VERBRENNUNG VON KOHLE MIT EINER WIRBELSCHICHTFEUERUNG

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verbrennung von Kohle und ggf. einem Gemisch aus Kohle und organischen Substanzen, wie Hausmüll, Industriemüll oder ähnlichem, unter Verwendung einer Wirbelschichtfeuerung mit einer mittleren Verbrennungstemperatur von 800° C und einer Nachverbrennung von aus dem Wirbelbett ausgetragenem, unverbranntem Brennstoff sowie Feuerungsanlage zur Durchführung des Verfahrens.

[0002] Wirbelschichtfeuerungen zählen in zahlreichen Ausführungsformen für die verschiedensten Anwendungsfälle seit langem zum Stand der Technik. Die wesentlichen Vorteile sind darin zu sehen, daß im Gegensatz zu anderen Feuerungstypen auch geringwertige Brennstoffe mit hohem Ballastgehalt, wie z. B. Ballastkohle oder Aufbereitungsabgänge, die als Nebenprodukt bei der Steinkohleaufbereitung anfallen, oder auch sonstige organische Substanzen, wie insbesondere Hausmüll, Industriemüll und ähnlichem, in der unterschiedlichsten Zusammensetzung verbrannt werden können.

[0003] Ein Vorteil der Wirbelschichtfeuerung liegt in ihrer vergleichsweisen Umweltfreundlichkeit, da bei den verhältnismäßig niedrigen Verbrennungstemperaturen von ca. 800° C nahezu keine Stickoxide entstehen und andere Schadstoffe, wie z. B. Schwefeloxide, durch Zugabe geeigneter Adsorptionsmittel, wie z. B. Kalkstein, bereits weitgehend in der Wirbelschicht gebunden werden können. Darüber hinaus zeichnet sich die Wirbelschichtfeuerung durch eine homogene Temperaturverteilung im Wirbelbett aus, so daß insbesondere bei der Verbrennung von weniger homogenen, organische Substanzen enthaltenden Abfallstoffen, wie z. B. Hausmüll oder Industriemüll, ein guter Ausbrand gewährleistet ist.

[0004] Demgegenüber übersteigen die Schadstoffemissionen herkömmlicher Dampferzeugeranlagen mit einem kohlebefeuerten Dampferzeuger ohne Nachbehandlung der Rauchgase, d. h. ohne Sekundärmaßnahmen, in der Regel die vom Gesetzgeber vorgegebenen Grenzwerte. Die hierfür bekannten Sekundärmaßnahmen, wie z. B. Entstaubungsanlagen, Rauchgasentschwefelungsanlagen und DENOX-Katalysatoren, erhöhen jedoch die Investitions- und Betriebsmittelkosten in erheblichem Maße.

[0005] Es wird daher angestrebt, die Schadstoffemission durch sog. Primärmaßnahmen, die die Verbrennungsanlagen selbst betreffen, von vornherein zu vermindern, beispielsweise durch NOx-arme Brenner oder durch Einsatz von Wirbelschichtfeuerungen mit Wärmetauscherheizflächen.

[0006] Nachteilig ist jedoch, daß die Wärmetauscherflächen von Wirbelschichtfeuerungen erhöhter Erosion und Korrosion ausgesetzt sind. Gerade bei der Verbrennung von organische Substanzen enthaltenden Abfallstoffen, wie Hausmüll, Industriemüll und ähnlichem, sind der Wirbelschichtfeurung darüber hinaus Grenzen dadurch gesetzt, daß sich aufgrund der relativ niedrigen Verbrennungstemperaturen für den Fall, daß die zu verbrennenden Substanzen organische bzw. auch anorganische Chlorverbindungen, wie z. B. polychlorierte Biphenyle (PCB) enthalten, bei der Verbrennung hochtoxische Dioxine, wie z. B. polychlorierte Dibenzodioxine (PCDD) bzw. auch polychlorierte Dibenzofurane (PCDF), bilden können.

[0007] Aus der FR-A-2 525 734 ist eine Wirbelschichtfeuerung bekannt mit einer unmittelbar oberhalb des Wirbelbettes angeordneten Nachverbrennungszone, in die über Zündbrenner ein gasförmiger oder flüssiger, also ein gut zündender Zusatzbrennstoff ein gebracht wird, um eine vollständige Nachverbrennung von aus dem Wirbelbett ausgetragenem, unverbranntem Brennstoff zu erreichen. Abgesehen davon, daß eine zweite Verbrennungsstufe zusätzliche hohe Investitions- und Betriebskosten erfordert, werden in der bekannten Anlage keine für die Zerstörung von Dioxinen oder Furanen ausreichend hohe Temperaturen erreicht, da gerade nur soviel Zusatzbrennstoff eingebracht werden soll, wie zur vollständigen Nachverbrennung des mitgerissenen Primärbrennstoffes nötig ist. Ziel der bekannten Anlage ist denn auch nicht die Entgiftung der Rauchgase, sondern die Entlastung der Staubfilter und die vollständige Ausnutzung des Primärbrennstoffes, wobei ausdrücklich unterstellt wird, daß dadurch die höheren Kosten mehr als ausgeglichen werden.

