DE19635086C1

DE19635086C1 - Operating method for power plant with boiler fired by lignite

Info

Publication number: DE19635086C1
Application number: DE1996135086
Authority: DE
Inventors: Juergen Dr Ing Engelhard; Manfred Dipl Ing Erken; Uwe Dr Rer Nat Lenz
Original assignee: Rheinische Braunkohlenwerke AG
Current assignee: Rheinbraun AG
Priority date: 1996-08-30
Filing date: 1996-08-30
Publication date: 1998-02-26
Anticipated expiration: 2016-08-31

Abstract

The operating method is carried out firstly by dehydrating the raw brown coal (lignite) using heat and pressure, and then in at least one step the brown coal is reduced in size. At least part amounts of the vapours leaving from the dehydrated coal, containing solid matter, are fed to the combustion chamber of the power plant boiler (28). In addition at least one part of the water collected with the dehydration of the brown coal, with in certain cases the solid matter contained therein, is led to the combustion chamber of the boiler. The water collected during the dehydration can be treated and used as feed water for the boiler.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines mit Braunkohle befeuerten Kraftwerks mit einem Kraftwerkskessel sowie einer Dampfturbine zur Stromerzeugung und ein mit Braun kohle betriebenes Kraftwerk.The invention relates to a method for operating a Lignite-fired power plant with a power plant boiler as well as a steam turbine for power generation and one with brown coal powered power plant.

Da Rohbraunkohle im allgemeinen einen sehr hohen Wassergehalt von beispielsweise 50-62% aufweist, ist es erforderlich, die Rohbraunkohle - abgesehen von weiteren, insbesondere das Zerkleinern der Braunkohle betreffenden Aufbereitungsschrit ten - auf einen niedrigeren Wassergehalt zu bringen. Bei Anwendung des mechanisch-thermischen Entwässerungsverfahrens (MTE), wel ches in einer dem Kessel vorgeschalteten getrennt betriebenen Trocknungseinrichtung durchgeführt wird, ist es möglich, den Wassergehalt von grubenfeuchter körniger Braunkohle beispiels weise von 55 auf 15-30% zu verringern. Dieses Entwässe rungsverfahren ist in PCT/DE 95/03814 und DE-Anmeldung 19606152.0 beschrieben.Since raw lignite generally has a very high water content of 50-62%, for example, it is necessary raw lignite - apart from others, especially that Crushing the lignite processing step ten - to bring to a lower water content. When using the mechanical-thermal drainage process (MTE), wel ches in a separately operated upstream of the boiler Drying device is carried out, it is possible to Water content of granular lignite, which is damp with mines, for example to reduce from 55 to 15-30%. This drains The procedure is in PCT / DE 95/03814 and DE application 19606152.0.

Da der bei der Entwässerung zur Anwendung kommende Druck bis zu 60 bar beträgt, liegt die Kohle nach der Entwässerung in Form eines verdichteten zusammenhängenden, beispielsweise plattenförmigen Kuchens vor, der zur weiteren Verwendung zer kleinert werden muß. Dazu kann die entwässerte Braunkohle zunächst einem Brecher aufgegeben werden, in welchem sie auf einen Korngrößenbereich von z. B. 0-50 mm zerkleinert wird. Der Austrag des Brechers kann dann in einer Mahleinrichtung weiter zerkleinert werden, beispielsweise auf einen Korngrö ßenbereich bis maximal 1 mm, der es erlaubt, die Braunkohle unmittelbar in den Feuerraum des Kraftwerkskessels einzubrin gen.Because the pressure used in the drainage up to is 60 bar, the coal is in after dewatering Form a condensed coherent, for example plate-shaped cake before that zer for further use must be reduced. This can be done using the dewatered lignite first be given to a crusher in which they a grain size range of e.g. B. is crushed 0-50 mm. The crusher can then be discharged in a grinding device be further crushed, for example to a grain size Outside area up to a maximum of 1 mm, which allows the brown coal directly into the firebox of the power plant boiler gene.

Da die Kohle während der Entwässerung auf eine Temperatur in der Größenordnung bis zu 200°C erwärmt wird, entweichen sowohl im Brecher als auch in der Mahleinrichtung und in den gegebe nenfalls zwischengeschalteten Transporteinrichtungen erhebli che Mengen an Brüden aus der Kohle, die in feinverteilter Form Feststoff, also im wesentlichen Braunkohle, enthalten. Diese Brüden können nicht ohne Zwischenbehandlung an die Atmosphäre abgegeben werden.As the coal heats up to a temperature during dewatering the order of magnitude is heated up to 200 ° C, both escape in the crusher as well as in the grinding device and in the feed if necessary, interposed transport facilities Che quantities of vapors from the coal, which are in finely divided form Solid, so essentially brown coal. This Vapors cannot go to the atmosphere without intermediate treatment be delivered.

