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Patent Searching and Data


Title:
COAL-FIRED POWER PLANT WITH MILL AIR HEAT EXCHANGER
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2017/060225
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a power plant that has a steam generator, which has burners that are fired using coal-containing fuel; a mill system (21), which comprises at least one fuel mill (17, 18, 19, 20); and at least one primary air channel (1), which is connected to the at least one fuel mill (17, 18, 19, 20) of the mill system (21), supplies heated primary air (16) to the at least one fuel mill (17, 18, 19, 20), and comprises a mill air heat exchanger (3) arranged in the primary air channel flow cross-section (2) of the primary air channel (1). The mill air heat exchanger has a primary air flow cross-section (4), through which the heated primary air (16) can flow, and is paired with a primary air bypass flow cross-section (5), which is adjacently arranged in the primary air channel flow cross-section (2) and can be closed in a controllable manner. The aim of the invention is to provide a solution which allows a quick start of fuel mills of a power plant. This is achieved in that the primary air flow cross-section (4), through which the heated primary air (16) can flow, of the mill air heat exchanger (3) is designed to be closable in a controllable manner.

Inventors:
DATCHEV DATCHO (DE)
Application Number:
PCT/EP2016/073644
Publication Date:
April 13, 2017
Filing Date:
October 04, 2016
Export Citation:
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Assignee:
MITSUBISHI HITACHI POWER SYSTEMS EUROPE GMBH (DE)
International Classes:
F01K17/06
Foreign References:
DE4323469A11995-01-19
DE102012019928A12014-04-30
DE4228913A11994-03-03
Other References:
None
Attorney, Agent or Firm:
VIERING, JENTSCHURA & PARTNER MBB (DE)
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Claims:
Patentansprüche

1 . Kraftwerk, das einen Dampferzeuger, der mit kohlenstoffhaltigem Brennstoff befeuerte Brenner aufweist und eine mindestens eine Brennstoffmühle (17, 18, 19, 20) umfassende Mahlanlage (21 ) sowie mindestens einen an die mindestens eine Brennstoffmühle (17, 18, 19, 20) der Mahlanlage (21 ) angeschlossenen und der mindestens einen Brennstoffmühle (17, 18, 19, 20) erwärmte Primärluft (16) zuführenden Primärluftkanal (1 ) aufweist, der einen im Primärluftkanalströmungsquerschnitt (2) des Primärluftkanals (1 ) angeordneten Mühlenluftwärmetauscher (3) umfasst, der einen von der erwärmten Primärluft (16) durch ström baren Primärluftströmungsquerschnitt (4) aufweist und dem im Primärluftkanalströmungsquerschnitt (2) ein benachbart angeordneter und regelbar verschließbarer Primärluftbypassströmungsquerschnitt (5) zugeordnet ist,

dadurch gekennzeichnet,

dass der von der erwärmten Primärluft (16) durchströmbare Primärluftströmungsquerschnitt (4) des Mühlenluftwärmetauschers (3) regelbar verschließbar ausgebildet ist. 2. Kraftwerk nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Primärluftströmungsquerschnitt (4) des Mühlenluftwärmetauschers (3) und der im Primärluftkanalströmungsquerschnitt (2) ausgebildete Primärluftbypassströmungsquerschnitt (5) jeweils mittels einer oder mehrerer verstellbarer Klappen (7; 9, 10, 1 1 ) regelbar verschließbar ausgebildet sind.

3. Kraftwerk nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Primärluftbypassströmungsquerschnitt (5) derart bemessen ist, dass die gesamte den Primärluftkanalströmungsquerschnitt (2) durchströmende erwärmte Primärluft (16) durch diesen hindurchführbar ist.

4. Kraftwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Mühlenluftwärmetauscher (3) wasserseitig an die Speisewasserleitung des Wasser/Dampf-Kreislaufes des Kraftwerks angeschlossen ist. Verfahren zum Betrieb eines Kraftwerks nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass während einer jeweiligen Start- und Anfahrphase des Dampferzeugers und der mindestens einen Brennstoffmühle (17, 18, 19, 20) des Kraftwerks, insbesondere bei einem Kaltstart, zur Erwärmung der an den mindestens einen Primärluftkanal (1 ) angeschlossenen mindestens einen Brennstoffmühle (17, 18, 19, 20) mittels zugeführter erwärmter Primärluft (16) zumindest temporär der von der erwärmten Primärluft (16) durch ström bare Primärluftströmungsquerschnitt (4) des Mühlenluftwärmetauschers (3) verschlossen und ausschließlich der geöffnete Primärluftbypassströmungsquerschnitt (5) von der im Primärluftkanal (1 ) geführten erwärmten Primärluft (16) durchströmt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass bei mehreren an den Primärluftkanal (1 ) angeschlossenen Brennstoffmühlen (17, 18, 19, 20) diesen die erwärmte Primärluft (16) nacheinander in einer vorgesehenen Reihenfolge zugeführt wird, wobei die erwärmte Primärluft (16) einer nächsten Brennstoffmühle erst nach erfolgter ausreichender Erwärmung der in der vorgesehenen Reihenfolge vorhergehenden Brennstoffmühle zugeführt wird.

Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Mühlenluftwärmetauscher (3) während der jeweiligen Start- und Anfahrphase wasserseitig von einer Mindestdurchflussmenge an Kühlwasser durchströmt wird.

Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass mit dem Ende der jeweiligen Start- und Anfahrphase, insbesondere dann, wenn die mit kohlenstoffhaltigem Brennstoff befeuerten Brenner des Dampferzeugers auf eine Feuerung ohne Einsatz der Stützfeuerung umgestellt werden, der bis dahin geöffnete Primärluftbypassströmungsquerschnitt (5) geschlossen und der von der erwärmten Primärluft (16) durch ström bare Primärluftströmungsquerschnitt (4) des Mühlenluftwärmetauschers (3) geöffnet und von der im Primärluftkanal (1 ) geführten erwärmten Primärluft (16) ausschließlich durchströmt wird.

Description:
Kohlekraftwerk mit Mühlenluftwärmetauscher

Die Erfindung richtet sich auf ein Kraftwerk, das einen Dampferzeuger, der mit kohlenstoffhaltigem Brennstoff befeuerte Brenner aufweist und eine mindestens eine Brennstoffmühle umfassende Mahlanlage sowie mindestens einen an die mindestens eine Kohlemühle der Mahlanlage angeschlossenen und der mindestens einen Brennstoffmühle erwärmte Primärluft zuführenden Primärluftkanal aufweist, der einen im Primärluftkanalströmungsquerschnitt des Primärluftkanals angeordneten Mühlenluftwärmetauscher umfasst, der einen von der erwärmten Primärluft durchströmbaren Primärluftströmungsquerschnitt aufweist und dem im Primärluftkanalströmungsquerschnitt ein benachbart angeordneter und regelbar verschließbarer Primärluftbypassströmungsquerschnitt zugeordnet ist.

Ebenso richtet sich die Erfindung auf ein Verfahren zum Betrieb eines solchen Kraftwerkes.

Beim Anfahren von Kraftwerken, deren Dampferzeuger mit kohlenstoffhaltigem Brennstoff befeuerte Brenner aufweisen, müssen auch die den kohlenstoffhaltigen Brennstoff mahlenden Brennstoffmühlen der die Brenner versorgenden Mahlanlagen erwärmt werden. Insbesondere betriff dies das Anfahren oder Starten im Sinne von (Wieder-)lnbetriebnehmen von Kohlemühlen, die Bestandteil von Mahlanlagen sind, in denen zugeführte Rohkohle aufgemahlen und der gemahlene Brennstoff kohlenbefeuerten Brennern eines Dampferzeugers eines Kohlekraftwerkes zugeführt wird. Auch muss den Mühlen ausreichend erwärmte Primärluft zugeführt werden, damit diese Primärluft die ihr in der Mühle zukommenden Funktionen als den Brennstoff, insbesondere die Kohle, durch die jeweilige Mühle förderndes Traggas und als die feuchte Kohle oder den feuchten Brennstoff dabei ausreichend trocknendes Trocknungsmedium erfüllen kann. Während der Start- und Anfahrphase des Kraftwerks, insbesondere Kohlekraftwerkes, werden die Brenner des Dampferzeugers zunächst mit Hilfe von öl- oder gasgefeuerten Zündlanzen, die eine Stützfeuerung ausbilden, angefahren. Das dabei entstehende Rauchgas wird dem bei derartigen (Kohle)Kraftwerk üblicherweise im Rauchgaskanal angeordneten Luftvorwärmer (LUVO) zugeführt. Im Luftvorwärmer gibt das Rauchgas darin enthaltene Wärmeenergie an im Gegenstrom zugeführt Luft ab, die dadurch erwärmt wird. Diese erwärmte Luft wird als erwärmte Primärluft den den Brennstoff, insbesondere die Kohle, mahlenden Brennstoffmühlen mittels eines Primärluftkanals oder mehrerer Primärluftkanäle zugeführt. Im Primärluftkanalströmungsquerschnitt zumindest eines dieser Primärluftkanäle ist eingangsseitig in Strömungsrichtung vor den angeschlossenen Mühlen ein Mühlenluftwärmetauscher angeordnet, der von der zugeführten erwärmten Primärluft durchströmt wird, bevor diese dann in die jeweils zugeordneten oder angeschlossenen Mühlen einströmt. Zumindest zu Beginn einer jeweiligen Start- und Anfahrphase des Kraftwerkes stellt die zwecks eines Wärmeaustausches von der zugeführten erwärmten Primärluft umströmte oder durchströmte Metallmasse des Wärmetauschers eine im Verhältnis zur Temperatur der erwärmten Primärluft„kalte" Masse dar. Dies führt dazu, dass die erwärmte Primärluft an dieser Masse des Mühlenluftwärmetauschers abkühlt, d.h. Wärmeenergie an diese Masse abgibt, die danach in der Mühle beispielsweise für die Trocknung von Kohle durch die Primärluft als Trocknungsmedium nicht mehr zur Verfügung steht. Erst wenn die„kalte" Masse des Mühlenluftwärmetauschers auf die Temperatur der erwärmten Primärluft erwärmt worden ist, kann die erwärmte Primärluft den Wärmetauscher ohne nennenswerte Wärmeverluste durchströmen und kann ihr gesamter Wärmeinhalt in der oder den angeschlossenen Mühle(n) beispielsweise zur Trocknung der zu mahlenden Rohkohle genutzt werden. Dies führt dazu, dass beim Anfahren unnötigerweise Wärmeenergie aus der Primärluft abgezogen wird, die dann zum Vorwärmen der Brennstoffmühlen fehlt. Daraus resultierten eine relativ späte Zuschaltung oder Betriebsaufnahme der (ersten) Mühle und zudem eine entsprechend langen Brennphase der ölbefeuerten Zündlanzen der Stützfeuerung mit den entsprechenden Hilfsbrennstoffverbräuchen.

