EP2906876A2 - Verfahren zum betrieb eines dampferzeugers - Google Patents

Verfahren zum betrieb eines dampferzeugers

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EP2906876A2
EP2906876A2 EP13777007.9A EP13777007A EP2906876A2 EP 2906876 A2 EP2906876 A2 EP 2906876A2 EP 13777007 A EP13777007 A EP 13777007A EP 2906876 A2 EP2906876 A2 EP 2906876A2
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EP
European Patent Office
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lignite
mill
drying
flue gas
dry
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EP2906876B1 (de
EP2906876B2 (de
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Rainer Hesse
Bernhard Röper
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RWE Power AG
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    • F23K—FEEDING FUEL TO COMBUSTION APPARATUS
    • F23K1/00—Preparation of lump or pulverulent fuel in readiness for delivery to combustion apparatus
    • F23K1/04—Heating fuel prior to delivery to combustion apparatus
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23K—FEEDING FUEL TO COMBUSTION APPARATUS
    • F23K2201/00—Pretreatment of solid fuel
    • F23K2201/20—Drying
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23K—FEEDING FUEL TO COMBUSTION APPARATUS
    • F23K2201/00—Pretreatment of solid fuel
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    • F23K2201/501—Blending with other fuels or combustible waste
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23K—FEEDING FUEL TO COMBUSTION APPARATUS
    • F23K2203/00—Feeding arrangements
    • F23K2203/002—Feeding devices for steam boilers, e.g. in locomotives
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23K—FEEDING FUEL TO COMBUSTION APPARATUS
    • F23K2203/00—Feeding arrangements
    • F23K2203/20—Feeding/conveying devices
    • F23K2203/202—Feeding/conveying devices using screws
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23K—FEEDING FUEL TO COMBUSTION APPARATUS
    • F23K2900/00—Special features of, or arrangements for fuel supplies
    • F23K2900/01041—Heating by using exhaust gas heat

Definitions

  • the invention relates to a method for operating a steam generator with a lignite-fired boiler, with at least one mill for grinding the brown coal.
  • the mill is connected via a flue gas recirculation to the end of the combustion chamber, where the drying flue gas stream required for drying the lignite coal is removed at a temperature between about 800 ° C and about 1200 ° C.
  • a method of the type mentioned is known for example from DE 42 03 713 C2.
  • the process involves the milling of brown coal wet lignite in at least one mill, which is supplied with a drying flue gas stream, which is branched off from the boiler behind the convection train and is introduced into the mill at a temperature of about 350 ° C.
  • the brown coal is comminuted to the grain band required for combustion in the boiler and at the same time dried in the inert flue gas atmosphere.
  • Part of the drying flue gas stream is used as a carrier gas for transporting the dried fuel to the burners of the boiler.
  • Another variant of the drying of lignite which has a favorable effect in terms of an increase in efficiency, is the drying of lignite in a separate drying unit in the form of a fluidized bed dryer.
  • a separate drying unit in the form of a fluidized bed dryer.
  • Such a method is known for example from DE 196 20 047 A1. It is known that by drying the brown coal before the increase in price in the Steam generator of a power plant, a significant increase in efficiency can be achieved.
  • the lignite brown coal has a water content of 45% to 65%, which is reduced by drying to 10% to 25%. From DE 195 18 644 C2 it is known to use the emerging from the drying plant high-energy vapors in the dryer itself.
  • the dry lignite from the fluidized bed drying usually has a maximum water content of 25 percent by mass and a medium
  • the combustion temperature of pre-dried lignite hereinafter referred to as dry lignite (TBK) is about 500 ° C higher than that of lignite.
  • Co-incineration for example, has a proportion of 25% dry lignite from a separate drying unit based on the calorific value of the
  • the dry lignite can be introduced into the steam generator, for example, via so-called swirl burners, which are also used in hard coal firing.
  • Ash softening or ash melting processes and thus can lead to slagging. This in turn reduces the availability of the steam generator.
  • the invention is therefore based on the object, a method for
  • the object is achieved by a method for operating a steam generator with a lignite-fired boiler, with at least one first mill for grinding the lignite, the method comprising the following method steps: - grinding of pit-wet raw lignite in the first mill,
  • Dry lignite in the context of the invention is to be understood as meaning lignite which has dried from the mined mining product to a dried finished product having a moisture content of 10 to 30% by mass, preferably between 10 and 25% by mass and a mean grain diameter D50 of 0.4 to 10 mm in a drying unit was produced.
  • Mine-wet crude lignite refers to the untreated crushed and optionally pre-shred mined lignite that has a moisture content of between 45 and 65% by mass.
  • Under ground-dried raw lignite is to be understood in a mill with simultaneous drying to a ready-to-burn finished product lignite, of which about 85 to 95 percent by mass has a particle size of less than 1 mm.
  • Under a burner allocation in the context of the invention is a
  • Burner allocation ends where the fuel is ignited by supplying combustion air. Burner allocation may include classifiers and distributors.
  • the process of the invention can be summarized in that in the boiler of the steam generator in addition to meal-dried raw lignite dry brown coal is mitverbrannt, the dry lignite coal
  • Suspension gas / fuel mixture from the mill is given prior to allocation or in the allocation to the individual coal burners.
  • the dry lignite is not burned through separate swirl burner in the boiler, but the dry lignite is added to the flue gas lignite stream of the mill before the boiler.
  • Carrying gas in the context of the invention is to be understood as meaning a mixture of flue gas, evaporated water and combustion air.
  • Raw lignite operated first mill to be diverted as soon as a starting and support firing is no longer needed.
  • Drying flue gas stream inertized atmosphere means that the oxygen content in the flue gas drying stream is adjusted to an oxygen content of ⁇ 12% by volume.
