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Patent Searching and Data


Title:
COAL-FIRED POWER STATION
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2004/001290
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a coal-fired power station which is heated by dry firing and which comprises a boiler (1) which is connected to a dentrification catalyst (7) by means of a smoke-gas channel (6). A coarse ash separator (16) is arranged on the transition point between an ash funnel (5) of the boiler (1) and a horizontal section (15) of the smoke-gas channel (6), said coarse ash separator comprising an oscillatingly suspended sieve (17) and a stop (18) defining the neutral position of the sieve (17). The smoke-gas channel sets the sieve (17) in a pendular motion, whereby coarse ash particles are separated from the sieve and pass into the ash funnel (5). Said effect is improved by causing the sieve (17) to strike against the stop (18) during the pendular movement thereof. The sieve (17) also forms folds for enlarging the sieve surface and for increasing automatic cleaning effects. Said folds are directed counter to the direction of flow.

Inventors:
GROMMES KLAUS (DE)
SCHULTHOFF WOLFGANG (DE)
Application Number:
PCT/EP2002/014633
Publication Date:
December 31, 2003
Filing Date:
December 20, 2002
Export Citation:
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Assignee:
STEAG ENCOTEC GMBH (DE)
GROMMES KLAUS (DE)
SCHULTHOFF WOLFGANG (DE)
International Classes:
B01D46/10; B01D53/86; F23J15/02; (IPC1-7): F23J3/04
Foreign References:
DE4436207A11995-07-13
EP0764455A21997-03-26
EP0600440A21994-06-08
FR1387107A1965-01-29
CA929036A1973-06-26
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Claims:
Patentansprüche
1. Kohlekraftwerk mit einem Kessel (1), der von einer Trockenfeuerung be heizbar ist, einem an den Kessel (1) angeschlossenen Rauchgaskanal (6), der zu einem EntstickungKatalysator (7) führt, und einem Grobascheabscheider (16) der stromauf des Kata lysators (7) in einem Abschnitt (15) des Rauchgaskanals (6) angeordnet ist und ein Sieb (17) aufweist, das sich im we sentlichen über den gesamten Querschnitt des Rauchgaskanals (6) erstreckt, wobei das Sieb (17) des Grobascheabscheiders (16) vom Rauchgasstrom gegen die Wirkung einer Rückstellkraft aus ei ner Ruhestellung heraus auslenkbär ist.
2. Kohlekraftwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß die Ruhestellung des Siebes (17) durch einen An schlag (18) definiert ist.
3. Kohlekraftwerk nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge kennzeichnet, daß der Abschnitt (15) des Rauchgaskanals (6), in dem der Grobascheabscheider (16) angeordnet ist, im wesentlichen horizontal verläuft und daß das Sieb (17) des Grobascheabscheiders (16) gelenkig aufgehängt ist.
4. Kohlekraftwerk nach Anspruch 3, dadurch gekennzeich net, daß der die Ruhestellung des Siebes (17) definierende Anschlag (18), bezogen auf die gelenkige Aufhängung des Sie bes (17), stromabwärts versetzt ist.
5. Kohlekraftwerk mit einem Kessel (1), der von einer Trockenfeuerung be heizbar ist, einem an den Kessel (1) angeschlossenen Rauchgaskanal (6), der zu einem EntstickungsKatalysator (7) führt, und einem Grobascheabscheider (16), der stromauf des Kata lysators (7) in einem Abschnitt (15) des Rauchgaskanals (6) angeordnet ist und ein Sieb (17) aufweist, das sich im we sentlichen über den gesamten Querschnitt des Rauchgaskanals (6) erstreckt, wobei das Sieb (17) des Grobascheabscheiders (16) strom aufwärts gerichtete, im wesentlichen parallel zueinander verlaufende Falten (20) bildet.
6. Kohlekraftwerk nach Anspruch 5, dadurch gekennzeich net, daß die Falten (20) des Siebes (17) von ebenen, winklig zueinander stehenden Flächenabschnitten (19) gebildet wer den.
7. Kohlekraftwerk nach Anspruch 6, dadurch gekennzeich net, daß die Flächenabschnitte (19) des Siebes (17) an stromab angeordneten Stützgeflechten (24) anliegen.
8. Kohlekraftwerk nach Anspruch 7, dadurch gekennzeich net, daß die Flächenabschnitte (19) des Siebes (17) und die zugehörigen Stützgeflechte (24) auf Rahmen (21) gezogen sind, die an einem Traggestell (22) befestigt sind.
9. Kohlekraftwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 8, da durch gekennzeichnet, daß sich der Abschnitt (15) des Rauch gaskanals (6), der den Grobascheabscheider (16) enthält, an einen Aschetrichter (5) anschließt und daß der Grobascheab scheider (16) am Übergang vom Aschetrichter (5) zum Ab schnitt (15) des Rauchgaskanals (6) angeordnet ist.
Description:
Kohlekraftwerk Die Erfindung betrifft ein Kohlekraftwerk mit einem Kes- sel, der von einer Trockenfeuerung beheizbar ist, und mit einem an den Kessel angeschlossenen Rauchgaskanal, der zu einem Entstickungs-Katalysator führt.

