DE4203713C2

DE4203713C2 - Verfahren zum Betrieb eines mit einem trocknungsbedürftigen Brennstoff befeuerten Kraftwerkes

Info

Publication number: DE4203713C2
Application number: DE4203713A
Authority: DE
Inventors: Ralf Dr Ing Heitmueller; Friedrich-W Dipl Ing Pandel
Original assignee: RWE Energie AG
Current assignee: RWE Energie AG
Priority date: 1992-02-08
Filing date: 1992-02-08
Publication date: 1996-01-18
Anticipated expiration: 2012-02-09
Also published as: DE4203713A1; DE4323469A1; DE4323469C2

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines mit einem trocknungsbedürftigen Brennstoff, insbesondere mit Braunkohle, befeuerten Kraftwerkes, mit einem Kraft werkskessel, einem Konvektionszug, zumindest einer Mühle und zumindest einer Dampfturbine. Die Mühle ist vorzugsweise eine Gebläse mühle.

Bei einem bekannten Verfahren, von dem die Erfindung aus geht (DE-PS 9 76 194), wird ein Trocknungsrauchgasstrom aus einem Dampferzeugungskessel in ein Fallrohr geführt, in dem der Brennstoff vorgetrocknet wird und in einer an das Fallrohr angeschlossenen Mühle im Mahltrocknungsverfahren aufbereitet wird. Die aus der Mühle austretenden Brüden werden über einen Abscheider und einen Nachabscheider geführt und daraufhin ganz oder teilweise in den Feuerraum des Kessels geleitet. Der abgeschiedene Brennstoff wird mit einem Luftstrom in den Feuerraum eingeführt. Die Menge der in den Feuerraum eingeführten Brüden soll veränderbar sein, um die Dampftemperatur im Kessel zu beeinflussen. Der thermodynamische Wirkungsgrad läßt bei diesem bekannten Verfahren zu wünschen übrig und es ist auch nicht Ziel dieser bekannten Maßnahmen, den thermodynamischen Wirkungsgrad zu verbessern.

Bei einem weiteren bekannten Verfahren (vergl. Jahrbuch der Dampferzeugungstechnik, 1976/77, (Vulkan Verlag, Essen) S. 131 bis 135), wird der Trocknungs-Rauchgasstrom als Teilstrom vor dem Konvektionszug aus dem Rauchgasstrom abgezweigt, nämlich am Ende der Brennkammer abgezogen, und zwar bei einer Temperatur von etwa 1000°C. Dieser heiße Rauchgasteilstrom wird von der Mühle angesaugt. In der Mühle wird der mit Umgebungstemperatur aufgegebene trocknungsbedürftige Brennstoff getrocknet und gemahlen. Der Rauchgasstrom aus der Mühle mit seinem Brennstoff/Brüden-Gemisch wird mit einer Temperatur von 130°C den Brennern zugeführt. Ein Nachteil dieser be kannten Maßnahmen liegt darin, daß etwa 12% des einge setzten Brennstoffes nur dafür benötigt werden, die trocknungsbedürftige Kohle zu trocknen. Rauchgas mit einer hohen Temperatur wird entwertet für den Trocknungsvorgang, der physikalisch auch bei niedriger Temperatur durchgeführt werden könnte. Das führt zu einem schlechten thermodynamischen Wirkungsgrad und ist daher verbesse rungsbedürftig.

Im übrigen ist es bekannt, die Trocknung von Rohbraunkohle außerhalb der Kraftwerkstechnik, z. B. im Rahmen einer Brikettherstellung, in Röhrentrocknern vorzunehmen. Dazu wird die trocknungsbedürftige Rohbraunkohle einer Vorzer kleinerung unterworfen und danach durch Röhren geführt, die von außen mit Dampf beheizt werden. Die Temperatur des Trocknungsdampfes beträgt am Eintritt etwa 200°C. Der Trocknungsdampf kondensiert bei der Trocknung. Anderer seits ist vorgeschlagen worden, trocknungsbedürftige Brennstoffe, insbesondere Rohbraunkohle, in Wirbelschicht trocknern vorzutrocknen. Hierbei wird ebenfalls mit Dampf getrocknet, der durch Heizflächen geführt wird, die in die Wirbelschicht eingetaucht sind (vergl. Tagungsband VGB TB 212, V 40,- VGB-Konferenz 1990 "Trocknung von Braunkohle in der Dampf-Wirbelschicht", H.-J. Weiss et al). Auch die Wirbelschichttrocknung ist bisher großtechnisch in der Kraftwerkstechnik nicht eingesetzt worden, der apparative Aufwand ist sehr hoch. Röhrentrockner und Dampf-Wirbel schichttrockner sind bis heute kraftwerksunübliche Aggre gate und Komponenten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das eingangs beschriebene bekannte Verfahren in bezug auf den thermo dynamischen Wirkungsgrad zu verbessern, und zwar unter Verwendung von kraftwerksüblichen Aggregaten und Komponenten.

