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EP2423465A2 - Verfahren zum Betrieb eines Dampfturbinenkraftwerks sowie Einrichtung zur Erzeugung von Dampf - Google Patents

Verfahren zum Betrieb eines Dampfturbinenkraftwerks sowie Einrichtung zur Erzeugung von Dampf Download PDF

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Publication number
EP2423465A2
EP2423465A2 EP10005879A EP10005879A EP2423465A2 EP 2423465 A2 EP2423465 A2 EP 2423465A2 EP 10005879 A EP10005879 A EP 10005879A EP 10005879 A EP10005879 A EP 10005879A EP 2423465 A2 EP2423465 A2 EP 2423465A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
vapor
air preheater
flue gas
steam
combustion air
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP10005879A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP2423465A3 (de
Inventor
Georg Berger
Martin Belting
Christian Fielenbach
Toni Rupprecht
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
RWE Power AG
Original Assignee
RWE Power AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by RWE Power AG filed Critical RWE Power AG
Publication of EP2423465A2 publication Critical patent/EP2423465A2/de
Publication of EP2423465A3 publication Critical patent/EP2423465A3/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K17/00—Using steam or condensate extracted or exhausted from steam engine plant
    • F01K17/06—Returning energy of steam, in exchanged form, to process, e.g. use of exhaust steam for drying solid fuel or plant

Definitions

  • the invention relates to a method for operating a steam turbine power plant with a lignite-fired steam generator, in which the brown coal is first subjected to indirect drying in a fluidized bed dryer, wherein the fluidized bed dryer is at least partially heated with steam from the water-steam cycle of the steam generator.
  • a method of the type mentioned is, for example, from DE 103 19 477 A1 known.
  • the invention further relates to a device for producing steam, comprising at least one dryer for predrying lignite wet brown coal, at least one lignite fired steam boiler, at least one steam generator downstream steam turbine, at least one feedwater supply to the steam generator, a device for feedwater preheating and at least one air preheater for the combustion air.
  • the burning of lignite is so special in that the lignite wet lignite contains up to 65% water, which in comparison to the generation of electricity from coal higher specific CO 2 emissions arise in the production of electricity from lignite.
  • a significant increase in the efficiency can be achieved, whereby the specific CO 2 emission is reduced.
  • the lignite brown coal has a water content of 45 to 65%, which is reduced by drying to about 10 to 25%.
  • WTA process fluidized-bed drying with internal waste heat utilization
  • the efficiency of a lignite power plant can be about 4 up to 5 percentage points over conventional lignite-fired power plant technology.
  • pre-ground raw lignite is introduced into the stationary fluidized bed of a dryer which operates at a slight overpressure.
  • heating coils are arranged, the heating steam condenses at a temperature level of about 130 ° C.
  • the leaked from the raw lignite coal during drying in the fluidized bed drying plant water is slightly superheated and vapor before as a separate stream, which is referred to as vapors.
  • Part of the vapor is returned to the dryer via a blower to fluidize the fluidized bed.
  • the invention is therefore based on the object with respect to a method and a device of the type mentioned with respect. To improve the energetic use of the resulting in the drying of the vapor.
  • the object is initially achieved by a method for operating a steam turbine power plant with a lignite-fired steam generator, in which the brown coal is first subjected to indirect drying in a fluidized bed dryer, wherein the fluidized bed dryer at least partially heated with steam from the water-steam cycle of the steam generator is, wherein the method according to the invention is characterized in that the energy of the resulting from the drying of lignite vapor is at least partially used for preheating the combustion air.
  • the procedure of the invention has the advantage that the amount of heat that has been coupled into the combustion air, no longer needs to be decoupled from the flue gas via the windward. It is thus shifted a certain amount of heat from a low to a higher temperature level, which is then made available to the water-steam cycle.
  • Luvo in the context of the invention is not necessarily to be understood as a regenerative heat exchanger, but this may for example also be a flue gas heated Luvo.
  • the windward additional heat from the already partially cooled by means of the windward flow of flue gas is abandoned.
  • the heat from the flue gas behind the air preheater can be coupled out by means of a heat transfer medium, for example by means of water.
  • At least one partial stream of the vapor after being drawn off from the fluidized-bed dryer is compressed in a vapor compressor and fed to at least one condensation heat exchanger. So, in addition, the free Expected condensation heat of the vapor used.
  • the compression increases the temperature level at which the vapors condense, thus a higher air preheating can be achieved. In this case, such amounts of energy can be coupled into the combustion air, that under certain circumstances a decoupling of heat from the flue gas for the purpose of combustion air preheating is completely unnecessary.