Bei Trockenfeuerungen fällt die Asche als trockener Staub an, der zum Teil unten aus dem Feuerungsraum abgezo- gen, zum Teil aber auch vom Rauchgasstrom mitgerissen wird.

Der Entstickungs-Katalysator besteht aus Packungen von engen Kanälen, und der mitgerissene Staub hat die Tendenz, sich an den Katalysatorflächen abzulagern. Dies führt dazu, daß die Kanalwände zunehmend ihre katalytische Wirkung verlieren.

Man ist daher gezwungen, die Katalysatoren abzureinigen, häufig unter Einsatz von Rußbläsern oder aber auch durch An- wendung von Ultraschall. Es wurde gefunden, daß dennoch die Tendenz besteht, daß sich die Katalysatorkanäle zusetzen, und zwar derart, daß die Verstopfungen mit konventionellen Mitteln nicht mehr beseitigt werden können.

Neben einer Verminderung der katalytischen Wirkung er- höht sich durch die Reduzierung des Strömungsquerschnitts der Druckverlust. Ähnliche Verstopfungseffekte wurden am nachgeschalteten, regenerativ arbeitenden Luftvorwärmer be- obachtet. Der Druckverlust kann so stark werden, daß der stromab des Luftvorwärmers liegende Elektrofilter durch das nachgeschaltete Saugzuggebläse an seine Festigkeitsgrenzen gelangt. Dies kann dazu zwingen, die Last des Kraftwerks zu vermindern, eine Maßnahme, die nachteilig ist und außerdem selbstverständlich keine dauerhafte Lösung darstellt. Viel- mehr muß über kurz oder lang das Kraftwerk stillgesetzt wer- den, um die verstopften Katalysatoren auszutauschen. Auch in ausgebautem Zustand erweist sich eine Beseitigung der Ver- stopfungen als kaum praktikabel.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Entstickungs-Katalysator in einfacher und wirksamer Weise gegen solche Verstopfungen zu schützen, die mit konventio- nellen Mitteln nicht mehr zu beseitigen sind.

Zur Lösung dieser Aufgabe kennzeichnet sich das erfin- dungsgemäße Kohlekraftwerk durch die Merkmale im Patentan- spruch 1.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß es in Abhängigkeit von der Art der Kohle und von der Temperatur- verteilung innerhalb der Brennkammer zu örtlichen Über- schreitungen des Ascheerweichungspunktes kommen kann. Dies führt dazu, daß die ursprünglich trockenen, pulverförmigen Aschepartikel miteinander verkleben oder sogar zusammensin- tern. Es entstehen grobe Aschepartikel, die zwar in die Ka- talysatorkanäle eintreten, sich dort aber verhaken können und gemeinsam die Verstopfungen aufbauen. Die Haftung inner- halb der Katalysatorkanäle reicht aus, eine Abreinigung mit normalen Mitteln auszuschließen. Theoretisch könnte man die einzelnen Kanäle durchstoßen, praktisch jedoch nicht, wenn man bedenkt, daß die Katalysatorkanäle jeweils einen Quer- schnitt von größenordnungsmäßig 50mm2 aufweisen, während der Querschnitt des Abgaskanals bei größenordnungsmäßig 45m2 liegt. Die Kanäle sind ca. Im lang, und der Rauchgaskanal enthält 3 bis 4 derartiger Katalysatorebenen.

Die Erneuerung der Katalysatoren ist extrem kosteninten- siv, und zwar zum einen wegen der unvermeidbaren Still- standszeiten des Kraftwerks und zum anderen wegen der Beschaffungs-und Montagekosten der Katalysatoren.

