EP2352960A1 - Verfahren zum erzeugen von prozessdampf - Google Patents

Verfahren zum erzeugen von prozessdampf

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EP2352960A1
EP2352960A1 EP08875031A EP08875031A EP2352960A1 EP 2352960 A1 EP2352960 A1 EP 2352960A1 EP 08875031 A EP08875031 A EP 08875031A EP 08875031 A EP08875031 A EP 08875031A EP 2352960 A1 EP2352960 A1 EP 2352960A1
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erzeugen von Prozessdampf durch Verbrennung von getrockneter Braunkohle in einem Dampferzeuger, umfassend die Trocknung von feuchter Braunkohle in einem Wirbelbetttrockner (1) mit von einem Heizmedium durchströmten Wärmetauschereinbauten (2), wobei wenigstens ein Teil des Wassers aus der Braunkohle ausgetrieben und als Brüden aus dem Trockner herausgeführt wird, die Brüden in einer Entstaubungseinrichtung (3) entstaubt werden und die getrocknete Braunkohle in wenigstens einem dem Wirbelbetttrockner (1) nachgestalteten Kühler (6) gekühlt wird. Das Verfahren gemäß der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass der in der Entstaubungseinrichtung (3) anfallende Braunkohlestaub in direkten Kontakt mit der getrockneten und abgekühlten Braunkohle gebracht wird.

Description

Verfahren zum Erzeugen von Prozessdampf
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erzeugen von Prozessdampf durch Verbrennung von getrockneter Braunkohle in einem Dampferzeuger, umfassend die Trocknung von feuchter Braunkohle in einem Wirbelbetttrockner mit von einem Heizmedium durchströmten Wärmetauschereinbauten, wobei wenigstens ein Teil des Wassers aus der Braunkohle ausgetrieben und als Brüden aus dem Trockner herausgeführt wird, die Brüden in einer Entstaubungseinrichtung entstaubt werden und die getrocknete Braunkohle in wenigstens einem dem Wirbelbetttrockner nachgeschalteten Kühler gekühlt wird.
Ein solches Verfahren ist beispielsweise aus der DE 195 18 644 A1 bekannt.
Gemäß DE195 18 644 ist für die Trocknung der grubenfeuchten Braunkohle vor der Verfeuerung in einem Dampferzeuger ein Wirbelschichttrockner bzw.
Wirbelbetttrockner vorgesehen, innerhalb dessen die Braunkohle mittels eines Rohrbündelwärmetauschers beheizt wird, dessen Außenwandungen mit der Braunkohle für einen Wärmetauscher in Berührung sind. Mindestens ein Teilstrom der aus dem Wirbelschichttrockner ausgetragenen Brüden wird verdichtet und dem Wärmetauscher als Heizmedium zugeführt, wobei die Brüden zumindest teilweise kondensieren. Die aus dem Trockner abgezogenen Brüden werden in einem Elektrofilter entstaubt und nach Kühlung in dem Dampferzeuger verfeuert. Die getrocknete Braunkohle wird aus dem Trockner einem Kühler zugeführt, der direkt mit Kühlluft beaufschlagt ist. Die abgekühlte Braunkohle wird anschließend vermählen und in Form von Braunkohlenstaub innerhalb des Dampferzeugers verbrannt.
Die aus dem Trockner ausgetragene Trockenkohle kann eine mittlere Korngröße von ca. 0,4 bis 2 mm aufweisen. Diese lässt sich in einem Kaskadenkühler trocknen, wie er beispielsweise in der DE 195 37 050 A1 beschrieben ist. Alternativ kann die aus dem Trockner abgezogene Braunkohle in einem Fließbettkühler gekühlt werden, in dem die Kühlung durch direkten Kontakt mit einem kalten Gas, beispielsweise mit Luft, gekühlt wird. Der aus dem Brüden mittels Feststoffabscheider, beispielsweise mittels Elektrofilter, ausgehaltene Filterstaub hat eine mittlere Korngröße von weniger als 100 μm, sodass er bei der Durchströmung in einem Kaskadenkühler oder Festbettkühler aufgrund der sehr niedrigen Partikel-Sinkgeschwindigkeit und der erforderlichen hohen Kühlgasmengen weitestgehend ausgetragen würde. Deshalb ist beispielsweise der in der DE 195 37 050 A1 beschriebene Kühler nicht dazu geeignet, Filterstäube zu kühlen.
