gas turbine system, intercooling of air, connecting piping and ducts, a pressure-charged fluidized bed gasification reactor with associated hot gas deduster and an electro-energy-consuming drying technology (without an energetic combination with the combination block) are required.
  • a gas-steam combination block with a pressure-charged fluidized bed combustion in which a pressure dryer is integrated in terms of heat technology (WO 90/00219).
  • the vapors generated in the drying process and under pressure are fed into the steam boiler with steam fluidized bed combustion, mixed there with the combustion gases of the solid fuel system and, after exhaust gas dedusting, fed to the exhaust gas turbine and expanded there, so that the vapors thus injected into the flue gas stream perform more effectively in the exhaust gas turbine , without the need for proportional performance in air compression.
  • the associated shift in the power structure between gas and steam turbine power results in only a slight improvement in the block efficiency. This circuit does not allow phase-shifted recovery of the drying energy used to dry the moist fuel.
  • the invention has for its object to achieve a significant reduction in CO2 emissions per unit of power by reducing the use of fossil fuels, the drying facilities for raw lignite are connected to the heat generation system so that a full energy recovery of the vapor is realized.
  • the drying container is operated in conjunction with a pressure fluidized bed furnace, a gas turbine, a steam turbine, an air-heated steam reheater and a waste heat boiler, and the energy content of the vapor, which is under medium pressure and is dedusted, is used to evaporate a feed water partial stream and the gas turbine is operated with exhaust gases from the pressure fluidized bed furnace, steam is reheated by means of compressed combustion air when the combustion air is cooled, and the vapor condensate formed by the energetic combination is used to treat the circulation process after it has been treated.
  • the resulting vapor condensate is recycled without further treatment as process water in an ash / embedding product recycling in favor of a construction material use.
  • the dry coal produced in the energy network is burned in the pressure-charged fluidized bed furnace of the steam boiler with an excess of air in the range 2 ⁇ ⁇ 3.
  • the proposal according to the invention has the advantage that the gas-steam technology with pressure fluidized bed combustion can also be operated with highly humidified lignite and thereby achieves a process efficiency of 47% - 48% at nominal and part load as well as an excess air ratio of 2.7 becomes.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Braunkohlenaufbereitung für Gas-Dampf-Kombiprozesse einer Wärmeerzeugungsanlage. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine deutliche Reduzierung der CO2-Emission je Nutzleistungseinheit durch verringerten Einsatz fossiler Energieträger zu erreichen, wobei die Trocknungseinrichtungen für Rohbraunkohle so mit der Wärmeerzeugungsanlage verbunden werden, dass eine vollständige energetische Verwertung des Brüdens realisiert wird. Dies wird erfindungsgemäss dadurch erreicht, dass der Trocknungsbehälter im Verbund mit einer Druck-Wirbelschicht-Feuerung, einer Gasturbine, einer Dampfturbine, eines luftbeheizten Dampf-Zwischenüberhitzers und eines Abhitzekessels betrieben wird, die Trocknungsenergie des Trocknungsbehälters über Sattdampf vom Abhitzekessel des Kombiprozesses bezogen, der Energieinhalt des unter Mitteldruck stehenden und entstaubten Brüdens zur Verdampfung eines Speisewasserteilstromes eingesetzt und die Gasturbine mit Abgasen aus der Druck-Wirbelschicht-Feuerung betrieben, mittels verdichteter Verbrennungsluft eine Dampf-Zwischenüberhitzung bei Verbrennungsluftkühlung durchgeführt und das durch energetischen Verbund entstehende Brüdenkondensat nach dessen Aufbereitung zur Wasserversorgung des Kreislaufprozesses eingesetzt wird.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Braunkohlenaufbereitung für Gas-Dampf-Kombiprozesse einer Wärmeerzeugungsanlage.
  • Bekannt ist eine Anordnung zur Vorstrom-Rohkohletrocknung für Kondensationskraftwerke, wobei die Brüdenkondensationswärme vollständig ausgenutzt und weder eine Brüdenrückverdichtung noch eine separate elektrische Brüdenentstaubung stattfindet, und die Trocknung in einem mit Membranrohrwänden als Heizflächen versehenen und mit Anzapfdampf als Heizdampf von der Hauptturbine versorgten Schüttungsschacht durchgeführt und der dabei entstandene Brüden beim Austritt in den Brüdenkanal - also beim Verlassen des Trockners - mittels dampfabreinigbarer Filterwand entstaubt wird (DD-PS 281 237). In 281 237 wird eine Brüdenenergie als Sekundärenergie vollständig nur durch Aufteilung in mehrere und qualitativ unterschiedliche Einsatzfälle genutzt, was eine aufwendige Einbindung in das Anlagengesamtkonzept bedingt. Außerdem ist diese Schaltungsanordnung ausschließlich auf einen Kraftwerksblock bezogen, der die Stromerzeugung nur im "reinen" Kondensationsbetrieb durchführt.