Zur Lösung dieser Aufgabe lehrt die Erfindung ein Verfahren der eingangs genannten Art, wobei die Kombination der folgenden Verfahrensschritte verwirklicht ist:

a) der Brennstoff wird in der Mühle mit einem Trocknungs-Rauchgasstrom getrocknet, der hinter dem Konvektionszug abgeführt und mit einer Temperatur von 300 bis 400°C, vorzugsweise von etwa 350°C, in die Mühle eingeführt wird,
b) der aus der Mühle austretende Rauchgas/Brenn stoffstrom wird über einen Abscheider geführt, das den Abscheider verlassende Brüdengas wird von dem Restbrennstoff getrennt und über eine Rauchgasentschwefelungsanlage ins Freie abge führt,
c) der getrocknete Brennstoff sowie der Restbrenn stoff werden mit rezirkuliertem Rauchgas den Brennern zugeleitet,
d) dem Kraftwerkskessel wird Verbrennungsluft zugeführt, die mit Abdampf oder Anzapfdampf der Dampfturbinenanlage vorgewärmt und dazu über einen Dampfluftvorwärmer geführt ist.

Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich für jeden Trocknungsprozeß von trocknungsbedürftigen Brennstoffen in der Kraftwerkstechnik. Je höher der Wassergehalt ist, desto größer ist unter sonst gleichen Bedingungen der Wirkungsgradgewinn. Das erfindungsgemäße Verfahren ist daher insbesondere für die Trocknung von Braunkohle geeignet.

Im einzelnen kann das erfindungsgemäße Verfahren im Detail auf verschiedene Weise praktiziert werden. Eine Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, daß der gesamte aus dem Dampferzeugerkessel austretende Rauchgasstrom als Trocknungs-Rauchgasstrom in die Mühle eingeführt und der aus der Mühle austretende Rauchgas/Brennstoff-Strom über einen Abscheider geführt wird, wobei aus dem Abscheider der getrocknete Brennstoff und ein Restbrennstoff führendes Brüdengas abgezogen wird, daß das Brüdengas von dem Restbrennstoff befreit und einer Rauchgasentschwefelungsanlage zugeführt wird, und daß der getrocknete Brennstoff sowie der Restbrennstoff mit rezirkuliertem Rauchgas den Brennern zugeführt wird. Es versteht sich, daß in diesem Falle dem Kraftwerkskessel Verbrennungsluft zugeführt wird, die auf die geeignete Weise aufgeheizt wird.

Eine Ausführungsform der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß ein Teilstrom des aus dem Kraftwerkskessel hinter dem Konvektionszug austretenden Rauchgasstromes als Trocknungs-Rauchgasstrom in die Mühle eingeführt wird, daß ein anderer Teilstrom des Rauchgases hinter dem Konvektionszug im Bypass um die Mühle geführt und zur Nachtrocknung dem Rauchgas/Brennstoff-Strom wieder zuge führt wird. Man kann auch einen weiteren Teilstrom des Rauchgases hinter dem Konvektionszug abziehen und zur Ver brennungsluftaufwärmung über einen Warmgaswärmetauscher führen. Jedenfalls besteht die Möglichkeit, eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung zu verwirklichen, bei der zusätzlich Abdampf und/oder Abzapfdampf der Dampfturbine eingesetzt wird. Dazu lehrt die Erfindung, daß der Brenn stoff zunächst über einen Dampftrockner, der mit dem Ab dampf und/oder mit Anzapfdampf der Dampfturbinenanlage be trieben wird, geführt und dadurch vorgetrocknet sowie vor getrocknet in die Mühle eingeführt wird. Eine andere Aus führungsform ist in diesem Zusammenhang dadurch gekenn zeichnet, daß der Rauchgas/Brennstoff-Strom hinter der Mühle über einen Dampftrockner geführt wird, der mit dem Abdampf und/oder mit Anzapfdampf der Dampfturbine betrie ben wird, so daß dadurch der Brennstoff im Rauchgas/Brenn stoff-Strom nachgetrocknet wird. Es besteht die Möglichkeit, einen Teilstrom des aus dem Dampferzeugerkessel hinter dem Konvektionszug austretenden Rauchgasstromes zur Verbrennungsluftvorwärmung über einen Wärmetauscher zu führen. - Durch die erfindungsgemäße Art und Weise der Trocknung der Kohle wird die Möglichkeit ge schaffen, Verbrennungsluft mit Anzapfdampf aus verschie denen Druckstufen vorzuwärmen. Die so nutzbar gemachte Kondensationswärme bewirkt einen beachtlichen Wirkungs gradgewinn.