Im Rahmen der vorliegenden Anmeldung wird unter Brennstoff ein fester, kohlenstoffhaltiger Brennstoff, wie beispielsweise Biomasse oder Kohle oder Mischungen aus Biomasse und Kohle verstanden. Unter Brennstoffmühle werden Mühlen und unter Mahlanlagen mehrere Mühlen umfassende Einrichtungen verstanden, mit welchen derartige feste Brennstoffe gemahlen werden. Diese Mühlen sind dann Bestandteil eines Kraftwerkes oder einem Kraftwerk zugeordnet, in welchem der feste Brennstoff in Brennern eines Dampferzeugers verfeuert wird. Insbesondere betrifft die Erfindung Kohlekraftwerke mit kohlenbefeuerten Brennern und Kohlemühlen als Bestandteil von Mahlanlagen, die zugeführte Rohkohle trocknen und zerkleinern. Insofern handelt es sich bei den Brennstoffmühlen insbesondere jeweils um eine Mahltrocknungsanlage.

Die Primärluft, auch als Mühlenheißluft bezeichnet, wird also für den Transport des Brennstoffs, insbesondere Kohle, zur Mühle und durch die Mühle sowie zur Trocknung dieses Brennstoffs, insbesondere Kohle, benötigt. Die Menge an benötigter Primärluft oder Mühlenheißluft bestimmt sich aus der jeweiligen Mühlengröße, dem Wassergehalt der Kohle und dem die jeweilige Mühle verlassenden Brennstoffmassenstrom oder der der Mühle Brennstoff zuführenden Zuteilerbelastung. Die Primärluft, die durch den Rauchgasstrom im (regenerativ) Luftvorwärmer des jeweiligen Kraftwerks vorgewärmt wird, wird mittels des Mühlenluftwärmetauschers wieder soweit abgekühlt, dass vor der Mühle die erforderliche Mischtemperatur zur Trocknung des Brennstoffts, insbesondere der Kohle, bzw. die erforderliche Sichtertemperatur am Ausgang der Mühle erreicht wird. Da der Mühlenluftwärmetauscher in der Regel zudem in einer alle Mühlen gemeinsam mit erwärmter Primärluft oder Heißluft versorgenden Primärluftleitung in Strömungsrichtung vor einem Abzweig zu den einzelnen Mühlen angeordnet ist, bestimmt die Brennstoffmühle, insbesondere Kohlemühle, mit dem größten Trocknungswärmebedarf die als „Temperatur vor Mühle" bezeichnete Mischtemperatur. Bei den anderen an die Primärluftleitung angeschlossenen Mühlen wird die erforderliche Wärmeleistung zusätzlich mittels zugemischter Mühlenkaltluft geregelt. Für die Abkühlung der Primärluft auf die gewünschte Mischtemperatur vor der Mühle („Temperatur vor Mühle") wird dem Mühlenluftwärmetauscher wasserseitig aus dem Wasser/Dampf-Kreislauf des angeschlossenen Kraftwerks in Speisewasserströmungsrichtung vor den dortigen Hochdruck-Vorwärmern entnommenes Speisewasser zugeführt, im Mühlenluftwärmetauscher in der Regel aufgeheizt und danach dem Wasser/Dampf-Kreislauf in Speisewasserströmungsrichtung nach dem Hochdruckvorwärmer und vor dem Economizer wieder zugemischt. Alternativ besteht die Möglichkeit, Speisewasser aus der Niederdruckvorwärmstrecke zu entnehmen, den Mühlenluftwärmetauscher parallel zum Niederdruckvorwärmer zu durchströmen und das Speisewasser vor der HD-Speisewasserpumpe wieder der Speisewasserleitung zuzuführen.

Bei den aus der Praxis bekannten Mühlenluftwärmetauschern lässt sich dessen luftseitig von der Primärluft durchströmter oder durchströmbarer Primärluftströmungsquerschnitt nicht verschließen, so dass er sowohl während der Start- und Anfahrphase des Kraftwerkes, bei welcher die Brenner der Dampferzeugers im Stützfeuerungseinsatz mit einer hilfsbrennstoffverfeuernden Zündlanze befeuert werden, als auch im späteren (Kohle)Feuerungsbetrieb immer von Primärluft oder Mühlenheißluft durchströmt wird. Lediglich die Menge an Primärluft oder Mühlenheißluft, die diesen Primärluftströmungsquerschnitt des Mühlenluftwärmetauschers durchströmt, lässt sich gewissermaßen dadurch regeln, dass ein zum Mühlenluftwärmetauscher benachbart angeordneter und regelbar verschließbarer Primärluftbypassströmungsquerschnitt vorgesehen ist, der durch Öffnen oder Schließen einer Bypassklappe hinsichtlich der ihn durchströmenden Primärluftmenge oder Heißluftmenge regelbar ist. Diese Ausgestaltung der aus der Praxis bekannten Mühlenluftwärmetauscher führt zu der vorstehend erläuterten Problematik, dass während der Start- und Anfahrphase des (Kohle)Kraftwerkes die Primärluft oder Mühlenheißluft zunächst immer erst die „kalte" Masse des nicht verschließbaren Primärluftströmungsquerschnittes erwärmen muss. Die hierdurch verursachten Wärmeverluste werden in letzter Zeit deshalb relevant, weil aufgrund der Vorrangschaltung von erneuerbarer Energie insbesondere kohlebefeuerte Kraftwerke in Abhängigkeit von der vorrangigen Stromeinspeisung aus regenerativen Energiequellen häufig herauf- und herabgefahren werden müssen.