  • a partial flow of the flue gas is branched off in front of the air preheater and used to preheat the boiler feed water, with the bridging of the air preheater.
  • the object underlying the invention is further achieved by a device for generating steam, comprising at least one dryer for predrying lignite wet lignite, at least one fired with the pre-dried lignite steam boiler, at least one steam generator downstream steam turbine, at least one feedwater supply to the steam generator, at least a device for feedwater preheating and at least one air preheater for the combustion air, wherein the device according to the invention is characterized in that the air preheater in the fresh air supply at least one heat exchanger is connected upstream, which is connected to the vapor outlet of the dryer.
  • the dryer is designed as a fluidized bed dryer.
  • the dryer does not necessarily have to be formed as a fluidized bed dryer, but drying can also take place in other indirectly heated reactors in which high-energy vapors / swaths obtained.
  • the guided to the air preheater flue gas line is provided with a branch bypassing the air preheater, which is connected to the feedwater preheating.
  • At least one further flue gas cooler may be provided, which cooperates with the combustion air supply in front of the air preheater.
  • At least one vapor compressor is provided, which is connected upstream of at least one condensation heat exchanger in the combustion air supply in front of the air preheater.
  • the air preheater is expediently designed as a regenerative air preheater.
  • the reference numeral 4 designates the steam generator of the steam turbine power plant.
  • the steam generator 4 is designed as a lignite-fired boiler. In this water is evaporated in a known manner and expanded in a downstream steam turbine 5.
  • the steam turbine 5 comprises a high-pressure part, a medium-pressure part and a low-pressure part, which are not designated more precisely in the process diagram.
  • the steam turbine 5 drives a generator 6, which in turn feeds electrical energy into a power grid.
  • the steam turbine 5 is followed by a condenser 7, in which the low-pressure steam is condensed.
  • the condensate is returned to the steam generator 4.
  • the steam generator 4 is charged with dry lignite as fuel, which was subjected to indirect drying in a fluidized bed dryer 8.
  • the fluidized-bed dryer 8 is heated with steam from the low-pressure part of the steam turbine 5.
  • Part of the resulting in the drying of brown coal vapor 1 is first dedusted in a dust collector 9 and fed back to the fluidized bed dryer 8 with a fan 10 as a fluidizing agent. Further partial streams of the vapor 1 are, as will be described below, used to preheat the combustion air 2.
  • the combustion air 2 is supplied in a known manner to a regenerative air preheater 11, in which the combustion air is preheated in countercurrent with the flue gas 3.
  • a partial flow of the flue gas 3 is passed over a bypass line 12 to the air preheater 11.
  • This first passes through a first high-pressure air bypass economizer 13 (HD-Lubeco) and then via a low-pressure air bypass economizer 14 (ND Lubeco), which are connected in series with respect to the flue gas stream 3.
  • the heat content of the flue gas 3 is coupled via the HD Lubeco 13 in the high pressure part of the feedwater circuit, the remaining heat of the flue gas is coupled in the next stage in the low pressure part of the boiler feedwater cycle.
  • a further flue gas cooler 15 is provided, which emits its heat load via a water / air preheater 16 provided in the combustion air supply.
  • the flue gas cooler 15 and the water / air preheater 16 communicate with each other via water as the heat transfer medium in a closed circuit.
  • the combustion air 2 passes in the process variant 1 according to FIG. 1 at a temperature of about 10 ° C in a Brüdenluftvor Anlagenr 17, where it is heated to about 95 ° C.
  • the Brüden Kunststoffvor Anlagenr 17 is acted upon by a partial flow of the vapor 1 from the fluidized bed dryer 8.
  • the vapor / air preheater 17 is downstream of the water / air preheater 16, viewed in the flow direction of the combustion air 2, in which the combustion air 2 can be raised to a temperature of about 140 ° C.
  • the combustion air 2 then flows through the regenerative air preheater 11, where it is heated in countercurrent with the about 360 ° C hot flue gas to about 330 ° C.
  • a first partial stream of the vapor 1 is fed to the vapor air preheater 17, this is upstream of the condensation heat exchanger 19 in the flow direction of the combustion air 2.
  • the energy of the vapor 1 is coupled in several stages in the combustion air 2, wherein in the condensation heat exchanger 19 in addition a further part of the released heat of condensation of the vapor 1 is used.
  • the air compared to the method accordingly FIG. 1 be preheated to a higher temperature.
