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Anordnung zur Befeuerung von Dampfkesselfeuerungen mit Kohlenstaub
Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Befeuerung von Dampfkesselfeuerungen mit Kohlenstaub, wobei zur Mahltrocknung des Kohlengutes ein Fallrohr, ein Mahlgebläse und ein Steigrohr angeordnet sind und als Trocknungsmittel aus dem Feuerraum rückgesaugte, hochtemperierte Rauchgase von 900 bis 10000C verwendet sind.
Es ist bekannt, dass bei der Mahltrocknung als Trocknungsmittel hochtemperierte Rauchgase ver- wendet werden, die im Gleichstrom mit dem Brennstoff das Mahlsystem, bestehend aus einem Fallrohr, einem Mahlgebläse und einem Steigrohr, durchlaufen. Die Trocknungsgase werden dabei durch die Feuerung erzeugt, von dem gleichzeitig als Förderorgan ausgebildeten Zerkleinerungsaggregat in das
Mahlsystem eingesaugt und nach der Trocknung zusammen mit dem erzeugten Brennstaub wieder in den Feuerraum zurückgedrückt. Bei den Mahltrocknungs-Einblasmühlen finden sowohl Schlägermühlen als auch Schlagradmühlen Anwendung.
Die Mühlen stellen einen Kompromiss zwischen einer Zerkleinerungsmaschine und einem Ventilator dar, wodurch sich die niedrigen Ventilationswirkungsgrade und damit die hohen Verluste beim Aufbereitungsprozess ergeben. Dabei verhält sich die Schlägermühle ungünstiger als die Ventilatormühle.
Zur Abtrennung und Rückführung ungenügend gemahlenen Gutes sind die Kohlenstaubmühlen meist mit einem Sichter ausgerüstet. Die Körnung der zur Vermahlung gelangenden Rohkohle liegt bei allen bekannten Einblase-Kohlenstaubmühlen in der Regel bis 60 bzw. bis 80 mm.
Weiterhin ist ein Mahltrocknungsverfahren zur Erzeugung von Kohlenstaub ohne Verbindung mit der Feuerung bekannt, bei dem die aufgegebene Rohkohle eine Körnung bis 6 mm besitzt. Bei diesem Verfahren wird die bekannte Erscheinung des Dekrepitierens von Kohle beim Einbringen feinkörniger Kohle in einen heissen Rauchgasstrom ausgenutzt. Durch die dadurch mögliche intensive thermische Behandlung der Kohle im Fallrohr kann das Mahlaggregat entlastet werden.
Im Zusammenhang mit dem Einsatz ballastreicherer Kohle wurden bereits gewisse Änderungen an einzelnen Teilen des Kohlenstaub-Mahlsystems vorgeschlagen. Diese Vorschläge betreffen insbesondere Sichter, Schlagrad und Einsatz verschiedener Werkstoffe. Bekannt sind z. B. die Abschottung des Sichters und die Vorschaltung von Schlägern vor das Schlagrad bei Schlagradmühlen.
Dem bekannten Stand der Technik haftet eine Reihe von Mängeln an. Sie bestehen insbesondere im folgenden : l. Hoher, spezifischer Arbeitsbedarf (je nach Ausführung und Kohlebeschaffenheit zwischen 8 und 15 kWh/t infolge ungenügender thermischer Vorbereitung der Kohle im Fallschacht und durch zu hohen inneren Mahlgutumlauf.
2. Starke, thermische Beanspruchung des Mahlaggregates durch ungenügenden Wärmeabbau im Fallschacht.
3. Ungenügende Kohlenstaubqualität, da der erzeugte Kohlenstaub im Feinkornbereich unwirtschaftlich überfeinert und im Grobkornbereich zu grob ausgemahlen ist.
4. Hoher, mechanischer Verschleiss infolge ungünstiger Sichterkonstruktion, insbesondere bei Ventila-
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tormühlen ; denn beim Sichterprozess werden die Körner vor allem nach ihrer Dichte getrennt. Spezi- fisch schwerere mineralische Beimengungen der Kohle müssen das Aggregat mehrmals durchlaufen, be- vor sie fein genug sind, den Sichter zu verlassen. Da ausserdem der Mühleneinlauf (Saugseite der Mühle) und der Sichter (Druckseite) über den Griessrücklauf miteinander verbunden sind, wird immer eine ge- wisse Gasmenge umgewälzt, die zum Teil auch mit Fertigstaub beladen ist. Meistens handelt es sich um Feinstaub, der-wie Untersuchungen gezeigt haben-am aschereichsten ist. Der Verschleiss kann dabei solche Ausmasse annehmen, dass nach zirka 300 h das Schlagrad ausgewechselt werden muss.
5. Zu niedrige Temperatur des Gas-Kohlenstaub-Gemisches, so dass sich bei stark wasserhaltigen
Kohlen dadurch Zünd- und Verbrennungsschwierigkeiten ergeben können. Diese Temperatur ist stark vom inneren Gasumlauf und vom Falschlufteinbruch abhängig.