Erst wenn die Brennstoffmühlen, insbesondere Kohlemühlen, ausreichend vorgewärmt sind und von diesen ausreichend trockener Brennstoff, insbesondere trockene Kohle, in einem für die Befeuerung der Brenner ausreichenden Brennstoffmassenstrom bereitgestellt werden kann, werden die Brennstoffmühlen in Betrieb genommen und werden die Brenner auf Brennstofffeuerung, insbesondere Kohlefeuerung, umgestellt. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Lösung zu schaffen, die ein schnelleres Starten oder Inbetriebnehmen von Brennstoffmühlen eines Kraftwerkes ermöglicht. Diese Aufgabe wird bei einem Kraftwerk der eingangs näher bezeichneten Art dadurch gelöst, dass der von der erwärmten Primärluft durch ström bare Primärluftströmungsquerschnitt des Mühlenluftwärmetauschers regelbar verschließbar ausgebildet ist. Ebenso wird diese Aufgabe bei einem Verfahren zum Betrieb eines Kraftwerkes nach einem der Ansprüche 1 -4 dadurch gelöst, dass während einer jeweiligen Start- und Anfahrphase des Dampferzeugers und der mindestens einen Brennstoffmühle des Kraftwerks, insbesondere bei einem Kaltstart, zur Erwärmung der an den mindestens einen Primärluftkanal angeschlossenen mindestens einen Brennstoffmühle mittels zugeführter erwärmter Primärluft zumindest temporär der von der erwärmten Primärluft durchströmbare Primärluftströmungsquerschnitt des Mühlenluftwärmetauschers verschlossen und ausschließlich der geöffnete Primärluftbypassströmungsquerschnitt von der im Primärluftkanal geführten erwärmten Primärluft durchströmt wird.

Mittels der Erfindung wird es also möglich, beim Anfahren, d.h. während einer jeweiligen Start- und Anfahrphase des Dampferzeugers und der mindestens einen Brennstoffmühle, insbesondere Kohlemühle, des Kraftwerkes, die„kalte Masse" des Mühlenluftwärmetauschers auszuschalten und die erwärmte Primärluft an dieser„kalten Masse" durch den Primärluftbypassströmungsquerschnitt hindurch vollständig vorbeizuführen. Wenn dann die mindestens eine Mühle oder alle an die Primärluftleitung oder Primärluftkanal angeschlossenen Mühlen ausreichend warm sind, wird die Start- und Anfahrphase beendet und werden die Brenner auf die betriebsadäquate Brennstofffeuerung umgestellt. Der Primärluftströmungsquerschnitt wird geöffnet und das regelbare Verschließen und Öffnen sowohl des Primärluftströmungsquerschnittes als auch des Primärluftbypassströmungsquerschnittes erfolgen dann je nach Erfordernis der sich dann im normalen Feuerungsbetrieb befindenden Brenner des Dampferzeugers und den damit einhergehenden üblichen Regelungen und Anforderungen an den Mühlenluftwärmetauscher.

Dadurch, dass der von der Primärluft durchströmbare Strömungsquerschnitt des Mühlenluftwärmetauschers nunmehr regelbar verschließbar ausgebildet ist, kann er gewünschtenfalls vollständig verschlossen werden, so dass dann die gesamte Primärluft durch den Primärluftbypassströmungsquerschnitt geleitet wird. Dies führt dazu, dass die gesamte erwärmte Primärluft ohne einen nennenswerten Wärme- oder Temperaturverlust durch den Mühlenluftwärmetauscher hindurch oder an diesem vorbei geführt werden kann, so dass bereits während der Anfahrphase der gesamte Wärmeinhalt des erwärmten Primärluftstromes für die Erwärmung der Mühle verwendet werden kann. Dadurch werden die Mühlen gegenüber solchen des vorbekannten Standes der Technik schneller vorerwärmt und können früher in Betrieb gehen, wodurch der Ölverbrauch oder Gasverbrauch der Zündlanzen der Brenner vermindert wird, da ein Stützfeuereinsatz nur für einen gegenüber dem Stand der Technik kürzeren Zeitraum benötigt wird.

Die erfindungsgemäße Ausbildung und Anordnung des Primärluftbypassströ- mungsquerschnitt des Mühlenluftwärmetauschers und des Primärluftströmungs- querschnitts des Mühlenluftwärmetauschers innerhalb eines Primärluftkanals ist wesentlich kostengünstiger und technisch weniger aufwendig zu realisieren als die aus dem Stand der Technik bekannte Lösung, bei welcher eine den Mühlenluftwärmetauscher vollständig umgehende komplette Bypassleitung am Mühlenluftwärmetauscher ausgebildet ist. Insbesondere dann, wenn bestehende Anlagen nachgerüstet werden sollen, ist die erfindungsgemäße Lösung von Vorteil und die aus dem Stand der Technik bekannte Lösung nachteilig.