Für die Kühlung von Filterstaub sind daher indirekt arbeitende Kühler geeigneter. Die Verwendung derartiger Kühler ist allerdings in Zusammenhang mit Dampf- Trocknungsverfahren weniger geeignet, da es beim Übergang von Dampfatmosphäre zur Luftatmosphäre wegen des in der Luftatmosphäre vorherrschenden geringeren Wasserdampfpartialdrucks zur Nachverdunstung und Kondensation von Wasser kommt. Insbesondere die Kondensation von Dampfleckagen aus dem Trockneraustrag verursacht eine Verschmutzung der Kühlflächen eines solchen indirekt arbeitenden Trockners, so dass der Kühler verhältnismäßig schnell an Wirksamkeit einbüßen würde.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, das Verfahrung gemäß der Erfindung im Hinblick auf die Kühlung des Braunkohlenfeinstaubes zu verbessern.
Die Aufgabe wird zunächst gelöst durch ein Verfahren zum Erzeugen von Prozessdampf durch Verbrennung von getrockneter Braunkohle in einem Dampferzeuger, umfassend die Trocknung von feuchter Braunkohle in einem Wirbelbetttrockner mit von einem Heizmedium durchströmten Wärmetauschereinbauten, wobei wenigstens ein Teil des Wassers aus der Braunkohle ausgetrieben und als Brüden aus dem Trockner herausgeführt wird, die Brüden in einer Entstaubungseinrichtung entstaubt werden und die getrocknete Braunkohle in wenigstens einem dem Wirbelbetttrockner nachgeschalteten Kühler abgekühlt wird, wobei sich das Verfahren dadurch auszeichnet, dass der in der Entstaubungseinrichtung anfallende Braunkohlestaub in direkten Kontakt mit der getrockneten und abgekühlten Braunkohle gebracht wird. Die Erfindung kann dahingehend zusammengefasst werden, dass in vorteilhafter Art und Weise die bereits getrocknete und gekühlte Braunkohle mit einem Korndurchmesser von 0 bis 2 mm als Kühlmedium zur Kühlung des Filterstaubs verwendet wird.
Bei einer besonders bevorzugten Variante des Verfahrens gemäß der Erfindung ist vorgesehen, dass der Braunkohlenstaub aus der Entstaubungseinrichtung, beispielsweise aus einem Elektrofilter, mit der getrockneten und abgekühlten Braunkohle geschichtet wird.
Ein noch besserer Wärmeübergang zwischen den unterschiedlich temperierten Materialströmen ist gewährleistet, wenn der Braunkohlenstaub aus der Entstaubungseinrichtung mit der getrockneten und abgekühlten Braunkohle vermischt wird.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Schichtung während des Transports der abgekühlten Braunkohle erfolgt.
Auch die Vermischung kann während des Transports der geschichteten Materialströme erfolgen. Bei einer solchen Vorgehensweise kann gleichzeitig eine Kühlung mit Luft in Folge von Nachverdunstung vorgesehen sein.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn wenigstens drei Lagen von abgekühlter Braunkohle und Braunkohlenstaub geschichtet werden, wobei abgekühlte Braunkohle und Braunkohlenstaub wechselweise aufeinander geschüttet werden. Eine anschließende innige Vermischung der Schichten gewährleistet einen guten Wärmeübergang.
Zweckmäßigerweise werden die abgekühlte Braunkohle und der Braunkohlen- staub hintereinander einem Endlosfördermittel, vorzugsweise in Form eines Trogkettenförderers, aufgegeben. Beispielsweise können die Materiallagen an Braunkohlenstaub und abgekühlter Braunkohle mittels stationärer Mischeinrichtungen während des Transports miteinander vermischt werden.
Die Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird weiterhin gelöst durch eine Vorrichtung zum Kühlen von Braunkohlenstaub nach dem vorstehend beschriebenen Verfahren, umfassend eine gekapselte Fördereinrichtung mit wenigstens zwei in Förderrichtung mit Abstand hintereinander angeordneten Zulaufeinrichtungen und wenigstens einem Materialaustrag, wobei die Zulaufeinrichtungen so angeordnet sind, dass der Fördereinrichtung
Materialströme unterschiedlicher Temperaturen lagenweise aufgebbar sind.
Als Fördereinrichtung kann beispielsweise ein in einem Gehäuse angeordnetes Endlosfördermittel vorgesehen sein.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn wenigstens eine bezüglich der Fördereinrichtung stationär angeordnete Mischeinrichtung vorgesehen ist.
Als Mischeinrichtung können stationäre Mischeinbauten in dem Gehäuse angeordnet sein.
Als Fördereinrichtung ist zweckmäßigerweise ein Trogkettenförderer vorgesehen, der in einem gekapselten Gehäuse umläuft.
