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DE4409057A1 - Verfahren zum Betrieb einer druckaufgeladenen zirkulierenden mit Braunkohle betriebenen Wirbelschichtfeuerung für ein Kombikraftwerk - Google Patents

Verfahren zum Betrieb einer druckaufgeladenen zirkulierenden mit Braunkohle betriebenen Wirbelschichtfeuerung für ein Kombikraftwerk

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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer druckaufgeladenen zirkulierenden mit Braunkohle betriebenen Wirbelschichtfeuerung für ein Kombikraftwerk.
Das durch Verbrennen von Braunkohle im Reaktor der Wirbelschichtfeuerung erzeugte Rauchgas wird im Wirbelbett sowie im Freiraum durch die zugeführten Absorbenzien teilentschwefelt, die Feststoffe großer Körnung im Zyklon abgeschieden sowie in den Reaktor zurückgeführt und das Rohgas nach Zyklon in einem Heißgasfilter gereinigt sowie als Reingas einer Gasturbine und/oder einem Abhitzekessel zugeführt. Das Reingas ist zur Einhaltung der zulässigen Schadstoffemissionswerte weiter teilzuentschwefeln. Zur NOx-Minderung des Rauchgases sowie zur Verbesserung des Abbrandverhaltens des Brennstoffes ist es bekannt, gasförmige Brennstoffe und/oder Zusatzluft im Freiraum des Reaktors oder im Rauchgaskanal vor bzw. nach Abscheider einzubringen (DE 39 33 286, 35 44 887, 36 13 300).
Obwohl damit eine Temperaturerhöhung des Rauchgases verbunden ist, stellt die eingebrachte Wärme keinen für eine wesentliche Temperaturerhöhung des Rauchgases entscheidenden Anteil zum Zwecke der Nutzung in einer Gasturbine oder einem Abhitzekessel dar. Außerdem bedarf es einer zusätzlichen Brennstoffbereitstellung für die mit Braunkohle betriebene Wirbelschichtfeuerung.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit der Verbrennung von Braunkohle eine Temperaturerhöhung des Rauchgases zu erreichen und die zulässigen Grenzwerte für Schadstoffemissionen einzuhalten.
Dies wird dadurch erreicht, daß erfindungsgemäß zur Temperaturerhöhung des Rauchgases ein Braunkohlenstaub-Verbrennungsluft-Gemisch mit der Sekundärluftstufung und/oder Tertiärluftstufung und/oder über den Luftstufungen zusätzlich eingeblasen sowie verbrannt und weiter teilentschwefelt wird.
Besonders vorteilhaft ist diese Temperaturerhöhung dann realisierbar, wenn erfindungsgemäß das Rohgas an einer Filterkerze des Heißgasfilters teilentschwefelt wird, wobei das SO₃-haltige Rohgas an der Oberfläche des aus Feinstkalk und Feinstasche gebildeten Filterkuchens der Filterkerze unter Bildung von CaSO₄ entschwefelt und der Filterkuchen in an sich bekannter Weise abgereinigt wird.
In überraschender Weise wurde durch eine Vielzahl langjähriger und aufwendiger Versuche gefunden, daß das durch Verbrennung von Braunkohle erzeugte Rauchgas an der Filterkerze gereinigt und teilentschwefelt wird, obwohl die Fachwelt angenommen hatte, daß die Ascheteilchen eine solche Wirkung nicht zulassen.
An einem Ausführungsbeispiel wird die Erfindung näher erläutert. Die Zeichnung zeigt das Prinzipbild einer druckaufgeladenen Wirbelschichtfeuerung für ein Kombikraftwerk.
Der Reaktor 1 weist die Primärluftzuführung 2, die Brennstoffzuführung 3, die Feststoffrückführung 4, die Sekundärluftstufung 5, die Tertiärluftstufung 6 und den Rauchgaskanal 7 auf. Der Rauchgaskanal 7 ist in den Zyklon 8 eingebunden, der mit der Feststoffrückführung 4 verbunden ist. Der Rohgaskanal 9 des Zyklons 8 ist in den Heißgasfilter 10 mit Filterkerze 11 eingebunden.
Der Reingaskanal 12 des Heißgasfilters 10 ist mit der Gasturbine 13 und dem Abhitzekessel 14 verbunden.
Der Verdichter 15 ist über den Kanal 16 mit der Primärluftzuführung 2 verbunden.
In die Sekundärluftstufung 5 (A) und/oder die Tertiärluftstufung 6 (B) sind die Braunkohlenstaubleitungen 17; 18 eingebunden, die mit der Braunkohlenstaub-Zuführung 19 verbunden sind.
Oberhalb der Tertiärluftstufung 18 ist die weitere Zusatzluftstufung 20 (C) mit Braunkohlenstaubleitung 21 angeordnet.
Es ist ohne weiteres möglich, die Braunkohlenstaubleitung 22 mit Zusatzluftleitung 23 vor (D) und/oder die Braunkohlenstaubleitung 24 mit Zusatzluftleitung 25 nach (E) dem Zyklon 8 in den Rauchgaskanal 7 und/oder den Rohgaskanal 9 einzubinden.
Die Wirkungsweise ist folgende:
Im Reaktor 1 wird die Braunkohle 25, die Verbrennungsluft 26, die rückgeführten Feststoffe 27 aus dem Zyklon sowie weiteren zuzuführenden Absorbenzien verbrannt.
Die dadurch erzeugten Rauchgase 28 werden in der Wirbelschicht und im Freiraum des Reaktors 1 teilentschwefelt, so daß der SO₃-Gehalt um ca. 80% gesenkt wird. Zur Temperaturerhöhung der teilentschwefelten Rauchgase 29 wird in der Sekundärluftstufung 5 und/oder in der Tertiärluftstufung 6 und/oder Zusatzluftstufung 20 über die Braunkohlenstaubleitungen 17; 18; 21 zugeführter Braunkohlenstaub 30 verbrannt (A; B; C).
Zur weiteren Temperaturerhöhung ist es ohne weiteres möglich, über die Braunkohlenstaubleitungen 22; 24 Braunkohlenstaub 30 und über die Zusatzluftleitungen 23; 25 Verbrennungsluft über Brennereinrichtungen (nicht dargestellt) in den Rauchgaskanal 7 und/oder Rohgaskanal 9 einzubringen und zu verbrennen.
Das im Zyklon 8 von den Feststoffen gröberer Körnungen befreite Rohgas enthält Feinstteilchen an Absorbenzien (z. B. Kalk), Feststoffen (Asche aus Braunkohle und Braunkohlenstaub) und gasförmiges SO₃ (ca. 20%).
Im Heißgasfilter 10 wird das Rohgas 9 gereinigt und teilentschwefelt, indem der sich ständig aus Feinstkalk und Feinstaschen gebildete Filterkuchen der Filterkerze 11 die SO₃-Bestandteile absorbiert und CaSO₄ gebildet wird. Bei Abreinigung der Filterkerze 11 wird der so zusammengesetzte Filterkuchen aus dem Heißgasfilter 10 abgezogen. Darüber hinaus werden am Filterkuchen der Filterkerze 11 und die im Rauchgas befindlichen Feststoffe und gasförmigen Teilchen gebunden, die aufgrund der Verbrennung der Braunkohle in Form von Alkali-Metall-Verbindungen freiwerden und die zur Bindung dieser Verbindungen zugegebenen Additive, z. B. Tonerde, ausfallen. D. h., die Feinstteile der genannten Stoffe werden ebenfalls an der Oberfläche des Filterkuchens gebunden und fallen bei der Abreinigung der Filterkerze 11 aus dem Kreislauf aus. Dadurch werden Korrosionsangriffe auf die Schaufeln der Gasturbine weitgehend vermieden.
Durch die Erfindung werden folgende Vorteile erreicht:
  • 1. Durch die Temperaturerhöhung wird eine wesentliche Steigerung des Wirkungsgrades der Gesamtprozesse erreicht.
  • 2. Trotz eingebrachtem Braunkohlenstaub tritt eine günstige Teilentschwefelung im Freiraum des Reaktors und an der Filterkerze ein.
  • 3. Trotz eingebrachtem Braunkohlenstaub und der Verbrennungsluft tritt infolge der geänderten Mengenbilanz keine Störung des Systems ein.
Bezugszeichenliste
1 Reaktor
2 Primärluftzuführung
3 Brennstoffzuführung
4 Feststoffrückführung
5 Sekundärstoffzuführung
6 Tertiärluftstufung
7 Rauchgaskanal
8 Zyklon
9 Rohgaskanal
10 Heißgasfilter
11 Filterkerze
12 Reingaskanal
13 Gasturbine
14 Abhitzekessel
15 Verdichter
16 Kanal
17 Braunkohlenstaubleitung
18 Braunkohlenstaubleitung
19 Braunkohlenstaub- Zuführung
20 Zusatzluftstufung
21 Braunkohlenstaubleitung
22 Braunkohlenstaubleitung
23 Zusatzluftleitung
24 Braunkohlenstaubleitung
25 Zusatzluftleitung
26 Verbrennungsluft
27 Feststoff
28 Rauchgas
29 Rauchgas
30 Braunkohlenstaub

