DRENIK, Olivier (3 Av des Trois Chênes, Belfort, Belfort, F-90018, FR)
HEIM, Michael (Brunnenstr. 22, Horb, 72160, DE)
MIRZA, Haider (Tübinger Str. 36, Remseck, 71686, DE)
BRUEGGEMANN, Hellmuth (Wäldenbronner Str. 57, Esslingen, 73732, DE)
DRENIK, Olivier (3 Av des Trois Chênes, Belfort, Belfort, F-90018, FR)
HEIM, Michael (Brunnenstr. 22, Horb, 72160, DE)
MIRZA, Haider (Tübinger Str. 36, Remseck, 71686, DE)
| Patentansprüche 1. Verfahren zur Verbesserung des dynamischen Verhaltens eines kohlegefeuerten Kraftwerkes bei primären und/oder sekundären Anforderungen des Elektrizitätsnetz-Betreibers an die Stromabgabe in das Netz, wobei das Kraftwerk eine Nennleistung ( RC ) aufweist und mit einer Feuerung betrieben wird, umfassend wenigstens eine Brennkammer für die Verfeuerung des Brennstoffes, wenigstens zwei ein direktes Feuerungssystem aufweisende Kohle-Mahlanlagen für die Zerkleinerung des Brennstoffes, wobei wenigstens eine dieser Kohle-Mahlanlagen ein zusätzliches indirektes Feuerungssystem aufweist und der Kohlenstaub der Brennkammer über das wenigstens ein Silo und Zuteilorgane aufweisende indirekte Feuerungssystem indirekt zugeführt wird und die weitere(n) Kohle-Mahlanlage(n) den Kohlenstaub der Brennkammer über das direkte Feuerungssystem direkt zuführt, und wobei bei einer Erhöhung der primären und/oder sekundären Anforderungen des Elektrizitätsnetzbetreibers an die Stromabgabe in das Netz die über Silo und Zuteilorganen indirekt zugeführte Kohlenstaubmenge gegenüber der momentanen Ist-Leistung bzw. gegenüber der durch die Kohle-Mahlanlage(n) jeweils zugeführten Kohlestaubmenge erhöht und dabei im Silo vorgehaltener Kohlenstaub abgezogen und in die Brennkammer eingebracht wird und wobei bei einer Reduzierung der primären und/oder sekundären Anforderungen des Elektrizitätsnetzbetreibers an die Stromabgabe in das Netz die über Silo und Zuteilorganen indirekt zugeführte Kohlenstaubmenge gegenüber der momentanen Ist-Leistung bzw. gegenüber der durch die Kohle-Mahlanlage(n) jeweils zugeführten Kohlestaubmenge verringert und dabei von der Mahlanlage überschüssig produzierter Kohlenstaub im Silo gespeichert wird. 2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Silo ein Speichervolumen ( VSp ) aufweist und im Normalbetrieb des indirekten Feuerungssystems volumenseitig in etwa zur Hälfte mit Kohlenstaub zur Vorhaltung und Verwendung bei Erhöhung der primären und/oder sekundären Anforderungen des Elektrizitätsnetzbetreibers an die Stromabgabe in das Netz gefüllt wird und das verbleibende Speichervolumen zur Aufnahme und Speicherung des überschüssig produzierten Kohlenstaubes bei Reduzierung der primären und/oder sekundären Anforderungen des Elektrizitätsnetzbetreibers an die Stromabgabe in das Netz verwendet wird. 3. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Erhöhung oder Verringerung der indirekt zugeführten Kohlenstaubmenge durch geregelte Erhöhung oder Verringerung der Durchsatzleistung der Zuteilorgane erfolgt. 4. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass bei Erhöhung oder Verringerung der indirekt zugeführten Kohlenstaubmenge der Volumenstrom des Fördergas-Gebläses geregelt erhöht oder verringert wird. 5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Erhöhung oder Verringerung der Durchsatzleistung der Zuteilorgane und/oder die Erhöhung oder Verringerung des Volumenstromes des Fördergas-Gebläses durch die von den Anforderungen des Elektrizitätsnetzes beeinflusste Blockleistungsregelung des kohlegefeuerten Kraftwerkes bewirkt wird. 6. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die primäre Anforderung durch ein ferngesteuertes Signal ausgelöst wird. 7. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die sekundäre Anforderung durch ein ferngesteuertes Signal ausgelöst wird. 8. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die sekundäre Anforderung durch schriftliche oder mündliche Anweisung an das Bedienpersonal des Kraftwerkes ausgelöst wird. 9. Anordnung zur Verbesserung des dynamischen Verhaltens eines kohlegefeuerten Kraftwerkes bei primären und/oder sekundären Anforderungen des Elektrizitätsnetz-Betreibers an die Stromabgabe in das Netz, wobei das Kraftwerk eine Nennleistung ( RC ) aufweist und mit einer Feuerung ( 1 ) ausgebildet ist, die im wesentlichen umfasst wenigstens eine Brennkammer für die Verfeuerung des Brennstoffes, wenigstens zwei ein direktes Feuerungssystem aufweisende Kohle-Mahlanlagen ( 2.1 , 2.2 ) für die Zerkleinerung des Brennstoffes, wobei wenigstens eine dieser Kohle-Mahlanlagen ( 2.1 , 2.2 ) ein zusätzliches indirektes Feuerungssystem aufweist und der Kohlenstaub der Brennkammer über das wenigstens ein Silo ( 5 ) und Zuteilorgane ( 10 ) aufweisende indirekte Feuerungssystem indirekt zuführbar ist und bei der/den weiteren Kohle- Mahlanlage(n) ( 2.1 , 2.2 ) der Kohlenstaub der Brennkammer über das direkte Feuerungssystem direkt zuführbar ist, und wobei bei einer Erhöhung der primären und/oder sekundären Anforderungen des Elektrizitätsnetzbetreibers an die Stromabgabe in das Netz die über Silo ( 5 ) und Zuteilorgane ( 10 ) indirekt zuführbare Kohlenstaubmenge gegenüber der momentanen Ist-Leistung bzw. gegenüber der durch die Kohle- Mahlanlage(n) ( 2.1 , 2.2 ) jeweils zuführbare Kohlestaubmenge erhöhbar und dabei im Silo ( 5 ) vorgehaltener Kohlenstaub abziehbar und in die Brennkammer einbringbar ist und wobei bei einer Reduzierung der primären und/oder sekundären Anforderungen des Elektrizitätsnetzbetreibers an die Stromabgabe in das Netz die über Silo ( 5 ) und Zuteilorganen ( 10 ) indirekt zuführbare Kohlenstaubmenge gegenüber der momentanen Ist-Leistung bzw. gegenüber der durch die Kohle- Mahlanlage(n) ( 2.1 , 2.2 ) jeweils zuführbare Kohlestaubmenge verringerbar und dabei von der Mahlanlage ( 2.1 , 2.2 ) überschüssig produzierter Kohlenstaub im Silo ( 5 ) speicherbar ist. |
Verfahren und Anordnung zur Verbesserung des dynamischen Verhaltens eines kohlegefeuerten Kraftwerkes bei primären und/oder sekundären Anforderungen des Elektrizitätsnetz-Betreibers an die Stromabgabe in das Netz
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und Anordnung zur Verbesserung des dynamischen Verhaltens eines kohlegefeuerten Kraftwerkes bei primären und/oder sekundären Anforderungen des Elektrizitätsnetz-Betreibers an die Stromabgabe in das Netz.
Die Konstanthaltung der Wechselspannungsfrequenz in Elektrizitätsnetzen stellt eine wichtige Aufgabe dar. Abweichungen von der vorgegebenen Frequenz können zum Versagen an das Netz angeschlossener Verbraucher und daraus resultierenden Folgeschäden führen.
Zu Abweichungen vom vorgegebenen Netzfrequenzwert kommt es vor allem dann, wenn sich die Leistungsanforderung an die mit dem Elektrizitätsnetz verbundenen Kraftwerke plötzlich ändert, weil z.B. ein Kraftwerk wegen einer Havarie vom Netz getrennt oder ein Großverbraucher zugeschaltet wird oder weil die Netzkonfiguration oder Netzaufteilung sich ändert. Um die Netzfrequenz auf dem vorgegebenen Wert konstant oder in einem bestimmten Toleranzbereich zu halten, muss im Rahmen der sogenannten Primärregelung bzw. Primärregelleistung dafür gesorgt werden, dass die Erzeugungsleistung und die Netzlast ausgeglichen bleiben und immer so viel elektrische Leistung erzeugt, wie durch die Netzlast beim Betrieb mit der vorgegebenen Netzfrequenz verbraucht wird. Die Primärregelung wird dabei noch von der Sekundärregelung bzw. Sekundärregelleistung unterstützt, die nach dem Ausregeln einer plötzlichen Änderung der verbrauchten oder der erzeugten Leistung durch die Primärregelung quasistationäre Abweichungen sowohl der Frequenz als auch der Übergabeleistung ausgleicht. Um Abweichungen vom vorgegebenen Netzfrequenzwert in kürzester Zeit entgegenwirken zu können, geben manche nationalen Netzbetreiber in ihren Standards vor, unter welchen Bedingungen bzw. Vorgaben dies zu bewerkstelligen ist. So schreibt beispielsweise der britische Netzbetreiber National Grid Electricity Transmission plc durch sein Dokument „The Grid Code", Issue 3 vor, dass im Falle einer Frequenzabweichung ein an das Elektrizitätsnetz verbundenes Kraftwerk beispielsweise bei einer Betriebsweise von 65% seiner Nennleistung die Kraftwerksleistung im Rahmen der Primärregelung bzw. der primären Anforderungen innerhalb von 10 Sekunden um 10 Prozent seiner Nennleistung angehoben wird und somit der Frequenzabweichung entgegengewirkt wird. Diese zeitlich sehr schnelle und vom Leistungsumfang sehr große Änderung stellt große Anforderungen an das Kraftwerk, insbesondere an ein kohlegefeuertes Kraftwerk.
Große kohlegefeuerte Kraftwerke sind in der Regel mit Kohlestaubfeuerungen ausgebildet, bei denen die in der Kohle-Mahlanlage gemahlene Kohle direkt über Kohlenstaubleitungen der Brennkammer des Kraftwerkes zugeführt werden (sogenannte "direkte" Kohlestaubfeuerungen). Die Aufbereitung des Brennstoffes ist eine der Hauptfaktoren für eine gute Verbrennung, einen guten Wirkungsgrad, geringe Emissionen und wenig Unverbranntes in der Asche, um dieses Nebenprodukt nutzen zu können. Zur Kohleaufbereitung muss sich die Kohle-Mahlanlage bzw. Kohlemühle in einem stationären Wärme- und Massenstromgleichgewicht befinden, was dazu führt, dass Laständerungen an der Kohlenstaubfeuerung und somit am Kraftwerk selbst nur langsam durchgeführt werden können und damit eine Verzugszeit bei vorgenommenen bzw. erforderlichen Laständerungen auftritt.