  • the downstream in the flue gas flow flue gas cooler 20 may also couple the decoupled from the flue gas heat quantity in the boiler feed water.
  • this downstream can be a cooling tower 22, which serves primarily to cool the condensate from the condenser 7.
  • a flue gas inlet from the flue gas desulfurization 21 take place.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Dampfturbinenkraftwerks mit einem mit Braunkohle befeuerten Dampferzeugers, bei welchem die Braunkohle zunächst einer indirekten Trocknung, vorzugsweise in einem Wirbelschichttrockner, unterzogen wird. Der Wirbelschichttrockner wird zumindest teilweise mit Dampf aus dem Wasser-Dampf-Kreislauf des Dampferzeugers beheizt. Das Verfahren gemäß der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass die Energie des aus der Trocknung der Braunkohle anfallenden Brüdens zumindest teilweise zur Vorwärmung der Verbrennungsluft verwendet wird.

Description

  • Verfahren zum Betrieb eines Dampfturbinenkraftwerks sowie Einrichtung zur Erzeugung von Dampf
  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Dampfturbinenkraftwerks mit einem mit Braunkohle befeuerten Dampferzeuger, bei welchem die Braunkohle zunächst einer indirekten Trocknung in einem Wirbelschichttrockner unterzogen wird, wobei der Wirbelschichttrockner zumindest teilweise mit Dampf aus dem Wasser-Dampf-Kreislauf des Dampferzeugers beheizt wird.
  • Ein Verfahren der eingangs genannten Art ist beispielsweise aus der DE 103 19 477 A1 bekannt.
  • Die Erfindung betrifft weiterhin eine Einrichtung zur Erzeugung von Dampf, umfassend wenigstens einen Trockner zur Vortrocknung grubenfeuchter Braunkohle, wenigstens einen mit der Braunkohle befeuerten Dampfkessel, wenigstens eine dem Dampferzeuger nachgeschaltete Dampfturbine, wenigstens eine Speisewasserzuführung zu dem Dampferzeuger, eine Einrichtung zur Speisewasservorwärmung sowie wenigstens einen Luftvorwärmer für die Verbrennungsluft.
  • Bekanntlich ist die Verbrennung von Braunkohle insoweit besonders, als dass die grubenfeuchte Braunkohle bis zu 65 % Wasser enthält, woraus im Vergleich zur Stormerzeugung aus Steinkohle höhere spezifische CO2-Emissionen bei der Gewinnung von Strom aus Braunkohle entstehen. Durch entsprechende Trocknung der Braunkohle vor der Verfeuerung in den Dampferzeuger eines Kraftwerks kann eine deutliche Erhöhung des Wirkungsgrades erzielt werden, wodurch die spezifische CO2-Emission verringert wird.
  • Die grubenfeuchte Braunkohle hat etwa einen Wassergehalt von 45 bis 65 %, der durch Trocknung auf etwa 10 bis 25 % verringert wird. Als besonders wirkungsvolles Trocknungsverfahren hat sich das sog. WTA-Verfahren (Wirbelschichttrocknung mit interner Abwärmenutzung) erwiesen. Mit einem solchen Trocknungsverfahren, welches beispielsweise aus der DE 195 18 644 C2 bekannt ist, lässt sich der Wirkungsgrad eines Braunkohlekraftwerks um etwa 4 bis 5 Prozentpunkte gegenüber konventioneller Braunkohlenkraftwerkstechnik verbessern. Bei der Wirbelschichttrocknung wird vorgemahlene Rohbraunkohle in die stationäre Wirbelschicht eines Trockners eingebracht, welcher bei leichtem Überdruck arbeitet. In dem Trockner/Reaktor sind Heizschlangen angeordnet, deren Heizdampf auf einem Temperaturniveau von ca. 130°C kondensiert. Das bei der Trocknung in der Wirbelschichttrocknungsanlage aus der Rohbraunkohle ausgetretene Wasser liegt leicht überhitzt und dampfförmig als separater Stoffstrom vor, der als Brüden bezeichnet wird. Ein Teil des Brüdens wird über ein Gebläse in den Trockner zwecks Fluidisierung der Wirbelschicht zurückgeführt.
  • In der DE 195 18 644 C2 wird beispielsweise vorgeschlagen, einen Teilstrom des Brüdens zu verdichten und den Wärmetauscher als Heizmedium so zuzuführen, dass der Brüden zumindest teilweise kondensiert, so dass für die gewünschte Trocknung des Brennstoffs zum Teil die Verdampfungswärme des Brüdens ausgenutzt werden kann.