[0008] Aus der US-A-3 884 193 ist eine Feuerungsanlage mit einer Wirbelschichtfeuerung und einem nachgeschalteten Dampferzeuger bekannt, bei der die Rauchgase der Wirbelschichtfeuerung oberhalb der Brennerebene den Rauchgasen des Dampferzeugers zugemischt und gemeinsam mit diesen abgezogen und entstaubt werden, wobei der abgetrennte Staub mit einem Restanteil an Verbrennlichem zur Nachverbrennung in die Wirbelschicht zurückgeführt wird. Als Brennstoffe sowohl für die Wirbelschichtfeuerung als auch den Dampferzeuger dienen vorzugsweise Holzabfälle, wobei der in der Wirbelschichtfeuerung eingesezte Brennstoff minderwertiger als der im Dampferzeuger eingesetzte Brennstoff sein soll.

[0009] Zur Verbrennung von Abfallstoffen wie Müll eignet sich auch diese Anlage nicht. Da die Rauchgase der Wirbelschichtfeuerung lediglich den Rauchgasen des Dampferzeugers beigemischt werden, werden sie nicht ausreichend hoch erhitzt, um die Zerstörung der beim Verbrennen von Müll entstehenden Schadstoffe zu gewährleisten.

[0010] In der DE-A-3 330 943 ist eine Anlage beschrieben, in der Kohle in einer aufgeladenen Wirbelschiht bei Luftüberschuß verbrannt wird und die Rauchgase in einem der Wirbelschichtfeuerung unmittelbar nachgeschalteten unbefeuerten Dampferzeuger abgekühlt werden. Anschließend werden die Rauchgase entstaubt, um sie in die Brennkammer einer Gasturbine einleiten zu können. In die Brennkammer wird auch ein Gasturbinenbrennstoff eingeführt und verbrannt, wobei die erforderliche Verbrennungsluft als Luftüberschuß bereits im Rauchgas der Wirbelschichtfeuerung mitgeführt wird.

[0011] Zur Verfeuerung eines Kohle-Müll-Gemisches in der Wirbelschicht ist auch diese bekannte Anlage nicht geeignet, da die bei der Verbrennung des Müllanteiles entstehenden Dioxine und Furane zumindest zu einem großen Teil mit dem Staub abgeschieden werden und somit überhaupt nicht "nacherhitzt" werden. Vielmehr ist nunmehr der abgeschiedene Staub mit diesen Schadstoffen kontaminiert und somit als Sondermüll anzusehen und muß entsprechend nachbehandelt bzw. entsorgt werden.

[0012] Die Wirbelschichtfeuerung muß zudem mit Luftüberschuß betrieben werden, da einerseits die Rauchgase einen zur Verbrennung des Gasturbinenbrennstoffes ausreichenden Luftüberschuß mitführen müssen, und andererseits sichergestellt werden muß, daß die Rauchgase keinerlei verbrennliche Rest-Feststoffe mehr mitführen, die zu Problemen in den Filtern, insbesondere im Elektrofilter, führen können.

[0013] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Anlage zu entwickeln, die sicherstellen, daß einerseits bei der Verbrennung von organische Substanzen enthaltenden Abfällen die Bildung von hochtoxischen Dioxinen verhindert wird, die andererseits aber auch, auch bei Verfeuerung nur von Kohle, gewährleisten, daß erst gar nicht größere Mengen an Stickoxiden entstehen, so daß nachgeschaltete DENOX-Anlagen zur Rauchgasbehandlung überflüssig werden.

[0014] Bei einem Verfahren der eingangs genannten Art wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Rauchgase der Wirbelschichtfeuerung ohne Abkühlung und Reinigung zusammen mit dem mitgeführten Flugstaub unterhalb der Flammenzone in den Feuerraum eines mit Kohlenstaub befeuerten Dampferzeugers eines Kraftwerkes eingeleitet und in diesem auf bei Kohlenstaubfeuerungen übliche Temperaturen oberhalb 1 000° C erhitzt werden.