Zudem ist bei kohlebefeuerten Dampferzeugern kein „100 %"-Bypass des Mühlenluftwärmetauschers erforderlich, d.h. es muss lediglich die Primärluftmenge über den Bypass, d.h. an dem Primärluftströmungsquerschnitt des Mühlenluftwärmetauschers vorbei, durchgesetzt werden, die zum Erreichen der minimalen Feuerungswärmeleistung des Dampferzeugers zum Betrieb ohne Stützfeuereinsatz (Zufeuerung von Zündbrennstoff oder Hilfsbrennstoff, wie z.B. Heizöl oder Erdgas, insbesondere mittels Zündlanzen) erforderlich ist. In technisch und konstruktiv relativ einfacher Weise lassen sich der Primärluftströmungsquerschnitt und der Primärluftbypassströnnungsquerschnitt mittels zugeordneter verstellbarer Klappen regelbar verschließen und öffnen. Die Erfindung zeichnet sich daher in vorteilhafter Weiterbildung dadurch aus, dass der Primärluftströmungsquerschnitt des Mühlenluftwärmetauschers und der im Primärluftkanalströmungsquerschnitt ausgebildete Primärluftbypass- strömungsquerschnitt jeweils mittels einer oder mehrerer verstellbarer Klappen regelbar verschließbar ausgebildet sind.

Um die gesamte im Primärluftkanal geförderte Primärluftmenge oder Mühlenheißluftmenge, die zum Betrieb des Dampferzeugers mit minimaler Feuerungswärmeleistung ohne Stützfeuerungseinsatz (Zufeuerung von Zündbrennstoff wie z.B. Heizöl oder Erdgas) erforderlich ist, durch den Primärluft- bypassströmungsquerschnitt fördern und leiten zu können, sieht die Erfindung in weiterer Ausgestaltung vor, dass der Primärluftbypassströmungsquerschnitt derart bemessen ist, dass die gesamte den Primärluftkanalströmungsquerschnitt durchströmende erwärmte Primärluft durch diesen hindurchführbar ist. Bei Dampferzeugern, die für die Verbrennung von Brennstoffen mit hohem Trocknungsbedarf (z.B. Biomasse) konzipiert sind, wird der Primärluftbypassströmungsquerschnitt derart bemessen, dass die gesamte den Primärluftströmungsquerschnitt durchströmende erwärmte Primärluft durch diesen hindurchführbar ist. Grundsätzlich ist diese Erfindung bei allen Dampferzeugern mit Mahlanlagen einsetzbar.

Um den Mühlenluftwärmetauscher wie sonst üblich verwenden sowie steuern und regeln zu können, ist dieser wasserseitig an eine übliche Wasserzu- und ableitung angeschlossen. In dieser Hinsicht sieht die Erfindung in Ausgestaltung vor, dass der Mühlenluftwärmetauscher wasserseitig an die Speisewasserleitung des Wasser/Dampf-Kreislaufes des Kraftwerks angeschlossen ist. Bei dem Mühlenluftwärmetauscher handelt es sich also um einen Luft/Wasser- Wärmetauscher. Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass während der Start- und Anfahrphase der Brenner des Dampferzeugers bei einer mehrere Mühlen umfassenden Mahlanlage die erwärmte Primärluft für die schrittweise Erwärmung einer Brennstoffmühle nach der anderen Brennstoffmühle genutzt wird. Diesbezüglich sieht die Erfindung in Ausgestaltung vor, dass bei mehreren an den Primärluftkanal angeschlossenen Brennstoffmühlen diesen die erwärmte Primärluft nacheinander in einer vorgesehenen Reihenfolge zugeführt wird, wobei die erwärmter Primärluft einer nächsten Brennstoffmühle erst nach erfolgter ausreichender Erwärmung der in der vorgesehenen Reihenfolge vorhergehenden Brennstoffmühle zugeführt wird. Hierbei ist es dann weiterhin möglich, auch zwei Brennstoffmühlen, insbesondere Kohlemühlen, parallel vorzuwärmen.

Damit während der Start- und Anfahrphase der Mühlenluftwärmetauscher auf dem gleichen Druck wie in der Speisewasserleitung gehalten werden kann und das Speisewasser im Mühlenluftwärmetauscher nicht zur Ausdampfung kommt, wird der Mühlenluftwärmetauscher wasserseitig durchströmt. Die Erfindung zeichnet sich daher weiterhin auch dadurch aus, dass der Mühlenluftwärmetauscher während der jeweiligen Start- und Anfahrphase wasserseitig von einer Mindestdurchflussmenge an Kühlwasser durchströmt wird.

