[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verfeuern von Braunkohle insb. von salzhaltiger
Braunkohle mit überhöhtem Gehalt an Alkalien nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
[0002] Braunkohlen normaler Zusammensetzung lassen sich in Staubfeuerungen und Wirbelschichtfeuerungen
von Dampferzeugern verbrennen. Weist jedoch die Asche der Braunkohle ein ungünstiges
Verhältnis von sogenannten basischen Bestandteilen wie CaO und MgO zu sogenannten
sauren Bestandteilen wie SiO₂ und Al₂O₃ bei Anwesenheit von Alkalien auf, so werden
die Braunkohlen um so schwieriger verfeuerbar, je höher das Basen/Säuren-Verhältnis
und der Alkaligehalt werden (BRAUNKOHLE 1976, Nr. 6, S. 206 - 217). Diese Braunkohlen
sind dann entweder nur unter Verwendung von Sonderkonstruktionen verfeuerbar oder
gelten als für die Verfeuerung nicht geeignet. Als Sonderkonstruktion an staubgefeuerten
Kesseln kommt u.a. eine niedrige Flammentemperatur durch Rückführung von kaltem Rauchgas
in Frage.
[0003] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Verfeuerung von Braunkohle
zu schaffen, bei dem sich beim Einsatz von normaler Braunkohle die günstigste Verbrennungstemperatur
in der Wirbelschicht und dem Freiraum einstellen läßt und welches auch für solche
salzhaltigen Braunkohlen geeignet ist, die in konventionellen Dampferzeugern nicht
oder nur bedingt einsetzbar waren.
[0004] Diese Aufgabe wird bei einem gattungsgemäßen Verfahren erfindungsgemäß durch die
kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der
Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
[0005] Die Wirbelschicht läßt im Vergleich zu einer Staubfeuerung eine niedrigere Verbrennungstemperatur
zu. Das kalte Rauchgas dient bei der Abwesenheit von Bündelheizflächen in der Wirbelschicht
und/oder dem Freiraum als Wärmeträger zur Aufnahme der Verbrennungswärme aus der Wirbelschicht
und dem Freiraum. Bei der Verfeuerung von normaler Braunkohle bedeutet das, daß durch
die Rauchgasrezirkulation eine Anpassung an die jeweils wirtschaftlichste und aus
kohlespezifischen Bedingungen erforderliche Verbrennungstemperatur in der Wirbelschicht
und dem Freiraum gegeben ist. Bei der Verwendung von salzhaltiger Braunkohle mit einem
erhöhten Alkaligehalt kann eine so niedrige Temperatur eingehalten werden, bei der
eine Verdampfung der Alkalien nur zum Teil stattfindet. Die Einhaltung niedriger Wandtemperaturen
im Freiraum verhindert, daß sich schwer zu entfernende Beläge an der Rohrwand ansetzen.
In der Nachverbrennungszone wird durch eine gezielt einstellbare, höhere Temperatur
für einen Ausbrand der aus der Wirbelschicht austretenden gasförmigen Bestandteile
der Kohle und der mitgerissenen Kohlepartikel gesorgt. Durch die Merkmale des Anspruches
2 wird erreicht, daß die Heizflächen mit hoher Wandtemperatur, auf denen brennstoffbedingt
salzhaltige Beläge anhaften, in einen zweiten Rauchgaszug verlegt sind. Die bei der
Abreinigung der Heizflächen anfallenden salzhaltigen Produkte gelangen somit nicht
wieder in die Wirbelschicht, so daß ein Aufsalzen vermieden wird. Die Merkmale des
Anspruches 3 dienen der Aufrechterhaltung einer für einer den Betrieb der Wirbelschicht
ausreichenden Menge Bettmaterials, ohne daß sich der Alkaligehalt in der Wirbelschicht
anreichert.
[0006] Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend an der Zeichnung erläutert,
die ein Verfahrensschema zur Durchführung der Erfindung darstellt.
[0007] Ein zur Verfeuerung von Braunkohle dienender Dampferzeuger ist als Mehrzug-Kessel
ausgebildet und weist einen ersten Rauchgaszug 1, einen zweiten Rauchgaszug 2 und
einen dritten Rauchgaszug 3 auf, die durch von Wasser und Wasserdampf durchströmte,
gasdichte Rohrwände begrenzt sind. Der erste Rauchgaszug 1 dient als Brennkammer und
nimmt im unteren Teil eine Wirbelschicht 4 auf. Die Wirbelschicht 4 ist mit einer
außerhalb liegenden Ascheaufbereitungsvorrichtung 5 verbunden. Oberhalb der Wirbelschicht
4 kann durch Ausbiegungen eine Einschnürung 6 gebildet werden, die eine zusätzliche
Vermischung der Rauchgase bewirkt. Der Innenraum des ersten Rauchgaszuges 1 ist frei
von Bündelheizflächen gehalten und stellt einen Freiraum 7 dar. Der zweite und dritte
Rauchgaszug 2, 3 sind durch einen Kesseltrichter 8 verbunden, an dessen unterem Ende
eine Austragsvorrichtung 9 angeordnet ist. In dem zweiten und dem dritten Rauchgaszug
2, 3 sind Heizflächen 10, 11 angeordnet, die als Überhitzer oder Economiser geschaltet
sind. Zur Abreinigung der Heizflächen 10, 11 sind Rußbläser vorgesehen.