  • Mit einer solchen Anordnung bzw. einer solchen Verfahrensweise ist eine stärkere energetische Nutzung des aus dem Trockner austretenden Brüdens möglich, so dass insgesamt der Wirkungsgrad des Kraftwerks gesteigert wird und die Emissionen gesenkt werden.
  • Alternativ ist es möglich, die Energie des Brüdens zur Speisewasservorwärmung zu nutzen. Diese Verfahrensvariante ist beispielsweise in der DE 103 19 477 A1 beschrieben. Nach dem dort beschriebenen Verfahren ist vorgesehen, dass die Energie des aus der Trocknung der Braunkohle anfallenden Brüdens zur mehrstufigen Vorwärmung des kalten Speisewassers aus dem Wasser-Dampf-Kreislauf genutzt wird.
  • Die Vorwärmung des Speisewassers im Wasser-Dampf-Kreislauf erlaubt allerdings keine vollständige Nutzung der Brüdenwärme, da das Speisewasser keine ausreichend große Wärmesenke darstellt. In der DE 103 19 477 A1 wird vorgeschlagen, einen Teilstrom des Brüdens zu verdichten und mit dem verdichteten Brüden Speisewasser auf einem höheren Temperaturniveau vorzuwärmen.
  • Auch bei dieser Variante der energetischen Nutzung des Brüdens wird ein Teil des Wärmeinhalts des Brüdens nicht optimal genutzt.
  • Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren sowie eine Einrichtung der eingangs genannten Art bzgl. der energetischen Nutzung des bei der Trocknung anfallenden Brüdens zu verbessern.
  • Die Aufgabe wird zunächst gelöst durch ein Verfahren zum Betrieb eines Dampfturbinenkraftwerks mit einem mit Braunkohle befeuerten Dampferzeuger, bei welchem die Braunkohle zunächst einer indirekten Trocknung in einem Wirbelschichttrockner unterzogen wird, wobei der Wirbelschichttrockner zumindest teilweise mit Dampf aus dem Wasser-Dampf-Kreislauf des Dampferzeugers beheizt wird, wobei sich das Verfahren gemäß der Erfindung dadurch auszeichnet, dass die Energie des aus der Trocknung der Braunkohle anfallenden Brüdens zumindest teilweise zur Vorwärmung der Verbrennungsluft verwendet wird.
  • Es ist grundsätzlich Praxis, die Temperatur der Verbrennungsluft mit einer regenerativen Luftvorwärmung auf ein höheres Niveau zu heben, und zwar im Hinblick auf die Carnotisierung des Kraftwerksprozesses. Es ist jedenfalls sinnvoll und wünschenswert, so viel Wärme in die Verbrennungsluft einzukoppeln, dass die Lufttemperatur vor Brennkammereintritt der Rauchgastemperatur hinter dem Economizer abzüglich Grädigkeit etwa entspricht. Da jedoch ein klassischer regenerativer Luftvorwärmer - nachstehend der Einfachheit halber als Luvo bezeichnet - eine große untere Grädigkeit aufweist und somit große Exergieverluste erzeugt, ist es sinnvoll und zweckmäßig, die dem Luvo zugeführte Frischluft mittels eines Wärmetauschers vorzuwärmen. Wenn im folgenden Text mit Bezug auf die Teile des Dampfturbinenkraftwerks von "hinter" oder "vor" die Rede ist, bezieht sich diese Angabe immer auf die Strömungsrichtung des in dem jeweiligen Verfahrenszweig zu betrachtenden Stoffstoms.
  • Für eine solche Vorwärmung der Verbrennungsluft wird üblicherweise nach dem Stand der Technik Energie entweder in Form von Niedertemperaturwärme aus dem Wasser-Dampf-Kreislauf oder aus dem den Luvo verlassenden Rauchgasstrom entnommen.
  • Die erfindungsgemäße Verfahrensweise hat den Vorzug, dass die Wärmemenge, die in die Verbrennungsluft eingekoppelt wurde, nicht mehr über den Luvo aus dem Rauchgas ausgekoppelt werden muss. Es wird also eine bestimmte Wärmemenge von einem niedrigen auf ein höheres Temperaturniveau verschoben, die dann dem Wasser-Dampf-Kreislauf zur Verfügung gestellt wird. Unter Luvo im Sinne der Erfindung ist nicht notwendigerweise ein regenerativer Wärmetauscher zu verstehen, vielmehr kann dies beispielsweise auch ein rauchgasbeheizter Luvo sein.