Wenn eine Regelung der wasserseitigen Mindestmenge nicht möglich ist, wird das Regelventil des Mühlenluftwärmetauschers für die Anfahrphase auf eine feste Stellung eingestellt. Schließlich sieht die Erfindung vor, dass zum Ende der Start- und Anfahrphase die Durchströmung des bis dahin verschlossenen Primärluftströmungsquerschnittes des Mühlenluftwärmetauschers ermöglicht wird. Zu diesem Zwecke zeichnet sich die Erfindung dadurch aus, dass mit dem Ende der jeweiligen Start- und Anfahrphase, insbesondere dann, wenn die mit kohlenstoffhaltigem Brennstoff befeuerten Brenner des Dampferzeugers auf eine Feuerung ohne Stützfeuereinsatz umgestellt werden, der bis dahin geöffnete Primärluftbypassströmungsquerschnitt geschlossen und der von der erwärmten Primärluft durchströmbare Primärluftströmungsquerschnitt des Mühlenluftwärmetauschers geöffnet und von der im Primärluftkanal geführten erwärmten Primärluft ausschließlich durchströmt wird. Hierbei wird in der Regel zunächst der bis dahin geschlossene, von der erwärmten Primärluft durchströmbare Primärluftströmungsquerschnitt des Mühlenluftwärmetauschers geöffnet und wird anschließend der bis dahin geöffnete Primärluftbypassströmungsquerschnitt geschlossen, so dass nun die im Primärluftkanal geführte erwärmte Primärluft ausschließlich den Primärluftströmungsquerschnitt des Mühlenluftwärmetauschers durchströmt.

Die Erfindung ist nachstehend anhand einer Zeichnung beispielhaft näher erläutert. Diese zeigt in

Fig. 1 in einer schematischen Prinzipdarstellung ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäß ausgestatteten Mühlenluftwärmetauschers nach der Erfindung und in

Fig. 2 ein prinzipielles Schaltschema einer Mühlenanlage nach einem

Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Das Ausführungsbeispiel betrifft ein Kohlekraftwerk mit einem kohlebefeuerte Brenner aufweisenden Dampferzeuger, wobei den Brennern in Kohlemühlen einer

Mahlanlage gemahlene und getrocknete Kohle als Brennstoff zugeführt wird.

Insofern handelt es sich hierbei um ein spezielles Ausführungsbeispiel eines

Kraftwerks, das mit kohlenstoffhaltigem Brennstoff befeuerte Brenner eines

Dampferzeugers aufweist, die in Brennstoffmühlen gemahlenen Brennstoff verfeuern. Die hier beschriebene Mahlanlage entspricht der üblichen Ausstattung eines Kraftwerkes mit Kohlemühlen, so dass darauf hier nicht näher eingegangen wird.

Figur 1 zeigt einen angedeuteten und mit 1 bezeichneten Primärluftkanal in dessen Primärluftkanalströmungsquerschnitt 2 ein Mühlenluftwärmetauscher 3 angeordnet ist. Der Mühlenluftwärmetauscher 3 ist in dem Primärluftkanalströmungsquerschnitt 2 derart angeordnet, dass er mit seinem von der Primärluft 16 durchströmbaren Primärluftströmungsquerschnitt 4 diesen bis auf einen Primärluftbypassströmungsquerschnitt 5 überdeckt. Der Primärluftbypassströnnungsquerschnitt 5 ist an den Primärluftströmungsquerschnitt 4 anschließend und benachbart zu diesem angeordnet und ausgebildet. Damit muss die gesamte, den Primärluftkanal 1 durchströmende Primärluftmenge entweder den Primärluftströmungsquerschnitt 4 des Mühlenluftwärmetauschers 3 und/oder den Primärluftbypassströmungsquerschnitt 5 durchströmen. Auf der sozusagen strömungsrückwärtigen Seite 6 des Mühlenluftwärmetauschers 3 setzt sich der Primärluftkanal 1 fort und leitet die gesamte, durch den Primärluftströmungsquerschnitt 4 und/oder den

Primärluftbypassströmungsquerschnitt 5 geströmte Primärluft 16 zu einer eine oder mehrere Brennstoffmühlen in Form von Kohlemühlen 17 - 20 umfassenden Mahlanlage 21 (Figur 2) des Kohlekraftwerks.