Der erfindungsgemäße Grobascheabscheider verhindert, daß Aschepartikel solcher Größe, die eine Verstopfung der Kata- lysatorkanäle hervorrufen könnten, überhaupt zu den Kataly- satoren kommen. Das Sieb weist eine entsprechende Maschen- weite auf. Im übrigen erstreckt es sich im wesentlichen über den gesamten Querschnitt des Rauchgaskanals.

Von wesentlicher Bedeutung ist, daß das Sieb vom Rauch- gasstrom in Bewegung gehalten wird. Der Rauchgasstrom unter- liegt ständig geringfügigen Pulsationen, die ausreichen, die gewünschten Bewegungen oder Vibrationen des Siebes hervorzu- rufen. Hinzukommen heftige Änderungen des Rauchgasstroms, wenn nämlich die Last des Kraftwerks verfahren wird.

Die Bewegungen des Siebes führen dazu, daß die groben Aschepartikel, wenn sie denn an der Siebfläche haften soll- ten, abgeschüttelt werden. Dabei ist es besonders vorteil- haft, die Ruhestellung des Siebes durch einen Anschlag zu definieren, der die Rückstellbewegung des Siebes hin und wieder abrupt abbricht. Der dabei erzeugte Schlag läßt auch solche Partikel abspringen, die sich relativ fest im Sieb verhakt haben.

Das Sieb kann senkrecht zur Strömungsrichtung des Abgas- stroms oder auch geneigt dazu angeordnet sein. Als Rück- stellkraft kann die Kraft einer Feder eingesetzt werden.

Vorteilhafter wird es in aller Regel sein, die Schwerkraft als Rückstellkraft zu benutzen. Auch kann man das Sieb ela- stisch im Rauchgaskanal verankern, wobei die Rückstellkraft in der gelenkigen Lagerung des Siebes erzeugt wird. Die An- lenkung des Siebes im Inneren des Rauchgaskanals kann unten, seitlich oder aber auch oben erfolgen.

Im letztgenannten Fall ist es besonders vorteilhaft, wenn der Abschnitt des Rauchgaskanals, in dem der Grobasche- abscheider angeordnet ist, im wesentlichen horizontal ver- läuft und wenn das Sieb des Grobascheabscheiders gelenkig aufgehängt ist. Dies stellt eine sehr einfache und wirksame Konstruktion dar, wobei die Schwerkraft die Rückstellkraft f liefert.

Dabei kann der die Ruhestellung des Siebes definierende Anschlag, bezogen auf die gelenkige Aufhängung des Siebes, stromabwärts versetzt sein. Dies bedeutet, daß das Sieb in seiner Ruhestellung eine gewisse Schräglage einnimmt und daß es beim Rückpendeln bereits vor Erreichen einer Vertikalpo-

sition auf den Anschlag trifft. Die Reinigungswirkung durch Abklopfen des Siebes ist also besonders intensiv.

Die Merkmale des Patentanspruchs 5 kennzeichnen eine Lö- sung der gestellten Aufgabe, die unabhängig von der bisher diskutierten Lösung zur Anwendung kommen kann, bevorzugt al- lerdings gemeinsam mit der bisher diskutierten Lösung ange- wendet wird. Die im wesentlichen parallel zueinander verlau- fenden Falten des Siebes bewirken eine drastische Vergröße- rung der Siebfläche und bieten damit die Möglichkeit, die Sieböffnungen relativ klein auszubilden. Es wurde gefunden, daß die kritische Größe der groben Aschepartikel bei ca. 5mm beginnt. Vorzugsweise wird man also die Größe der Sieböff- nungen zu ca. 5mm x 5mm wählen. Zusätzlich zu diesem reinen Siebeffekt bewirkt die Faltenbildung noch eine verstärkte Selbstreinigung des Siebes. Die Partikel treffen schräg auf die Siebfläche auf, so daß ihre Bewegung eine Komponente parallel zur Siebfläche besitzt. Dies wirkt der Tendenz der Partikel entgegen, sich in den Sieböffnungen zu verhaken.

Hinzukommt, daß auch der Abgasstrom eine gewisse Umlenkung und Verwirbelung erfährt, was ebenfalls den Selbstreini- gungseffekt unterstützt.

