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Braunkohlekraftwerk mit dampfbeheizter Kohletrocknungsanlage Dampfbeheizte
Kohletrocknungsanlagen sind seit langem bekannt. Insbesondere im Zusammenhang mit
gleichmäßig belasteten Dampfkraftanlagen ist es in Anwendung auf die Brikettfabrikation
bekannt, einen Teil des Frischdampfes zum Verdichten der Brüdendämpfe der Trocknungsanlage
zu benutzen. Der Frischdampf kann entweder direkt aus dem Kessel oder einer Entnahmestelle
der jeweiligen Arbeitsturbine entnommen sein. Bei Dampfkraftanlagen mit schwankender
Belastung hat man zum Ausgleich der Belastungsschwankungen Ausgleichsbunker oder
besondere Wärmespeicher herangezogen.
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Es ist bereits eine Dampfkraftanlage mit gleichmäßiger Dampferzeugung
und zugeordneter Trocknungsanlage bekanntgeworden, bei der der Trocknungsanlage
nur die für die übrige Kraftanlage nicht benötigte Dampfmenge zugeführt wird. Dabei
werden die durch Strahlapparate verdichteten Brüdendämpfe der Trocknungsanlage wieder
als Heizdampf verwendet und der für die Trocknungsanlage zur Verfügung stehende
Frischdampf zum Verdichten der in der zum Trockner gehörigen Verdampferanlage entstandenen
Brüdendämpfe in dem Strahlapparat herangezogen. Je nach dem Belastungszustand der
Kraftanlage wird dem Strahlapparat eine mehr oder weniger große überschüssige Dampfmenge
zugeführt. Dementsprechend wird bei Vorhandensein von großen Frischdampfmengen von
verhältnismäßig hohem Druck eine geringe Niederdruckdampfmenge im Strahlapparat
auf einen verhältnismäßig hohen Gegendruck verdichtet, während bei verringerter
Betriebsdampfmenge und Druckerniedrigung im Heizsystem eine höhere Niederdruckdampfmenge
herangezogen wird.
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Es hat sich aber gezeigt, daß die durch Entfernung des Ballastwassers
aus der Braunkohle erzielbaren thermischen Vorteile durch die hohen Anschaffungskosten
einer Kohletrocknungsanlage mehr als aufgewogen werden. Bei Dampfkraftanlagen der
damaligen Bauart wäre eine Wirtschaftlichkeit auch dann nicht erreicht worden, wenn
man, wie oben erwähnt, den Dampf für die Kohletrocknung der Anzapfstelle einer Turbine
entnimmt. Auch heute bestehen immer noch Bedenken gegen die Wirtschaftlichkeit von
Braunkohletrocknungsanlagen bei Dampfkraftwerken.
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Die Erfindung geht demgegenüber von dem Gedanken aus, daß durch die
steigende Wirtschaftlichkeit des Wasser-Dampf-Prozesses in einem neuzeitlichen Kraftwerk,
wie sie besonders durch höchste Dampfdrücke und Temperaturen, durch Zwischenüberhitzung,
durch hohe Regenerativvorwärmung des Speisewassers, durch große Maschineneinheiten
usw. gekennzeichnet ist, die Verwendung von Kohletrocknungsanlagen bei Braunkohle-Dampfkraftwerken
nicht nur wirtschaftlich tragbar ist, sondern sogar noch eine weitere Steigerung
der Wirtschaftlichkeit durch Kohlevortrocknung möglich ist. In hochwirtschaftlichen
Kraftwerken bewegt sich der zusätzliche thermische Gewinn je nach dem Wassergehalt
der Braunkohle zwischen 10 und 20 %.
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Es ist an sich bereits ein Verfahren zur Trocknung von Brennstoffen
unter gleichzeitiger Verwendung von Abgasen einerseits und Dämpf oder Heißwasser
andererseits, die gegebenenfalls ihre Wärme auf Luft als Trockenmittel übertragen,
bekanntgeworden. Dabei sind Maßnahmen ergriffen; um auch bei Höchstanfall von Abgaswärme
die Selbstentzündungstemperatur des Brennstoffes nicht zu überschreiten. Bei diesem
bekannten Verfahren wird der Grundbetrag der Trocknungswärme den Abgasen entnommen,
während aus dem zweiten Wärmeträger mindestens diejenige Wärme entnommen wird, die
notwendig ist, um die Brennstofftemperatur bei dem jeweiligen Betriebszustand etwas
oberhalb des Taupunktes zu halten. Die dem zweiten Wärmeträger entnommene zusätzliche
Wärme wird dem Trocknungsgut mittelbar, beispielsweise über die Abgase, zugeführt,
wobei die Abgase und der zweite Wärmeträger beide der gleichen Kesselanlage entnommen
werden können.
