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DE2846356C2 - Method for operating a furnace, in particular for steam generators - Google Patents

Method for operating a furnace, in particular for steam generators

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Publication number
DE2846356C2
DE2846356C2 DE2846356A DE2846356A DE2846356C2 DE 2846356 C2 DE2846356 C2 DE 2846356C2 DE 2846356 A DE2846356 A DE 2846356A DE 2846356 A DE2846356 A DE 2846356A DE 2846356 C2 DE2846356 C2 DE 2846356C2
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DE
Germany
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flue gas
air
furnace
heated
fed
Prior art date
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Expired
Application number
DE2846356A
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German (de)
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DE2846356A1 (en
Inventor
Rudolf 4200 Oberhausen Kuhn
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Deutsche Babcock AG
Original Assignee
Deutsche Babcock AG
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Filing date
Publication date
Application filed by Deutsche Babcock AG filed Critical Deutsche Babcock AG
Priority to DE2846356A priority Critical patent/DE2846356C2/en
Publication of DE2846356A1 publication Critical patent/DE2846356A1/en
Application granted granted Critical
Publication of DE2846356C2 publication Critical patent/DE2846356C2/en
Expired legal-status Critical Current

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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23CMETHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C9/00Combustion apparatus characterised by arrangements for returning combustion products or flue gases to the combustion chamber
    • F23C9/003Combustion apparatus characterised by arrangements for returning combustion products or flue gases to the combustion chamber for pulverulent fuel
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23KFEEDING FUEL TO COMBUSTION APPARATUS
    • F23K1/00Preparation of lump or pulverulent fuel in readiness for delivery to combustion apparatus
    • F23K1/04Heating fuel prior to delivery to combustion apparatus
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23LSUPPLYING AIR OR NON-COMBUSTIBLE LIQUIDS OR GASES TO COMBUSTION APPARATUS IN GENERAL ; VALVES OR DAMPERS SPECIALLY ADAPTED FOR CONTROLLING AIR SUPPLY OR DRAUGHT IN COMBUSTION APPARATUS; INDUCING DRAUGHT IN COMBUSTION APPARATUS; TOPS FOR CHIMNEYS OR VENTILATING SHAFTS; TERMINALS FOR FLUES
    • F23L15/00Heating of air supplied for combustion
    • F23L15/04Arrangements of recuperators
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Feuerung, insbesondere für Dampferzeuger, mit Aufheizung der Verbrennungsluft, in einem rauchgasbeheizten Luftvorwärmer, bei dem ein Teilstrom des gereinigten Rauchgases aus der Rauchgasleitung hinter dem Luftvorwärmer abgesaugt und zur Feuerung rezirkuliert wird.The invention relates to a method for operating a furnace, in particular for steam generators, with heating of the combustion air in a flue gas-heated air preheater, in which a partial flow of the cleaned flue gas is sucked out of the flue gas line behind the air preheater and recirculated to the furnace.

Derartige Rauchgaszirkulationen sind beim Einsatz bestimmter Brennstoffe notwendig, um z. B. die Feuerraumtemperatur zum Schutz des Feuerraumes gegen Verschlackung herabzusetzen. Dies ist besonders beim Einsatz salzhaltiger Braunkohle erforderlich, da diese einerseits hohe Heizwerte, andererseits aber Aschen mit einem niedrigen Schmelzpunkt aufweisen. Ferner sind Rauchgasrezirkulationen notwendig, um bei bestimmten Brennstoffen den Mahlkreislauf zu inertisieren oder bei bestimmten Auslegungskriterien die Sekundär-, Primärluftimpulse an den Brennern zu verbessern.Such flue gas circulation is necessary when using certain fuels, for example to reduce the combustion chamber temperature to protect the combustion chamber from slagging. This is particularly necessary when using saline brown coal, as this has high calorific values on the one hand, but ashes with a low melting point on the other. Flue gas recirculation is also necessary to inertize the grinding circuit with certain fuels or to improve the secondary and primary air pulses on the burners with certain design criteria.

Es ist bei mit Braunkohlen gefeuerten Dampferzeugern bekannt, Feuergase aus dem Feuerungsraum des Dampferzeugers abzusaugen und der Gebläseschlägermühle zuzuführen. Bei öl- und gasgefeuerten Dampferzeugern werden Rezirkulationsgase auf der heißen Gasseite vor dem Luftvorwärmer entnommen. Eine derartige Entnahme kann für kohlenstaubgefeuerte Dampferzeuger aus Gründen des Verschleißes im Rezirkulationsgebläse nicht durchgeführt werden.It is known that in brown coal-fired steam generators, flue gases are extracted from the combustion chamber of the steam generator and fed to the fan mill. In oil and gas-fired steam generators, recirculation gases are extracted on the hot gas side before the air preheater. Such extraction cannot be carried out for coal-dust-fired steam generators due to wear in the recirculation fan.