  • Mit der Erfindung werden daher gleichermaßen zwei Vorteile erzielt, nämlich einerseits die höhere energetische Nutzung des Brüdens durch Wärmetausch mit einer größeren Temperatursenke sowie eine Verschiebung der im Sinne einer Nutzbarkeit frei werdenden Wärmemenge auf ein höheres Temperaturniveau, welches letztendlich im Speisewasservorlauf genutzt werden kann.
  • Bei einer vorteilhaften Variante der Erfindung erfolgt die Einkopplung der Energie des Brüdens in die Verbrennungsluft mit Hilfe wenigstens eines Wärmetauschers, der einem mit Rauchgas beheizten Luvo vorgeschaltet ist. Dies erfolgt insbesondere mittels eines Kondensationswärmetauschers. Bei einer weiteren Variante des Verfahrens ist vorgesehen, dass dem Luvo zusätzlich Wärme aus dem bereits teilweise mittels des Luvo abgekühlten Rauchgasstroms aufgegeben wird.
  • In diesem Falle kann die Wärme aus dem Rauchgas hinter dem Luftvorwärmer mittels eines Wärmeträgermediums ausgekoppelt werden, beispielsweise mittels Wasser.
  • Bei einer besonders vorteilhaften Variante des Verfahrens gemäß der Erfindung ist vorgesehen, dass wenigstens ein Teilstrom des Brüdens nach Abzug aus dem Wirbelschichttrockner in einem Brüdenverdichter verdichtet und wenigstens einem Kondensationswärmetauscher zugeführt wird. So wird zusätzlich die frei werdende Kondensationswärme des Brüdens genutzt. Durch die Verdichtung erhöht sich das Temperaturniveau auf dem die Brüden kondensieren, somit kann eine höhere Luftvorwärmung erzielt werden. Dabei können solche Energiemengen in die Verbrennungsluft eingekoppelt werden, dass unter Umständen eine Auskopplung von Wärme aus dem Rauchgas zwecks Verbrennungsluftvorwärmung vollständig entbehrlich ist.
  • Zweckmäßigerweise wird ein Teilstrom des Rauchgases vor dem Luftvorwärmer abgezweigt und zur Vorwärmung des Kesselspeisewassers verwendet, und zwar unter Überbrückung des Luftvorwärmers.
  • Bei einer besonders vorteilhaften Variante des Verfahrens gemäß der Erfindung ist vorgesehen, dass so viel Rauchgas vor dem Luftvorwärmer abgezweigt wird, wie dies der aus dem Brüden in die Verbrennungsluft eingekoppelten Energie entspricht.
  • Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Einkopplung der Energie des Brüdens in die Verbrennungsluft mehrstufig erfolgt, wobei eine Teilmenge des Brüdens in einem Brüdenverdichter verdichtet und in einem Kondensationswärmetauscher kondensiert wird.
  • Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird weiterhin gelöst durch eine Einrichtung zur Erzeugung von Dampf, umfassend wenigstens einen Trockner zur Vortrocknung grubenfeuchter Braunkohle, wenigstens einen mit der vorgetrockneten Braunkohle befeuerten Dampfkessel, wenigstens eine dem Dampferzeuger nachgeschaltete Dampfturbine, wenigstens eine Speisewasserzuführung zu dem Dampferzeuger, wenigstens eine Einrichtung zur Speisewasservorwärmung sowie wenigstens einen Luftvorwärmer für die Verbrennungsluft, wobei sich die Einrichtung gemäß der Erfindung dadurch auszeichnet, dass dem Luftvorwärmer in der Frischluftzufuhr wenigstens ein Wärmetauscher vorgeschaltet ist, der an den Brüdenabgang des Trockners angeschlossen ist.
  • Zweckmäßigerweise ist der Trockner als Wirbelschichttrockner ausgebildet.
  • Es ist für den Fachmann ersichtlich, dass der Trockner nicht notwendigerweise als Wirbelschichttrockner ausgebildet sein muss, vielmehr kann die Trocknung auch in anderen indirekt beheizten Reaktoren erfolgen, bei denen energiereicher Brüden/Schwaden anfällt.
  • Bei einer vorteilhaften Variante der Einrichtung nach der Erfindung ist vorgesehen, dass die zum Luftvorwärmer geführte Rauchgasleitung mit einer den Luftvorwärmer überbrückenden Abzweigung versehen ist, die mit der Speisewasservorwärmung verbunden ist.