Es wäre zwar möglich, diese Brüden durch Entstaubungseinrich tungen, also beispielsweise Zyklone und eine nachgeschaltete Feinentstaubung zu führen, um sie weitgehend vom mitgeführten Feststoff zu befreien. Dies würde jedoch zusätzliche Investi tionen erfordern, die einen Teil des durch die Anwendung des MTE-Verfahrens erreichbaren wirtschaftlichen Vorteil es auf zehrten.It would be possible to dust these vapors through dust removal tions, for example cyclones and a downstream one Fine dust removal to keep them largely from the carried Free solid. However, this would add additional investment tions that require part of the application of the MTE process achievable economic advantage on it consumed.

Demzufolge liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Ver fahren zum Betreiben eines Kraftwerks der einleitend beschrie benen Art sowie ein derartiges Kraftwerk zu optimieren derart, daß zumindest der größte Teil der aus der entwässerten Kohle austretenden Brüden mit dem darin enthaltenen Feststoff ohne ins Gewicht fallenden Aufwand in einer umweltverträglichen Weise behandelt und abgeführt wird. Dabei soll gleichzeitig die Möglichkeit bestehen, auch dann, wenn beispielsweise auf grund der weitgehenden Trocknung der Braunkohle die Verbren nung derselben im Feuerraum des Kessels ohne zusätzliche Maß nahmen zu Temperaturen führte, die Verschlackungen desselben und/oder eine unzulässig hohe NO_x-Bildung bewirken würden, durch einfache und kostengünstige Mittel die Feuerungsführung so zu beeinflussen, daß bestimmte maximale Temperaturen nicht überschritten werden. Accordingly, the invention has for its object to drive a United to operate a power plant of the type described in the introduction and to optimize such a power plant such that at least the majority of the vapors emerging from the dewatered coal with the solid contained therein without significant effort is treated and discharged in an environmentally friendly manner. At the same time, there should also be the possibility, even if, for example, due to the extensive drying of the lignite, the combustion of the same in the combustion chamber of the boiler without additional measures led to temperatures which would cause slagging of the same and / or an impermissibly high NO _x formation to influence the firing control by simple and inexpensive means so that certain maximum temperatures are not exceeded.

Die Lösung dieser Aufgabe läßt sich dahingehend zusammenfas sen, daß die aus der entwässerten Kohle austretenden Brüden in den Feuerraum des Kraftwerkskessels eingeführt werden. Dies hat den Vorteil, daß die Behandlung und Beseitigung der mit Feststoffen beladenen Brüden keine Einrichtungen erfordert, die zum Betrieb des Kraftwerks nicht ohnehin bereits vorhanden und erforderlich wären.The solution to this problem can be summarized as follows sen that the vapors emerging from the dewatered coal in the combustion chamber of the power plant boiler are introduced. This has the advantage that the treatment and elimination of the Vapors laden with solids do not require any facilities, that do not already exist to operate the power plant and would be required.

Zwar ist aus US 4.291.539 ein Verfahren zum Betrieb eines mit Braunkohle befeuerten Kraftwerks bekannt, bei dem die feuchte Rohbraunkohle auf indirekte Weise durch Dampf getrocknet und der dabei aus der Rohbraunkohle ausgetriebene Dampf für andere Zwecke innerhalb des Kraftwerks, beispielsweise für die Spei sewasservorwärmung, die Luftvorwärmung oder die Erzeugung von elektrischer Energie, verwendet wird. Das Einführen des Damp fes in den Feuerraum des Kraftwerkskessels ist jedoch bei diesem bekannten Verfahren nicht vorgesehen, bei welchem die Kohle zudem auch in anderer Weise getrocknet wird.From US 4,291,539 is a method for operating a Lignite-fired power plant known to be damp Raw brown coal is indirectly dried by steam and the steam expelled from the raw lignite for others Purposes within the power plant, for example for storage preheating, air preheating or generating electrical energy is used. Introducing the steam fes in the firebox of the power plant boiler is at this known method is not provided, in which the Coal is also dried in a different way.