[0015] Das erfindungsgemäße Verfahren nutzt somit die in einem Kohlekraftwerk ohnehin vorhandene Infrastruktur unmittelbar ohne zusätzlich erforderliche Komponenten zur Behandlung der Rauchgase der Wirbelschicht und zwar

• die Feuerung zur Nacherhitzung bzw. Nachverbrennung der Rauchgase sowie der Flugasche
• die Wärmeübertragerflächen des Dampferzeugers zur Ankopplung auch von in der Wirbelschichtfeuerung erzeugter Wärme
• die Komponenten zur Staubabscheidung und Rauchgasreinigung

[0016] Über den thermischen Effekt hinaus hat sich gezeigt, daß die Gesamtheit der Kohleinhaltstoffe einen reaktionshemmenden Einfluß auf die Dioxin- und Furanbildung selbst und auch eine katalytische Unterstützung bei der Zerstörung gebildeter Schadstoffe bewirkt. Bei der Verbrennung des Kohle-Müll-Gemisches wirken sich diese auf die Dioxin- und Furanbildung reaktionshemmenden Eigenschaften der Kohle bereits in der Wirbelschichtfeuerung aus. Anschließend werden dann die gesamten Rauchgase der Wirbelschichtfeuerung zusammen mit dem Flugstaub zwangsweise durch die Flammenzone der Steinkohlenstaubfeuerung des Dampferzeugers geführt, wo - neben der Erhitzung - durch die in der Kohlenstaubfeuerung und im Rauchgas zum Teil molekular bzw. kolloidal verteilten Spurenelemente und Schwermetalle die katalytische Wirkung der Steinkohle auf die Rückbildung der Dioxine und Furane optimal zur Wirkung kommt.

[0017] Durch die erfindungsgemäße Verfahrensweise gelingt es somit in besonders einfacher und wirtschaftlicher Weise, die Vorteile der Wirbelschichtfeuerung, wie z. B. niedrige Verbrennungstemperatur und damit verbunden geringere Stickoxidbildung - dies auch bei der Verfeuerung ausschließlich von Kohle auch in der Wirbelschicht -, zu nutzen und bei der Mitverbrennung von Müll entstehende giftige Schadstoffe zu zerstören.

[0018] Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung kann darüber hinaus die Wirbelschichtfeuerung, je nach Art und Anteil der zu verbrennenden Abfälle, stöchiometrisch oder - insbesondere bei der Verfeuerung von Kohle allein - unterstöchiometrisch betrieben werden, wodurch gegenüber einer überstöchiometrisch betriebenen Wirbelschichtfeuerung eine wesentliche Minderung der Stickoxidbildung erreicht wird.

[0019] Die in der Wirbelschicht erzeugte Wärme wird mit dem Rauchgas ausgetragen und im Dampferzeuger zusammen mit der dort erzeugten Wärme an den Dampfkreislauf des Kraftwerkes abgegeben. Zur Regelung der Temeratur in der Wirbelschichtfeuerung auf ein konstantes Temperaturniveau von beispielsweise 800° C erweist es sich als zweckmäßig, einen Teil der abgekühlten und ggf. bereits gereinigten Rauchgase aus dem Dampferzeuger als Kühlmedium kontinuierlich in die Wirbelschichtfeuerung zurückzuleiten, wobei über das Verhältnis rückgeführtes Rauchgas zu Frischluft auch in sehr einfacher Weise in die Wirbelschichtfeuerung eine unterstöchiometrische Atmosphäre eingestellt werden kann, wenn zumindest ein Teil des rückgeführten Rauchgases der Frischluft beigemischt wird.

[0020] Eine erfindungsgemäße Feuerungsanlage mit einer Wirbelschichtfeuerung und einer Nachverbrennungszone zeichnet sich dadurch aus, daß der Wirbelschichtfeuerung als Nachverbrennungszone ein mit einer Temperatur oberhalb 1 000° C betriebener kohlenstaub befeuerter Dampferzeuger eines Kohlekraftwerkes nachgeschaltet ist, daß die Wirbelschichtfeuerung ohne Wärmeaustauschflächen ausgebildet ist und daß der Rauchgasabzug der Wirbelschichtfeuerung ohne Zwischenschaltung von Kühl- oder Reinigungsvorrichtungen unmittelbar unterhalb der Brenner mit dem Dampferzeuger verbunden ist.

[0021] Weitere Erläuterungen zu der Erfindung sind den in den Figuren 1 und 2 schematisch dargestellten Auführungsbeispielen zu entnehmen.