  • Drying unit is fed into the first mill and there with the
  • Crude lignite is subjected to a subsequent grinding.
  • Crude lignite is subjected to a subsequent grinding.
  • Drying unit is not essential.
  • the influence of a The fluctuating moisture content of the dry brown coal is thereby eliminated.
  • Another advantage is that the controllability of the furnace is improved. If the amount of raw lignite is increased, the first mill reacts only with a longer dead time, because the mill for the higher amount of coal has to be moved to another operating point, or an additional mill must be put into operation. By contrast, stands by an increase in the
  • Fuel quantity available This improves the controllability of the entire steam generator system.
  • At least one indirectly heated dryer is provided as a separate drying unit. This can be for example
  • a drying unit can find application in which the lignite is subjected to direct drying in direct contact with flue gas.
  • the dried lignite from the second mill is fed as dry lignite in the flue gas brown waste stream of the first mill. It can be provided, for example, that the dried lignite from the second mill is completely fed as a dry lignite in the flue gas lignite stream of the first mill, so that the second mill is not charged in the usual way unmitelbar the boiler with a flue gas lignite stream.
  • the inventive method is characterized in particular by the fact that the boiler is fired with a tangential firing with jet burners to which the flue gas brown coal stream is allocated. Jet burners are in operation much less susceptible to interference than omnidirectional burners or swirl burners. Jet burners are also structurally much simpler. These are based on the principle that the BrennstoffVTraggaskanal is substantially formed as a rectangular shaft, each of corresponding
  • Drying unit is fed into a Traggasrezirkulationstechnisch the first mill. This makes it possible to carry out the inventive method substantially without constructive adjustment of existing mills.
  • Carrying gas recirculation lines are commonly used to control the performance of the mill by, if appropriate, diverting a portion of the carrier gas behind the mill and recirculating it through the mill.
  • Dry lignite are fed into a solids return of a mill classifier. Even such a procedure requires hardly constructive
  • Screw conveyor is entered into an inlet region of the first mill.
  • an injection of dry brown coal into the first mill with inert gas for example low-pressure steam, or, for example, dry lignite mixed with recirculated carrier gas as the pumped medium. It is expedient to blow dry brown coal in such a way that rapid mixing of the dry brown coal with the raw lignite takes place.
  • the entry point for the dry brown coal may also be provided after the first mill in the burner allocation.
  • Flue gas lignite stream feed directly behind the first mill may also be desirable to set a different fuel concentration at firing above the height of the steam generator.
  • impact wheel mills can be used in which takes place in a known manner an impact stress of the ground material.
  • wet fan mills or
  • Blower Mills find application. When using a
  • the dry brown coal can be added for example in the proposal part of the mill.
  • the indirect drying of the brown coal is carried out in at least one fluidized bed dryer.
  • roller bowl mill special explosion protection measures are to be observed, so that an approximately forgiven remilling a special
  • the energy of the resulting in the indirect drying vapor is at least partially used for preheating the combustion air and / or the boiler feed water.
  • the amount of dry brown coal fed in is regulated as a function of the load of the steam generator.
  • Dry lignite be increased. As this dry lignite is under
  • the brown coal has a mineralogical composition which comprises slag-forming mineral constituents which lead to the formation of deposits in the boiler, especially at relatively high temperatures.
  • Dry lignite are due to the mill drying in mixture with the
  • the process flow diagram shown in the figure shows a boiler 1 with a combustion chamber 2 and a convection part 3.
  • the convection part 3 comprises in a known manner heating surfaces, by means of which a convective
  • Within the combustion chamber 2 is dried over dust burner, which are designed as a jet burner
  • Water vapor can be vented in a steam turbine to generate electrical energy, alternatively, the steam can also be used as process heat in other coupled processes.
  • 4 denotes a suction, via which the flue gas is conveyed from the boiler 1 via a flue gas cleaning device to a chimney.
  • the fuel in the form of dry brown coal and raw lignite coal is ground in a beater mill 5 and distributed over a burner allocation 6 on several jet burners.
  • the beater wheel mill 5 on the one hand pit-wet raw lignite 7 and on the other hand dry lignite 8 supplied from a drying unit, not shown.
  • Dry lignite 8 is added to either a Traggasrezirkulationstechnisch 15 or the beater wheel mill 5 directly.
  • Burner allocation 6 supplied behind the flue gas lignite stream 10 combustion air 1 1 is added.
  • the combustion air 1 1 is the
  • the combustion air preheater 12 is operated with the flue gas stream 13 from the convection part 3 of the boiler 1. Part of the combustion air 1 1 is added to the drying flue gas stream 9 in front of the beater wheel mill 5, a further part is added to the boiler 1 as burnout air 14.
  • the raw lignite 7, which comes from a pre-crushing is the
  • Dry lignite 8 from a fluidized bed dryer, not shown, is having a water content of
  • beater wheel mill 5 for example, between 10 and 30 percent by mass also beater wheel mill 5 abandoned. This is for example in a solids return of a
  • Impact wheel mill 5 is the raw lignite 7 together with the Dry lignite 8 reground and after-dried and intimately
  • the flue gas lignite stream 10 (carrier gas stream) leaving the impact wheel mill 5 comprises, for example, about 15% to 35%, preferably about 20% to 25% dry lignite 8 based on the calorific value of the total fuel used at full load of the boiler.
  • the combustion air 1 1 is preheated by means of the flue gas stream 13 in the combustion air preheater 12.
