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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.
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Arrangement for firing steam boiler furnaces with coal dust
The invention relates to an arrangement for firing steam boiler furnaces with coal dust, a downpipe, a grinding fan and a riser pipe being arranged for the grinding drying of the coal and high-temperature flue gases of 900 to 10000C being used as the drying agent.
It is known that high-temperature flue gases are used as desiccants in the mill drying process, which pass through the milling system, consisting of a downpipe, a milling fan and a riser pipe, in cocurrent with the fuel. The drying gases are generated by the furnace from the shredding unit, which is also designed as a conveyor element, into the
Grinding system sucked in and after drying pushed back into the furnace together with the generated fuel dust. Both beater mills and beater wheel mills are used in the grinding-drying injection mills.
The mills represent a compromise between a shredding machine and a fan, which results in the low ventilation efficiency and thus the high losses in the treatment process. The beater mill behaves less favorably than the fan mill.
The pulverized coal mills are usually equipped with a sifter to separate and return insufficiently ground material. The grain size of the raw coal used for grinding is usually up to 60 or 80 mm in all known blown coal dust mills.
Furthermore, a grinding-drying process for producing coal dust without connection to the furnace is known, in which the raw coal fed has a grain size of up to 6 mm. In this process, the well-known phenomenon of the decrepitation of coal when introducing fine-grain coal into a hot flue gas stream is exploited. Due to the intensive thermal treatment of the coal in the downpipe that is possible as a result, the grinding unit can be relieved.
In connection with the use of more ballast-rich coal, certain changes to individual parts of the pulverized coal grinding system have already been proposed. These proposals relate in particular to the classifier, impact wheel and the use of various materials. Are known z. B. the partitioning of the classifier and the upstream connection of beaters in front of the beater in beater mills.
The known prior art has a number of deficiencies. They consist in particular of the following: l. High, specific work requirement (depending on the design and the properties of the coal between 8 and 15 kWh / t due to insufficient thermal preparation of the coal in the chute and excessive internal regrind circulation.
2. Heavy, thermal stress on the grinding unit due to insufficient heat dissipation in the chute.
3. Inadequate coal dust quality, since the coal dust produced is uneconomically overfined in the fine-grain range and too coarsely ground in the coarse-grain range.
4. High mechanical wear and tear as a result of an unfavorable sifter design, especially with valve
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gate mills; because during the sifter process the grains are separated mainly according to their density. Specifically heavier mineral admixtures in the coal have to pass through the unit several times before they are fine enough to leave the classifier. Since the mill inlet (suction side of the mill) and the sifter (pressure side) are connected to one another via the semolina return, a certain amount of gas is always circulated, some of which is also loaded with finished dust. Most of the time, it is fine dust, which - as studies have shown - is the richest in ash. The level of wear and tear can be such that the impact wheel has to be replaced after about 300 hours.
5. Too low a temperature of the gas-coal dust mixture, so that with a high water content
Coals can cause ignition and combustion difficulties. This temperature is strongly dependent on the internal gas circulation and the infiltration of air.
6. Insufficient sealing against false air, the largest sources of false air being the coal meter and the suction side of the mill. The former is due to the principle, the latter due to warping of the sealing surfaces due to high temperatures.
The purpose of the invention is to make the processing technology economical with regard to the necessary use of ballast-rich raw lignite for steam boiler firing.
According to the invention it is proposed that the raw coal is comminuted to a grain size range of up to 8 mm and that the downpipe is connected to the comminution mills, preferably hammer mills, in whose upper part the line for the back-sucked flue gases opens and which in turn leads to a classifierless grinding fan that is directly connected to the fire pipe via the riser pipe.
The technical and technical-economic effects of the solution according to the invention consist in particular in the following:
1. The intensive thermal treatment of the coal leads to a reduction in the specific work requirements of the mills due to the comminution of the dry material as a result of thermal shock and the improvement in grindability through better pre-drying.
2. In the case of non-xylitic coals, the coal dust produced is likely to have a grain size of up to 0.5 (maximum 0-1) mm.
3. With xylitic coals there are fewer difficulties due to the good suitability of the hammer mills for comminuting the coal wood and the intensive thermal treatment in the chute.
4. Due to the intensive thermal pretreatment of the coal and due to the good suitability of the hammer mills for xylite comminution, the classifier can be omitted, so that an essential source of wear on the grinding system is eliminated.
5. The thermal stress on the grinding unit is significantly lower due to the extensive temperature reduction in the chute. About 60-7 / o of the amount of water to be evaporated is driven out in the fall shaft.
6. The shredding unit can be designed according to fluidic aspects.
Due to the pretreatment, the coal is badly broken in its structure, so that only a slight mechanical crushing stress is necessary to dissolve the pre-formed fracture surfaces.
7. Due to the omission of the sifter and the associated prevention of the internal gas circulation, a higher fuel dust mixture temperature is to be expected.
The invention can be used both in the construction of new power plants and in the reconstruction of existing systems.
The invention will be explained in more detail below using an exemplary embodiment which is shown in the accompanying drawing.
Pre-crushed raw coal with a grain size range of 0 to 100 mm is dosed via a feeder 6 and fed to the hammer mills 8, in which the coal is processed to a size of up to 8 mm. The processed coal is thrown into a downpipe 1 via a distributor 7. The grinding-drying system itself consists of the downpipe 1, a flue gas recirculation 2, a grinding fan 3 and a riser pipe 4. Via the flue gas recirculation 2, the suction effect of the milling fan 3 directs flue gases with a temperature of 900 to 1000 C directly from the combustion chamber 9 into the downpipe 1.
The function of the downpipe 1, which has a height of at least 9 mm, for example, is that the carbon grain is dried through direct heat transfer from the hot flue gases to the mechanically processed coal and, as a result of a thermal shock, is loosened or thermally crushed in the structure. The downstream grinding fan 3 primarily performs conveying work; In addition, it loosens the fracture surfaces formed by thermal stress by impact
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and impact effect. In the following riser pipe 4, the coal dust is dried and fed to the burner 5 in the furnace 9 by the pressure of the grinding fan 3.
An economical implementation of the process requires a largely airtight design of the grinding-drying system.
Instead of the hammer mills 8 connected directly upstream, separate pre-shredding stations can also be used, hammer mills with larger throughputs making the process even more economical.