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Bei dem Braunkohlekraftwerk nach der Erfindung, welches als Höchstleistungskraftwerk
in Blockschaltung betrieben werden kann, ist ebenfalls eine dampf-und rauchgasbeschickte
Kohletrocknungsanlage mit einem dazugehörenden Trockengutbehälter vorhanden. Im
Gegensatz zu den geschilderten bekannten Anordnungen besteht das erfinderische Neue
darin, daß der der Kohletrocknungsanlage zugeführte Heizdampf einer Gegendruckturbine
entnommen ist, die an eine
den höheren Druckstufen der Hauptturbine
zugeordnete Entnahmestelle angeschlossen und auf konstanten Druck in der Trocknungsanlage
gesteuert ist, und daß von den zugeführten Rauchgasen ein Teil zur Partialdrucksenkung
in der Trocknungsanlage und der andere Teil zur Nachtrocknung der Kohle im Trockengutbehälter
benutzt ist.
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Auf diese Weise wird das Druckgefälle zwischen dem Entnahmedruck und
dem Betriebsdruck der Trocknungsanlage ausgenützt und mit Hilfe der Steuerung der
Gegendruckturbine der Betriebsdruck der Trocknungsanlage in wirtschaftlicher Weise
auf konstanter Höhe gehalten.
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Während die eigentliche Trocknung der Naßkohle durch Dampf bewirkt
wird, spielen also die Kesselabgase eine zweifache Rolle. Einmal bewirken sie eine
Partial drucksenkung im Naßkohlenteil und zum andern eine Nachtrocknung im Trockengutbehälter.
Es kommt dabei darauf an, daß die Partialdrucksenkung nicht durch Beimischen von
Luft bewirkt wird, wie dies normalerweise üblich ist, sondern durch Beimischen von
Kesselabgasen. Dadurch unterscheidet sich die Erfindung in vorteilhafter Weise von
dem oben genannten bekannten Trocknungsverfahren. Während bei dem bekannten Verfahren
nämlich bestimmte Bemessungsvorschriften für die Trocknungsvorrichtung erfüllt sein
müssen, damit die Selbstentzündungstemperatur des Brennstoffes nicht überschritten
wird, erlaubt die Erfindung, die Selbstentzündungsgefahr von vornherein durch die
Verwendung von Rauchgasen als Partialdrucksenkungsmittel zu vermeiden. Während weiterhin
bei dem bekannten Verfahren die Rauchgase in erster Linie als Trocknungsmittel verwendet
werden, während dem Heizdampf nur die Funktion der Temperaturregulierung zukommt,
ist bei der Erfindung der Anteil der Rauchgase nur entsprechend dem Anteil der sonst
üblichen zugeführten Luftmenge. Dies stellt zusammen mit der Maßnahme der Nachtrocknung
der Kohle mit einem anderen Teil der Kesselabgase einen Vorteil der Erfindung dar,
der sich in einer Erhöhung der Wirtschaftlichkeit ausdrückt.
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Die Gegendruckturbine kann gegebenenfalls auf gleicher Welle mit der
Hauptturbine, vorzugsweise zwischen dem Hoch- und Niederdruckgehäuse angeordnet
sein. Die der ZTachtrocknung dienenden Kesselabgase können zuvor als pneumatisches
Fördermittel in einer entsprechenden Transportanlage herangezogen sein.
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Die Zeichnung veranschaulicht ein Ausführungsbeispiel. Es zeigt Fig.1
das Prinzipschaltbild eines Braunkohle-Kraftwerkes mit Kohletrocknungsanlage und
Gegendruckturbine gemäß der Erfindung, Fig. 2 und 3 je eine bevorzugte Anordnung
der Haupt- und Gegendruckturbine.
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Die Gegendruckturbinel, .die in Antriebsverbindung mit Zusatzgenerator
2 steht, ist einerseits unter Zwischenschaltung des Ventils 3 über die Entnahmeleitung
4 an eine Stufe hohen Druckes der Hauptturbine 5 angeschlossen; andererseits versorgt
sie über die Austrittsleitung 6 die Braunkohlen-Trocknungsanlage 7 mit Heizdampf.
Infolge der Steuerung der Gegendruckturbine 1 auf konstanten Druck am Austritt (Steuerimpulsabnahme
über gestrichelt eingezeichnete Wirkverbindung l a) wird der Dampfdruck in
der Kohletrocknungsanlage in wirtschaftlicher Weise auf konstanter Höhe gehalten.