Es ist bei kohlegefeuerten Dampferzeugern bekannt (KSG Register 7 (1962), Seiten 18 bis 19), die Kaltgasrückführung so zu schalten, daß der Luftvorwärmer umführt wird. Dieses hat zur Folge, daß hei gegebener Heizfläche des Luftvorwärmers bei steigendem Rezirkulationsanteil durch die Verschlechterung des Luft- Rauchgasverhältnisses die Abgastemperatur anstieg, was zur Verschlechterung des Kesselwirkungsgrades führte.It is known in coal-fired steam generators (KSG Register 7 (1962), pages 18 to 19 ) to switch the cold gas recirculation in such a way that the air preheater is bypassed. This has the consequence that, for a given heating surface of the air preheater, with an increasing recirculation rate, the exhaust gas temperature rises due to the deterioration of the air-flue gas ratio, which leads to a deterioration in the boiler efficiency.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die gattungsgemäße Feuerung durch eine Anderung der Massenströme von Luft und Rauchgas im Luftvorwärmer so zu gestalten, daß ein Anstieg der Temperatur des den Luftvorwärmer verlassenden Rauchgases vermieden wird.The invention is based on the object of designing the generic firing by changing the mass flows of air and flue gas in the air preheater in such a way that an increase in the temperature of the flue gas leaving the air preheater is avoided.

Diese Aufgabe wird ausgehend von einem eingangs genannten Verfahren erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das gereinigte, rezirkulierte kalte Rauchgas in einer getrennten Sektion des Luftvorwärmers parallel zur Verbrennungsluft vorgewärmt und anschließend der Feuerung zugeführt wird. Bei Kohlenstaubfeuerungen wird das erwärmte rezirkulierte Rauchgas über die Kohlenmühle der Feuerung zugeführt. Bei Öl- und Gasfeuerungen wird das rezirkulierte Rauchgas durch die Brenner oder durch den Feuerraumtrichter der Feuerung zugeführt.This object is achieved according to the invention on the basis of a method mentioned at the beginning in that the cleaned, recirculated cold flue gas is preheated in a separate section of the air preheater parallel to the combustion air and then fed to the furnace. In coal dust furnaces, the heated recirculated flue gas is fed to the furnace via the coal mill. In oil and gas furnaces, the recirculated flue gas is fed to the furnace via the burners or through the combustion chamber funnel.

Bei Anwendung dieses erfindungsgemäßen Verfahrens steigt die Temperatur des als Heizmedium dienenden, die Luftvorwärmer verlassenden Rauchgases bei höheren Heizwerten des Brennstoffes nicht an. Das Luft- Rauchgasverhältnis ist nahezu gleich der Auslegung ohne Rauchgasrezirkulation, da die durch die Rezirkulation hervorgerufene Vergrößerung der Rauchgasmenge durch die Aufheizung der Rezirkulationsgase wieder kompensiert wird. Bei gegebenen Luftein- und Austrittstemperaturen sowie bei gegebenen Abgastemperaturen erhöht sich die Temperaturdifferenz auf der heißen Luftseite bzw. der heißen Rauchgasseite des Luftvorwärmers, was zu einer spezifisch günstigeren Wertigkeit der Heizflächen führt.When using this method according to the invention, the temperature of the flue gas leaving the air preheater, which serves as a heating medium, does not rise when the fuel has a higher calorific value. The air-flue gas ratio is almost the same as the design without flue gas recirculation, since the increase in the amount of flue gas caused by the recirculation is compensated for by the heating of the recirculation gases. At given air inlet and outlet temperatures and at given exhaust gas temperatures, the temperature difference on the hot air side or the hot flue gas side of the air preheater increases, which leads to a specifically more favorable value of the heating surfaces.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher erläutert. Die Zeichnung stellt das Schaltschema zur Führung der Rauchgas- und Luftströme dar.An embodiment of the invention is shown in the drawing and is explained in more detail below. The drawing shows the circuit diagram for guiding the flue gas and air flows.