Die Verzugszeit der Kohlemühle bei sich ändernder Brennstoffmenge bzw. -aufgäbe ist ein wesentlicher Bestandteil der Anlagen-Gesamtverzugszeit. Die Verzugszeit der Kohlemühle kann entsprechend dem Rohkohleaufbereitungsprozess lang sein (abhängig von Feinheit, Feuchte, Härte der Rohkohle sowie der Mühlenbelastung) und wirkt sich daher nachteilig auf die Verzugszeit der Gesamtanlage aus. Aufgabe der Erfindung ist es nun, ein Verfahren zur Verbesserung des dynamischen Verhaltens eines kohlegefeuerten Kraftwerkes bei primären und/oder sekundären Anforderungen des Elektrizitätsnetz-Betreibers an die Stromabgabe in das Netz zu schaffen, bei dem die Verzugszeit der Kohlestaubfeuerung des Kraftwerkes so reduziert wird, dass das Kraftwerk die Vorgaben bzw. Bedingungen jeweiliger nationaler Betreiber von Elektrizitätsnetzen einhält. Es ist des weiteren eine Aufgabe der Erfindung, eine Anordnung zur Verbesserung des dynamischen Verhaltens eines kohlegefeuerten Kraftwerkes bei primären und/oder sekundären Anforderungen des Elektrizitätsnetz-Betreibers an die Stromabgabe in das Netz zu schaffen.
Die vorstehend genannte Aufgabe wird hinsichtlich des Verfahrens durch die Gesamtheit der Merkmale des Patentanspruches 1 und hinsichtlich der Anordnung durch die Gesamtheit der Merkmale des Patentanspruches 9 gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
Durch die erfindungsgemäße Lösung wird ein Verfahren und eine Anordnung zur Verbesserung des dynamischen Verhaltens eines kohlegefeuerten Kraftwerkes bei primären und/oder sekundären Anforderungen des Elektrizitätsnetz-Betreibers an die Stromabgabe in das Netz geschaffen, das bzw. die die nachfolgenden Vorteile aufweist:
Schaffung der Möglichkeit für Kraftwerksbetreiber, die erforderlichen Zulassungen zum Bauen und Betreiben von Kraftwerken in Übereinstimmung mit den vorgeschriebenen nationalen Netzfrequenzanforderungen zu erhalten. Durch Verkauf von Primärregelreserve wird es dem Kraftwerksbetreiber ermöglicht, die Anlage ökonomischer zu betreiben bzw. höhere Gewinne zu erzielen .
Dem Hersteller bzw. Anbieter derartiger Kraftwerke wird es ermöglicht, diese Kraftwerke auf weltweiten Märkten, z.B. UK, Irland, Frankreich, China, Indien, Singapur etc. anbieten bzw. verkaufen zu können. Eine vorteilhafte Ausbildung der Erfindung sieht vor, dass das ein Speichervolumen V Sp aufweisende Silo im Normalbetrieb des indirekten Feuerungssystems volumenseitig in etwa zur Hälfte mit Kohlenstaub zur Vorhaltung und Verwendung bei Erhöhung der primären und/oder sekundären Anforderungen des Elektrizitätsnetzbetreibers an die Stromabgabe in das Netz gefüllt wird und das verbleibende Speichervolumen zur Aufnahme und Speicherung des überschüssig produzierten Kohlenstaubes bei Reduzierung der primären und/oder sekundären Anforderungen des Elektrizitätsnetzbetreibers an die Stromabgabe in das Netz verwendet wird.
In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung erfolgt die Erhöhung oder Verringerung der indirekt zugeführten Kohlenstaubmenge durch eine geregelte Erhöhung oder Verringerung der Durchsatzleistung der Zuteilorgane. Damit kann exakt auf die Bedürfnisse bzw. auf das dynamische Verhalten des kohlegefeuerten Kraftwerkes eingegangen werden.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, bei Erhöhung oder Verringerung der indirekt zugefϋhrten Kohlenstaubmenge den Volumenstrom des Fördergas-Gebläses in geregelter Weise zu erhöhen oder zu verringern. Damit wird der reibungslose Eintrag des Kohlenstaubes in die Brennkammer aufrecht erhalten.
Vorteilhaft ist es, dass die Erhöhung oder Verringerung der Durchsatzleistung der Zuteilorgane und/oder die Erhöhung oder Verringerung des Volumenstromes des Fördergas-Gebläses durch die von den Anforderungen des Elektrizitätsnetzes beeinflusste Blockleistungsregelung des kohlegefeuerten Kraftwerkes bewirkt wird. Durch diese Maßnahme wird gewährleistet, dass im Falle einer Frequenzänderung bzw. einer Anforderung im Elektrizitätsnetz umgehend eine Beeinflussung der Netzregelung an die Blockleistungsregelung des kohlegefeuerten Kraftwerkes und deren Feuerung geht und damit ohne Zeitverlust eine Gegenmaßnahme eingeleitet wird, um das dynamische Verhalten des Kraftwerkes zu optimieren.