Als Mischeinbauten können Strömungshindernisse vorgesehen sein, die so angeordnet sind, dass sie in das geförderte Material eintauchen und eine Durchmischung des Materials bewirken. Diese Einbauten können beispielsweise nach Art von Pflugscharen ausgebildet sein, die in den Beladungsquerschnitt des Förderers hineinragen.
Der Trogkettenförderer gemäß der Erfindung kann beispielsweise zusätzlich mit kalter oder vorgewärmter Luft durchströmt sein, wodurch in vorteilhafter Art und Weise eine weitere Abkühlung des geförderten Materialstroms, im Wesentlichen durch Nachverdunstung, bewirkt wird und eine Kondensatbildung verhindert wird. Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels erläutert.
Es zeigen:
Figur 1 ein Fließbild eines Teils eines Dampferzeugungsprozesses umfassend die Trocknung von Braunkohle,
Figur 2 eine schematische Ansicht eines Kühlers gemäß der Erfindung,
Figur 3 eine Draufsicht auf den Kühler gemäß der Erfindung und
Figur 4 einen Schnitt durch den Kühler entlang der Linien IV-IV in Figur 2.
Es wird zunächst Bezug genommen auf Figur 1. Figur 1 stellt einen Teil eines Dampferzeugungsprozesses dar. Aus einem Tagebau gewonnene Rohbraunkohle wird zunächst gebrochen und einer mehrstufigen Feinkornaufbereitung zugeführt. Die Braunkohle aus der Feinkornaufbereitung mit einem mittleren Korndurchmesser von 0 bis 2 mm und einem Wassergehalt von etwa 55 bis 65 % wird anschließend einem Wirbelbetttrockner 1 zugeführt. In dem Wirbelbetttrockner 1 wird die Kohle außerhalb des Verbrennungsprozesses auf eine Restfeuchte von etwa 12 % getrocknet, gegebenenfalls noch einmal vermählen und in einem nicht dargestellten Kessel zwecks Dampferzeugung verfeuert. Der Dampf wird in bekannter Art und Weise in Dampfturbinen zwecks Stromerzeugung entspannt. Wie bereits vorstehend erwähnt, dient der Wirbelbetttrockner 1 (in der Literatur auch als Wirbelschichttrockner bezeichnet) der Trocknung der grubenfeuchten Braunkohle, die in direktem Kontakt mit dem innerhalb des Wirbelbetttrockners 1 angeordneten Wärmetauscher 2 gelangt. Als Wärmetauscher kann beispielsweise ein Rohrbündelwärmetauscher vorgesehen sein, dessen Außenwandung mit der Braunkohle für einen Wärmetausch in Berührung kommt. Der Wärmetauscher 2 oder ein weiterer Wärmetauscher kann beispielsweise mit verdichteten Brüden durchströmt sein, wie dies beispielsweise in der DE 195 18 644 A1 beschrieben ist. Die aus dem Wirbelbetttrockner 1 abgezogenen Brüden werden in einem Elektrofilter 3 entstaubt. Wenigstens eine Teilmenge der Brüden kann beispielsweise wieder verdichtet und zur Beheizung des Wirbelbetttrockners 1 verwendet werden.
Die in dem Wirbelbetttrockner 1 anfallende Trockenbraunkohle wird über zwei Schneckenförderer (4) und nachgeschaltete Zellenraddosiereinrichtungen (5) zwei parallel betriebenen Fließbettkühlern (6) aufgegeben. Die aus den Fließbettkühlern (6) ausgetragene Trockenbraunkohle wird jeweils in einer nachgeschalteten Trockbraunkohlenmühle (7) einer Nachmahlung unterzogen und über eine weitere Zellenraddosiereinrichtung (5) dem erfindungsgemäßen Kühler (8) zugeführt.
Wie dem Fließbild ohne weiteres zu entnehmen ist, wird die bereits getrocknete, gekühlte und nachvermahlene Braunkohle an zwei mit Abstand voneinander angeordneten Stellen des Kühlers (8) aufgegeben, und zwar als Kühlmedium. Der Kühler (8) ist als luftdurchströmter, gekapselter Trogkettenförderer ausgebildet. Das Gehäuse (9) des Kühlers (8) ist insgesamt mit drei in Förderrichtung mit Abstand hintereinander angeordneten Zulaufeinrichtungen 10a, b und c versehen, wobei mit 10a eine erste stromaufwärts gelegene Zulaufeinrichtung, mit 10b eine zweite stromabwärts dahinter angeordnete Zulaufeinrichtung und mit 10c eine stromabwärts der zweiten Zulaufeinrichtung 10b angeordnete dritte Zulaufeinrichtung bezeichnet ist.