  • the invention is to be understood that instead of a combustion air preheating 12 with flue gas combustion air preheating is used, which is operated with low-temperature heat from the drying of the dry lignite.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Dampferzeugers mit einem mit Braunkohle befeuerten Kessel (1), mit wenigstens einer ersten Mühle zur Aufmahlung der Braunkohle. Das Verfahren umfasst das Mahlen von grubenfeuchter Rohbraunkohle (7) in der ersten Mühle, das Abzweigen eines Trocknungs-Rauchgasstroms (9) aus dem Kessel (1), das Trocknen der Rohbraunkohle (7) in der ersten Mühle in direktem Kontakt mit dem Trocknungs-Rauchgasstrom (9), dem Einblasen eines Rauchgas-Braunkohlenstroms aus der ersten Mühle in den Kessel sowie das Trocknen einer Teilmenge von Rohbraunkohle in einem separaten Trocknungsaggregat zu Trockenbraunkohle (8) und das Einspeisen der Trockenbraunkohle (8) aus dem separaten Trocknungsaggregat in einen Rauchgas-Braunkohlenstrom (10) vor einer Brennerzuteilung oder in die Brennerzuteilung.

Description

Verfahren zum Betrieb eines Dampferzeugers
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Dampferzeugers mit einem mit Braunkohle befeuerten Kessel, mit wenigstens einer Mühle zur Aufmahlung der Braunkohle.
Ein bekanntes Prinzip der direkten Staubeinblasung mittels einer
Kohlenstaubmahltrocknungsanlage, ist beispielsweise in der Veröffentlichung Helmut Effenberger,„Dampferzeugung", Springer- Verlag, ISBN 3-540-64175-0, beschrieben. Bei einem solchen Verfahren wird als Trocknungsgas
rückgesaugtes Rauchgas benutzt, welches im Sinne der vorliegenden Anmeldung als Trocknungs-Rauchgasstrom bezeichnet wird. Hierzu ist die Mühle über eine Rauchgasrückführung an das Ende der Brennkammer angeschlossen, wo der zur Trocknung der Rohbraunkohle benötigte Trocknungsrauchgasstrom mit einer Temperatur zwischen ca. 800 °C und ca. 1200°C entnommen wird.
Ein Verfahren der eingangs genannten Art ist beispielsweise aus der DE 42 03 713 C2 bekannt. Das Verfahren umfasst das Aufmahlen von grubenfeuchter Braunkohle in wenigstens einer Mühle, die mit einem Trocknungs-Rauchgasstrom beaufschlagt wird, der hinter dem Konvektionszug aus dem Kessel abgezweigt wird und mit einer Temperatur von etwa 350 °C in die Mühle eingetragen wird. In der Mühle wird die Braunkohle auf das zur Verbrennung im Kessel erforderliche Kornband zerkleinert und gleichzeitig in der inerten Rauchgasatmosphäre getrocknet. Ein Teil des Trocknungs-Rauchgasstroms wird als Traggas für den Transport des getrockneten Brennstoffs zu den Brennern des Kessels verwendet. Diese kombinierte Vortrocknung und Mahlung der Braunkohle auf niedrigem Temperaturniveau ist im Hinblick auf den Wirkungsgrad des Kraftwerks als günstig zu bewerten. Eine weitere Variante der Trocknung von Braunkohle, die sich im Hinblick auf eine Wirkungsgradsteigerung günstig auswirkt, ist die Trocknung von Braunkohle in einem separaten Trocknungsaggregat in Form eines Wirbelschichttrockners. Ein solches Verfahren ist beispielsweise aus der DE 196 20 047 A1 bekannt. Es ist bekannt, dass durch eine Trocknung der Braunkohle vor der Verteuerung in dem Dampferzeuger eines Kraftwerks eine deutliche Erhöhung des Wirkungsgrades erzielt werden kann. Die grubenfeuchte Braunkohle hat etwa einen Wassergehalt von 45 % bis 65 %, der durch Trocknung auf 10 % bis 25 % verringert wird. Aus der DE 195 18 644 C2 ist es bekannt, die aus der Trocknungsanlage austretenden energiereichen Brüden im Trockner selbst zu nutzen. In der DE 195 18 644 C2 wird hierzu vorgeschlagen, wenigstens einen Teilstrom des Brüdens zu verdichten und dem Wärmetauscher als Heizmedium zuzuführen, wobei der Brüden zumindest teilweise kondensiert, so dass für die gewünschte Trocknung des Brennstoffs zum großen Teil die Verdampfungswärme des Brüdens ausgenutzt werden kann.
Weitere bekannte Verfahren zur Trocknung von Braunkohle unter Verwendung von Wirbelschichttrocknern sind beispielsweise in den Veröffentlichungen
DE 103 19 477 A1 und DE 10 2009 035 062 A1 beschrieben.
Die Trockenbraunkohle aus der Wirbelschichttrocknung hat üblicherweise einen maximalen Wassergehalt von 25 Masseprozent und einen mittleren
Korndurchmesser D50 von 0,4 bis 0,8 mm, so dass diese unmittelbar,
gegebenenfalls ohne Nachmahlung in den Kessel eingetragen und dort verfeuert werden kann.
Die Verbrennungstemperatur von vorgetrockneter Braunkohle, die im folgenden als Trockenbraunkohle (TBK) bezeichnet wird, liegt ca. 500 °C über der von Rohbraunkohle.
Da die bekannten staubgefeuerten Braunkohlekessel überwiegend für die Verteuerung von Rohbraunkohle ausgelegt sind, d.h. für die Verteuerung von Rohbraunkohle, die einer Mahltrocknung unterzogen wurde, wurde die
Trockenbraunkohle in den Dampferzeugern der Anmelderin bislang als
Zusatzbrennstoff zur Steigerung des Wirkungsgrades mitverbrannt. Als günstig hat sich die Mitverbrennung etwa eines Anteils von 25 % Trockenbraunkohle aus einem separaten Trocknungsaggregat bezogen auf den Heizwert des
Brennstoffgemisches erwiesen. Die Trockenbraunkohle kann beispielsweise über sogenannte Drallbrenner, wie sie auch bei der Steinkohlefeuerung Anwendung finden, in den Dampferzeuger eingebracht werden.