In vorteilhafter Ausbildung der Erfindung wird die primäre Anforderung bzw. die Primärregelung durch ein ferngesteuertes Signal ausgelöst. In weiterer vorteilhafter Ausbildung der Erfindung wird die sekundäre Anforderung bzw. die Sekundärregelung ebenfalls durch ein ferngesteuertes Signal ausgelöst.
Die sekundäre Anforderung bzw. die Sekundärregelung kann des weiteren durch schriftliche oder mündliche Anweisung an das Bedienpersonal des Kraftwerkes ausgelöst werden.
Nachstehend sind Ausführungsbeispiele der Erfindung an Hand der Zeichnungen und der Beschreibung näher erläutert.
Es zeigt:
Fig. 1 einen Auszug aus den britischen Elektrizitätsnetz -Vorschriften (Grid Code (UK)), wobei der Auszug das minimale Anforderungsprofil der Frequenzabhängigkeit für eine 0,5 Hz Frequenzänderung von der Soll- Frequenz aufzeigt (Minimum Frequency Response Requirement Profile for a 0,5 Hz frequency change from Target Frequency),
Fig. 2 einen Auszug aus den britischen Elektrizitätsnetz -Vorschriften (Grid Code (UK)), wobei der Auszug die Interpretation der Primär- und Sekundärregelung bzw. Primär- und Sekundäranforderung (Interpretation of Primary and Secondary Response Values) aufzeigt,
Fig. 3 schematisch dargestellt eine Anordnung zur Verbesserung des dynamischen Verhaltens eines kohlegefeuerten Kraftwerkes bei primären und/oder sekundären Anforderungen des Elektrizitätsnetz-Betreibers an die Stromabgabe in das Netz, wobei die Kohlemahlanlage einschließlich Kohlenstaubleitungen der Feuerung des Kraftwerkes dargestellt ist,
Fig. 4 schematisch dargestellt die Relation einer Leistungserhöhung in Abhängigkeit der Zeit und des Feuerungsverfahrens. In einem elektrischen Energieversorgungssystem (Elektrizitätsnetz) muss die erzeugte Leistung ständig im Gleichgewicht mit der Verbraucherleistung sein. Änderungen der Verbraucherlast bzw. Störungen von Kraftwerken beeinträchtigen dieses Gleichgewicht und verursachen Frequenzabweichungen im Netz, auf die die an der Primärregelung bzw. der Primäranforderung beteiligten Maschinen reagieren. Die Primärregelung bzw. die damit gleichgestellte Primäranforderung gewährleistet aufgrund ihres Regelverhaltens die Wiederherstellung des Gleichgewichtes zwischen erzeugter und verbrauchter Leistung innerhalb weniger Sekunden, wobei die Frequenz innerhalb der zulässigen Grenzwerte gehalten wird. Im Elektrizitätsnetz bestehen nach dem Ausregeln einer plötzlichen Änderung der verbrauchten oder erzeugten Leistung durch die Primärregelung bzw. der Primäranforderung quasistationäre Abweichungen (in Bezug auf die Sollwerte) sowohl der Frequenz Δf als auch der Übergabeleistung ΔPi zwischen den einzelnen Regelzonen. In diesem Zusammenhang tritt die Sekundärregelung bzw. Sekundäranforderung in Funktion, deren Zielsetzung es ist, die Frequenz auf ihren Sollwert und die Übergabeleistungen auf die vereinbarten Werte zurückzuführen und damit die gesamte aktivierte Primärregelleistung wieder als Reserve zur Verfügung zu haben.
Figur 1 zeigt die Interpretation der Primär- und Sekundärregelung bzw. Primär- und Sekundärregelleistung bzw. Primär- und Sekundäranforderung (Interpretation of Primary- and Secondary Response Values) der Britischen Elektrizitätsnetz-Vorschriften (Grid Code UK), die bei einer Frequenzabweichung (Frequency Change) von -0,5 Hz von der Soll-Frequenz (Target Frequency) des Elektrizitätsnetzes zu erfolgen hat. Das Diagramm der Fig. 1 zeigt auf, dass ein mit dem Elektrizitätsnetz verbundenes Kraftwerk gemäß der Primärregelung P innerhalb einer Zeitspanne T Sp von 10 Sekunden mit einem Anlagen-Ansprechverhalten (Plant response) reagieren und dabei die Kraftwerksleistung angehoben werden muss. Die Höhe der Leistungsanhebung innerhalb dieser Zeitspanne T Sp ist abhängig vom Lastbereich, mit dem das Kraftwerk zum Zeitpunkt des Frequenzabfalles gerade betrieben wird. Die Britischen Elektrizitätsnetz-Vorschriften setzen beispielsweise bei einer festgelegten angeforderten Mindestlast (Minimum Generation) von 65% der Nennleistung RC (Registered Capacity) des Kraftwerkes fest, dass bei dieser Teillast die Kraftwerksleistung innerhalb der 10 Sekunden um 10% (Prozentanteil A P ) der Nennleistung bzw. -kapazität RC des Kraftwerkes angehoben werden muss (siehe Figur 2). Gemäß der Figur 2 (die Abszisse zeigt den Lastbereich (in % der RC) des Kraftwerkes, die Ordinate zeigt die Primärbzw. Sekundärregelbereiche (in % der RC)) ist die Anhebung um 10% der Nennkapazität RC des Kraftwerkes zwischen dem Teillastbereich von 65 bis 80% der Kraftwerksnennleistung RC zu gewährleisten. Zwischen dem Teillastbereich von 80 bis 100% der Kraftwerksnennleistung RC nimmt die Leistungsanhebung linear von 10% auf 0 ab.