  • Auf diese Art und Weise kann die aus dem Trockner in die Verbrennungsluft eingekoppelte Energie vollständig in die Speisewasservorwärmung "verschoben" werden.
  • Hinter dem Luftvorwärmer kann wenigstens ein weiterer Rauchgaskühler vorgesehen sein, der mit der Verbrennungsluftzufuhr vor dem Luftvorwärmer zusammenwirkt.
  • Nach einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Einrichtung gemäß der Erfindung ist vorgesehen, dass wenigstens ein Brüdenverdichter vorgesehen ist, der wenigstens einem Kondensationswärmetauscher in der Verbrennungsluftzufuhr vor dem Luftvorwärmer vorgeschaltet ist.
  • Der Luftvorwärmer ist zweckmäßigerweise als regenerativer Luftvorwärmer ausgebildet.
  • Die Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren anhand zweier Verfahrensvarianten erläutert.
  • Es zeigen:
    • Figur 1
    das Verfahrensschema einer ersten Verschaltungsvariante der Einrichtung der Erfindung, und
    Figur 2
    das Verfahrensschema einer zweiten Verschaltungsvariante der Einrichtung der Erfindung.
  • In den Figuren sind Teile eines Dampfturbinenkraftwerks und deren Verschaltung schematisch dargestellt, wobei aus Vereinfachungsgründen im Wesentlichen nur die Massenströme Brüden 1, Verbrennungsluft 2 und Rauchgas 3 dargestellt sind. Der Wasser-Dampf-Kreislauf des Dampfturbinenkraftwerks ist nur teilweise und stark vereinfacht dargestellt.
  • Mit dem Bezugszeichen 4 ist der Dampferzeuger des Dampfturbinenkraftwerks bezeichnet. Der Dampferzeuger 4 ist als mit Braunkohle befeuerter Kessel ausgebildet. In diesem wird in bekannter Art und Weise Wasser verdampft und in einer nachgeschalteten Dampfturbine 5 entspannt. Die Dampfturbine 5 umfasst einen Hochdruckteil, einen Mitteldruckteil und einen Niederdruckteil, die im Verfahrensschema nicht genauer bezeichnet sind. Die Dampfturbine 5 treibt einen Generator 6 an, der wiederum elektrische Energie in ein Stromnetz einspeist.
  • Der Dampfturbine 5 ist ein Kondensator 7 nachgeschaltet, in dem der Niederdruckdampf kondensiert wird.
  • Mittels der Kesselspeisewasserpumpe wird das Kondensat wieder dem Dampferzeuger 4 zugeführt.
  • Der Dampferzeuger 4 wird mit Trockenbraunkohle als Brennstoff beschickt, welche in einem Wirbelschichttrockner 8 einer indirekten Trocknung unterzogen wurde. Der Wirbelschichttrockner 8 wird mit Dampf aus dem Niederdruckteil der Dampfturbine 5 beheizt. Ein Teil des bei der Trocknung der Braunkohle anfallenden Brüdens 1 wird zunächst in einem Staubabscheider 9 entstaubt und mit einem Gebläse 10 wieder dem Wirbelschichttrockner 8 als Fluidisierungsmittel zugeführt. Weitere Teilströme des Brüdens 1 werden, wie nachstehend noch beschrieben wird, zur Vorwärmung der Verbrennungsluft 2 genutzt.
  • Die Verbrennungsluft 2 wird in bekannter Art und Weise einem regenerativen Luftvorwärmer 11 zugeführt, in welchem die Verbrennungsluft im Gegenstrom mit dem Rauchgas 3 vorgewärmt wird.
  • Wie dies sowohl bei dem Verfahrensschema gemäß Figur 1 als auch bei dem Verfahrensschema gemäß Figur 2 vorgesehen ist, wird ein Teilstrom des Rauchgases 3 über eine Bypassleitung 12 an dem Luftvorwärmer 11 vorbeigeführt. Dieses gelangt zunächst über einen ersten Hochdruck-Luftbypass-Economizer 13 (HD-Lubeco) und sodann über einen Niederdruck-Luftbypass-Economizer 14 (ND-Lubeco), die in Bezug auf den Rauchgasstrom 3 in Reihe geschaltet sind. Der Wärmeinhalt des Rauchgases 3 wird über den HD-Lubeco 13 in den Hochdruckteil des Speisewasserkreislaufs eingekoppelt, die verbleibende Wärme des Rauchgases wird in der nächsten Stufe in den Niederdruckteil des Kesselspeisewasserkreislaufs eingekoppelt.