Es zeigen:

[0022] Fig. 1: Eine erfindungsgemäße Feuerungsanlage zur Verbrennung insbesondere von organische Substanzen enthaltenden Abfällen.

[0023] Fig. 2: Eine erfindungsgemäße Feuerungsanlage am Beispiel einer Dampferzeugeranlage.

[0024] Die Figur 1 zeigt schematisch eine Wirbelschichtfeuerung 1 mit einem Wirbelbett 11, in dem über Leitung 12 zugeführte organische Abfallstoffe, denen ggf. über Leitung 13 Kohle zugemischt werden kann, bei einer mittleren Verbrennungstemperatur von ca. 800° C verbrannt werden.

[0025] Der Wirbelschichtfeuerung 1 ist im gezeigten Beispiel der Figur 1 rauchgasseitig ein mit Kohlenstaub 21 - unter Zufuhr von Frischluft 22 - befeuerter Dampferzeuger 2 eines Kohlekraftwerkes, nachgeschaltet. Über Leitung 14 werden die Rauchgase der Wirbelschichtfeuerung 1 einschließlich mitgerissener Brennstoffund Ascheteilchen unterhalb der Feuerungszone 23 in den Dampferzeuger 2 eingeleitet. Beim anschließenden Durchströmen der Feuerungszone 23 des Dampferzeugers 2 werden die eingeleiteten Rauchgase der Wirbelschichtfeuerung 1 auf Temperaturen oberhalb 1 000° C erhitzt.

[0026] Dabei werden ggf. in der Wirbelschichtfeuerung 1 entstandene und im Rauchgas mitgeführte Schadstoffe wie Dioxine zerstört. Die vermischten Rauchgase der Wirbelschichtfeuerung 1 und des Dampferzeugers 2 werden, nachdem sie den wesentlichen Teil ihrer Wärme über einen Wärmetauscher 24 an das zu verdmpfende Wasser abgegeben haben, über Leitung 25 abgezogen, in einem Elektrofilter 3 entstaubt, in einem Wärmetauscher 5 ggf. weiter abgekühlt, in einer Rauchgaswäsche 4 gereinigt und zum überwiegenden Teil über Leitung 41 in die Atmosphäre abgeleitet.

[0027] Ein Teil der Rauchgase wird - entweder über Leitung 42 vor der Rauchgaswäsche 4 oder über Leitung 43 nach der Rauchgaswäsche 4 - abgezweigt und über Leitung 44 sowie ein Druckerhöhungsgebläse 26 zusammen mit über Leitung 27 angesaugter Frischluft in das Wirbelbett 11 zurückgeführt. Dabei kann über die Mengen des zugeführten Brennstoffes, der angesaugten Frischluft sowie des rezirkulierten Rauchgases die in der Wirbelschichtfeuerung 1 angestrebte Verbrennungstemperatur von ca. 800° C eingehalten werden, wobei es zur Begrenzung der Strömungsgeschwindigkeit im Wirbelbett 11 zweckmäßig sein kann, einen Teil der rückgeführten kalten Rauchgase ausschließlich zum Zwecke der Wärmeabfuhr aus der Wirbelschichtfeuerung 1 über Leitung 45 oberhalb des Wirbelbettes 11 in die Wirbelschichtfeuerung 1 einzuleiten.

[0028] Von der aus dem Dampferzeuger 2 über Leitung 28 abgezogenen Asche wird im gezeigten Beispiel die Grobasche abgetrennt und über Leitung 29, ggf. nach zusätzlicher Abkühlung, als Bettmaterial in das Wirbelbett 11 zurückgeführt. Infolge der Reibung im Wirbelbett 11 wird die Grobasche nach und nach zerkleinert und als Flugstaub zusammen mit den Rauchgasen in den Dampferzeuger 2 mitgerissen. Ebenso kann aus der im Elektrofilter 3 abgeschiedenen Flugasche der grobkörnige Anteil abgetrennt und über Leitungen 31 und 29 in das Wirbelbett 11 zurückgeführt werden. Die mittel- und feinkörnigen Anteile werden über Leitung 32 abgezogen.

[0029] Die Fig. 2 zeigt in schematischer Darstellung das Beispiel einer erfindungsgemäßen Dampferzeugeranlage. Diese besteht aus einem Dampferzeuger 2, der mit einer Kohlenstaubfeuerung 30 ausgestattet ist. Die Umfassungswände 40 des Dampferzeugers 2 sind als Flossenrohrwände ausgebildet und in an sich bekannter Weise zusammen mit den übrigen Wärmetauscherheizflächen 24 des Dampferzeugers 2 an einen hier nicht weiter dargestellten Wasserdampfkreislauf angeschlossen. An der den Dampferzeuger 2 verlassenden und zum Kamin 8 führenden Rauchgasleitung 9 sind ein Staubfilter 3, ein Saugzuggebläse 10 und eine Rauchgasentschwefelungsanlage 4 angeschlossen.