Im Falle einer Frequenzüberschreitung bzw. Reduzierung der primären und/oder sekundären Anforderungen des Elektrizitätsnetzbetreibers an die Stromabgabe in das Netz ist gemäß Figur 2 vorgesehen, die Kraftwerksleistung im Teillastbereich zwischen 95% und 70% der Nennleistung des Kraftwerkes innerhalb der 10 Sekunden um 10% der Nennleistung RC des Kraftwerkes abzusenken. Zwischen den Teillastbereichen von 70% bis 65% der Kraftwerksnennleistung RC nimmt die Leistungsabsenkung linear von 10% auf ca. 6,5 ab und zwischen 100% und dem Teillastbereich von 95% nimmt die Leistungsabsenkung linear von ca. 5% auf 10% zu. Figur 2 zeigt femer die vom Britischen Elektrizitätsnetz angeforderte Mindestlast (Minimum Generation MG) des Kraftwerkes auf, die bei 65% der Kraftwerksnennleistung liegt.
Figur 3 zeigt beispielhaft auf, wie sich diese aus den Britischen Elektrizitätsnetz- Vorschriften gestellten Anforderungen erfüllen lassen. Dazu wird die Feuerung 1 des erfindungsgemäßen und nicht dargestellten Kraftwerkes beispielhaft mit vier Kohle- Mahlanlagen 2.1 , 2.2, 2.3, 2.4 ausgebildet, die sämtlich die nicht dargestellte Brennkammer des Kraftwerkes direkt befeuern (Direktfeuerung bzw. direktes Feuerungssystem) können, wobei wenigstens eine der Kohle-Mahlanlagen 2.1 , 2.2, 2.3, 2.4 derart ausgebildet ist, dass damit die Brennkammer anstatt direkt auch indirekt befeuert (Indirekte Feuerung bzw. indirektes Feuerungssystem) werden kann, d.h. dass wenigstens eine der Kohle-Mahlanlagen 2.1 , 2.2, 2.3, 2.4 neben dem direkten Feuerungssystem zusätzlich noch mit einem indirekten Feuerungssystem ausgebildet ist.
Mit direkt befeuert bzw. einem direkten Feuerungssystem ist ausgesagt, dass die in der Kohle-Mahlanlage bzw. Kohlemühle 2.1 , 2.2, 2.3, 2.4 zerkleinerte Kohle über Kohlenstaubleitungen 3.1 , 3.2, 3.3, 3.4 mittels eines Trägergases bzw. Tragluft direkt der Brennkammer zugeführt und darin verfeuert wird. Dabei kann gemäß Figur 3 von jeder Kohle-Mahlanlage 2.1 , 2.2, 2.3, 2.4 jeweils eine Brennerebene bedient werden und die von den jeweiligen Kohle-Mahlanlagen 2.1 , 2.2, 2.3, 2.4 ausgehenden Kohlenstaubleitungen 3.1 , 3.2, 3.3, 3.4 bedienen jeweils die nicht dargestellten Brenner in den jeweiligen Ecken oder Seitenwänden der im allgemeinen rechteckigen Brennkammer des kohlegefeuerten Kraftwerkes.
Mit indirekt befeuert bzw. einem indirekten Feuerungssystem ist ausgesagt, dass die in der Kohle-Mahlanlage bzw. Kohlemühle 2.1 , 2.2, 2.3, 2.4 zerkleinerte bzw. gemahlene Kohle über Kohlenstaubleitungen 3.1 , 3.2, 3.3, 3.4 ausgetragen und zunächst in Richtung der Brennkammer geleitet wird, dann aber über jeweils eine in der Kohlenstaubleitung 3.1 , 3.2, 3.3, 3.4 angeordnete Kohlenstaub-Weiche 6 und über Speicherleitungen 7.1 , 7.2, 7.3, 7.4 einem für sämtliche Speicherleitungen gemeinsamen Abscheider 4 zugeführt wird. Im Abscheider 4 wird der Kohlenstaub von dem Trägergas bzw. Tragluft abgeschieden bzw. getrennt und über eine Verbindungsleitung 8 einem Silo 5 zugeführt und darin gespeichert. Über Zuführungsleitungen 9.1 , 9.2, 9.3, 9.4 sowie in diesen Zuführungsleitungen angeordnete und geregelte Zuteilorgane 10 kann der Kohlenstaub aus dem Silo 5 abgezogen und über jeweils eine Aufgabevorrichtung 15 und eine weitere Kohlenstaub-Weiche 13 den Kohlenstaubleitungen 3.1 , 3.2, 3.3, 3.4 stromabwärts der ersten Kohlenstaub-Weichen 6 zugeführt werden, um von diesen in die Brennkammer gefördert zu werden. Zur Beförderung des aus dem Silo 5 abgezogenen Kohlenstaubes in die Brennkammer wird den in den Zuführungsleitungen 9.1 , 9.2, 9.3, 9.4 stromabwärts der Zuteilorgane 10 angeordneten Aufgabevorrichtungen 15 über eine Fördergas- Leitung 1 1 ein Fördergas, beispielsweise Luft, zugeführt, die von einem Fördergαs-Gebläse 12 herangeführt wird. Die Aufgabevorrichtung 15 kann beispielsweise ein Injektor, ein Aufgabeschuh, eine Staubpumpe oder dgl. sein.
