DE102011016022A1

DE102011016022A1 - Mahltrocknungsvorrichtung

Info

Publication number: DE102011016022A1
Application number: DE201110016022
Authority: DE
Inventors: Andreas Schmidt; Andreas Klein; Gerhard Ruff
Original assignee: Steag Energy Services GmbH; Steag Power Saar GmbH; EnBW Energie Baden Wuerttemberg AG
Current assignee: Steag Energy Services GmbH
Priority date: 2011-04-04
Filing date: 2011-04-04
Publication date: 2012-10-04
Also published as: EP2508800A2; EP2508800A3

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Mahltrocknung für einen mit gemahlener Steinkohle zu befeuernden Dampferzeuger eines Kraftwerks, mit einer der Kohlemühle (4) vorgeschalteten Einrichtung (9cknenden und zu dem Dampferzeuger transportierenden Luftstroms, die einen Wärme aus den Verbrennungsgasen des Dampferzeugers oder/und entspanntem Turbinendampf auskoppelnden Wärmetauscher (10–12) zur Erwärmung des Luftstroms aufweist. Erfindungsgemäß umfasst die der Kohlemühle (4) vorgeschaltete Einrichtung (9) ferner eine dem Luftstrom (17) zusätzlich Wärme zuführende Brennereinrichtung (14).