[0030] Der Dampferzeuger 2 ist gasseitig einer Wirbelschichtfeuerung 1 mit stationärem Wirbelbett 11 nachgeschaltet. Deren Düsenboden 15 ist an eine Gasleitung 16 angeschlossen, die mit einem Zweig an den die Rauchgasentschwefelungsanlage 4 verlassenden Teil der Rauchgasleitung 9 und mit einem anderen Zweig an eine Frischluftansaugöffnung 17 angeschlossen ist.

[0031] In dieser Gasleitung 16 ist ein Gasverdichter 18 zur Erzeugung der nötigen Druckdifferenz am Düsenboden 15 eingebaut. Sowohl in dem zur Rauchgasleitung 9 als auch zu dem zur Frischluftansaugöffnung 17 führenden Zweig der Gasleitung 16 ist je ein Regelventil 19, 20 eingebaut. Die Wirbelschichtfeuerung 1 ist darüber hinaus oberhalb des stationären Wirbelbettes 11 über eine zusätzliche Gasleitung 42 mit der Rauchgasleitung 9 verbunden. Diese zweigt unmittelbar hinter dem Saugzuggebläse 10 von der Rauchgasleitung 9 ab. Auch in dieser zusätzlichen Gasleitung ist ein Regelventil 6 eingebaut. Darüber hinaus ist die Wirbelschichtfeuerung 1 an eine Brennstoffversorgungsleitung 53 angeschlossen, die ihrerseits wiederum mit einem Kohlebunker 54 und einem Kalkbunker 55 verbunden ist.

[0032] Die Abgasleitung 56 der Wirbelschichtfeuerung 1 mündet am unteren Ende des Dampferzeugers 2. Oberhalb der Ebene der Mündungen der Abgasleitungen 56 der Wirbelschichtfeuerung 1 im Dampferzeuger 2 ist der Brenner 57 der Kohlenstaubfeuerung 30 in der Umfassungswand 40 des Dampferzeugers 2 eingebaut. Der Brenner 57 ist über eine Brennstoffleitung 58 an einen Kohlebunker 59 und über eine Frischluftleitung an ein Frischluftgebläse 33 angeschlossen.

[0033] Zusätzlich besteht die Möglichkeit, die beiden Gasleitungen 16, 42 über eine gestrichtelt angedeutete Shuntleitung 62 zu verbinden. Auch kann die Dampferzeugeranlage mit einer weiteren gestrichelt angedeuteten Hilfsleitung 63 ausgerüstet sein, die einerseits an die Gasleitung 16 unmittelbar vor dem Gasverdichter 18 anschließt und diese mit Frischluftleitung 22 des Dampferzeugers 2 verbindet. In diese Hilfsleitung 63 ist ein Rauchgasgebläse 34 eingebaut.

[0034] Beim Betrieb der Dampferzeugeranlage wird dem Kohlebunker 59 feingemahlene Kohle entnommen und zusammen mit der vom Frischluftgebläse 33 geförderten Frischluft dem Kohlenstaubbrenner 57 zugeführt. Die sich bei der Verbrennung bildenden heißen Rauchgase durchströmen den Dampferzeuger 2, heizen dabei dessen Umfassungswände 40 und die in den Dampferzeuger 2 hineinragenden Wärmetauscherheizflächen 24 auf und verlassen den Dampferzeuger 2 stark abgekühlt über die Rauchgasleitung 9. In dem an der Rauchgasleitung 9 angeschlossenen Staubfilter 3, im Ausführungsbeisiel ein Elektrofilter, werden die Staubpartikel zurückgehalten. Das den Staubfilter 3 verlassende entstaubte Rauchgas wird über das Saugzuggebläse 10 in die Rauchgasentschwefelungsanlage 4 gedrückt und dort von den verbliebenen Schwefelbestandteilen befreit und in den Kamin 8 entlassen.