Das im Abscheider 4 abgeschiedene Trägergas bzw. Tragluft wird über eine Trägergas-Abführleitung 14 abgeleitet und der Atmosphäre zugeführt, wobei es davor nochmals in einem Staubabscheidesystem gereinigt wird. Das Trägergas kann anstatt in die Atmosphäre auch in die Brennkammer oder in die der Brennkammer nachgeschalteten Rauchgaszüge des kohlegefeuerten Kraftwerkes eingeleitet und im vorhandenen Staubabscheidesystem (z.B. E-Filter, Schlauchfilter oder dgl.) der Kraftwerksanlage von Staub befreit werden.
Abweichend zu Figur 3 kann jede der Speicherleitungen 7.1 , 7.2, 7.3, 7.4 jeweils einen eigenen Abscheider 4 sowie einen eigenen nachgeschalteten Silo 5 aufweisen, von denen dann die jeweiligen Zuführungsleitungen 9.1 , 9.2, 9.3, 9.4 abgehen.
Im Normalbetrieb des Kraftwerkes arbeiten die Kohle-Mahlanlagen 2.1 , 2.2, 2.3 der Feuerung 1 gemäß Figur 3 derart, dass der darin gemahlene Kohlenstaub über die jeweiligen Kohlenstaubleitungen 3.1 , 3.2, 3.3, 3.4 direkt der Brennkammer zur Verfeuerung zugeführt wird. Bei der Kohle-Mahlanlage 2.4, die beispielhaft (es kann anstatt der Mahlanlage 2.4 auch jede andere Mahlanlage sein) neben dem direkten Feuerungssystem zusätzlich mit einem indirekten Feuerungssystem ausgebildet ist, sind die in den Kohlenstaubleitungen 3.1 , 3.2, 3.3, 3.4 jeweils angeordneten Kohlenstaub- Weichen 6 und 13 derart eingestellt, dass der in der Kohle-Mahlanlage 2.4 gemahlene Kohlenstaub nicht direkt der Brennkammer, sondern über das Silo 5 der Brennkammer zugeführt wird. Dazu sind die in den Zuführungsleitungen 9.1 , 9.2, 9.3, 9.4 angeordneten Zuteilorgane 10 und Aufgabevorrichtungen 15 in Betrieb und Fördergas wird durch die Fördergasleitung 1 1 und das Fördergas-Gebläse 12 den Aufgabevorrichtungen 15 bereitgestellt. Das Fördergas nimmt in den Aufgabevorrichtungen 15 den jeweils von den Zuteilorganen 10 zugeteilten Kohlenstaub auf und fördert ihn in die Brennkammer. Die Fahrweise der Mahlanlage 2.4 ist derart, dass in der Regel zu Beginn des Betriebes die Mahlleistung der Mahlanlage 2.4 gegenüber der Mahlleistung der Mahlanlagen 2.1 , 2.2, 2.3 bzw. gegenüber dem momentanen Bedarf der Mahlleistung der Mahlanlage 2.4 bzw. gegenüber der momentanen Ist-Leistung der Mahlanlage 2.4 erhöht wird, um mit dem Überangebot an zerkleinertem Brennstoff das ein Speichervolumen V Sp aufweisende Silo 5 volumenseitig etwa zur Hälfte aufzufüllen. Nach erfolgter Befüllung des Silos 5 wird die Mahlleistung der Mahlanlage 2.4 denen der Mahlanlage 2.1 , 2.2, 2.3 bzw. dem momentanen Bedarf der Mahlleistung der Mahlanlage 2.4 angeglichen. Mit Ausnahme des Befüllvorganges des Silos 5 entspricht die Austrag- bzw. Förderleistung der Zuteilorgane 10 der mengenseitigen Mahlleistung der Mahlanlage 2.4, d.h. nach dem Befüllvorgang wird die Menge Kohlenstaub aus dem Silo 5 ausgetragen wie von der Mahlanlage 2.4 produziert und in das Silo 5 eingetragen wird, wobei kleinste Verluste im Abscheider 4 berücksichtigt sind.
Im Falle einer Frequenzänderung bzw. eines Frequenzabfalles bzw. einer Frequenzunterschreitung von beispielsweise 0,5 Hz des Elektrizitätsnetzes wird über die Netzregelung des Elektrizitätsnetzes bzw. deren primären und/oder sekundären Anforderungen des Elektrizitätsnetz-Betreibers an die Stromabgabe in das Netz die Blockleistungsregelung des kohlegefeuerten Kraftwerkes beeinflusst, die die Menge des durch die Zuteilorgane 10 aus dem Silo 5 ausgetragenen und der Brennkammer indirekt zugeführten Kohlenstaubes gegenüber der momentanen Ist-Leistung bzw. gegenüber der durch die Kohle-Mahlanlagen 2.1 , 2.2, 2.3 jeweils zugeführten Kohlestaubmengen wesentlich erhöht. Dabei kann in kürzester Zeit der im Silo 5 für diese Zwecke gespeicherte und vorgehaltene Kohlenstaub in die Brennkammer zur Verfeuerung eingebracht werden und damit seitens der Feuerung zur Verbesserung des dynamischen Verhaltens des kohlegefeuerten Kraftwerkes wesentlich beigetragen werden. Die momentane Ist-Leistung bezeichnet die Leistung bzw. die Teillast, mit der das kohlegefeuerte Kraftwerk momentan betrieben wird und von der auch die der Brennkammer zugeführte Brennstoffmenge und damit auch der jeweilige Durchsatz der einzelnen Kohle-Mahlanlagen 2.1 , 2.2, 2.3, 2.4 abhängig ist.