  • Weiterhin bekannt ist ein Verfahren zum Betreiben eines Gas-Dampf-Kombiprozesses (DE-OS 39 07 217). Das Verfahren gliedert sich in zwei technologische Konzepte, wobei das in Fig. 1 gezeigte Konzept den Betrieb der Vorschalt-Gasturbine mit Erdgas beinhaltet. Diese Lösung ist trivial und seit Jahren in kommerzieller Nutzung. Das zweite und in Fig. 2 gezeigte Konzept schließt eine Druckwirbelschicht-Kohlevergasung eines Kohleteilstromes ein. Da der Kohleteilstromvergasung noch eine Dampf-Wirbelschicht-Trocknung vorgeschaltet ist und diese Trocknung nicht im energetischen Verbund mit dem Kombiblock steht, muß diese mit elektroenergieintensiver Brüdenrückverdichtung und externem Brüdenentstauber betrieben werden, so daß dieses Blockkonzept einen niedrigen Wirkungsgrad von 42 - 44 % hat. Der anlagentechnische Aufwand ist sehr groß, da neben der typischen Kombiblockausstattung zusätzlich eine Gasturbinenanlage, eine Zwischenkühlung von Luft, verbindende Rohrleitung und Kanäle, ein druckaufgeladener Wirbelschicht-Vergasungsreaktor mit zugehörigem Heißgasentstauber und eine elektroenergieverbrauchende Trocknungstechnologie (ohne energetischen Verbund mit dem Kombiblock) notwendig werden.
  • Des weiteren ist ein Gas-Dampf-Kombiblock mit druckaufgeladener Wirbelschichtfeuerung bekannt, in dem ein Drucktrockner wärmetechnisch integriert ist (WO 90/00219). Der im Trocknungsprozeß entstehende und unter Druck stehende Brüden wird in den Dampfkessel mit Dampfwirbelschichtfeuerung geführt, dort mit den Verbrennungsgasen der Feststoffeuerung gemischt und nach einer Abgasentstaubung der Abgasturbine zugeführt und dort entspannt, so daß der so in den Rauchgasstrom eingespritzte Brüden in der Abgasturbine eine Mehrleistung verrichtet, ohne daß proportional bei der Luftverdichtung eine Mehrleistung in Anspruch genommen werden braucht. Durch die damit einhergehende Verschiebung in der Leistungsstruktur zwischen Gas- und Dampfturbinenleistung ergibt sich nur eine geringfügige Verbesserung des Blockwirkungsgrades. Diese Schaltung gestattet keine phasenverschobene Rückgewinnung der zur Trocknung des feuchten Brennstoffes eingesetzten Trocknungsenergie.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine deutliche Reduzierung der CO₂-Emission je Nutzleistungseinheit durch verringerten Einsatz fossiler Energieträger zu erreichen, wobei die Trocknungseinrichtungen für Rohbraunkohle so mit der Wärmeerzeugungsanlage verbunden werden, daß eine vollständige energetische Verwertung des Brüdens realisiert wird.
  • Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß der Trocknungsbehälter im Verbund mit einer Druck-Wirbelschicht-Feuerung, einer Gasturbine, einer Dampfturbine, eines luftbeheizten Dampf-Zwischenüberhitzers und eines Abhitzekessels betrieben wird, der Energieinhalt des unter Mitteldruck stehenden und entstaubten Brüdens zur Verdampfung eines Speisewasserteilstromes eingesetzt und die Gasturbine mit Abgasen aus der Druck-Wirbelschicht-Feuerung betrieben, mittels verdichteter Verbrennungsluft eine Dampf-Zwischenüberhitzung bei Verbrennungsluftkühlung durchgeführt und das durch energetischen Verbund entstehende Brüdenkondensat nach dessen Aufbereitung zur Wasserversorgung des Kreislaufprozesses eingesetzt wird.
  • Das anfallende Brüdenkondensat wird ohne weitere Aufbereitung als Brauchwasser in einer Asche-/Einbindeprodukt-Verwertung zugunsten eines baustofftechnischen Einsatzes stofflich verwertet. Die im energietischen Verbund erzeugte Trockenkohle wird in der druckaufgeladenen Wirbelschichtfeuerung des Dampfkessels mit einem Luftüberschuß im Bereich 2 < λ < 3 verbrannt.