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Mahltrocknung für einen mit gemahlener Steinkohle zu befeuernden Dampferzeuger eines Kraftwerks, mit einer der Kohlemühle vorgeschalteten Einrichtung zur Erzeugung eines die gemahlene Steinkohle trocknenden und zu dem Dampferzeuger transportierenden Luftstroms, die einen Wärme aus den Verbrennungsgasen des Dampferzeugers oder/und entspanntem Turbinendampf auskoppelnden Wärmetauscher zur Erwärmung des Luftstroms aufweist.
Der im Rahmen der Mahltrocknung erzeugte, durch die Kohlemühle tretende Luftstrom höherer Temperatur trocknet die gemahlene Steinkohle und transportiert sie von der Kohlemühle zum Brenner des Dampferzeugers. Je nach Feuchtegehalt der Kohle ist eine bestimmte Mindesttemperatur im Luftstrom erforderlich, um die Kohle ausreichend trocknen und dadurch die gemahlene Kohledurchsatzmenge transportieren zu können.
In der Regel sind die Vorwärmeinrichtungen in den Steinkohlekraftwerken entsprechend einem bestimmten Feuchtegehaltsbereich dimensioniert, der sich bei langfristiger Verwendung von Kohle aus denselben Lagerstätten kaum ändert.
Mit der Ablösung einheimischer Steinkohle durch Importkohle wird es zunehmend erforderlich, Kohle mit höheren Feuchtegehalten zu verfeuern. Bei höherem Feuchtgehalt nicht angepasster Dimensionierung der Vorwärmeinrichtung kommt es infolge unzureichender Trocknung u. a. durch eine daraus resultierende Verminderung der möglichen Kohledurchsatzmengen zu einer Verringerung der maximalen Kraftwerksleistung.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine neue Vorrichtung der eingangs erwähnten Art zur Mahltrocknung zu schaffen, die bei geringem Bauaufwand die Verarbeitung von Steinkohle in einem großen Feuchtegehaltsbereich ermöglicht.
Die diese Aufgabe lösende Vorrichtung zur Mahltrocknung nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die der Kohlemühle vorgeschalteten Einrichtung ferner eine dem Luftstrom zusätzlich Wärme zuführende Brennereinrichtung umfasst.
Vorteilhaft lässt sich eine solche Brennereinrichtung leicht in eine bestehende Mahltrocknungsanlage integrieren. Die Brennereinrichtung kann bei Bedarf flexibel in dem jeweils erforderlichen Umfang ergänzend genutzt werden.
Während es möglich wäre, die Brennereinrichtung in Strömungsrichtung vor den Wärmetauschern zu installieren, ist sie in einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung zwischen der Kohlemühle und den ggf. bereits vorhandenen Wärmetauschern angeordnet.
Die Brennereinrichtung ist zweckmäßig im Abstand zu der Kohlemühle angeordnet, um eine gleichmäßige Temperaturverteilung über den Kanalquerschnitt zu erzielen und eine Entzündung der gemahlenen Kohle im Bereich der Kohlemühle auszuschließen.
Die Brennereinrichtung kann vor oder hinter der Einmündung eines die Wärmetauscher umgehenden Bypasskanals für Kaltluft angeordnet sein.
Während es möglich wäre, die Brennereinrichtung getrennt von dem Luftstrom anzuordnen und in den Luftstrom ein durch die Brennereinrichtung erzeugtes heißes Gas einzuführen, ist in einer bevorzugten Ausführungsform die Brennereinrichtung zur Erzeugung einer Brennerflamme direkt in dem Luftstrom vorgesehen.
Vorzugsweise ist die Brennereinrichtung derart ausgebildet, dass sie für eine über den Strömungsquerschnitt homogene Erwärmung des Luftstroms sorgt, wobei die Brennereinrichtung zweckmäßig über den Strömungsquerschnitt verteilt eine Vielzahl von Brennerflammen erzeugt. Es ließe sich aber auch ein Kanalbrenner mit einer Einzelflamme verwenden, insbesondere dann, wenn in Strömungsrichtung hinter dem Brenner geeignete Mischer, wie z. B. Lochbleche, zur Homogenisierung der Temperatur angeordnet werden.
Bei der Brennereinrichtung handelt es sich vorzugsweise um eine mit Gas oder Öl, insbesondere Erdgas oder/und Heizöl, betriebene Einrichtung.
Die Brennstoffmenge kann zur Regelung der Luftstromtemperatur variierbar sein.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen und der beiliegenden, sich auf eines dieser Ausführungsbeispiele beziehenden Zeichnungen weiter erläutert. Es zeigen:
1 eine Vorrichtung nach der Erfindung in schematischer Darstellung, und
2 eine in der Vorrichtung von 1 erfindungsgemäß verwendete Brennereinrichtung.
Ein Brenner 1 eines (im übrigen nicht gezeigten) Dampferzeugers eines Steinkohle verfeuernden Kraftwerks steht in Verbindung mit einem Primärluftkanal 2 und einem Sekundärluftkanal 3. Der Primärluftkanal 2 leitet in den Brenner 1 einen Luftstrom, der in einer Kohlemühle 4 die aufgegebene Steinkohle trocknet und die gemahlene Steinkohle transportiert. Der Sekundärluftkanal 3 führt dem Brenner 1, d. h. der Feuerung des Dampferzeugers lediglich die zusätzlich erforderliche Verbrennungsluft zu.
Ein Gebläse 5 erzeugt einen Ausgangsluftstrom, der sich bei 6 auf den Primärluftkanal 2 und den Sekundärluftkanal 3 verteilt. Der gegenüber dem Teilstrom im Sekundärluftkanal 3 geringere Teilstrom im Primärluftkanal 2 gelangt über eine Luftklappe 7 und ein weiteres Gebläse 8 in eine Vorwärmeinrichtung 9, der Teilstrom im Sekundärluftkanal 3 wird der Vorwärmeinrichtung 9 unmittelbar zugeführt. Ein dem Gebläse 8 entsprechendes Gebläse könnte auch direkt Umgebungsluft ansaugen.
Die Vorwärmeinrichtung 9 umfasst Wärmetauscher 10 und 11, die Restwärme aus den Kraftwerksturbinen austretenden Dampfes auf die Luftströme im Primärluftkanal 2 und Sekundärluftkanal 3 übertragen. Die Vorwärmeinrichtung 9 umfasst ferner Wärmetauschereinrichtungen 12, welche aus Verbrennungsgasen 13 des Dampferzeugers ausgekoppelte Wärme zur weiteren Vorwärmung der Luftströme in den Kanälen 2, 3 nutzen.
Im Primärluftkanal 2 ist zur weiteren Wärmezuführung zusätzlich eine Brennereinrichtung 14 vorgesehen, die zwischen den Wärmetauschereinrichtungen 12 und der Kohlemühle 4 im Abstand von der Kohlemühle angeordnet und weiter unten näher beschrieben ist. Ein vor der Vorwärmeinrichtung 9 abzweigender Bypasskanal 25 für Kaltluft mit einer Luftregelklappe 15 mündet in Strömungsrichtung vor der Brennereinrichtung 14 wieder in den Primärluftkanal 2 ein. Wie durch eine Strichlinie 26 angedeutet ist, könnte die Einmündung in Strömungsrichtung auch hinter der Brennereinrichtung 14 vorgesehen sein.
Zwischen Brennereinrichtung 14 und der Wärmetauschereinrichtung 12 ist im Primärluftkanal 2 eine Heißluftregelklappe 16 vorgesehen. Ein Absperrschieber vor der Kohlemühle 4, die sog. Mühlenschnellschlussklappe, ist nicht gezeigt.
2 zeigt einen die Brennereinrichtung 14 umfassenden Abschnitt des Primärluftkanals 2, durch den ein durch die Wärmetauschereinrichtung 10, 12 bereits erwärmter, durch einen Pfeil 17 angedeuteter Luftstrom fließt. In den Primärluftkanal 2 ragen senkrecht zur Kanalachse 18 mehrere Brennerrohre 19 mit Brennerdüsen 20 hinein, so dass über den Querschnitt des Primärluftkanals 2 verteilt eine Vielzahl von Brennerflammen 21 gebildet ist. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel strömt gemäß Pfeil 22 in die Brennerrohre 19 ein Brenngas, insbesondere Erdgas.
Eine der Brennereinrichtung 14 nachgeschaltete Venturidüse 24 misst die durch den Primärluftkanal 2 fließende Luftmenge.
Im Kraftwerksbetrieb sorgt die Vorwärmeinrichtung 9 für eine effiziente Verbrennung der gemahlenen Steinkohle im Brenner 1 des Dampferzeugers. Dem durch die Heißluftregelklappe 16 regelbaren Luftstrom im Primärluftkanal 2 kommt insbesondere die Funktion zu, die gemahlene Kohle zu trocknen und von der Kohlemühle 4 zum Brenner 1 zu transportieren.
Ob der Luftstrom dieser Funktion gerecht werden kann, hängt bei gegebenem Feuchtegehalt der Steinkohle wesentlich von seiner Temperatur ab. Mit zunehmendem Feuchtegehalt der Steinkohle erhöht sich die erforderliche Luftstromtemperatur.
Solange der Feuchtegehalt der Steinkohle und die im Primärluftkanal zu transportierende Luft- und Kohlemenge so gering sind, dass die Wärmetauschereinrichtungen 10, 12 zur Erzeugung der erforderlichen Luftstromtemperatur im Primärluftkanal 2 ausreichen, kann die Brennereinrichtung 14 außer Betrieb bleiben.
Wenn, selbst bei geschlossener Luftklappe 15 die erforderliche Luftstromtemperatur nicht mehr erreicht wird, lässt sich die erforderliche Luftstromtemperatur durch Zuschaltung der Brennereinrichtung 14 einregeln, wobei je nach Feuchtegehalt und Kohledurchsatzmenge zum Erreichen der erforderlichen Luftstromtemperatur eine mehr oder weniger große Gas- oder Ölmenge zu verbrennen ist. Die Regelung der Temperatur des Luftstroms kann also über die Brennstoffzufuhr zur Brennereinrichtung 14 erfolgen.