Ein weiterer Vorteil des Verfahrens gemäß der Erfindung be steht darin, daß die Brüden so in den Feuerraum eingespeist und darin geführt werden können, daß sich Temperaturverhält nisse einstellen, bei denen Verschlackungen usw. nicht zu befürchten sind und die Schadstoffemissionen, insbesondere NO_x und gegebenenfalls auch CO, reduziert werden. Dies kann dazu beitragen, daß die Emissionen innerhalb zulässiger Grenzen bleiben. Hierbei ist der zusätzliche Vorteil vorhanden, daß die vorbeschriebene Führung der Feuerung unter Anwendung von Mitteln möglich ist, die beim Betrieb des Kraftwerkes zwangs läufig anfallen und somit verfügbar sind, solange der Kraft werkskessel betrieben wird.Another advantage of the method according to the invention is that the vapors are fed into the furnace and can be guided in such a way that temperature conditions arise in which slagging etc. are not to be feared and the pollutant emissions, in particular NO _x and possibly also CO, can be reduced. This can help keep emissions within acceptable limits. Here there is the additional advantage that the above-described management of the furnace is possible using means that are inevitably incurred during operation of the power plant and are therefore available as long as the power plant boiler is operated.

Gemäß einem weiteren Vorschlag der Erfindung ist es möglich, auch wenigstens einen Teil des bei der Entwässerung der Roh braunkohle anfallenden Wassers mit dem gegebenenfalls darin enthaltenen Feststoff ungereinigt in den Feuerraum des Dampf erzeugers einzuführen. Dies wird insbesondere dann zweckmäßig sein, wenn die Menge an Brüden, die aus der entwässerten Kohle entweicht, nicht ausreicht, um die Feuerung in der vorstehend erläuterten Weise zu führen. Auch hier besteht der Vorteil darin, daß einmal ein im Kraftwerk ohnehin anfallendes Medium verwendet wird und zum anderen die mit dem Beseitigen bezie hungsweise dem Aufbereiten des Abwassers für andere Zwecke verbundenen Aufwendungen reduziert werden.According to a further proposal of the invention, it is possible also at least part of the raw drainage Lignite water with the possibly in it contained solid unpurified in the combustion chamber of the steam to introduce the producer. This is particularly useful be when the amount of vapors coming from the drained coal escapes, is insufficient to the firing in the above explained manner. The advantage is also here in the fact that once a medium occurs in the power plant is used and on the other hand that relates to the elimination treatment of waste water for other purposes associated expenses are reduced.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung in Form eines Blockschaltbildes dargestellt.In the drawing, an embodiment of the invention is in Formed a block diagram.

Die grubenfeuchte, grobstückige Rohbraunkohle 10 gelangt zu nächst in eine Aufbereitungsanlage 20, in der Zerkleinerung und Klassierung der Kohle erfolgen derart, daß die die Aufbe reitungsanlage 20 verlassende Rohfeinkohle 12 einen Korngrö ßenbereich von z. B. 0-30 mm aufweist. Die Rohfeinkohle 12 gelangt in die Einrichtung 24 zur mechanisch-thermischen Ent wässerung (MTE). Hier erfolgt zunächst eine Vorwärmung der Kohle unter Verwendung von ausgepreßtem Heißwasser 30, welches einem vorhergehenden Preßvorgang oder einem im wesentlichen gleichzeitig stattfindenden Preßvorgang in einer zweiten Einrichtung entstammt. Nach Beendigung der Vorwärmung der Kohle erfolgt in der Einrichtung 24 die mechanisch-thermische Ent wässerung, wobei das dabei aus der Kohle austretende Heißwasser 30 zunächst zur Vorwärmung der im nächsten Arbeitszyklus zu entwässernden Rohfeinkohle 12 und/oder zur Vorwärmung einer in einer zweiten MTE-Einrichtung zu behandelnden Rohfeinkohle 12 verwendet wird. Das zur Vorwärmung benutzte, nunmehr abgekühl te Kohlewasser 32 wird einer Abwasserbehandlungseinrichtung 29 zugeführt, in welcher das Wasser verwendungsgerecht gereinigt wird. Das gereinigte Kohlewasser kann in Abhängigkeit vom Reinigungsgrad als Kesselspeisewasser 34 oder als Brauchwasser 36 verwendet werden. Darüberhinaus besteht die Möglichkeit, im Bedarfsfall einen Teil 38 des abgekühlten ungereinigten Kohle wassers 32 in den Feuerraum 27 des Dampfkessels 28 einzusprü hen.The mine-moist, coarse raw lignite 10 arrives next in a processing plant 20 , in the crushing and classification of the coal take place in such a way that the processing plant 20 leaving the raw fine coal 12 has a grain size range of z. B. 0-30 mm. The raw fine coal 12 passes into the device 24 for mechanical-thermal dewatering (MTE). Here, the coal is first preheated using pressed hot water 30 , which originates from a previous pressing process or a pressing process taking place essentially simultaneously in a second device. After the preheating of the coal has ended, the mechanical / thermal dewatering takes place in the device 24, the hot water 30 emerging from the coal firstly for preheating the raw fine coal 12 to be dewatered in the next working cycle and / or for preheating one in a second MTE device raw coal to be treated 12 is used. The coal water 32 used for preheating, now cooled down, is fed to a wastewater treatment device 29 in which the water is cleaned in accordance with the use. Depending on the degree of purification, the cleaned coal water can be used as boiler feed water 34 or as process water 36 . In addition, there is the possibility, if necessary, to spray a part 38 of the cooled, unpurified coal water 32 into the combustion chamber 27 of the steam boiler 28 .