  • Anhand eines Ausführungsbeispieles soll nachstehend die Erfindung näher erläutert werden. Dabei zeigt:
    • Fig. 1 -
    den Rohbraunkohletrockner mit einem Kombiblock und einer Druckwirbelschichtfeuerung Die Rohbraunkohle 9 gelangt über eine Mühle in den brüdenkondensierenden Rohfeinkohle-Vorwärmer 8, dem der Trockner 1 mit Heizflächenpaket 2 nachgeordnet ist. Die Trockenkohle und ein Additiv werden über das Trockenkohle-Additiv-Eintragssystem 3 in den Dampfkessel 4 mit Druckwirbelschichtfeuerung geleitet. Der Dampfkessel 4 ist mit der Dampfturbine 5 verbunden, deren kalte Schiene 15 der Dämpfzwischenüberhitzung über einen luftbeheizten Dampfzwischenüberhitzer 13 mit der heißen Schiene 16 gekoppelt ist. Der Dampfkessel 4 ist weiterhin mit den Abgasturbinenstufen 12 einer Gasturbinenanlage verbunden, die mit einem Abhitzekessel 17 gekoppelt ist. Der Abhitzekessel 17 weist die Heizfläche 6 zur Sattdampferzeugung auf, die mit der Heizfläche 2 im Trockner 1 verschaltet ist. Der im Trockner 1 und im Vorwärmer 9 entstehende Brüden wird in einen brüdenkondensierenden Sattdampferzeuger 7 geleitet, der mit einem aschekühlenden Sattdampfüberhitzer 10 verbunden ist. Der Sattdampfüberhitzer 10 ist einerseits über die Dampfeinspeisungsleitung 14 mit der kalten Schiene 15 der Dampfturbine 5 und andererseits mit dem Dampfkessel 4 und der Ascheverwertung 21 gekoppelt. Der luftbeheizte Dampf zwischenüberhitzer 13 ist mit dem Dampfkessel 4 und den Luftverdichterstufen 11 der Gasturbinenanlage verbunden. Das im Sattdampferzeuger 7 und im Vorwärmer 8 anfallende Brüdenkondensat wird im Brüdenkondensatkühler 19 gekühlt und anschließend in die Brüdenkondensataufbereitung 20 geleitet. Ein Teilstrom 18 des gekühlten Brüdenkondensats wird der Ascheverwertung 21 zugeführt.
  • Der erfindungsgemäße Vorschlag hat den Vorteil, daß die Gas-Dampf-Technologie mit Druck-Wirbelschicht-Feuerung auch mit hochfeuchter Braunkohle betrieben werden kann und dabei ein Prozeßwirkungsgrad von 47 % - 48 % bei Nenn- und Teillast sowie einer Luftüberschußzahl von 2,7 erreicht wird.
    • Aufstellung der verwendeten Bezugszeichen
    • 1
    Trockner
    2
    Heizflächenpaket
    3
    Trockenkohle-Additiv-Eintragssystem
    4
    Dampfkessel
    5
    Dampfturbine
    6
    Heizfläche
    7
    Sattdampferzeuger
    8
    Vorwärmer
    9
    Vorwärmer
    10
    Sattdampfüberhitzer
    11
    Luftverdichterstufe
    12
    Abgasturbinenstufe
    13
    Dampfzwischenüberhitzer
    14
    Dampfeinspeisungsleitung
    15
    kalte Schiene
    16
    heiße Schiene
    17
    Abhitzekessel
    18
    Teilstrom
    19
    Brüdenkondensatkühler
    20
    Brüdenkondensataufbereitung
    21
    Ascheverwertung
    22
    Luftüberschußzahl
    23
    Prozeßwirkungsgrad

Claims (3)

  1. Verfahren zur Braunkohlenaufbereitung für Gas-Dampf-Kombiprozesse in einem indirekt erwärmten Trocknungsbehälter einer Dampferzeugungsanlage, wobei die Trocknungsenergie des Trocknungsbehälters über den Sattdampf eines mit dem Kombiprozeß gekoppelten Abhitzekessels bezogen wird,
    gekennzeichnet dadurch,
    daß der Trocknungsbehälter (1) im Verbund mit einer Druck-Wirbelschicht-Feuerung (4), einer Gasturbine (12), einer Dampfturbine (5), eines luftbeheizten Dampf zwischenüberhitzers (13) und eines Abhitzekessels (17) betrieben wird, der Energieinhalt des unter Mitteldruck stehenden und entstaubten Brüdens zur Verdampfung eines Speisewasserteilstromes eingesetzt und die Gasturbine (12) mit Abgasen aus der Druck-Wirbelschicht-Feuerung (4) betrieben, mittels verdichteter Verbrennungsluft eine Dampfzwischenüberhitzung bei Verbrennungsluftkühlung durchgeführt und das durch energetischen Verbund entstehende Brüdenkondensat nach dessen Aufbereitung zur Wasserversorgung des Kreislaufprozesses eingesetzt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß das anfallende Brüdenkondensat ohne weitere Aufbereitung als Brauchwasser in einer Asche-/Einbindeprodukt-Verwertung zugunsten eines baustofftechnischen Einsatzes stofflich verwertet wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß die im energetischen Verbund erzeugte Trockenkohle in der druckaufgeladenen Wirbelschichtfeuerung (4) des Dampfkessels (4) mit einem Luftüberschuß im Bereich 2 <λ< 3 verbrannt wird.
EP92904443A 1991-02-15 1992-02-13 Verfahren zur braunkohlenaufbereitung für gas-dampf-kombiprozesse Expired - Lifetime EP0639214B1 (de)

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