Über die hintereinander geschalteten Zulaufeinrichtungen 10a, 10b und 10c werden die Materialströme lagenweise dem Kühler (8) aufgegeben, wobei über die erste Zulaufeinrichtung 10a getrocknete und gekühlte Braunkohle, über die zweite Zulaufeinrichtung 10b nicht gekühlter Braunkohlenstaub und über die dritte Zulaufeinrichtung 10c getrocknete, gekühlte Braunkohle zugeführt wird.
Über einen Austragsförderer (11 ) wird Braunkohlenstaub aus dem Elektrofilter (3) abgezogen und über eine Zellenraddosiereinrichtung (5) und die zweite Zulaufeinrichtung (10b) dem Kühler (8) zugeführt. Die im Obertrum (12) des als Kühler (8) ausgebildeten Trogkettenförderers vorherrschende Förderrichtung ist in Figur (1 ) von links nach rechts dargestellt, ebenso in Figur 2, wo die Förderrichtung bzw. die Drehrichtung mittels Pfeilen dargestellt ist.
Im Folgenden wird Bezug genommen auf die Figuren 2 bis 4, aus welchen die Konstruktion des Kühlers (8) im Detail ersichtlich ist.
Der Kühler (8) umfasst ein im Wesentlichen geschlossenes Gehäuse (9) mit einer umlaufenden Förderkette (13). Innerhalb des Gehäuses (9) ist ein trogförmiges Obertrum (12) und ein trogförmiges Untertrum (14) vorgesehen.
Weiterhin sind an dem Gehäuse (9) ein Lufteintritt (15) und ein Luftaustritt (16) vorgesehen. In Förderrichtung der Förderkette (13) im Untertrumm (in Figur 2 von links nach rechts) ist zunächst ein Lufteintritt (15) für Kühlluft vorgesehen. Stromabwärts des Lufteintritts (15) sind hintereinander mit Abstand die erste, zweite und dritte Zulaufeinrichtung (10a, 10b und10c) jeweils in Form einer Zulaufschurre vorgesehen. Der Luftaustritt (16) in Form einer Abzugshaube ist stromabwärts hinter der dritten Zulaufeinrichtung angeordnet. Daran schließt sich stromabwärts eine optional vorgesehene vierte Zulaufeinrichtung 10d an.
Mit (17) ist die Auslaufschurre des Kühlers (8) bezeichnet.
Dem Kühler (8) wird abwechselnd lagenweise gekühlte, getrocknete und körnige Braunkohle, danach Braunkohlenstaub und danach stromabwärts wiederum gekühlte, getrocknete, körnige Braunkohle aufgegeben. Die getrocknete, gekühlte Braunkohle verlässt den Fließbettkühler (6) mit einer Temperatur von etwa 30 - 50 ° C Der Braunkohlenstaub verlässt den Elektrofilter (3) mit einer Temperatur von etwa 105 - 120 0 C.
Durch die lagenweise Schüttung der Materialströme mit unterschiedlicher Temperatur findet ein Wärmetausch statt, der schlussendlich eine Abkühlung des Filterstaubes auf eine Temperatur von weniger als 80 0 C bewirkt. Diese Temperatur wird im Hinblick auf die Selbstentzündungsneigung des Braunkohlenstaubes als kritisch angesehen.
Über den Luftaustritt (16) und den Lufteintritt (15) wird Luft mit einer Temperatur von etwa 20 - 40 ° C in das unter leichtem Unterdruck (ca. 1 - 20 mbar) stehende Gehäuse (9) eingezogen. Hierdurch kann sich eventuell freisetzende Feuchtigkeit durch Nachverdunstung des Kohlewassers aufgenommen werden, um eine Kondensation auf der Innenseite des Gehäuses (9) zu vermeiden.
Zusätzlich kann zur Vermeidung von Kondensatbildung vorgesehen sein, das Gehäuse (9) zu isolieren.
Mit 18 sind innerhalb des Gehäuses (9) ortsfest eingebaute Mischeinrichtungen bezeichnet, die in den Förderquerschnitt des Obertrums (12) eintauchen und eine Vermischung der Materialströme bewirken.
In der Zeichnung sind die Mischeinbauten (18) jeweils vor und hinter der zweiten Zulaufeinrichtung 10b im Obertrum (12) des Kühlers (8) angeordnet. Solche Mischeinbauten (18) können allerdings auch an beliebiger anderer Stelle stromabwärts vorgesehen sein. Die Mischeinbauten (18) können beispielsweise als Zinken ausgebildet sein, die die Geometrie von Pflugscharen aufweisen.