Praktische Versuche und Feuerraumsimulationen bei der Mitverbrennung von Trockenbraunkohle in rohbraunkohlegefeuerten Dampferzeugern haben jedoch gezeigt, dass im Bereich der Trockenbraunkohle-Brenner bzw. Drall-Brenner verhältnismäßig hohe Temperaturspitzen im Kessel auftreten, die zu
Ascheerweichung oder Ascheschmelzvorgängen und damit zu Verschlackungen führen können. Das wiederum reduziert die Verfügbarkeit des Dampferzeugers.
Gerade deshalb sollten auch Drallbrenner nicht zu groß gebaut werden.
Drallbrenner sind hinsichtlich ihrer Baugröße begrenzt. Im allgemeinen wird eine thermische Leistung von 60MW als technisch machbar angesehen wird. Bei großen Braunkohlekesseln mit Trockenbraunkohle-Zusatzfeuerung erfordert dies eine entsprechend hohe Anzahl an Drallbrennern. Dies führt in der Folge zu hohen Investitionskosten. Trockenbraunkohle ist ein vergleichsweise kostengünstiger Anfahr- und
Stützbrennstoff für kohlegefeuerte Dampferzeuger. Hierbei sind die zuvor hinsichtlich ihrer Nachteile beschriebenen Drallbrenner gebräuchlich, da sie auch bei noch kalten Feuerräumen eine stabile Flamme und einen guten Ausbrand sicherstellen.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur
Mitverbrennung von Trockenbraunkohle in rohbraunkohlengefeuerten
Dampferzeugern bereitzustellen, welches dem zuvor erwähnten Problem
Rechnung trägt.
Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zum Betrieb eines Dampferzeugers mit einem mit Braunkohle befeuerten Kessel, mit wenigstens einer ersten Mühle zur Aufmahlung der Braunkohle, wobei das Verfahren folgende Verfahrensschritte umfasst: - Mahlen von grubenfeuchter Rohbraunkohle in der ersten Mühle,
- Abzweigen eines Trocknungs-Rauchgasstroms aus dem Kessel und
- Trocknen der Rohbraunkohle in der ersten Mühle in direktem Kontakt mit dem Trocknungs-Rauchgasstrom,
- Einblasen eines Rauchgas-Braunkohlenstroms aus der ersten Mühle in den Kessel,
- Trocknen einer Teilmenge von Rohbraunkohle durch indirekte Trocknung in einem separaten Trocknungsaggregat zu Trockenbraunkohle und - Einspeisen der Trockenbraunkohle in den Rauchgas-Braunkohlenstrom der ersten Mühle vor einer Brennerzuteilung oder in eine Brennerzuteilung.
Unter Trockenbraunkohle im Sinne der Erfindung ist fertig getrocknete Braunkohle zu verstehen, die von dem grubenfeuchten bergmännisch gewonnenen Erzeugnis zum einem getrockneten Fertigprodukt mit einem Feuchtigkeitsgehalt von 10 bis 30 Masseprozent, vorzugsweise zwischen 10 und 25 Masseprozent, und einem mittleren Korndurchmesser D50 von 0,4 bis 10 mm in einem Trocknungsaggregat hergestellt wurde. Unter grubenfeuchter Rohbraunkohle ist die nicht aufbereitete gebrochene und gegebenenfalls vorzerkleinerte bergmännisch gewonnene Rohbraunkohle zu verstehen, die einen Feuchtigkeitsgehalt von zwischen 45 und 65 Masseprozent aufweist. Unter mahlgetrockneter Rohbraunkohle ist die in einer Mühle unter gleichzeitiger Trocknung zu einem brennerfertigen Erzeugnis aufgemahlene Rohbraunkohle zu verstehen, von der etwa 85 bis 95 Masseprozent eine Korngröße von kleiner 1 mm aufweist. Unter einer Brennerzuteilung im Sinne der Erfindung ist eine
Brennstoffversorgungsleitung von der Mühle an einen einzelnen Brenner, eine Brennergruppe oder eine Brennerebene zu verstehen. Die Brennerzuteilung endet dort, wo durch Zuführen von Verbrennungsluft der Brennstoff angezündet wird. Die Brennerzuteilung kann Sichter und Verteileinrichtungen umfassen. Das erfindungsgemäße Verfahren kann dahingehend zusammengefasst werden, dass in dem Kessel des Dampferzeugers neben mahlgetrockneter Rohbraunkohle Trockenbraunkohle mitverbrannt wird, wobei die Trockenbraunkohle dem
Traggas/Brennstoffgemisch aus der Mühle vor der Zuteilung oder in die Zuteilung an die einzelnen Kohlebrenner aufgegeben wird. Anders als bei einer bisher praktizierten Verfahrensvariante wird die Trockenbraunkohle nicht über separate Drallbrenner in dem Kessel verfeuert, sondern die Trockenbraunkohle wird bereits vor dem Kessel dem Rauchgas-Braunkohlenstrom der Mühle zugegeben. Unter Traggas im Sinne der Erfindung ist eine Mischung aus Rauchgas, verdampften Wasser und Verbrennungsluft zu verstehen.
Bei dem vorgeschlagenen Verfahren kann über eine Umschalteinrichtung
Trockenbraunkohle von Anfahrbrennern des Dampferzeugers auf die mit
Rohbraunkohle betriebene erste Mühle umgeleitet werden, sobald eine Anfahr- und Stützfeuerung nicht mehr benötigt wird.