[0035] Über die an die Rauchgasleitung 9 zwischen der Rauchgasentschwefelungsanlage 4 und dem Kamin 8 abzweigende Gasleitung 16 wird Rauchgas über den Gasverdichter 18 angesaugt und durch den Düsenboden 15 der Wirbelschichtfeuerung 1 gedrückt. Diesem Rauchgas ist zuvor über die Frischluftansaugöffnung 17 Frischluft beigemischt worden. Das erforderliche Mischungsverhältnis, d. h. der erforderliche Sauerstoffgehalt, läßt sich durch die sowohl an der Frischluftansaugöffnung 17 als auch in den zur Rauchgasleitung 9 führende Zweige der Gasleitung 16 eingebauten Regelventile 19, 20 einstellen. Über die Brennstoffversorgungsleitung 53 wird der Wirbelschichtfeuerung 1 feingemahlene Kohle sowie eine vorgegebene Menge Kalk zugeführt. Die in die Wirbelschichtfeuerung 1 eingeführten Kohlenpartikel oxidieren in dem Wirbelbett 11, wobei infolge der unterstöchiometrischen Sauerstoffzugabe überwiegend Kohlenmonoxid entsteht. Der im Brennstoff enthaltene Schwefel wird durch den der Kohle beigemischten Kalk noch im Wirbelbett 11 zu Gips gebunden und mit der Asche in hier nicht weiter dargestellter Weise abgeführt. Die zur Einbindung des Schwefels zuvor erforderliche Oxidation desselben begrenzt das Ausmaß der unterstöchiometrischen Sauerstoffbeigabe im Wirbelbett 11. Oberhalb des Wirbelbettes 11 läßt sich dann die Bildung von Stickoxiden durch Zugabe größerer Mengen von Rauchgasen über die zusätzliche Gasleitung 42 nicht nur stoppen, sondern sogar in geringfügigem Maße bereits gebildete Stickoxide reduzieren. Darüber hinaus kann die Temperatur in der Wirbelschichtfeuerung 1 durch die Zumischung kühler Rauchgase abgesenkt und auf diese Weise die Bildungsrate von Stickoxiden weiter herabgesetzt werden.

[0036] Die Wirbelschichtfeuerung 1 ist ohne gekühlte Umfassungswände und ohne sonstige Wärmetauscherheizflächen ausgeführt. Dadurch werden örtliche Temperatursenken im Wirbelbett 11 vermieden, von denen sonst ein Verlöschen des Umsatzes im Wirbelbett 11 ausgehen könnte. Schließlich führt die Einleitung von Rauchgas über die zusätzliche Leitung 42 dazu, daß der Heizwert des Abgases der Wirbelschichtfeuerung 1, das über die Abgasleitung 56 in den Dampferzeuger 2 eingespeist wird, stark herabgesetzt wird. Dies wiederum führt zu einer geringeren Brenntemperatur dieser Gase im Dampferzeuger 2 und setzt auch dort die Stickoxidbildung herab. Der Kohlenstaubbrenner 57 ist seinerseits wiederum die Voraussetzung für die stärkere Beimischung von Rauchgasen aus dem Dampferzeuger 2 zu den Abgasen der Wirbelschichtfeuerung 1.

[0037] Denn ohne die Flamme des Kohlenstaubbrenners 57 könnte sonst das über die Abgasleitung 56 zugeführte extrem heizwertarme Abgas aus der Wirbelschichtfeuerung 1 nicht zuverlässig im Dampferzeuger 2 brennen.

[0038] Die Shuntleitung 62 ermöglicht es, der Wirbelschichtfeuerung 1 wahlweise Rauchgas zuzumischen und dieses vor der Rauchgasentschwefelungsanlage 4 der Rauchgasleitung 9 mit einer etwas höheren Temperatur oder hinter der Rauchgasentschwefelungsanlage 4 mit einer etwas niederen Temperatur zu entnehmen. So läßt sich die Temperatur in der Wirbelschichtfeuerung 1 zusätzlich zu den bereits geschilderten Maßnahmen regulieren. Schließlich läßt sich auch die Flammtemperatur des Kohlenstaubbrenners 57 des Dampferzeugers 2 dadurch vermindern, daß der Frischluftleitung 22 Rauchgas über die Hilfsleitung 63 beigemischt wird. Hierzu ist in der vor dem Gasverdichter 18 abzweigenden Hilfsleitung 63 ein weiteres Rauchgasgebläse 34 eingebaut.