  • In Strömungsrichtung hinter dem Luftvorwärmer 11 und den Economizern 13, 14 ist bei der in Figur 1 dargestellten Verfahrensvariante ein weiterer Rauchgaskühler 15 vorgesehen, welcher seine Wärmefracht über einen in der Verbrennungsluftzufuhr vorgesehenen Wasser/Luftvorwärmer 16 abgibt. Der Rauchgaskühler 15 und der Wasser/Luftvorwärmer 16 kommunizieren miteinander über Wasser als Wärmeträgermedium in einem geschlossenen Kreislauf.
  • Bei einer angenommenen Umgebungstemperatur von etwa 10°C gelangt die Verbrennungsluft 2 bei der Verfahrensvariante 1 gemäß Figur 1 mit einer Temperatur von etwa 10°C in einen Brüdenluftvorwärmer 17, wo diese auf etwa 95°C aufgeheizt wird. Der Brüdenluftvorwärmer 17 ist mit einem Teilstrom des Brüdens 1 aus dem Wirbelschichttrockner 8 beaufschlagt. Dem Brüdenluftvorwärmer 17 ist in Strömungsrichtung der Verbrennungsluft 2 betrachtet der Wasser/Luftvorwärmer 16 nachgeschaltet, in welchem die Verbrennungsluft 2 auf eine Temperatur von etwa 140°C angehoben werden kann. Die Verbrennungsluft 2 strömt sodann durch den regenerativen Luftvorwärmer 11, wo diese im Gegenstrom mit dem etwa 360°C heißen Rauchgas auf etwa 330°C aufgeheizt wird. Das Rauchgas, welches mit 360°C in den Luftvorwärmer 11 eintritt, kann diesen beispielsweise mit etwa 160°C verlassen.
  • In der Praxis wird die Luftvorwärmung mit der Brüdenwärme voraussichtlich indirekt, d. h. über einen weiteren Wärmetauscher mit Wasser-Kreislauf (oder anderer Flüssigkeit) erfolgen. Grund hierfür ist, dass sowohl beim Brüden als auch bei der Luft hohe Volumenströme auftreten. Da die Wirbelschichttrocknung entfernt angeordnet ist, müssten bei direkter Luftvorwärmung über die Entfernung entsprechende Anlagen für die hohen Volumenströme vorgesehen werden. Durch die indirekte Vorwärmung können diese erheblich kleiner ausgelegt werden.
  • Bei der in Figur 2 gezeigten Verfahrensvariante wird ein Teilstrom des den Staubabscheider 9 des Wirbelschichttrockners 8 verlassenden Brüdens 1 einem Brüdenverdichter 18 zugeführt, dem ein zweiter Brüdenluftvorwärmer 19 nachgeschaltet ist.
  • Ein erster Teilstrom des Brüdens 1 wird dem Brüdenluftvorwärmer 17 zugeführt, dieser ist in Strömungsrichtung der Verbrennungsluft 2 dem Kondensationswärmetauscher 19 vorgeschaltet. Auf diese Art und Weise wird die Energie des Brüdens 1 mehrstufig in die Verbrennungsluft 2 eingekoppelt, wobei in dem Kondensationswärmetauscher 19 zusätzlich ein weiterer Teil der freiwerdenden Kondensationswärme des Brüdens 1 genutzt wird. Dadurch kann die Luft gegenüber dem Verfahren entsprechend Figur 1 auf eine höhere Temperatur vorgewärmt werden.
  • Bei der in Figur 2 gezeigten Verfahrensvariante ist es möglich, den überwiegenden Teil der Energie des Brüdens 1 in die Verbrennungsluft 2 einzukoppeln, so dass diese gesamte Wärme mittels des HD-Lubeco 13 und des ND-Lubeco 14 in das Kesselspeisewasser eingekoppelt werden kann.
  • Der im Rauchgasstrom nachgeschaltete Rauchgaskühler 20 kann ebenfalls die aus dem Rauchgas ausgekoppelte Wärmemenge in das Kesselspeisewasser einkoppeln.
  • Mit 21 ist eine Rauchgasentschwefelungsanlage bezeichnet, dieser nachgeschaltet kann ein Kühlturm 22 sein, der in erster Linie der Abkühlung des Kondensats aus dem Kondensator 7 dient. In den Kühlturm 22 kann eine Rauchgaseinleitung aus der Rauchgasentschwefelungsanlage 21 erfolgen.