Eine andere vorteilhafte Verwirklichung des erfindungsge mäßen Verfahrens, der ebenfalls besondere Bedeutung zu kommt, ist dadurch gekennzeichnet, daß der aus dem Kraft werkskessel hinter dem Konvektionszug austretende Rauch gasstrom in bekannter Weise über einen Verbrennungsluft vorwärmer, eine Rauchgasentstaubungsanlage und eine Rauch gasentschwefelungsanlage geführt wird, und daß vor der Rauchgas-Entschwefelungsanlage der Trocknungs-Rauchgasstrom abgezogen wird, wobei der Trocknungs-Rauchgasstrom vor der Mühle über einen Vorwärmer geführt wird, der mit Abdampf und/oder Anzapfdampf der Dampfturbine betrieben wird. Im übrigen kann dem Kraftwerkskessel Verbrennungsluft zuge führt werden, die mit Abdampf und/oder mit Anzapfdampf der Dampfturbinenanlage vorgewärmt wurde.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung ausführlicher erläutert.

Die Fig. 1 bis 4 zeigen Schemata von Kraftwerksanlagen, die für das erfindungsgemäße Verfahren eingerichtet sind.

In den Figuren erkennt man das Schema von Kraftwerksanla gen mit Kraftwerkskessel 1, Konvektionszug 2 oder Economi zer, zumindest einer Mühle 3 und zumindest einer Dampftur bine. Die Dampfturbine wurde nicht gezeichnet. Die Kraft werksanlagen sind zum Betrieb mit einem trocknungsbedürf tigen Brennstoff, insbesondere Braunkohle, eingerichtet.

Der Brennstoff wird in der Mühle 3 mit einem Trock nungs-Rauchgasstrom 4 getrocknet und danach mit einem Rauchgas-Brennstoffstrom 5 aus der Mühle den Brennern 6 des Kraftwerkskessels zugeführt. Die entsprechenden Strö mungswege wurden durch Pfeile verdeutlicht. Man erkennt, daß bei allen Ausführungsformen der Trocknungs-Rauchgas strom 4 hinter dem Konvektionszug 2 abgeführt und in die Mühle 3 eingeführt wird. Der Trocknungsgasstrom 4 besitzt eine Temperatur von 300 bis 400°C, vorzugsweise von etwa 350°C.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 1 wird der gesamte aus dem Kraftwerkskessel 1 austretende Rauchgasstrom R als Trocknungs-Rauchgasstrom 4 in die Mühle 3 eingeführt. Aus der Mühle 3 tritt der Rauchgas-Brennstoffstrom 5 aus. Es versteht sich, daß dieser Wasserdampf mitführt. Der Rauch gas-Brennstoffstrom 5 wird bei der Ausführungsform nach Fig. 1 über einen Abscheider 7 geführt. Aus dem Abscheider 7 werden der getrocknete Brennstoff bei 8 und ein Rest brennstoff führendes Brüdengas bei 9 abgezogen. Das Brü dengas wird von dem Restbrennstoff befreit (10) und einer Rauchgasentschwefelungsanlage 11 zugeführt. Der getrock nete Brennstoff sowie der Restbrennstoff werden mit re zirkuliertem Rauchgas 12 den Brennern 6 zugeleitet.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 2 wird ein Teilstrom des aus dem Kraftwerkskessel hinter den Konvektionszügen aus tretenden Rauchgasstromes R als Trocknungs-Rauchgasstrom 4 in die Mühle 3 eingeführt. Ein anderer Teilstrom 12 des Rauchgases wird hinter dem Konvektionszug 2 im Bypass um die Mühle 3 geführt und zur Nachtrocknung dem Rauchgas/Brennstoffstrom 5 wieder zugeführt. Man erkennt in der Fig. 2, daß auch die Möglichkeit besteht, einen weiteren Teilstrom 13 des Rauchgases R hinter dem Konvek tionszug 2 abzuziehen und zur Verbrennungsluftvorwärmung über einen Warmgaswärmetauscher 14 zu führen.

In der Fig. 3 erkennt man Teilfig. 3a und 3b. Nach dem Schema der Teilfig. 3a wird der Brennstoff zunächst über einen Prallverteiler 15 und einen nachgeschalteten Dampf trockner 16 mit Abdampf und/oder mit Anzapfdampf der Dampfturbine vorgetrocknet sowie vorgetrocknet in die Mühle 3 eingeführt. Bei dem Schema der Fig. 3b wird umge kehrt der Rauchgas/Brennstoff-Strom 5 hinter der Mühle 3 über einen Dampftrockner 17 geführt, der mit Abdampf und/oder mit Anzapfdampf der Dampfturbine betrieben wird. Dadurch wird der Brennstoff nachgetrocknet.