6. Ungenügende Abdichtung gegen Falschluft, wobei als grösste Falschluftquellen der Kohlenzutei- ler und die Saugseite der Mühle zu verzeichnen sind. Ersteres liegt am Prinzip, letzteres an Verwerfun- gen der Dichtungsflächen durch hohe Temperatureinwirkung.
Die Erfindung hat den Zweck, die Aufbereitungstechnologie hinsichtlich des notwendigen Einsatzes ballastreicher Rohbraunkohle für Dampfkesselfeuerungen wirtschaftlich zu gestalten.
Erfindungsgemäss wird vorgeschlagen, dass die Rohkohle auf ein Körnungsband bis 8 mm zerkleinert ist und dass an die Zerkleinerungsmühlen, vorzugsweise Hammermühlen, das Fallrohr angeschlossen ist, in dessen oberen Teil die Leitung für die rückgesaugten Rauchgase einmündet und das seinerseits zu einem sichterlosen Mahlgebläse führt, das direkt über das Steigrohr mit dem Feuerrohr verbunden ist.
Die technischen und technisch-ökonomischen Auswirkungen der erfindungsgemässen Lösung bestehen insbesondere im folgenden :
1. Die intensive thermische Behandlung der Kohle führt auf Grund der Zerkleinerung des Trockengutes infolge eines Thermoschocks und der Verbesserung der Mahlbarkeit durch bessere Vortrocknung zu einer Absenkung des spezifischen Arbeitsbedarfs der Mühlen.
2. Der erzeugte Kohlenstaub hat bei nichtxylitischen Kohlen voraussichtlich eine Körnung bis 0,5 (maximal 0-1) mm.
3. Bei xylitischen Kohlen ergeben sich weniger Schwierigkeiten durch die gute Eignung der Hammermühlen zur Zerkleinerung des Kohlenholzes und durch die intensive thermische Behandlung im Fallschacht.
4. Durch die intensive thermische Vorbehandlung der Kohle und auf Grund der guten Eignung der Hammermühlen zur Xylitzerkleinerung kann der Sichter entfallen, so dass eine wesentliche Verschleissquelle des Mahlsystems beseitigt ist.
5. Die thermische Beanspruchung des Mahlaggregates wird durch eine weitgehende Temperaturabsenkung im Fallschacht wesentlich geringer. Zirka 60 - 7fJ1/o der zu verdampfenden Wassermenge werden im Fallschacht ausgetrieben.
6. Das Zerkleinerungsaggregat kann nach strömungstechnischen Gesichtspunkten ausgelegt werden.
Die Kohle ist auf Grund der Vorbehandlung im Gefüge stark zerrüttet, so dass nur eine geringfügige mechanische Zerkleinerungsbeanspruchung nötig ist, um die vorgebildeten Bruchflächen aufzulösen.
7. Durch den Wegfall des Sichters und die damit verbundene Verhinderung des inneren Gasumlaufes ist mit einer höheren Brennstaub-Gemischtemperatur zu rechnen.
Die Erfindung ist sowohl beim Neubau von Kraftwerken als auch bei der Rekonstruktion bestehender Anlagen verwendbar.
Die Erfindung soll nachstehend an einemAusführungsbeispiel näher erläutert werden, das in der zugehörigen Zeichnung dargestellt ist.
Vorgebrochene Rohkohle mit einem Körnungsband von 0 bis 100 mm wird über einen Zuteiler 6 dosiert, den Hammermühlen 8 zugeführt, in denen die Kohle auf bis zu 8 mm aufbereitet wird. Über einen Verteiler 7 wird die aufbereitete Kohle in ein Fallrohr 1 eingeworfen. Das Mahltrocknungs- systemselbstbestehtausdemFallrohr l, einer Rauchgasrücksaugung 2, einem Mahlgebläse 3 und einem Steigrohr 4. Über die Rauchgasrücksaugung 2 werden durch die Saugwirkung des Mahlgebläses 3 Rauchgase mit einer Temperatur von 900 bis 1000 C direkt aus dem Feuerraum 9 in das Fallrohr 1 geführt.
Die Funktion des Fallrohres l, das beispielsweise eine Höhe von mindestens 9 mm aufweist, besteht darin, dass durch direkten Wärmeübergang von den heissen Rauchgasen auf die mechanisch aufbereitete Kohle das Kohlekorn getrocknet und infolge eines Thermoschocks im Gefüge stark aufgelockert bzw. thermisch zerkleinert wird. Das nachgeschaltete Mahlgebläse 3 leistet in erster Linie Förderarbeit ; ausserdem löst es die durch thermische Beanspruchung vorgebildeten Bruchflächen durch Schlag-
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und Prallwirkung auf. Im nachfolgenden Steigrohr 4 wird der Kohlenstaub nachgetrocknet und durch die Druckwirkung des Mahlgebläses 3 dem Brenner 5 im Feuerraum 9 zugeführt.
Eine wirtschaftliche Durchführung des Verfahrens setzt eine weitgehende luftdichte Ausführung der Mahltrocknungsanlage voraus.
Anstatt den direkt vorgeschalteten Hammermühlen 8 können auch separate Vorzerkleinerungsstationen eingesetzt werden, wobei Hammermühlen mit grösseren Durchsätzen das Verfahren noch wirtschaftlicher gestalten.