Der Primärluftbypassströmungsquerschnitt 5 ist mittels mindestens einer diesem zugeordneten Klappe 7 regelbar verschließbar. Ebenso ist innerhalb des Primärluftkanals 1 ein der Öffnung des Primärluftströmungsquerschnittes 4 entsprechender Primärluftteilkanal 8 ausgebildet, mittels welchem dem Primärluftströmungsquerschnitt 4 des Mühlenluftwärmetauschers 3 Primärluft zuführbar ist. Dieser Primärluftteilkanal 8 ist mittels im Ausführungsbeispiel dreier verstellbarer oder verschwenkbarer Klappen 9, 10 und 1 1 regelbar verschließbar. Durch die Verstellbarkeit der Klappen 7 und 9 - 1 1 ist es möglich, die im Primärluftkanal 1 geförderte Primärluft 16 in Abhängigkeit von der jeweiligen Öffnungs- oder Verschlussstellung der einzelnen Klappen 7, 9 - 1 1 auf den Primärluftströmungsquerschnitt 4 und/oder den Primärluftbypassströmungs- querschnitt 5 zu verteilen. Der Primärluftbypassströmungsquerschnitt 5 ist dabei im Ausführungsbeispiel derart bemessen, dass gewünschtenfalls auch die gesamte im Primärluftkanal 1 geförderte erwärmte Primärluft 16 durch diesen hindurchgeleitet werden kann. Der Primärluftbypassströmungsquerschnitt 5 ist dabei vorzugsweise zumindest derart bemessen, dass der Primärluftdurchsatz durch den Primärluftbypassströmungsquerschnitt 5 hindurch zumindest für den Betrieb von einer der Brennstoffmühlen 17 - 20 ausreichend bemessen ist. Wasserseitig ist der Mühlenluftwärmetauscher 3 über eine Speisewasserzuführleitung 12 und eine Speisewasserabführleitung 13 mit dem Wasser/Dampf-Kreislauf des zugeordneten Kohlekraftwerkes verbunden. Das Kohlekraftwerk umfasst in üblicher Weise einen Dampferzeuger mit kohlenbefeuerten Brennern und einem an den Dampferzeuger angeschlossenen Wasser/Dampf-Kreislauf, welche hier nicht dargestellt sind. Der Mühlenluftwärmetauscher 3 ist in die Primärluftzuführung oder Mühlenheißluftzuführung in üblicher Art und Weise integriert, wobei diese auch wie üblich von einem regenerativen Luftvorwärmer ausgehend eine Primärluftleitungsverbindung zu den einzelnen Mühlen 17 - 20 darstellt, wobei der Primärluftkanal 1 in der Regel als einziger Kanal mit dem Mühlenluftwärmetauscher 3 ausgestattet ist und die Abzweigungen 1 a, 1 b, 1 c, 1 d zu einzelnen Mühlen 17, 18, 19, 20 der Mahlanlage 21 in Bezug auf die Strömungsrichtung der Primärluft 16 stromabwärts des Mühlenluftwärmetauschers 3 vorgesehen sind. Diese Einrichtungen sind bis auf die schematische Darstellung der Fig. 2 nicht näher dargestellt, da sie der üblichen Ausgestaltung von Kohlekraftwerken entsprechen. Die Figur 2 zeigt einen Luftvorwärmer (LUVO) 14, mittels welchem von einem durch eine Rauchgasleitung 15 zugeführten Rauchgas des Dampferzeugers Wärmeenergie an entgegengesetzt strömende Luft, beispielsweise zugeführte Primärluft 16 übertragen wird. Die zugeführte Primärluft 16 wird in dem Primärluftkanal 1 einer vier Kohlenmühlen 17, 18, 19, 20 umfassenden Mahlanlage 21 zugeführt, wobei von den Primärluftkanal 1 jeweils zu einer einzelnen Kohlenmühle 17, 18, 19, 20 führende Abzweigleitungen 1 a-1d ausgebildet sind. In dem Rauchgaskanal 1 ist der erfindungsgemäß ausgebildete Mühlenluftwärmetauscher 3 angeordnet. In Bezug auf die Primärluftströmungsrichtung stromaufwärts des Mühlenluftwärmetauschers 3 mündet in den erwärmte Primärluft 16 fördernden Primärluftkanal 1 eine vor Eintritt der Primärluft 16 in den Luftvorwärmer abzweigende kalte Primärluftabzweigleitung 22 in den Primärluftkanal 1 ein. Neben dem Primärluftkanal 1 führt auch ein zweiter Primärluftkanal 23 erwärmte Primärluft zu den Mühlen 17-20 und führt ein dritter Primärluftkanal 24 kalte Primärluft zu den Mühlen 17-20.