[0039] Es ist ein Vorteil dieser Dampferzeugeranlage, daß in der Wirbelschichtfeuerung 1 bereits ein Großteil des Schwefelgehaltes durch die Zugabe von Kalk in Gips eingebunden und mit der Asche der Wirbelschichtfeuerung 1 abgeführt werden kann. Hierdurch verringert sich der Aufwand für die Rauchgasentschwefelung. Wird dann für den Kohlenstaubbunker 59 noch eine andere, schwefelärmere Kohlensorte benutzt als für den Kohlenbunker 54, so nähert man sich auch ohne Rauchgasentschwefelungsanlage den diesbezüglichen gesetzlich vorgeschriebenen Grenzwerten. Desweiteren wird durch die unterstöchiometrische Verbrennung in der Wirbelschichtfeuerung 1 und der Einleitung abgekühlter Rauchgase über die zusätzliche Gasleitung 42 die Temperatur im Wirbelbett 11 auf Werte abgesenkt, bei denen sich kaum noch Stickoxide bilden können. Dadurch, daß die Wirbelschichtfeuerung 1 ohne gekühlte Umfassungswände und Wärmetauscherheizflächen ausgeführt ist, werden lokale Temperatursenken im Wirbelbett 11 vermieden, was bei diesen niedrigen Temperaturen die Gefahr einer örtlichen Unterkühlung des Wirbelbettes 11 mit der Folge des Verlöschens vermindert. Darüber hinaus wird die Bildungsrate der Stickoxide in der Wirbelschichtfeuerung 1 auch dadurch zusätzlich verringert, daß der Wirbelschichtfeuerung 1 Frischluft in unterstöchiometrischer Menge zugeführt wird. Dieser Sauerstoffmangel behindert die Stickoxidbildung zusätzlich. Die die Wirbelschichtfeuerung 1 verlassenden Gase, die bei der Verbrennung nur von Kohle im wesentlichen aus Kohlenmonoxid bestehen, denen über eine andere Gasleitung zur Heizwertherabsetzung weiteres Rauchgas beigemischt ist, verbrennen in der sauerstoffhaltigen Atmosphäre des Dampferzeugers 2 mit relativ niedriger Temperatur, so daß auch hier im Dampferzeuger 2 kaum Stickoxide entstehen. Schließlich wird auch die Flamme des Kohlenstaubbrenners 57 des Dampferzeugers 2, die zugleich auch die Abgase der Wirbelschichtfeuerung 1 verbrennt, selber durch die Zumischung von Rauchgasen aus der Hilfsleitung 63 gekühlt, so daß auch hier kaum Stickoxide entstehen.

[0040] Durch die Kopplung des Dampferzeugers 2 mit der Wirbelschichtfeuerung 1 und die Vorschaltung der einzelnen zur Wirbelschichtfeuerung 1 führenden Gasleitungen 16, 42 sind die Betriebsbedingungen des Dampferzeugers 2 in weiten Grenzen regelbar und werden die Vorteile beider Einzelfeuerungssysteme verstärkt genutzt, um die Bildung von Stickoxiden primärseitig so stark zu unterdrücken, daß sie auch ohne eine dem Rauchgasstrom nachgeschaltete DENOX-Anlage den Imissionsbedingungen genügen kann.

Ansprüche

1. Verfahren zur Verbrennung von kohle und ggf. einem Gemisch aus kohle und organischen Substanzen, wie Hausmüll, Industriemüll und ähnlichem, unter Verwendung einer Wirbelschichtfeuerung mit einer mittleren Verbrennungstemperatur von 800° C und einer Nachverbrennung von aus dem Wirbelbett ausgetragenem, unverbranntem Brennstoff, wobei die Rauchgase der Wirbelschichtfeuerung ohne Abkühlung und Reinigung zusammen mit dem mitgeführten Flugstaub unterhalb der Flammenzone in den Feuerraum eines mit kohlenstaub befeuerten Dampferzeugers eines kraftwerkes eingeleitet und in diesem auf bei kohlenstaubfeuerungen übliche Temperaturen oberhalb 1 000° C erhitzt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wirbelschichtfeuerung bei unterstöchiometrisch bis stöchiometrisch eingestellter Atmosphäre betrieben wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil der den Dampferzeuger verlassenden Rauchgase nach erfolgter Abkühlung und ggf. Reinigung kontinuierlich in die Wirbelschichtfeuerung zurückgeführt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß rückgeführtes abgekühltes Rauchgas der zu dem Düsenboden der Wirbelschichtfeuerung strömenden Verbrennungsluft beigemischt wird.