Durch Feuerraumsimulationsrechnungen konnte die Anmelderin herausfinden, dass mit einer solchen Maßnahme überraschenderweise Temperaturspitzen innerhalb des Kessels im Bereich der Brenner vermieden werden können.
Zweckmäßigerweise erfolgt das Mahlen der Rohbraunkohle in mit dem
Trocknungs-Rauchgasstrom inertisierter Atmosphäre. Inertisiert im Sinne der Erfindung bedeutet, dass der Sauerstoffanteil im Rauchgas-Trocknungsstrom auf einen Sauerstoffanteil von < 12 Vol-% eingestellt wird.
Bei einer vorteilhaften Variante des Verfahrens gemäß der Erfindung ist vorgesehen, dass die Trockenbraunkohle aus dem separaten
Trocknungsaggregat in die erste Mühle eingespeist wird und dort mit der
Rohbraunkohle einer Nachmahlung unterzogen wird. Dabei wird die
Trockenbraunkohle in inertisierter Atmosphäre nachgetrocknet und
nachzerkleinert. Das hat den verfahrenstechnischen Vorteil, dass eine
Nachsichtung und/oder Nachmahlung der Trockenbraunkohle hinter dem
Trocknungsaggregat nicht unbedingt erforderlich ist. Der Einfluss eines schwankenden Feuchtigkeitsgehalts der Trockenbraunkohle wird hierdurch eliminiert. Ganz allgemein sind Feuchte-, Schüttdichte- und
Körnungsschwankungen der Trockenbraunkohle aufgrund der zusätzlichen Mahltrocknung in Mischung mit der Rohbraunkohle unkritisch. Dadurch ist es auch möglich, ein angeschlossenes Trocknungsaggregat leistungsoptimiert zu betreiben. Schließlich hat sich auch herausgestellt, dass das erfindungsgemäße Verfahren hinsichtlich der NOx-Konzentration im Rauchgas günstig ist, da durch die Zugabe von Trockenbraunkohle in den Rauchgas-Braunkohlenstrom eine Aufkonzentration des Staubanteils an den Brennern stattfindet, so dass der Traggasanteil an den Brennern reduziert wird. Im Ergebnis führt das zu einer geringeren NOx-Konzentration im Rauchgas/Abgas als bei einer konventionellen Feuerung, bei der die brennstoffbezogene Traggasmenge in der Regel höher ist.
Ein weiterer Vorteil ist, dass die Regelfähigkeit der Feuerung verbessert wird. Bei einer Erhöhung der Rohbraunkohlemenge reagiert die erste Mühle nur mit einer längeren Totzeit, weil die Mühle für die höhere Kohlemenge auf einen anderen Betriebspunkt verfahren werden muss, oder eine zusätzliche Mühle in Betrieb genommen werden muss. Dagegen steht durch eine Erhöhung der
Trockenbraunkohlemenge in vergleichsweise kurzer Zeit eine höhere
Brennstoffmenge zur Verfügung. Dies verbessert die Regelfähigkeit der gesamten Dampferzeugeranlage.
Vorzugsweise ist als separates Trocknungsaggregat wenigstens ein indirekt beheizter Trockner vorgesehen. Dies kann beispielsweise ein
Wirbelschichttrockner sein.
Bei einer alternativen Variante des Verfahrens gemäß der Erfindung ist vorgesehen, dass als separates Trocknungsaggregat eine zweite Mühle
Anwendung findet, in der eine Trocknung in einer durch einen Trocknungs- Rauchgasstrom inertisierten Atmosphäre durchgeführt wird. Mit anderen Worten, als separates Trocknungsaggregat kann ein Trocknungsaggregat Anwendung finden, in dem die Braunkohle in direktem Kontakt mit Rauchgas einer direkten Trocknung unterzogen wird. In diesem Fall ist es vorteilhaft, wenn die getrocknete Braunkohle aus der zweiten Mühle als Trockenbraunkohle in den Rauchgas-Braunkostenstrom der ersten Mühle eingespeist wird. Dabei kann beispielsweise vorgesehen sein, dass die getrocknete Braunkohle aus der zweiten Mühle vollständig als Trockenbraunkohle in den Rauchgasbraunkohlenstrom der ersten Mühle eingespeist wird, so dass die zweite Mühle nicht in üblicher Art und Weise unmitelbar den Kessel mit einem Rauchgas-Braunkohlenstrom beschickt.
Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich insbesondere dadurch aus, dass der Kessel mit einer Tangentialfeuerung mit Strahlbrennern befeuert wird, welchen der Rauchgas-Braunkohlenstrom zugeteilt wird. Strahlbrenner sind im Betrieb wesentlich störungsunanfälliger als Rundstrahlbrenner oder Drallbrenner. Strahlbrenner sind darüber hinaus auch konstruktiv wesentlich einfacher. Diese beruhen auf dem Prinzip, dass der BrennstoffVTraggaskanal im Wesentlichen als rechteckiger Schacht ausgebildet ist, der jeweils von entsprechenden
Sekundärluftkanälen umschlossen ist. Eine Verwirbelung und Verdrallung des Rauchgas/Brennstoffstroms oder des Sekundärluftstroms mit entsprechenden strömungsdynamisch wirkenden Einbauten ist nicht erforderlich. Bei einer besonders vorteilhaften Variante des Verfahrens gemäß der Erfindung ist vorgesehen, dass die Trockenbraunkohle aus dem separaten
Trocknungsaggregat in eine Traggasrezirkulationsleitung der ersten Mühle eingespeist wird. Hierdurch ist es möglich, das erfindungsgemäße Verfahren im Wesentlichen ohne konstruktive Anpassung bestehender Mühlen durchzuführen. Traggasrezirkulationsleitungen werden üblicherweise zur Leistungssteuerung der Mühle verwendet, indem ein Teil des Traggases gegebenenfalls hinter der Mühle abgezweigt und durch die Mühle rezirkuliert wird.
