EP2906876B1 - Verfahren zum betrieb eines dampferzeugers - Google Patents

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EP2906876B1
EP2906876B1 EP13777007.9A EP13777007A EP2906876B1 EP 2906876 B1 EP2906876 B1 EP 2906876B1 EP 13777007 A EP13777007 A EP 13777007A EP 2906876 B1 EP2906876 B1 EP 2906876B1
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EP
European Patent Office
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lignite
mill
drying
dry
stream
Prior art date
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EP2906876A2 (de
EP2906876B2 (de
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Rainer Hesse
Bernhard Röper
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RWE Power AG
Original Assignee
RWE Power AG
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Publication date
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Application filed by RWE Power AG filed Critical RWE Power AG
Priority to PL13777007T priority Critical patent/PL2906876T5/pl
Publication of EP2906876A2 publication Critical patent/EP2906876A2/de
Publication of EP2906876B1 publication Critical patent/EP2906876B1/de
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • 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
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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
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    • 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.
  • a well-known principle of direct dust injection by means of a pulverized coal drying plant for example, in the Publication Helmut Effenberger, "steam generation", Springer-Verlag, ISBN 3-540-64175-0 , described.
  • the drying gas flue gas which is referred to in the sense of the present application as a drying flue gas stream.
  • 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, for example, from DE 42 03 713 C2 C2 or from the DE 43 23 469 A1 known.
  • 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. This combined predrying and grinding of lignite at a low temperature level is to be considered favorable in terms of the efficiency of the power plant.
  • 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 for example from the DE 196 20 047 A1 known. It is known that by drying the brown coal before burning 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%.
  • the dry lignite from the fluidized bed drying usually has a maximum water content of 25 percent by mass and a mean particle diameter D50 0.4 to 0.8 mm, so that it can be added directly, possibly without subsequent grinding in the boiler and burned there.
  • the combustion temperature of pre-dried lignite hereinafter referred to as dry lignite (TBK) is about 500 ° C higher than that of lignite.
  • 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.
  • swirl burners should not be too big. Swirl burners are limited in their size. In general, a thermal power of 60MW is considered technically feasible. For large brown coal boilers with dry lignite auxiliary firing, this requires a correspondingly high number of swirl burners. This leads to high investment costs as a result.
  • Dry lignite is a comparatively low-cost start-up and support fuel for coal-fired steam generators.
  • the vortex burners previously described with regard to their disadvantages are customary, since they ensure a stable flame and a good burnout even in still cold fire spaces.
  • the invention is therefore based on the object to provide a process for the co-incineration of dry lignite in raw lignite-fired steam generators, which takes into account the aforementioned problem.
  • 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.
  • a burner allocation in the context of the invention is to be understood as meaning a fuel supply line from the mill to a single burner, a burner group or a burner level. 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 lignite is mitverbrannt, the dry lignite is the suspension gas / fuel mixture from the mill before the allocation or in the allocation to the individual coal burner abandoned. Unlike a previously practiced process variant, 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.
  • dry lignite can be redirected from start-up burners of the steam generator to the operated with raw lignite first mill via a switching device as soon as a starting and support firing is no longer needed.
  • the grinding of the raw lignite takes place in inerted with the drying flue gas stream atmosphere.
  • Inertized according to the invention means that the oxygen content in the flue gas drying stream is adjusted to an oxygen content of ⁇ 12% by volume.
  • the dry lignite is fed from the separate drying unit in the first mill and is subjected there to the raw lignite a Nachmahlung.
  • the dry brown coal is subsequently dried in an inertized atmosphere and comminuted.
  • the influence of a The fluctuating moisture content of the dry brown coal is thereby eliminated.
  • moisture, bulk density and grain variations of the dry lignite due to the additional mill drying in mixture with the lignite coal are not critical. This also makes it possible to operate a connected drying unit with optimized performance.
  • the inventive method is favorable in terms of NOx concentration in the flue gas, since by the addition of dry lignite in the flue gas lignite stream concentration of the dust fraction takes place at the burners, so that the Traggasanteil is reduced at the burners. As a result, this leads to a lower NOx concentration in the flue gas / exhaust gas than in a conventional furnace, in which the fuel-related carrying gas amount is usually higher.