5. Feuerungsanlage zur Verbrennung von kohle und ggf. einem Gemisch aus kohle und organischen Stubstanzen zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4, mit einer Wirbelbettfeuerung (1) mit einer mittleren Verbrennungstemperatur von 800° C und einer Nachverbrennungszone, wobei der Wirbelschichtfeuerung (1) als Nachverbrennungszone ein mit einer Temperatur oberhalb 1 000° C betriebener kohlenstaubbefeuerter Dampferzeuger (2) eines Kohlekraftwerkes nachgeschaltet ist, wobei die Wirbelschichtfeuerung (1) ohne Wärmeaustauschflächen ausgebildet ist und wobei der Rauchgasabzug (56) der Wirbelschichtfeuerung (1) ohne Zwischenschaltung von Kühl- oder Reinigungsvorrichtungen unmittelbar unterhalb der Brenner (57) mit dem Dampferzeuger verbunden ist.

Claims

1. A process for buming coal and optionally a mixture of coal and organic substances, such as household refuse, industrial refuse and the like, using a fluidized bed furnace with an average combustion temperature of 800°C and a post-combustion zone for unburned fuel discharged from the fluidized bed, wherein the flue gases from the fluidized bed furnace are introduced, without cooling or purification, together with the entrained flue dust, below the flame zone into the combustion chamber of a steam generator, which is fired by coal dust, of a power plant and are heated therein to temperatures exceeding 1000°C as commonly employed in coal dust furnaces.

2. A process as claimed in Claim 1, characterised in that the fluidized bed furnace is operated in a sub-stoichiometrically to stoichiometrically adjusted atmosphere.

3. A process as claimed in Claim 1, characterised in that a part of the flue gases discharged from the steam generator, having been cooled and optionally purified, is continuously recycled into the fluidized bed furnace.

4. A process as claimed in Claim 3, characterised in that recycled, cooled flue gas is admixed to the combustion air flowing to the perforated floor of the fluidized bed furnace.

5. A firing apparatus for the combustion of coal, and optionally a mixture of coal and organic substances, for the execution of the process claimed in one of Claims 1 to 4, comprising a fluidized bed furnace (1) with an average combustion temperature of 800°C and a post-combustion zone, wherein the fluidized bed furnace (1), as post-combustion zone, is connected at its output to a steam generator (2) of a coal power plant, where said steam generator is fired by coal dust and is operated at a temperature exceeding 1000°C, wherein the fluidized bed furnace (1) is designed without heat exchanger surfaces and wherein the flue gas outlet (56) of the fluidized bed furnace (1) is directly connected to the steam generator below the burners (57) without the interposition of cooling or purifying devices.

Revendications

1. Procédé de combustion de charbon et éventuellement d'un mélange de charbon et de substances organiques, telles que des ordures ménagères, des déchets industriels et des matières analogues, par utilisation d'un chauffage à lit fluidisé présentant une température de combustion moyenne de 800°C et une post-combustion de combustible non brûlé, évacué du lit fluidisé, procédé dans lequel les gaz de fumée du chauffage à lit fluidisé sont, sans refroidissement et purification, introduits, conjointement aux cendres volantes entraînées, en dessous de la zone des flammes de la chambre de chauffe d'un générateur de vapeur, chauffé au charbon pulvérisé, d'une usine génératrice et ils sont chauffés dans cette chambre à des températures supérieures à 1000°C, courantes pour des chauffages au charbon pulvérisé.

2. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le chauffage à lit fluidisé est mis en service dans une atmosphère ajustée d'une manière inférieure à la stoechiométrie à égale à celle-ci.

3. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'une partie des gaz de fumée quittant le générateur de vapeur est recyclée en continu dans le chauffage à lit fluidisé après qu'un refroidissement et éventuellement une purification ont eu lieu.

4. Procédé suivant la revendication 3, caractérisé en ce que du gaz de fumée refroidi, recyclé, est mélangé à l'air de combustion qui s'écoule vers le fond à tuyères du chauffage à lit fluidisé.

5. Installation de chauffage pour la combustion de charbon et éventuellement d'un mélange de charbon et de substances organiques, pour la mise en oeuvre du procédé suivant l'une des revendications 1 à 4, comprenant un chauffage à lit fluidisé (1) présentant une température de combustion moyenne de 800°C et une zone de post-combustion, installation dans laquelle, en aval du chauffage à lit fluidisé (1) est monté, en tant que zone de post-combustion, un générateur de vapeur (2) d'une usine génératrice qui est mis en service à une température supérieure à 1000°C et est chauffé au charbon pulvérisé, le chauffage à lit fluidisé (1) étant réalisé sans surfaces d'échange thermique et l'évacuation des gaz de fumée (56) du chauffage à lit fluidisé (1) étant reliée au générateur de vapeur directement en dessous du brûleur (57), sans intercalation de dispositifs de refroidissement ou de purification.

Zeichnung