Wenn als erste Mühle eine Sichtermühle Anwendung findet, kann die
Trockenbraunkohle in einen Feststoffrücklauf eines Mühlensichters eingespeist werden. Auch eine solche Verfahrensweise erfordert kaum konstruktive
Anpassungen vorhandener Mühlen. Bei einer weiteren vorteilhaften Variante des Verfahrens gemäß der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Trockenbraunkohle mit wenigstens einem
Schneckenförderer in einen Einlaufbereich der ersten Mühle eingetragen wird. Alternativ kann ein Einblasen von Trockenbraunkohle in die erste Mühle mit Inertgas, beispielsweise Niederdruckwasserdampf, oder beispielsweise von Trockenbraunkohle in Mischung mit rezirkuliertem Traggas als Fördermedium erfolgen. Zweckmäßigerweise erfolgt ein Einblasen von Trockenbraunkohle so, dass eine schnelle Vermischung der Trockenbraunkohle mit der Rohbraunkohle erfolgt.
Weiterhin ist es auch möglich, die Trockenbraunkohle mittels eines Abscheiders von dem Fördermedium zu trennen, wenn als Fördermedium Druckluft verwendet wird, so dass die Trockenbraunkohle ohne Luft in die Mühle eingetragen wird, beispielsweise über eine Zellenradschleuse.
Schließlich kann wegen einer Entzündungsneigung von Trockenbraunkohle vorgesehen sein, die Trockenbraunkohle an einer möglichst kalten Stelle der Mühle zuzuführen.
Die Eintragstelle für die Trockenbraunkohle kann auch nach der ersten Mühle in der Brennerzuteilung vorgesehen sein.
Wenn ein Gemisch aus mahlgetrockneter Rohbraunkohle und Trockenbraunkohle in etwa gleichmäßig allen Brennern des Kessel aufgegebenen werden soll, ist es vorteilhaft, die Trockenbraunkohle bereits in die erste Mühle oder in den
Rauchgas-Braunkohlenstrom unmittelbar hinter der ersten Mühle einzuspeisen. Grundsätzlich kann es allerdings auch wünschenswert sein, an über die Höhe des Dampferzeugers übereinander angeordneten Brennen eine unterschiedliche Brennstoffkonzentration einzustellen. Für den Ausbrand des Brennstoffs ist es jedenfalls günstig, an den über die Höhe des Dampferzeugers betrachtet unteren Brennern eine höhere Brennstoffkonzentration einzustellen als bei den oberen Brennern. In diesem Fall ist es günstig, wenn die Trockenbraunkohle in
Strömungsrichtung des Rauchgas-Braunkohlenstroms betrachtet hinter der ersten Mühle und hinter einer Abzweigung des Rauchgas-Braunkohlenstroms zu einem Nachreaktionsbrenner oder Brüdenbrenner, dem Rauchgas-Braunkohlenstrom für die Hauptbrenner zugegeben wird. Dadurch wird eine Aufkonzentration des Brennstoffs an den unteren Brennern (Hauptbrenner) erzielt, so dass eine Nox- arme Verbrennung erzielbar ist.
Als Mühlen können beispielsweise Schlagradmühlen Anwendung finden, in welchen in bekannter Art und Weise eine Prallbeanspruchung des Mahlgutes stattfindet. Ebenso können sogenannte Nassventilatormühlen oder
Gebläseschlägermühlen Anwendung finden. Bei Anwendung einer
Schlagradmühle oder Gebläseschlägermühle als erste Mühle im Sinne der Erfindung kann die Trockenbraunkohle beispielsweise im Vorschlägerteil der Mühle zugegeben werden. Bei einer Variante des Verfahrens gemäß der Erfindung ist vorgesehen, dass zwischen 15 % und 35 % der bezogen auf den Heizwert bei Volllast der Anlage gesamten zu verbrennenden Braunkohle einer Trocknung in einem separaten Trocknungsaggregat unterzogen wird, wohingegen der verbleibende Anteil der zu verbrennenden Braunkohle konventionell einer direkten Trocknung mit Rauchgas bei der Vermahlung in der ersten Mühle unterzogen wird.
Bei einer bevorzugten Variante des Verfahrens gemäß der Erfindung ist vorgesehen, dass die indirekte Trocknung der Braunkohle in wenigstens einem Wirbelschichttrockner durchgeführt wird.
Insbesondere bei Verwendung eines Wirbelschichttrockners kann dieser leistungsoptimiert ohne eine Nachmahlung mittels Walzenschüsselmühle betrieben werden. Bei einer Vermahlung von Trockenbraunkohle in einer
Walzenschüsselmühle sind besondere Explosionsschutzmaßnahmen zu beachten, so dass eine etwa entfallende Nachmahlung eine besondere
verfahrenstechnische Vereinfachung darstellt. Zweckmäßigerweise wird die Energie des bei der indirekten Trocknung anfallenden Brüdens zumindest teilweise zur Vorwärmung der Verbrennungsluft und/oder des Kesselspeisewassers genutzt. Bei einer zweckmäßigen und vorteilhaften Variante des Verfahrens gemäß der Erfindung ist vorgesehen, dass die Menge der eingespeisten Trockenbraunkohle in Abhängigkeit der Last des Dampferzeugers geregelt wird.