Zur Speicherung der Naßkohle und zur Beschickung der Kohletrocknungsanlage 7 dient
der Rohkohlebunker B. Da der Kohledurchsatz durch die Trocknungsanlage dem zeitlichen
Bedarf des Kraftwerkes angepaßt sein soll, ist der Rohkohlebunker so bemessen, daß
die gesamte Kohlespeicherung bis auf geringe Ausgleichsmengen bereits auf der Naßkohlenseite
erfolgt.
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Zur Ableitung des bei der Kohletrocknung entwickelten Brüdendampfes
ist ein Brüdenschornstein 9 mit eingebautem Brüdenfilter 10 vorgesehen. Das Heizkondensat
des aus der Gegendruckturbine in die Trocknungsanlage eingeleiteten Heizdampfes
fließt dem Kondensatkreislauf des Kraftwerkes wieder zu (nicht eingezeichnet). Die
Wirtschaftlichkeit der Kohletrocknungsanlage ist noch dadurch erhöht, daß sie zur
Erhöhung der Trocknungswirkung durch Teildrucksenkung in den Brüden mit Rauchgasen
an Stelle von Luft beschickt wird (vgl. Wirklinie 7a mitGebläse 7 b).
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Die getrockneteKohlegelangtzunächstindenkleinen Auffangbehälter 11,
der mit dem als Ausgleichsbehälter ausgebildeten Trockenkohlebehälter 12 über eine
Transportvorrichtung 13 in Verbindung steht. Der Kohletransport zum Trockenkohlebehälter
12 geschieht zweckmäßig pneumatisch mit Hilfe von gekühlten, auf den Förderdruck
komprimierten Kesselabgasen (vgl. Wirklinie 13a mit Kühleinrichtung 13b
und Kompressor 13 c). Das hat den Vorteil, daß die Entzündungsgefahr für die Trockenkohle
beim Transport und bei der Lagerung im Trockenkohlebehälter 12 durch Berührung mit
inerten Gasen praktisch beseitigt ist.
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Der Trockenkohlebehälter 12, der, wie schon angedeutet, bei kontinuierlicher
Anpassung des Kohledurchsatzes durch die Trockner an den zeitlichen Kraftwerksbedarf
nur die Abmessungen eines kleinen Zwischenbehälters zum Ausgleich des Momentanbedarfes
aufweist, beschickt die Kohlenstaubmühlen 14 (gegebenenfalls weitere Trocknung).
Aus den Kohlenstaubmühlen werden in bekannter Weise die Brenndüsen des Dampfkessels
15 versorgt. Eine Staubzwischenbunkerung ist nicht vorgesehen.
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Mit dem im Dampfkessel 15 erzeugten Dampf ist die Hauptturbine
5 beaufschlagt, die in Antriebsverbindung mit dem Hauptgenerator 16 steht und die
in den Kondensator 17 entspannt.
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Da die im Kondensator niederzuschlagende Dampfmenge um den Entnahmedampf
für die Gegendruckturbine geringer ist, kann man somit entweder den Wirkungsgrad
des Kraftwerkes weiter steigern, oder zu noch größeren Turbineneinheiten übergehen.
Bekanntlich ist man ja bei den größten Turbineneinheiten vielfach gezwungen, unter
Inkaufnahme einer Wirkungsgradverschlechterung den Kondensatordruck höher zu wählen
(maximaler Auslaßquerschnitt) als es die Kühlwassertemperatur zuläßt.
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Haupt- und Gegendruckturbine sind bei der Anordnung nach Fig. 1 getrennt
voneinander aufgestellt. Bei der Anordnung nach den Fig. 2 und 3 sitzt jedoch die
Gegendruckturbine 1 auf einer Welle mit der Hauptturbine 5. Diese kann gemäß Fig.
3 auch zweigehäusig ausgeführt sein. In diesem Falle ist die Gegendruckturbine 1
zwischen den beiden Gehäusen der Hauptturbine angeordnet.
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Ein Braunkohle-Dampfkraftwerk mit einer Kohletrocknungsanlage und
den Merkmalen gemäß der Erfindung hat gegenüber den bekannten Anlagen den Vorteil,
daß die thermische Verbesserung durch die 1,z-ohlevortrocknung voll zur Geltung
kommt. Die Kosten der Kohletrocknungsanlage werden, entgegen einem weit verbreiteten
Vorurteil, durch die Verringerung der Herstellungskosten der Kesselanlage, durch
Verkleinerung und Verbilligung des Turbinenniederdruckteiles, durch Verkleinerung
der Kondensations-und
Kühlturmanlage, durch wesentliche Verkleinerung
der Kohlenmahlanlage usw. mehr als aufgewogen.