Wesentlich ist, daß die Falten des Siebes stromaufwärts gerichtet sind und daß das Sieb selbst eine Orientierung be- sitzt, die die Partikel aus den Siebfalten herausfallen läßt. Ob das Sieb dabei senkrecht oder schräg angeströmt wird und ob es sich in einem horizontalen, einem vertikalen oder einem geneigten Rauchgaskanal befindet, spielt dabei keine Rolle.

Die Falten des Siebes können gewölbt sein. Vorteilhafter hingegen ist es, daß die Falten des Siebes von ebenen, wink- lig zueinander stehenden Flächenabschnitten gebildet werden.

Dies schließt ein im wesentlichen senkrechtes Auftreffen der Partikel auf bestimmte Siebflächenbereiche aus.

In Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß die Flächenabschnitte des Siebes an stromab angeordneten

Stützgeflechten anliegen. Dadurch wird verhindert, daß sich das Sieb durchbeult. Wie erwähnt, betragen die Abmaße der Sieböffnungen 5mm x 5mm, wobei der Draht des Siebes einen Durchmesser von lmm aufweist. Das Stützgeflecht hingegen be- sitzt vorzugsweise eine Maschengröße von 33mm x 33mm, und zwar bei einer Drahtstärke von ca. 3mm. Es wurde gefunden, daß bei diesen Abmaßen eine Erhöhung des Druckverlustes durch das Stützgeflecht minimal ist und daß andererseits das Sieb sehr zuverlässig gehalten wird.

Eine besonders einfache Konstruktion ergibt sich da- durch, daß die Flächenabschnitte des Siebes und die zugehö- rigen Stützgeflechte auf Rahmen gezogen sind, die an einem Traggestell befestigt sind. Bei auftretendem Verschleiß oder sonstigen Beschädigungen können die Rahmen einzeln ausge- tauscht werden.

In wesentlicher Weiterbildung der Erfindung wird vorge- schlagen, daß sich der Abschnitt des Rauchgaskanals, der den Grobascheabscheider enthält, an einen Aschetrichter an- schließt und daß der Grobascheabscheider am Übergang vom Aschetrichter zum Abschnitt des Rauchgaskanals angeordnet ist. Dies bewirkt, daß sämtliche vom Sieb des Grobascheab- scheiders abfallenden Aschepartikel direkt in den Asche- trichter gelangen und in den regulären Entsorgungsweg für die Asche gelangen.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels im Zusammenhang mit der beiliegenden Zeichnung näher erläutert. Die Zeichnung zeigt in : Figur 1 eine schematische Darstellung eines Kohlekraft- werks ; Figur 2 ein Modul eines zugehörigen Entstickungs-Kataly- sators ; Figur 3 eine Teilansicht der Einbauten eines zugehöri- gen, regenerativen Luftvorwärmers ; Figur 4 in stark schematisierter Darstellung einen Hori- zontalschnitt durch ein Sieb eines Grobascheabscheiders ;

Figur 5 eine rückwärtige Ansicht des Siebes nach Figur 4 ; Figur 6 das Detail"A"aus Figur 4 in vergrößertem Maß- stab.

Das Kohlekraftwerk nach Figur 1 weist einen Kessel 1 mit einer Brennkammer 2 für eine Trockenfeuerung auf, wobei sich an die Brennkammer 2 ein Aschetrichter 3 anschließt. Zum Kessel 1 gehören ferner Wärmetauscher 4, an deren Gehäuse sich ein weiterer Aschetrichter 5 anschließt. Der Kessel 1 ist über einen Rauchgaskanal 6 mit einem Entstickungs-Kata- lysator-7 verbundne. Letzterer weist eine Mehrzahl von Kata- lysatorstufen 8 auf, die jeweils aus Modulen 9 (siehe Figur 2) zusammengesetzt sind. Die Abmaße der von den Modulen 9 gebildeten Kanäle betragen 7, 1mm x 7, 1mm x 1000mm.

An den Entstickungs-Katalysator 7 schließt sich ein re- generativ arbeitender Luftvorwärmer 10 an, dessen Einbauten aus der Halb-Darstellung nach Figur 3 ersichtlich sind. Es folgen ein Elektrofilter 11, ein Saugzuggebläse 12 und ein REA-Wäscher 13, von dem'aus die gereinigten Rauchgase in ei- nen Kamin 14 gelangen.