  • 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, an increase in the amount of dry lignite coal in a relatively short time means that a larger quantity of fuel is 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 fluidized-bed dryer.
  • a second mill is used as a separate drying unit in which drying is carried out in an atmosphere rendered inert by a drying flue gas stream.
  • 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 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 fuel / carrier gas channel is formed substantially as a rectangular shaft, which is enclosed in each case by corresponding secondary air ducts. A turbulence and twisting of the flue gas / fuel flow or the secondary air flow with corresponding flow dynamics acting internals is not required.
  • the dry brown coal from the separate drying unit is fed into a carrier gas recirculation line of the first mill.
  • 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.
  • the dry brown coal can be fed into a solids return of a mill classifier. Even such a procedure requires hardly any structural adjustments of existing mills.
  • the dry lignite is introduced with at least one screw conveyor in 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.
  • a mixture of ground-burnt lignite and dry lignite is to be charged approximately evenly all burners of the boiler, it is advantageous to feed the lignite already in the first mill or in the flue gas lignite stream immediately behind the first mill. In principle, however, it may also be desirable to set a different fuel concentration at firing above the height of the steam generator. In any case, it is favorable for the combustion of the fuel to set a higher fuel concentration at the lower burners, which are considered above the height of the steam generator, than in the case of the upper burners.
  • the dry brown coal is behind the first one Mill and behind a branch of the flue gas lignite stream to a Nachre surgeon or Brüdenbrenner, the flue gas lignite stream for the main burner is added.
  • a concentration of the fuel at the lower burners (main burner) is achieved, so that a low NOx combustion is achieved.
  • 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 can be used.
  • 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.
  • 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.
  • 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 heat transfer takes place in the heating medium.
  • Within the combustion chamber 2 is dried dust-like lignite burned on dust burners, which are designed as jet burners.
  • the radiant heat is transferred to the circulating in the steam cycle of the boiler 1 heating medium.
  • the steam generated by the boiler 1 can be expanded in a steam turbine to generate electrical energy, alternatively, the steam can also be used as process heat in other coupled processes.
  • 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.
  • the dry lignite 8 is added either to a carrier gas recirculation line 15 or the beater wheel mill 5 directly.
  • a flue gas lignite stream 10 is supplied to the burner allocation 6, behind the flue gas lignite stream 10 combustion air 11 is added.
  • the combustion air 11 is taken from the atmosphere and preheated via a combustion air preheater 12.
  • the combustion air preheater 12 is operated with the flue gas stream 13 from the convection part 3 of the boiler 1.
  • a portion of the combustion air 11 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 is together with the Dry lignite 8 reground and after-dried and intimately mixed.
  • 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 dry brown coal 8 is added to the flue gas brown coal stream 10 behind the impact wheel mill 5, but before the end of the burner allocation 6.
  • the combustion air 11 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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Description

  • 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 C2 oder aus der DE 43 23 469 A1 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 Verfeuerung 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 Verfeuerung von Rohbraunkohle ausgelegt sind, d.h. für die Verfeuerung 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 Brennstoff-/Traggaskanal 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 Noxarme 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 11 zugegeben wird. Die Verbrennungsluft 11 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 11 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 11 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.
  • Erfindungsgemäß wird die Trockenbraunkohle 8 dem Rauchgas-Braunkohlenstrom 10 hinter der Schlagradmühle 5, jedoch vor dem Ende der Brennerzuteilung 6 zugegeben.
  • In dem beschriebenen Ausführungsbeispiel wird die Verbrennungsluft 11 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
    11
    Verbrennungsluft
    12
    Verbrennungsluftvorwärmer
    13
    Rauchgasstrom
    14
    Ausbrandluft
    15
    Traggasrezirkulationsleitung

Claims (15)

  1. 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,
    und gekennzeichnet ist durch die Verfahrensschritte:
    - 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.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als separates Trocknungsaggregat wenigstens ein indirekt beheizter Trockner vorgesehen ist.
  3. 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.
  4. 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.
  5. 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, welche 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.
  11. 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 11, 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.
  14. 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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