Claims

Vorrichtung zur Mahltrocknung für einen mit gemahlener Steinkohle zu befeuernden Dampferzeuger eines Kraftwerks, mit einer der Kohlemühle (4) vorgeschalteten Einrichtung (9) zur Erzeugung eines die gemahlene Steinkohle trocknenden und zu dem Dampferzeuger transportierenden Luftstroms, die einen Wärme aus den Verbrennungsgasen des Dampferzeugers oder/und aus entspanntem Turbinendampf auskoppelnden Wärmetauscher (10–12) zur Erwärmung des Luftstroms (17) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die der Kohlemühle (4) vorgeschaltete Einrichtung (9) ferner einen dem Luftstrom (17) zusätzlich Wärme zuführende Brennereinrichtung (14) umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennereinrichtung (14) zwischen der Kohlemühle (4) und der Wärmetauschereinrichtung (9) angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennereinrichtung (14) im Abstand zu der Kohlemühle (4) angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennereinrichtung (14) in Strömungsrichtung vor oder hinter der Einmündung eines die Wärmetauschereinrichtungen (10–12) überbrückenden Bypasskanal (25) angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennereinrichtung zur Erzeugung eines dem Luftstrom Wärme zuführenden heißen Gases, insbesondere zur Erzeugung einer Brennerflamme (21) direkt in dem Luftstrom, vorgesehen ist.
Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennereinrichtung (14) zur homogenen Erwärmung des Luftstroms ausgebildet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennereinrichtung (14) zur Erzeugung einer Vielzahl über den Strömungsquerschnitt verteilter Brennerflammen (21) oder einer Einzelflamme vorgesehen ist.
Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Einzelflamme ein Mischer, z. B. Lochblech, zur Homogenisierung der Temperatur nachgeschaltet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennereinrichtung (14) zur Verbrennung von Gas oder/und Öl vorgesehen ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Brennereinrichtung (14) Einrichtungen zur Homogenisierung des Luftstroms, insbesondere eines Lochblechs (23), vorgeschaltet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass Einrichtungen zur Regelung der Temperatur des die Kohlemühle (4) durchsetzenden Luftstroms über die in der Brennervorrichtung (14) verbrannte Brennstoffmenge vorgesehen sind.