Wie die Fig. 3 und 4 zeigen, kann ein Teilstrom des aus dem Kraftwerkskessel 1 hinter dem Konvektionszug 2 austre tenden Rauchgasstromes R zur Verbrennungsluftvorwärmung über einen Warmgaswärmetauscher 18 geführt werden.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 4 wird der aus dem Kraftwerkskessel 1 hinter dem Konvektionszug 2 austretende Rauchgasstrom R in bekannter Weise über einen Verbren nungsluftvorwärmer 19, eine Rauchgasentstaubungsanlage 20 und eine Rauchgasentschwefelungsanlage 21 geführt. Vor der Rauchgasentschwefelungsanlage 21 wird der Trocknungs- Rauchgasstrom 4 abgezogen. Der Trocknungs-Rauchgasstrom 4 wird vor der Mühle 3 über einen Vorwärmer 22 geführt, der mit Abdampf und/oder Anzapfdampf der Dampfturbine betrieben wird.

In den Fig. 1 und 2 wurde angedeutet, daß dem Kraftwerks kessel 1 Verbrennungsluft zugeführt wird oder zugeführt werden kann, die mit Abdampf und/oder Anzapfdampf der Dampfturbinenanlage vorgewärmt und dazu über einen Dampf- Luftvorwärmer 23 geführt wird.

Claims

1. Verfahren zum Betrieb eines mit einem trocknungs bedürftigen Brennstoff, insbes. mit Braunkohle, befeuerten Kraftwerks mit einem Kraftwerkskessel, einem Konvektions zug, zumindest einer Mühle und zumindest einer Dampf turbine, wobei die Kombination der folgenden Verfahrens schritte verwirklicht ist:

a) der Brennstoff wird in der Mühle mit einem Trocknungs-Rauchgasstrom getrocknet, der hinter dem Konvektionszug abgeführt und mit einer Temperatur von 300 bis 400°C, vorzugsweise von etwa 350°C, in die Mühle eingeführt wird,
b) der aus der Mühle austretende Rauchgas/Brenn stoffstrom wird über einen Abscheider geführt, das den Abscheider verlassende Brüdengas wird von dem Restbrennstoff getrennt und über eine Rauchgasentschwefelungsanlage ins Freie abgeführt,
c) der getrocknete Brennstoff sowie der Restbrenn stoff werden mit rezirkuliertem Rauchgas den Brennern zugeleitet,
d) dem Kraftwerkskessel wird Verbrennungsluft zugeführt, die mit Abdampf oder Anzapfdampf der Dampfturbinenanlage vorgewärmt und dazu über einen Dampfluftvorwärmer geführt ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der gesamte aus dem Kraftwerkskessel austretende Rauchgasstrom als Trock nungs-Rauchgasstrom in die Mühle eingeführt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, wobei ein Teilstrom des aus dem Kraftwerkskessel hinter dem Konvektionszug austreten den Rauchgasstromes als Trocknungs-Rauchgasstrom in die Mühle eingeführt wird, daß ein anderer Teilstrom des Rauchgases hinter dem Konvektionszug im Bypass um die Mühle geführt und zur Nachtrocknung dem Rauchgas/Brenn stoff-Strom wieder zugeführt wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 3, wobei ein weiterer Teilstrom des Rauchgases hinter dem Konvektions zug abgezogen und zur Verbrennungsluftvorwärmung über einen Warmgaswärmetauscher geführt wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Brennstoff zunächst über einen Prallverteiler und an schließend über einen Dampftrockner, der mit dem Abdampf und/oder mit Abzapfdampf der Dampfturbine betrieben wird, geführt und dadurch vorgetrocknet in die Mühle eingeführt wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Rauchgas/Brennstoff-Strom hinter der Mühle über einen Dampftrockner geführt wird, der mit dem Abdampf und/oder mit Anzapfdampf der Dampfturbine betrieben wird, und dadurch nachgetrocknet wird.

7. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der aus dem Kraft werkskessel hinter dem Konvektionszug austretende Rauch gasstrom in bekannter Weise über einen Verbrennungsluft vorwärmer, eine Rauchgasentstaubungsanlage und eine Rauch gasentschwefelungsanlage führt sowie vor der Rauchgas entschwefelungsanlage der Trocknungs-Rauchgasstrom abge zogen wird, und daß der Trocknungs-Rauchgasstrom vor der Mühle über einen Vorwärmer geführt wird, der mit Abdampf und/oder Anzapfdampf der Dampfturbine betrieben wird.

8. Verfahren nach Anspruch 7, wobei ein Teilstrom des aus dem Kraftwerkskessel hinter dem Konvektionszug austreten den Rauchgasstromes zur Verbrennungsluftvorwärmung über einen Warmgaswärmetauscher geführt wird.