    • Bezugszeichenliste:
    • 1
    Brüden
    2
    Verbrennungsluft
    3
    Rauchgas
    4
    Dampferzeuger
    5
    Dampfturbine
    6
    Generator
    7
    Kondensator
    8
    Wirbelschichttrockner
    9
    Staubabscheider
    10
    Gebläse
    11
    Luftvorwärmer (Luvo)
    12
    Bypassleitung
    13
    Hochdruck-Luftbypass-Economizer (HD-Lubeco)
    14
    Niederdruck-Luftbypass-Economizer (ND-Lubeco)
    15
    Rauchgaskühler
    16
    Wasser/Luftvorwärmer
    17
    Brüdenluftvorwärmer
    18
    Brüdenverdichter
    19
    Brüdenluftvorwärmer
    20
    Rauchgaskühler
    21
    Rauchgasentschwefelungsanlage
    22
    Kühlturm

Claims (14)

  1. Verfahren zum Betrieb eines Dampfturbinenkraftwerks mit einem mit Braunkohle befeuerten Dampferzeugers, bei welchem die Braunkohle zunächst einer indirekten Trocknung, vorzugsweise in einem Wirbelschichttrockner, unterzogen wird, wobei der Wirbelschichttrockner zumindest teilweise mit Dampf aus dem Wasser-Dampf-Kreislauf des Dampferzeugers beheizt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Energie des aus der Trocknung der Braunkohle anfallenden Brüdens zumindest teilweise zur Vorwärmung der Verbrennungsluft verwendet wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Einkopplung der Energie des Brüdens in die Verbrennungsluft mit Hilfe wenigstens eines Wärmetauschers erfolgt, der einem mit Rauchgas beheizten Luftvorwärmer vorgeschaltet ist.
  3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbrennungsluft vor dem Luftvorwärmer zusätzlich Wärme aus dem bereits teilweise mittels des Luftvorwärmers abgekühlten Rauchgasstroms aufgegeben wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärme aus dem Rauchgas hinter dem Luftvorwärmer mittels eines Wärmeträgermediums ausgekoppelt wird.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Teilstrom des Brüdens nach Abzug aus dem Wirbelschichttrockner in einem Brüdenverdichter verdichtet und wenigstens einem Kondensationswärmetauscher zugeführt wird.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein Teilstrom des Rauchgases vor dem Luftvorwärmer abgezweigt und zur Vorwärmung des Kesselspeisewassers verwendet wird.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass so viel Rauchgas vor dem Luftvorwärmer abgezweigt wird, wie dies der aus dem Brüden in die Verbrennungsluft eingekoppelten Energie entspricht.
  8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Einkopplung der Energie des Brüdens in die Verbrennungsluft mehrstufig erfolgt, wobei wenigstens eine Teilmenge des Brüdens in einem Brüdenverdichter verdichtet und in einem Kondensationswärmetauscher kondensiert wird.
  9. Einrichtung zur Erzeugung von Dampf, umfassend wenigstens einen Trockner zur Vortrocknung grubenfeuchter Braunkohle, wenigstens einen mit der Braunkohle befeuerten Dampfkessel, wenigstens eine dem Dampferzeuger nachgeschaltete Dampfturbine, wenigstens eine Speisewasserzuführung zu dem Dampferzeuger, wenigstens eine Einrichtung zur Speisewasservorwärmung sowie wenigstens einen Luftvorwärmer für die Verbrennungsluft, dadurch gekennzeichnet, dass dem Luftvorwärmer wenigstens ein Wärmetauscher vorgeschaltet ist, der an den Brüdenabgang des Trockners angeschlossen ist.
  10. Einrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Trockner als Wirbelschichttrockner ausgebildet ist.
  11. Einrichtung nach einem der Ansprüche 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die zum Luftvorwärmer geführte Rauchgasleitung mit einer den Luftvorwärmer überbrückenden Abzweigung versehen ist, die mit der Speisewasservorwärmung verbunden ist.
  12. Einrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass im Rauchgasstrom hinter dem Luftvorwärmer wenigstens ein weiterer Rauchgaskühler vorgesehen ist, der mit der Verbrennungsluftzufuhr vor dem Luftvorwärmer zusammenwirkt.
  13. Einrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 12, gekennzeichnet durch wenigstens einen Brüdenverdichter, der wenigstens einem Kondensationswärmetauscher in der Verbrennungsluftzufuhr vor dem Luftvorwärmer vorgeschaltet ist.
  14. Einrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Luftvorwärmer als regenerativer Luftvorwärmer ausgebildet ist.
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