[0008] In der Wirbelschicht 4 des beschriebenen Dampferzeugers wird bevorzugt salzhaltige
Braunkohle verfeuert, deren Asche einen Alkalianteil von mehr als 2 % enthält. Diese
Kohle wird über einen Kohleeintrag 12 in die Wirbelschicht 4 eingespeist, in der sie
mit Hilfe von Luft verbrannt wird. Die Luft wird über ein Gebläse 13 durch eine Luftleitung
14 in die Wirbelschicht eingespeist. Bevorzugt wird die gesamte für die Verbrennung
notwendige Luft in die Wirbelschicht 4 eingetragen. Alternativ kann auch vorgesehen
werden, daß ein Teil der Luft als Sekundär- und Tertiärluft in den Freiraum 7 oberhalb
der Wirbelschicht 4 eingebracht wird. Eine solche Lufteinteilung ist besonders dann
vorzusehen, wenn normale Braunkohle mit einem erhöhten Stickstoffgehalt zum Einsatz
kommt.
Von dem kalten Ende des Dampferzeugers wird kaltes Rauchgas mit Abgastemperatur abgezogen
und über ein Rezirkulationsgebläse 15 und Rauchgasleitungen 16 in die Wirbelschicht
4 und den Freiraum 7 oberhalb der Wirbelschicht 4 eingespeist. Zum Ausgleich des Druckunterschiedes
innerhalb der Wirbelschicht 4 dient ein Druckerhöhungsgebläse 17. Das kalte Rauchgas
nimmt die in der Wirbelschicht 4 und in der Nachverbrennungszone innerhalb des Freiraumes
7 entstehende Verbrennungswärme zum Teil auf. Die Menge und die Aufteilung des kalten
Rauchgases erfolgt in der Weise, daß in der Wirbelschicht 4 und vor der ersten Heizfläche
10 in dem zweiten Rauchgaszug 2 eine Temperatur von maximal 780 Grad C eingestellt
wird. In der Nachverbrennungszone, in der die aus der Wirbelschicht 4 ausgetragenen
Kohlepartikel und die brennbaren Gase nachverbrannt werden, beträgt die Gastemperatur
etwa 850 Grad C. Über den Mediumdurchfluß durch die Rohrwände des Freiraumes 7 wird
eine Wandtemperatur eingestellt, die mit etwa 400 Grad C unterhalb der Erweichungstemperatur
der Flugasche liegt. Durch die niedrige Bettemperatur wird erreicht, daß ein Großteil
der Alkalien in der Wirbelschicht 4 nicht verdampft und daß die Alkalichloride und
-sulfate der Kohleasche z. B. an Kalk gebunden werden, der zusammen mit der Kohle
oder getrennt davon der Wirbelschicht 4 zugeführt wird.
[0009] Ein längerer kontinuierlicher Betrieb mit salzhaltiger Braunkohle führt zu einer
Aufkonzentration des Salzgehaltes und zu einer Gleichkornbildung in der Wirbelschicht,
wodurch eine gleichmäßige Fluidisierung eingeschränkt wird. Aus diesem Grund ist es
erforderlich, kontinuierlich Bettasche abzuziehen. Ein Teil der Bettasche wird aus
diesem Grund aus der Wirbelschicht 4 über eine Ascheleitung 18 abgeführt, gekühlt
und der Ascheaufbereitungsvorrichtung 5 zugeführt. Die Ascheaufbereitungsvorrichtung
ist mit einem Zulauf 19 und einer Mischeinrichtung 20 versehen. Durch die Behandlung
der Asche mit einem Lösungsmittel in der Ascheaufbereitungsvorrichtung 5 wird ein
großer Teil der Asche bzw. der Alkalien gelöst und über eine Abflußleitung 21 entfernt.
Auf diese Weise wird das Bettmaterial zur Bindung der Sulfate und der Chloride reaktiviert.
Die reaktivierte Asche wird zur Aufrechterhaltung des salzfreien Bettmaterials in
die Wirbelschicht 4 zurückgeführt. Die Rückführung der Asche kann direkt oder über
den Kohleeintrag 12 erfolgen. Ein Teil der aufbereiteten Asche kann aus dem System
über eine Ablaufleitung 22 entfernt werden.
1. Verfahren zum Verfeuern von Braunkohle, insb. von salzhaltiger Braunkohle mit erhöhtem
Gehalt an Alkalien, zur Dampferzeugung, wobei die Kohle in einer Wirbelschicht mit
Luft verbrannt und das entstehende Verbrennungsgas in einem gekühlten Freiraum oberhalb
der Wirbelschicht nachverbrannt und gekühlt wird, dadurch gekennzeichnet, daß kaltes
Rauchgas in die Wirbelschicht und den Freiraum eingeblasen wird und daß durch die
Wärmeabgabe an das kalte Rauchgas und die Kühlung der Wände der Wirbelschicht und
des Freiraums in der Wirbelschicht und an dem gasseitigen Ende des Freiraums eine
Temperatur von maximal 780 Grad C und eine Wandtemperatur unterhalb der Erweichungstemperatur
der Asche sowie in dem Freiraum eine Nachverbrennungszone mit einer Temperatur von
maximal 850 Grad C eingehalten werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbrennungsgas im Anschluß
an den Freiraum in einem oder mehreren Rauchgaszügen mit darin angeordneten Heizflächen
gekühlt wird, deren Wandtemperatur oberhalb der Erweichungstemperatur der Asche liegt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil der Asche
aus der Wirbelschicht abgezogen wird, daß die in der Asche enthaltenen Alkalien aus
der Asche ausgewaschen werden und daß ein Teil der ausgewaschenen Asche in die Wirbelschicht
zurückgeführt wird.