Bei erhöhter Last kann kurzfristig die Menge der eingespeisten
Trockenbraunkohle erhöht werden. Da diese Trockenbraunkohle unter
Umständen nicht den Mahltrocknungszyklus der ersten Mühle durchlaufen muss, lässt sich auf diese Art und Weise verhältnismäßig einfach eine
Leistungsregelung des Dampferzeugers bewerkstelligen. Die Vorteile des Verfahrens gemäß der Erfindung können wie folgt
zusammengefasst werden:
- Durch eine Trockenbraunkohlezufuhr direkt in die Rohbraunkohlemühlen oder direkt stromabwärts des Mühlenaustrages, aber vor dem Ende einer Brennerzuteilung, kann die maximale Temperatur im Brennergürtelbereich des Kessels gegenüber einer Trockenbraunkohlenzufuhr über separate Drallbrenner deutlich abgesenkt werden. Durch die Vermeidung solcher Temperaturspitzen kann eine übermäßige Schlackebildung zuverlässig verhindert werden. Bekanntlich hat die Braunkohle eine mineralogische Zusammensetzung, welche schlackebildende mineralische Bestandteile umfasst, die insbesondere bei höheren Temperaturen zur Bildung von Ablagerungen im Kessel führen.
- Durch die Zugabe der Trockenbraunkohle in die Mühlen oder hinter einer Mühle, aber vor dem Ende einer Brennerzuteilung, können alle Vorteile einer Tangentialfeuerung in Bezug auf die Durchmischung des Brennstoffs mit der Verbrennungsluft genutzt werden. Bei Tangentialfeuerungen bietet sich die Verwendung von Strahlbrennern an, da diese den Brennstoff relativ weit in den Feuerraum tragen und dort verbrennen, so dass die Genauigkeit der Brennstoffzuteilung an einzelne Brenner unkritisch ist.
- Feuchte, Schüttdichte und Körnungsschwankungen der
Trockenbraunkohle sind aufgrund der Mahltrocknung in Mischung mit der
Rohbraunkohle unkritisch.
- Es ist ein leistungsoptimierter Betrieb einer angeschlossenen
Wirbelschichttrocknung ohne besondere Kontrolle von Restfeuchte und Korngrößenverteilung der Trockenbraunkohle möglich.
- Durch eine Erhöhung der Staubkonzentration im Traggas an den Brennern ist eine NOx-Reduzierung im Rauchgas möglich. Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung erläutert.
Das in der Figur dargestellte Verfahrensfließbild zeigt einen Kessel 1 mit einem Feuerraum 2 und einem Konvektionsteil 3. Das Konvektionsteil 3 umfasst in bekannter Art und Weise Heizflächen, mittels derer ein konvektiver
Wärmeübergang in das Heizmedium erfolgt. Innerhalb des Feuerraums 2 wird über Staubbrenner, die als Strahlbrenner ausgebildet sind, getrocknete
staubförmige Braunkohle verfeuert. In dem Feuerraum 2 wird die
Strahlungswärme auf das in dem Wasserdampf-Kreislauf des Kessels 1 zirkulierende Heizmedium übertragen. Der mit dem Kessel 1 erzeugte
Wasserdampf kann in einer Dampfturbine zwecks Erzeugung elektrischer Energie entspannt werden, alternativ kann der Dampf auch als Prozesswärme in anderen gekoppelten Prozessen verwendet werden. Mit 4 ist ein Saugzug bezeichnet, über welchen das Rauchgas aus dem Kessel 1 über eine Rauchgasreinigungseinrichtung zu einem Kamin gefördert wird. Der Brennstoff in Form von Trockenbraunkohle und Rohbraunkohle wird in einer Schlagradmühle 5 aufgemahlen und über eine Brennerzuteilung 6 auf mehrere Strahlbrenner verteilt. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel werden der Schlagradmühle 5 einerseits grubenfeuchte Rohbraunkohle 7 und andererseits Trockenbraunkohle 8 aus einem nicht dargestellten Trocknungsaggregat zugeführt. Die
Trockenbraunkohle 8 wird entweder einer Traggasrezirkulationsleitung 15 oder der Schlagradmühle 5 unmittelbar zugegeben.
Mit 9 ist ein Trocknungs-Rauchgasstrom bezeichnet, der am oberen Ende des Feuerraums 2 des Kessels 1 mit einer Temperatur von zwischen etwa 800 °C und 1200°C entnommen wird und der Schlagradmühle 5 zugeführt wird. Aus der Schlagradmühle 5 wird ein Rauchgas-Braunkohlestrom 10 an die
Brennerzuteilung 6 geliefert, hinter der dem Rauchgas-Braunkohlenstrom 10 Verbrennungsluft 1 1 zugegeben wird. Die Verbrennungsluft 1 1 wird der
Atmosphäre entnommen und über einen Verbrennungsluftvorwärmer 12 vorgeheizt. Der Verbrennungsluftvorwärmer 12 wird mit dem Rauchgasstrom 13 aus dem Konvektionsteil 3 des Kessel 1 betrieben. Ein Teil der Verbrennungsluft 1 1 wird dem Trocknungs-Rauchgasstrom 9 vor der Schlagradmühle 5 zugegeben, ein weiterer Teil wird dem Kessel 1 als Ausbrandluft 14 zugegeben.