Im Anschluß an die Vorwärmbehandlung wird die in der MTE-Ein richtung 34 befindliche Kohle unter gleichzeitiger Druckein wirkung auf eine Temperatur von z. B. 150°C gebracht mit der Folge, daß ein großer Teil des adsorptiv gebundenen Wassers in der Kohle frei und aufgrund der Druckeinwirkung aus der Kohle ausgepreßt wird, welches zunächst in der vorbeschriebenen Weise verwendet wird.Following the preheating treatment, the coal located in the MTE device 34 is under simultaneous Druckein effect to a temperature of z. B. 150 ° C with the result that a large part of the adsorptively bound water in the coal is free and pressed out of the coal due to the action of pressure, which is initially used in the manner described above.

Die in der MTE-Einrichtung 24 auf einen Wassergehalt von z. B. 15-30 Massen-% gebrachte Trockenbraunkohle 16, die im we sentlichen in Form eines verdichteten Kuchens vorliegt, wird einem Brecher 25 aufgegeben und darin auf einen Korngrößen bereich von 0-50 mm zerkleinert. Die aus dem Brecher 25 aus getragene vorzerkleinerte Trockenkohle 17 gelangt in eine Mahleinrichtung 26, um in dieser auf einen Korngrößenbereich von 0-1 mm zerkleinert zu werden. Die gemahlene Trocken braunkohle 18 kann gegebenenfalls direkt, also ohne weitere Zwischenbehandlung, in den Feuerraum 25 des Dampfkessels 28 eingeblasen werden.The in the MTE device 24 to a water content of z. B. 15-30% by mass brought dry brown coal 16 , which is essentially in the form of a compacted cake, is placed in a crusher 25 and crushed to a grain size range of 0-50 mm. The pre-comminuted dry coal 17 carried out from the crusher 25 passes into a grinding device 26 in order to be comminuted therein to a grain size range of 0-1 mm. The ground dry lignite 18 can optionally be blown directly into the combustion chamber 25 of the steam boiler 28 without further intermediate treatment.

Die aus dem Brecher 25 und der Mahleinrichtung 26 und gegebe nenfalls den Fördereinrichtungen entweichende Brüden 40 werden mit dem in ihnen vorhandenen Feststoff in den Feuerraum 27 des Dampfkessels 28 eingeführt und so eingespeist, daß die resul tierende Feuerungsführung im Feuerraum 27 eine Verschlackung desselben verhindert.The from the crusher 25 and the grinding device 26 and possibly the escaping vapors 40 are introduced with the solid present in them into the combustion chamber 27 of the steam boiler 28 and fed in such a way that the resulting firing control in the combustion chamber 27 prevents slagging of the same.

Ein sehr kleiner Teil 50 des im Dampfkessel 28 erzeugten Dampfes wird zur Beheizung der MTE-Einrichtung 24 in diese eingespeist. Da das Reduzieren des Wassergehaltes der Kohle nicht durch Verdampfen des Kohlewassers erreicht wird, ist der in der Einrichtung 24 erforderliche Wärmebedarf gering, da es lediglich darauf ankommt, eine Temperatursteigerung der Roh feinkohle 12 um z. B. 120°C zu bewirken.A very small part 50 of the steam generated in the steam boiler 28 is fed into the MTE device 24 to heat it. Since the reduction in the water content of the coal is not achieved by evaporation of the coal water, the heating requirement required in the device 24 is low, since it is only a matter of increasing the temperature of the raw fine coal 12 by z. B. 120 ° C.