Im Falle einer Frequenzüberschreitung von beispielsweise 0,5 Hz des Elektrizitätsnetzes wird über die Netzregelung des Elektrizitätsnetzes bzw. deren primären und/oder sekundären Anforderungen des Elektrizitätsnetz-Betreibers an die Stromabgabe in das Netz die Blockleistungsregelung des kohlegefeuerten Kraftwerkes beeinflusst, die die Menge des durch die Zuteilorgane 10 aus dem Silo 5 ausgetragenen und der Brennkammer indirekt zugeführten Kohlenstaubes gegenüber der momentanen Ist- Leistung bzw. gegenüber der durch die Kohle-Mahlanlagen 2.1 , 2.2, 2.3 jeweils zugeführten Kohlestaubmengen wesentlich verringert und damit ebenso wie bei der Erhöhung der Kohlenstaubmenge seitens der Feuerung zur Verbesserung des dynamischen Verhaltens des kohlegefeuerten Kraftwerkes wesentlich beigetragen. Dabei wird von der Mahlanlage 2.4 während dieses Vorganges bereitgestellter und nicht benötigter, d.h. überschüssiger, Kohlenstaub im Silo 5 zwischengespeichert.
Zur Realisierung der Verbesserung des dynamischen Verhaltens eines kohlegefeuerten Kraftwerkes wird das der Kohle-Mahlanlage 2.4 nachgeschaltete Silo 5 mit einer entsprechenden Aufnahmekapazität bzw. einem Speichervolumen V Sp für den zu speichernden Kohlenstaub ausgelegt sowie ausgebildet. Es können aber auch noch weitere Kohle-Mahlanlagen der in Figur 3 beispielhaften vier Kohle-Mahlanlagen 2.1 , 2.2, 2.3, 2.4 mit jeweils einem indirektem Feuerungssystem und damit mit einem Silo 5 zur Speicherung von Kohlenstaub ausgebildet werden. Werden beispielhaft zwei, drei oder alle vier Kohle-Mahlanlagen 2.1 , 2.2, 2.3, 2.4 zusätzlich mit einer indirekten Feuerung bzw. einem indirekten Feuerungssystem ausgebildet, dann kann das gesamte erforderliche Speichervolumen bzw. die Aufnahmekapazität V Sp an Kohlenstaub auf die vorhandene Anzahl an Silos 5 aufgeteilt werden oder das Speichervolumen V Sp durch die erhöhte Anzahl an Silos 5 erhöht werden. Durch die zusätzliche Ausbildung mehrerer Mahlanlagen mit indirekten Feuerungssystemen und somit erhöhter Kohlenstaub-Speicherkapazität in den Silos 5 kann im Bedarfsfall die Dynamik der Brennstoffzuteilung des kohlegefeuerten Kraftwerkes weiter verbessert werden. Durch diese brennstoffseitige Verbesserung der Dynamik kann auch die Primär- und Sekundärreserve des kohlegefeuerten Kraftwerkes verbessert bzw. angehoben werden.
Das Speichervolumen V Sp des Silos 5 ist derart ausgelegt, dass bei normalem Betrieb, d.h. bei stationärem Zustand, das Speichervolumen V Sp des Silos 5 in etwa zur Hälfte gefüllt ist und dabei ausreichend Kohlenstaub gespeichert hat, um im Falle eines Frequenzαbfαlles bzw. einer primären und/oder sekundären Anforderung des Elektrizitätsnetz-Betreibers an die Stromabgabe in das Netz, d.h. eines instationären Zustandes, eine erhöhte Kohlenstaubmenge in die Brennkammer einbringen zu können, um das dynamische Verhalten des Kraftwerkes zu verbessern. Zum anderen muss das Silo 5 noch genügend Speicherkapazität aufweisen, um im Falle einer Frequenzüberschreitung bzw. einer primären und/oder sekundären Anforderung des Elektrizitätsnetz-Betreibers an die Stromabgabe in das Netz, also wiederum eines instationären Zustandes, eine verringerte Kohlenstaubmenge in die Brennkammer einbringen zu können und dabei die während des instationären Zustandes von der Mahlanlage 2.4 produzierte überschüssige Kohlenstaubmenge im Silo 5 aufzunehmen bzw. zu speichern.
Neben des Silos bzw. der Silos 5 können ferner die Zuteilorgane 10, die Aufgabevorrichtungen 15 und die Kohlestaubleitungen (Zuführungsleitungen 9.1 , 9.2, 9.3, 9.4 und Kohlestaubleitungen 3.1 , 3.2, 3.3, 3.4) stromabwärts des Silos bzw. der Silo 5 bis hin zur Brennkammer dimensionsseitig entsprechend ausgebildet werden, um die erforderlichen Brennstoffmengen in der erforderlichen kurzen Zeit durchleiten und der Brennkammer zuführen zu können. Das dazu benötigte Fördergas bzw. Tragluft wird durch die Fördergas-Leitung 1 1 und mittels des Fördergas-Gebläses 12 geregelt herangeführt.