Claims (4)

1. Verfahren zum Betrieb einer druckaufgeladenen zirkulierenden mit Braunkohle betriebenen Wirbelschichtfeuerung für ein Kombikraftwerk, wobei in einem Wirbelschichtreaktor Braunkohle verbrannt und das Rauchgas teilentschwefelt wird, die Feststoffe des Rauchgases in einem Zyklon abgeschieden sowie in den Wirbelschichtreaktor zurückgeführt werden und das Rohgas aus dem Zyklon in einem Heißgas-Filter gereinigt und als Reingas einer Gasturbine und/oder einem Abhitzekessel zugeführt wird, gekennzeichnet dadurch, daß zur Temperaturerhöhung des Rauchgases ein Braunkohlenstaub-Verbrennungsluft-Gemisch mit der Sekundärluftstufung und/oder Tertiärluftstufung und/oder über den Luftstufungen zusätzlich eingeblasen sowie verbrannt und weiter teilentschwefelt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß das Braunkohlenstaub-Verbrennungsluft-Gemisch im Freiraum des Reaktors und/oder vor und/oder nach dem Zyklon eingeblasen wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß die zusätzliche Verbrennungsluft vom Verdichter der Gasturbine erzeugt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, gekennzeichnet dadurch, daß das Rohgas nach Zyklon an einer Filterkerze des Heißgasfilters teilentschwefelt wird, wobei das SO₃-haltige Rohgas an der Oberfläche des aus Feinstkalk und Feinstasche gebildeten Filterkuchens der Filterkerze unter Bildung von CaSO₄ entschwefelt und der Filterkuchen in der an sich bekannten Weise abgereinigt wird.
DE4409057A 1994-03-09 1994-03-11 Verfahren zum Betrieb einer druckaufgeladenen zirkulierenden mit Braunkohle betriebenen Wirbelschichtfeuerung für ein Kombikraftwerk Expired - Fee Related DE4409057C2 (de)

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