Der wesentliche Teil 52 des im Dampfkessel 28 erzeugten Damp fes gelangt in die in der Zeichnung nicht dargestellte Turbine zur Stromerzeugung. Der dem Dampfkessel 28 nachgeschaltete Filter zur Reinigung des Rauchgases ist in der Zeichnung nicht dargestellt.The essential part 52 of the steam generated in the steam boiler 28 passes into the turbine, not shown in the drawing, for generating electricity. The filter downstream of the steam boiler 28 for cleaning the flue gas is not shown in the drawing.

Die Anwendung des MTE-Verfahrens zur Reduzierung des Wasser gehaltes führt zu einer merklichen Steigerung des Wirkungs grades des Kraftwerkes, da der Energieaufwand zur Entwässe rung der Kohle im Vergleich zu einer Verfahrensführung, bei welcher der Wassergehalt durch thermische Trocknung herabge setzt wird, eine merkliche Reduzierung erfährt. Das Verfahren gemäß der Erfindung trägt dazu bei, die Betriebskosten eines derartigen Kraftwerkes weiter zu senken, da die im Anschluß an die MTE-Einrichtung vorhandenen Material- und Mediumströme derart behandelt und geführt werden, daß im Ergebnis sämtliche Produkte als gereinigtes Rauchgas oder als Bestandteil des gereinigten Rauchgases an die Atmosphäre abgegeben werden, ohne daß dafür zusätzliche Investitionsaufwendungen erforder lich wären. Dies ist im wesentlichen darauf zurückzuführen, daß für die Beseitigung der zusätzlichen Emissionen, also insbesondere der Brüden aus der im MTE-Verfahren behandelten Braunkohle, unter Verwendung von Einrichtungen beseitigt oder unschädlich gemacht werden, die ohnehin für den Betrieb des Kraftwerkes erforderlich sind. Zusätzliche Investitionsauf wendungen für das Beseitigen dieser Emissionen sind somit nicht notwendig.The application of the MTE process to reduce water content leads to a noticeable increase in effectiveness degree of the power plant, since the energy expenditure for drainage Coal compared to a process management which lowers the water content through thermal drying is experiencing a noticeable reduction. The procedure according to the invention helps to reduce the operating costs of a Such power plant to further reduce, since the following the MTE facility existing material and medium flows are treated and managed in such a way that all Products as purified flue gas or as part of the cleaned flue gas are released into the atmosphere, without requiring additional investment expenses would be. This is mainly due to the fact that for eliminating the additional emissions, so in particular the vapors from those treated in the MTE procedure Lignite, using facilities or eliminated be made harmless, which is anyway for the operation of the Power plant are required. Additional investment There are therefore uses for eliminating these emissions unnecessary.

Claims

1. A method for operating a lignite-fired power plant with a power plant boiler, the raw lignite being first dewatered using heat and pressure and then the lignite treated in this way being crushed in at least one stage, characterized in that at least part of the quantities from the dewatered coal escaping vapors with the solid contained therein are led into the combustion chamber of the power plant boiler.

2. The method according to claim 1, characterized in that also at least part of that in the drainage of brown coal accumulating water with the possibly existing in it Solid is led into the combustion chamber of the power plant boiler.

3. The method according to claim 1, characterized in that the wastewater produced during dewatering is processed and used as Boiler feed water is used.

4. The method according to claim 1, characterized in that the water accumulating during the drainage of the brown coal at least partially used for boiler cleaning.

5. The method according to claim 1, characterized in that the coal water accumulating during the drainage of brown coal prepared for use and used as process water becomes.

6. The method according to claim 1, characterized in that the water generated during dewatering to preheat the in the dewatering facility uses raw lignite imported becomes.

7. The method according to claim 1, characterized in that the Raw lignite to a water content of 15-30% by mass is drained.

8. Using lignite-operated power plant with a device ( 24 ) for reducing the water content of the lignite using heat and pressure, a power plant boiler ( 27 , 28 ) and devices ( 25 , 26 ) for crushing the lignite, characterized That the device ( 24 ) for dewatering the brown coal using heat and pressure is followed by at least one device ( 25 , 26 ) for crushing the brown coal and these devices are designed so that the vapors emerging from the brown coal ( 40 ) are detected with the solids contained therein and the rooms receiving the vapors of the least one shredding device ( 25 , 26 ) are connected via lines to the combustion chamber ( 27 ) of the power plant boiler ( 27 , 28 ).