Der Rauchgaskanal 6 schließt sich mit einem horizontalen Abschnitt 15 an den Aschetrichter 5 an. An der Übergangs- stelle ist ein Grobascheabscheider 16 vorgesehen, der ein pendelnd aufgehängtes Sieb 17 sowie einen die Ruhestellung des Siebes 17 definierenden Anschlag 18 umfaßt.

Während des Betriebes des Kraftwerks versetzt der Rauch- gasstrom das Sieb 17 des Grobascheabscheiders 16 in pen- delnde Bewegungen, und zwar aufgrund von Pulsationen im kon- stanten Abgasstrom sowie aufgrund von wechselnden Durchsät- zen bei Laständerungen. Die pendelnden Bewegungen bewirken, daß verklebte oder gesinterte grobe Aschepartikel, die am Sieb 17 hängengeblieben sind, von diesem herabfallen und in den Aschetrichter 5 gelangen. Unterstützt wird dieser Effekt dadurch, daß das Sieb 17 hin und'wieder am Anschlag 18 an- schlägt, was zum Abschleudern der Partikel führt. Auf diese

Weise werden die Kanäle der Katalysatorstufen 8 gegen den Eintritt grober Aschepartikel (> 5mm) geschützt, die sich sonst in den Kanälen festsetzen und diese verstopfen können.

Gleichermaßen wird der Luftvorwärmer 10 geschützt.

Der horizontale Schnitt gemäß Figur 4 zeigt, daß das Sieb 17 aus winklig zueinander stehenden, ebenen Flächenab- schnitten 19 besteht. Diese bilden Falten 20, die gegen die Strömungsrichtung gerichtet sind. Die groben Aschepartikel treffen also schräg auf die Flächenabschnitte 19 und werden parallel zu diesen abgeleitet. Dadurch vermindert sich die Tendenz, daß sich die Aschepartikel in den Sieböffnungen verhaken. Im übrigen erhöht die faltenförmige Ausbildung des Siebes 17 dessen Durchtrittsfläche, so daß ohne Erhöhung des Druckverlustes mit relativ kleinen Sieböffnungen gearbeitet werden kann.

Figur 5 zeigt, daß die Flächenabschnitte 19 des Siebes 17 auf Rahmen 21 gezogen sind, die an einem Traggestell 22 befestigt sind und sich individuell austauschen lassen. Wie aus der rückwärtigen Ansicht nach Figur 5 ersichtlich, be- findet sich das Traggestell 22 auf der stromab gelegenen Seite des Siebes 17.

Wie im Zusammenhang mit Figur 1 erläutert, ist das Sieb 17 pendelnd im Abschnitt 15 des Rauchgaskanals 6 aufgehängt.

Hierzu dienen Hängelemente 23, die in Figur 5 dargestellt sind.

Aus der Detail-Darstellung nach Figur 6 geht hervor, daß die Flächenabschnitte 19 des Siebes 17 jeweils auf einem Stützgeflecht 24 ruhen und zusammen mit diesem auf den je- weils zugehörigen Rahmen 21 aufgezogen sind. Während die Sieböffnungen die Abmaße 5mm x 5mm bei einer Drahtstärke von lmm aufweisen, beträgt die Maschengröße des Stützgeflechtes 33mm x 33mm bei einer Drahtstärke von 3mm. Die Stützge- flechte 24 verhindern ein Ausbeulen der zugehörigen Flächen- abschnitte 19. des Siebes 17.

Im Rahmen der Erfindung sind durchaus Abwandlungsmög- lichkeiten gegeben. Vor allen Dingen kann das Sieb bei pen- delnder Aufhängung eben ausgebildet oder bei faltenförmiger Ausbildung starr im Rauchkanal angeordnet sein, obwohl die beschriebene Kombination dieser Merkmale besonders vorteil- haft ist. Anstelle der pendelnden Aufhängung kommen belie- bige andere Befestigungsmöglichkeiten in Frage, auch solche, bei denen die Rückstellkraft nicht von der Schwerkraft, son- dern von der Kraft einer Feder oder einer elastischen Anlen- kung geliefert wird. Der Einsatz von Belästungsgewichten ist gleichermaßen möglich. Der die Ruhestellung definierende An- schlag kann eine Vorab-Auslenkung des Siebes bewirken. Die konstruktive Gestaltung nach den Figuren 5 und 6 ist zwar besonders vorteilhaft, jedoch auch durchaus abwandelbar.