Figur 4 zeigt schematisch das dynamische Verhalten einer direkten sowie einer indirekten Feuerung bzw. eines direkten sowie eines indirekten Feuerungssystems eines kohlegefeuerten Kraftwerkes auf. Während die Anhebung der Dampferzeugerleistung von L 0 auf L 1 bei der direkten Feuerung ausgehend von t 0 die Zeit t 2 benötigt, benötigt die Anhebung derselben Dampferzeugerleistung bei der indirekten Feuerung ausgehend von t 0 nur die Zeit t, und kommt damit einer idealen, sprungförmigen Anhebung innerhalb einer Zeit t 0 (Sprungantwort) wesentlich näher. Durch das erfindungsgemäße Verfahren bzw. der erfindungsgemäßen Anordnung, wenigstens eine der Kohle-Mahlanlagen 2.1 , 2.2, 2.3, 2.4 neben der direkten Feuerung mit einer indirekten Feuerung auszubilden und als indirekte Feuerung zu betreiben und bei einer Frequenzänderung im Elektrizitätsnetz bzw. einer primären und/oder sekundären Anforderung des Elektrizitätsnetz-Betreibers an die Stromabgabe in das Netz die Menge des aus dem Silo 5 ausgetragenen und der Brennkammer indirekt zugeführten Kohlenstaubes gegenüber der indirekt zugeführten Kohlenstaubmenge bei stabiler Netzfrequenz zu erhöhen oder zu verringern, kann das dynamische Verhalten der Feuerung gemäß Figur 4 und somit auch das Anlagen-Ansprechverhalten, d.h. das dynamische Verhalten des kohlegefeuerten Kraftwerkes wesentlich verbessert werden. Die Anhebung der Dampferzeugerleistung von L 0 auf L 1 stellt einen Prozentanteil A P der Kraftwerksnennleistung RC dar, beispielsweise eine Anhebung um 10% der Kraftwerksnennleistung RC.
Im Falle einer Wartung oder eines Ausfalles eines Zuteilorganes 10 oder einer Aufgabevorrichtung 15 des indirekten Feuerungssystems an der Kohle-Mahlanlage 2.4 kann die Kohle-Mahlanlage 2.4 als direktes Feuerungssystem weiterbetrieben werden, indem die Kohlenstaub-Weichen 6 und 13 umgestellt und der Kohlenstaub durch die Kohlenstaubleitungen 3.1 , 3.2, 3.3, 3.4 direkt der Brennkammer zugeführt wird und das Silo 5 sowie die Zuteilorgane 10 und die Aufgabevorrichtungen 15 somit gebypasst (Bypass) werden. Sind weitere Kohle-Mahlanlagen 2.1 , 2.2, 2.3 zusätzlich mit einem indirekten Feuerungssystem ausgebildet, so kann eine oder mehrere Kohle- Mahlanlagen mittels Umstellung der Kohlenstaub-Weichen 6 und 13 auf den Betrieb als indirektes Feuerungssystem umgestellt werden und so das in Wartung befindliche indirekte Feuerungssystem der Kohle-Mahlanlage 2.4 einstweilen ersetzen.
Selbstverständlich können mit dem erfindungsgemäßen Verfahren bzw. der erfindungsgemäßen Anordnung hinsichtlich der Primär- und Sekundärregelung bzw. der Primär- und Sekundäranforderung und daraus des Anlagen-Ansprechverhaltens bzw. hinsichtlich des verbesserten dynamischen Verhaltens eines kohlegefeuerten Kraftwerkes nicht nur die beispielhaft angeführten Britischen Elektrizitätsnetz- Vorschriften und deren Anforderungen eingehalten bzw. erfüllt werden, sondern auch weitere nationale oder internationale Vorschriften, die ein schnelles bzw. verbessertes dynamisches Verhalten eines kohlegefeuerten Kraftwerkes erfordern. Dazu müssen lediglich gegebenenfalls das Speichervolumen V Sp des bzw. der Silos 5 sowie die Durchsαtzleistungen der Zuteilorgαne 10 und/oder der Aufgαbevorrichtungen 15 und/oder des Fördergαs-Gebläses 12 den Vorschriften angepasst werden.
Bezugszeichenliste:
1 Feuerung
2. 1 Kohlemαhlαnlαge
2. 2 Kohlemαhlαnlαge
2. 3 Kohlemαhlαnlαge
2. 2 Kohlemαhlαnlαge
3. 1 Kohlenstαubleitung
3. 2 Kohlenstαubleitung
3. 3 Kohlenstαubleitung
3. 4 Kohlenstαubleitung
4 Abscheider
5 Silo
6 Kohlenstaub-Weiche
7. 1 Speicherleitung
7. 2 Speicherleitung
7. 3 Speicherleitung
7. 4 Speicherleitung
8 Verbindungsleitung
9. 1 Zuführungsleitung
9. 2 Zuführungsleitung
9. 3 Zuführungsleitung
9. 4 Zuführungsleitung
10 Zuteilorgan
1 1 Fördergas-Leitung
12 Fördergas-Gebläse
13 Kohlenstaub-Weiche
14 Trägergas-Abführleitung
15 Aufgabevorrichtung