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DE4409057C2 - 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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DE4409057C2 DE4409057A DE4409057A DE4409057C2 DE 4409057 C2 DE4409057 C2 DE 4409057C2 DE 4409057 A DE4409057 A DE 4409057A DE 4409057 A DE4409057 A DE 4409057A DE 4409057 C2 DE4409057 C2 DE 4409057C2
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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 A1, DE 35 44 887 A1, DE 36 13 300 A1).
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 Luftkanal 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 6 ist die weitere Zusatzluftstufung 20(C) mit Braunkohlenstaubleitung 21 angeordnet.
Es ist ohne weiteres möglich, die Braunkohlenstaubleitung 22 mit Zusatzluftleitung 23 vor (D) dem Zyklon 8 durch den Rauchgaskanal 7 und/oder die Braunkohlenstaubleitung 24 mit Zusatzluftleitung 25 nach (E) dem Zyklon 8 durch den Rohgaskanal 9 zuzuführen.
Die Wirkungsweise ist folgende:
Im Reaktor 1 werden mit der Verbrennungsluft 26 die Braunkohle 31, die rückgeführten Feststoffe 27 aus dem Zyklon sowie weitere zuzuführende 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 in der 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 bzw. in den Rohgaskanal 9 einzubringen.
Das im Zyklon 8 von den Feststoffen gröberer Körnungen befreite Rohgas enthält Feinstteilchen an Absorbenzien (z. B. Kalk) und 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 die im Rauchgas befindlichen Feststoffe und gasförmigen Teilchen gebunden, die aufgrund der Verbrennung der Braunkohle in Form von Alkali-Metall-Verbindungen freiwerden und mit zur Bindung dieser Verbindungen zugegebenen Additiven, 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 des Gesamtprozesses 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.
Aufstellung der verwendeten Bezugszeichen
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
31
Braunkohlenstaub

Claims (4)

1. Verfahren zum Betrieb einer druckaufgeladenen zirkulierenden mit Braun­ kohle (31) betriebenen Wirbelschichtfeuerung für ein Kombikraftwerk, wobei in einem Wirbelschichtreaktor (1) Braunkohle (31) verbrannt und das Rauchgas (7) teilentschwefelt (29) wird, die Feststoffe des Rauchgases (7) in einem Zy­ klon (8) abgeschieden (4) sowie in den Wirbelschichtreaktor (1) zurückgeführt (27) werden, und das Rohgas (9) aus dem Zyklon (8) in einem Heißgasfilter (10) gereinigt und als Reingas (12) einer Gasturbine (13) und/oder einem Ab­ hitzekessel (14) zugeführt wird, gekennzeichnet dadurch, daß zur Temperaturerhöhung des Rauchgases ein Braunkohlenstaub- Verbrennungsluft-Gemisch in einer Sekundärluftstufung (5, 17), gegebenen­ falls in einer Tertiärluftstufung (6, 18) und gegebenenfalls in zusätzlichen Luftstufungen (20, 21; 22, 23; 24, 25) eingeblasen sowie verbrannt und weiter teilentschwefelt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß das Braunkohlen­ staub-Verbrennungsluft-Gemisch im Freiraum (A, B, C) des Wirbelschichtreak­ tors (1) und/oder vor (D) und/oder nach (E) dem Zyklon (8) eingeblasen wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß die zusätzliche Verbrennungsluft für die Luftstufungen (5, 6, 20, 23, 25) vom Verdichter (15) der Gasturbine (13) erzeugt wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet dadurch, daß das Rohgas (9) nach dem Zyklon (8) an einer Filterkerze (11) des Heißgasfil­ ters (10) teilentschwefelt wird, wobei das SO3-haltige Rohgas (9) an der Ober­ fläche des aus Feinstkalk und Feinstasche gebildeten Filterkuchens der Filter­ kerze (11) unter Bildung von CaSO4 entschwefelt und der Filterkuchen in der an sich bekannten Weise abgereinigt wird.
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