Die Rohbraunkohle 7, die aus einer Vorzerkleinerung kommt, wird der
Schlagradmühle 5 aufgegeben, wobei die Rohbraunkohle 7 in der
Schlagradmühle 5 in direktem Kontakt mit dem aus dem Feuerraum 2
entnommenen Rauchgas in Mischung mit Verbrennungsluft 1 1 unter
Prallbeanspruchung zerkleinert wird. Trockenbraunkohle 8 aus einem nicht dargestellten Wirbelschichttrockner wird mit einem Wassergehalt von
beispielsweise zwischen 10 und 30 Masseprozent ebenfalls der Schlagradmühle 5 aufgegeben. Dieser wird beispielsweise in einen Feststoffrücklauf eines
Mühlensichters oder an geeigneter Stelle direkt in die Mühle oder in die
Traggasrezirkulationsleitung 15 der Schlagradmühle 5 eingetragen. In der
Schlagradmühle 5 wird die Rohbraunkohle 7 zusammen mit der Trockenbraunkohle 8 nachgemahlen und nachgetrocknet sowie innig
durchmischt. Der die Schlagradmühle 5 verlassene Rauchgas-Braunkohlenstrom 10 (Traggasstrom) umfasst beispielsweise etwa 15 % bis 35 %, vorzugsweise etwa 20 % bis 25 % Trockenbraunkohle 8 bezogen auf den Heizwert des gesamten eingesetzten Brennstoffs bei Volllast des Kessels.
Alternativ zu dieser Vorgehensweise ist es möglich, die Trockenbraunkohle 8 dem Rauchgas-Braunkohlenstrom 10 hinter der Schlagradmühle 5, jedoch vor dem Ende der Brennerzuteilung 6 zuzugeben.
In dem beschriebenen Ausführungsbeispiel wird die Verbrennungsluft 1 1 mittels des Rauchgasstroms 13 in dem Verbrennungsluftvorwärmer 12 vorgewärmt. Die Erfindung ist so zu verstehen, dass anstelle einer Verbrennungsluftvorwärmung 12 mit Rauchgas eine Verbrennungsluftvorwärmung Anwendung findet, die mit Niedertemperaturwärme aus der Trocknung der Trockenbraunkohle betrieben wird.
Bezugszeichenliste:
1 Kessel
2 Feuerraum
3 Konvektionsteil
4 Saugzug
5 Schlagradmühle
6 Brennerzuteilung
7 Rohbraunkohle
8 Trockenbraunkohle
9 Trocknungs-Rauchgasstrom
10 Rauchgas-Braunkohlenstrom
1 1 Verbrennungsluft
12 Verbrennungsluftvorwärmer
13 Rauchgasstrom
14 Ausbrandluft
15 Traggasrezirkulationsleitung

Claims

Patentansprüche:
Verfahren zum Betrieb eines Dampferzeugers mit einem mit Braunkohle befeuerten Kessel, mit wenigstens einer ersten Mühle zur Aufmahlung der Braunkohle, wobei das Verfahren folgende Verfahrensschritte umfasst:
Mahlen von grubenfeuchter Braunkohle in der ersten Mühle,
Abzweigen eines Trocknungs-Rauchgasstroms aus dem Kessel und Trocknen der Rohbraunkohle in der ersten Mühle in direktem Kontakt mit dem Trocknungs-Rauchgasstrom,
Einblasen eines Rauchgas-Braunkohlenstroms aus der ersten Mühle in den Kessel,
Trocknen einer Teilmenge von Rohbraunkohle in einem separaten
Trocknungsaggregat zu Trockenbraunkohle und
Einspeisen der Trockenbraunkohle aus dem separaten
Trocknungsaggregat in den Rauchgas-Braunkohlenstrom der ersten Mühle vor einer Brennerzuteilung oder in die Brennerzuteilung.
Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass als separates Trocknungsaggregat wenigstens ein indirekt beheizter Trockner
vorgesehen ist.
Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass als separates Trocknungsaggregat wenigstens eine zweite Mühle vorgesehen ist, in der eine Trocknung in Kontakt mit dem Trocknungs-Rauchgasstrom in inertisierter Atmosphäre durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die getrocknete Braunkohle aus der zweiten Mühle wenigstens teilweise als
Trockenbraunkohle in den Rauchgas-Braunkohlenstrom der ersten Mühle eingespeist wird.
Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Trockenbraunkohle aus dem separaten Trocknungsaggregat in die Mühle eingespeist wird und dort zusammen mit der Rohbraunkohle einer
Nachmahlung unterzogen wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Kessel mit Strahlbrennern befeuert wird, welchen der Rauchgas-
Braunkohlenstrom zugeteilt wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Trockenbraunkohle in eine Traggasrezirkulationsleitung der ersten Mühle eingespeist wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Trockenbraunkohle in einen Feststoffrücklauf eines
Mühlensichters der ersten Mühle eingespeist wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Trockenbraunkohle mit wenigstens einem Schneckenförderer in einen Einlaufbereich der ersten Mühle eingetragen wird. 10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass als erste Mühle wenigstens eine Schlagradmühle Anwendung findet.
1 1 . Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen 15 % und 35 % Prozent der gesamten zu verbrennenden Braunkohle bezogen auf den Heizwert der Braunkohle bei Volllast des
Dampferzeugers einer Trocknung in einem separaten Trocknungsaggregat unterzogen wird.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2 oder 6 bis 1 1 , dadurch
gekennzeichnet, dass die indirekte Trocknung der Braunkohle in
wenigstens einem Wirbelschichttrockner durchgeführt wird.
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Energie des bei der indirekten Trocknung anfallenden Brüdens zumindest teilweise zur Vorwärmung der Verbrennungsluft und/oder des Kesselspeisewassers genutzt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Trockenbraunkohle von Anfahrbrennern des Dampferzeugers mittels einer Umschalteinrichtung in den Rauchgas-Braunkohlenstrom der ersten Mühle umgeleitet wird, sobald eine Anfahr- und/oder Stützfeuerung für den Dampferzeuger nicht mehr benötigt wird. 15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Menge der eingespeisten Trockenbraunkohle in Abhängigkeit der Lastanforderung an die Feuerleistung des Dampferzeugers geregelt wird.
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