Mit dem erfindungsgemäßen Kraftwerk und der in den Figuren 1 und 2 dargestellten Anordnung lässt sich während einer Start- und Anfahrphase des Dampferzeugers des Kohlekraftwerkes eine möglichst hohe Primärlufttemperatur zur Vorwärmung der Mühlen 17 - 20 erreichen. Der Primärluftströmungsquerschnitt 4 des Mühlenluftwärmetauschers 3 wird insbesondere dann vollständig verschlossen und der Primärluftbypassströmungsquerschnitt 5 wird insbesondere dann völlig geöffnet, wenn sich der Mühlenluftwärmetauscher 3 auf einem niedrigen Temperaturniveau befindet, bei welchem die mittlere Temperatur am Speisewassereintritt und am Speisewasseraustritt des Mühlenluftwärmetauschers <200 °C ist. Dies ist in der Regel bei einem Kaltstart des Dampferzeugers und somit einer Start- und Anfahrphase des Dampferzeugers der Fall. In einer solchen Start- und Anfahrphase des Dampferzeugers wird die Absperrklappe 7 des Primärluftbypassströmungsquerschnittes 5 auf „vollständig auf" gestellt und werden die Absperrklappen 9 bis 1 1 des Primärluftströmungsquerschnittes 4 auf „vollständig zu" gestellt, so dass der luftseitige Bypass zum Mühlenluftwärmetauscher 3 vollständig geöffnet ist. Wasserseitig wird mit einer Mengenregelung ein Mindestdurchfluss des Mühlenluftwärmetauschers 3 eingestellt, so dass es nicht zu einer Ausdampfung in den Wärmetauscherflächen des Mühlenluftwärmetauschers 3 kommen kann. Wenn im Verlaufe der Start- und Anfahrphase die Rauchgastemperatur des den Dampferzeuger verlassenden Rauchgases hinter dem im Rauchgaskanal angeordneten regenerativen Luftvorwärmer (LUVO) 14 eine erforderliche Temperatur von mindestens 120 °C erreicht hat, können die an den Primärluftkanal 1 angeschlossenen Kohlenmühlen 17 - 20 vorgewärmt werden. Zu diesem Zeitpunkt wird dann erwärmte Primärluft 16 dem Primärluftkanal 1 zugeführt und bei der vorstehend beschriebenen Stellung der Klappen 7 und 9-1 1 vollständig durch den Primärluftbypassströmungsquerschnitt 5 und an dem Primärluftströmungsquerschnitt 4 vorbei der oder den Kohlemühlen 17-20 zugeführt. Aufgrund der vorgenommenen Schaltung der Klappen 7 und 9-1 1 bleiben der Wärmeenergieinhalt und die Temperatur der erwärmten Primärluft 16 beim Passieren des Mühlenluftwärmetauschers 3 annähernd konstant und unverändert. Bei einer mehrere Kohlenmühlen 17-20 aufweisenden Mahlanlage 21 werden diese der Reihe nach mit der erwärmten Primärluft 16 beaufschlagt, d. h. zunächst wird eine erste Kohlenmühle 17 mit der erwärmten Primärluft 16 beaufschlagt und wenn diese dann die für einen Start notwendige Temperatur erreicht hat, wird die Primärluft 16 der nächsten Mühle 18 zugeleitet, bis alle Mühlen 17 - 20 die notwendige Temperatur aufweisen. Wenn dann eine oder mehrere der Mühlen 17 - 20 in Betrieb gehen oder in Betrieb gegangen sind und die minimale Feuerungswärmeleistung ohne Stützfeuerungseinsatz erreicht worden ist und eine Kühlung der Primärluft erforderlich ist, werden die Absperrklappen 9-1 1 aufgefahren, so dass der Primärluftströmungsquerschnitt 4 für die Durchströmung mit erwärmter Primärluft freigegeben ist und wird die Absperrklappe 7 zugefahren, so dass der Primärluftbypassströmungsquerschnitt 5 geschlossen ist. (Die Absperrklappen 9-1 1 werden jedoch spätestens dann aufgefahren, wenn der Primärluftbypassströmungsquerschnitt nicht mehr ausreicht, um die erforderliche Primärluftmenge durchzusetzen.) Damit ist die Start- und Anfahrphase beendet und wird der Mühlenluftwärmetauscher 3 nunmehr im Rahmen der üblichen betrieblichen Fahrweise betrieben und geregelt, so dass er die übliche Temperaturregelung der Primärluft 16 vor der oder den Kohlenmühlen 17-20 („Primärluft vor Mühle") mithilfe des wasserseitig zugeführten und eine Kühlung der Primärluftströmungsquerschnittsflächen 4 bewirkenden

Speisewasserzuführung bewirkt. Es wird daher mit Ende der Start- und Anfahrphase auch die wasserseitige Mengenregelung des Mindestdurchflusses an Kühlmedium, d. h. an Speisewasser, umgestellt auf die übliche Temperaturregelung, wobei die Primärlufttemperatur in üblicher Weise auf den Bedarf der Kohlenmühle mit dem größten Wärmebedarf abgestellt wird.

Auch wenn im Ausführungsbeispiel nur eine Klappe 7 für den Verschluss des Primärluftbypassströmungsquerschnittes 5 vorgesehen ist und drei Klappen 7-1 1 für den Verschluss des Primärluftströmungsquerschnittes 4 vorgesehen sind, so können je nach Ausgestaltung natürlich auch jeweils nur eine oder auch mehrere Klappen vorgesehen sein, um den Primärluftströmungsquerschnitt 4 oder den Primärluftbypassströmungsquerschnitt 5 regelbar verschließbar auszugestalten. Das „regelbar" bedeutet, dass die jeweilige Klappenstellung in beliebige Positionen zwischen „geschlossen" und „offen/auf" eingestellt werden kann, so dass damit die durchzulassenden Strömungsmengen variierbar geregelt werden können. Der Begriff„verschließbar" bedeutet, dass der einer oder den Klappen 7, 9-1 1 jeweils zugeordnete Strömungsquerschnitt, nämlich entweder der Primärluftströmungsquerschnitt 4 oder der Primärluftbypassströmungsquerschnitt 5, mittels der jeweils zugeordneten Klappen 7, 9-1 1 strömungstechnisch in Bezug auf die anströmende Primärluft 16 vollständig verschlossen werden kann.

Die Anfahrphase des Mühlenluftwärmetauschers beginnt mit dem Start der Zündfeuerung und damit des Stützfeuerungseinsatzes, bei welchem die mit Öl oder Gas als Hilfsbrennstoffen befeuerte Zündlanze in einem jeden Brenner betrieben wird. Das Ende der Anfahrphase des Mühlenluftwärmetauschers ist erreicht, wenn eine oder mehrere der Mühlen 17-20 in Betrieb gehen oder gegangen sind und die minimale Feuerungswärmeleistung ohne Stützfeuerungseinsatz im Dampferzeuger erreicht worden ist und eine Kühlung der Primärluft erforderlich ist und dann die Absperrklappen 9-1 1 aufgefahren und die Absperrklappe 7 zugefahren, also der Primärluftströmungsquerschnitt 4 für die Durchströmung mit erwärmter Luft freigegeben und der Primärluftbypassströmungsquerschnitt 5 für die Durchströmung mit erwärmter Primärluft geschlossen wird.