Die erfindungsgemäße Lösung hat anlagentechnisch den Vorzug, dass die Kühlung des warmen Braunkohlenfeinstaubs in einem Fördersystem erfolgt, das in der Regel aus Gründen der Anlagentechnik ohnehin erforderlich ist.
Die Kühlung erfolgt besonders intensiv, da der warme Staub zwischen zwei kalten Schichten aus gekühlter Braunkohle eingebettet und vermischt wird. Die schnelle Abkühlung und die intensive Mischung wird durch die ortsfesten bzw. statischen Mischeinbauten (18) unterstützt. Die Vermischung des warmen Staubes mit der gekühlten Braunkohle hat zudem den Vorzug, dass ein Staubaustrag zuverlässig verhindert wird. Bezuqszeichenliste
1 Wirbelbetttrockner
2 Wärmetauscher
3 Elektrofilter
4 Schneckenförderer
5 Zellenraddosiereinrichtung
6 Fließbettkühler
7 Trockenbraunkohlenmühlen
8 Kühler
9 Gehäuse
10a, 10b, 10c, 10d erste, zweite, dritte und vierte Zulaufeinrichtung
11 Austragsförderer
12 Obertrum
13 Förderkette
14 Untertrum
15 Lufteintritt
16 Luftaustritt
17 Auslaufschurre
18 Mischeinbauten

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Erzeugen von Prozessdampf durch Verbrennung von getrockneter Braunkohle in einem Dampferzeuger, umfassend die Trocknung von feuchter Braunkohle in einem Wirbelbetttrockner mit von einem Heizmedium durchströmten Wärmetauschereinbauten, wobei wenigstens ein Teil des Wassers aus der Braunkohle ausgetrieben und als Brüden aus dem Trockner herausgeführt wird, die Brüden in einer
Entstaubungseinrichtung entstaubt werden und die getrocknete Braunkohle in wenigstens einem dem Wirbelbetttrockner nachgeschalteten Kühler abgekühlt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der in der Entstaubungseinrichtung anfallende Braunkohlestaub in direkten Kontakt mit der getrockneten und abgekühlten Braunkohle gebracht wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Braunkohlestaub aus der Entstaubungseinrichtung mit der getrockneten und abgekühlten Braunkohle geschichtet wird.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Braunkohlenstaub aus der Entstaubungseinrichtung mit der getrockneten und abgekühlten Braunkohle vermischt wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Schichtung während des Transports der abgekühlten Braunkohle erfolgt.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Vermischung während des Transports der geschichteten
Materialströme erfolgt.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens insgesamt drei Lagen von abgekühlter Braunkohle und Braunkohlenstaub geschichtet werden, wobei abgekühlte Braunkohle und Braunkohlenstaub wechselweise aufeinander geschüttet werden.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass abgekühlte Braunkohle und Braunkohlenstaub hintereinander einem
Endlosfördermittel, vorzugsweise in Form eines Trogkettenförderers, aufgegeben werden.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Materiallagen an abgekühlter Braunkohle und Braunkohlenstaub mittels stationärer Mischeinrichtungen während des Transports miteinander vermischt werden.
9. Vorrichtung zum Kühlen von Braunkohle nach dem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, umfassend eine gekapselte Fördereinrichtung mit wenigstens zwei in Förderrichtung mit Abstand hintereinander angeordneten Zulaufeinrichtungen (10a, b, c, d) und wenigstens einem Materialaustrag, wobei die Zulaufeinrichtungen (10a, b, c, d) so angeordnet sind, dass der Fördereinrichtung Materialströme unterschiedlicher Temperaturen lagenweise aufgebbar sind.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass als Fördereinrichtung ein in einem Gehäuse (9) angeordnetes Endlosfördermittel vorgesehen ist.
11.Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine bezüglich der Fördereinrichtung stationär angeordnete Mischeinrichtung vorgesehen ist.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 oder 11 , dadurch gekennzeichnet, dass als Mischeinrichtung stationäre Mischeinbauten (18) in dem Gehäuse (9) vorgesehen sind.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 12 dadurch gekennzeichnet, dass als Fördermittel ein Trogkettenförderer vorgesehen ist.
14. Vorrichtung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass als Mischeinbauten (18) Strömungshindernisse vorgesehen sind, die so angeordnet sind, dass sie in das geförderte Material eintauchen und eine Durchmischung des Materials bewirken.
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