Der Dampferzeuger, von dem nur der Feuerraum 1 angedeutet ist, wird mit staubförmiger Braunkohle befeuert. Von dem Feuerraum 1 führt ein Feuergasrücksaugschacht 2 zu einer Schlägermühle 3. Von einem Zuteiler 4 gelangt die Rohbraunkohle in dem Feuergasrücksaugschacht 2 und von dort zusammen mit den, der Trocknung der Rohbraunkohle dienenden, heißen Feuerraumgasen in die Schlägermühle 3. Das Kohlenstaub- Gasgemisch wird über Staubleitungen 5 den Staubbrennern 6 zugeführt.The steam generator, of which only the combustion chamber 1 is indicated, is fired with pulverized brown coal. A combustion gas return shaft 2 leads from the combustion chamber 1 to a beater mill 3 . From a distributor 4 , the raw brown coal passes into the combustion gas return shaft 2 and from there into the beater mill 3 together with the hot combustion chamber gases used to dry the raw brown coal. The coal dust-gas mixture is fed to the dust burners 6 via dust lines 5 .

Das den Feuerraum 1 des Dampferzeugers verlassende Rauchgas durchströmt zunächst die nicht dargestellten Nachschaltheizflächen des Dampferzeugers. Danach wird es mit Hilfe eines in der Rauchgasleitung 7 angeordneten Saugzuggebläses 8 durch einen rauchgasbeheizten Luftvorwärmer 9 und ein Elektrofilter 10 gesaugt und gelangt anschließend gereinigt zu Kamin.The flue gas leaving the combustion chamber 1 of the steam generator first flows through the downstream heating surfaces of the steam generator (not shown). It is then sucked through a flue gas-heated air preheater 9 and an electrostatic precipitator 10 with the help of an induced draught fan 8 arranged in the flue gas line 7 and then reaches the chimney in a cleaned state.

Der im Rauchgaspfad angeordnete Luftvorwärmer 9 weist drei Sektionen auf, durch die Rauchgas, Verbrennungsluft und Rezirkulationsgas geführt werden. Die Verbrennungsluft wird von einem Frischlüfter 11 angesaugt und in einem dampfbeheizten Luftvorwärmer 12 vorgewärmt. Im Anschluß an den dampfbeheizten Luftvorwärmer 12 wird die Verbrennungsluft in dem rauchgasbeheizten Luftvorwärmer 9 weiter erhitzt. Die so erhitzte Luft wird den Luftdüsen 13 der Staubbrenner 6 zugeführt. Von der Rauchgasleitung 7 zweigt hinter dem Saugzuggebläse 8 eine Rezirkulationsleitung 14 ab. Mit Hilfe eines in der Rezirkulationsleitung 14 angeordneten Rezirkulationsgebläses 15 wird ein Teilstrom des gereinigten kalten Rauchgases über die Schlägermühle 3 in den Feuerraum 1 rückgeführt. Dieses rezirkulierte Rauchgas wird zuvor in der entsprechenden Sektion des rauchgasbeheizten Luftvorwärmers 9 parallel zur Verbrennungsluft erhitzt.The air preheater 9 arranged in the flue gas path has three sections through which flue gas, combustion air and recirculation gas are led. The combustion air is sucked in by a fresh air fan 11 and preheated in a steam-heated air preheater 12. Following the steam-heated air preheater 12, the combustion air is further heated in the flue gas-heated air preheater 9. The air heated in this way is fed to the air nozzles 13 of the dust burners 6. From the flue gas line 7 , behind the Induced draught fan 8 leads to a recirculation line 14. With the help of a recirculation fan 15 arranged in the recirculation line 14 , a partial flow of the cleaned cold flue gas is returned to the combustion chamber 1 via the beater mill 3. This recirculated flue gas is previously heated in the corresponding section of the flue gas-heated air preheater 9 in parallel with the combustion air.

Die hier zur Erläuterung der Erfindung beschriebene Verfahrensweise für die Verfeuerung von staubförmiger Braunkohle kann auch für die Verfeuerung von Steinkohlen zur Anwendung kommen, und zwar immer dann, wenn aus feuerungstechnischen oder aus Inertisierungsgründen eine Rezirkulation des gereinigten, kalten Rauchgases erforderlich wird.The procedure described here to explain the invention for the combustion of pulverulent lignite can also be used for the combustion of hard coal, whenever recirculation of the cleaned, cold flue gas is required for combustion-related or inerting reasons.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann auch bei Öl- und Gasfeuerungen eingesetzt werden. Kommt es bei diesen Feuerungen in erster Linie auf eine Senkung der Gehalte an Stickoxid im Rauchgas an, so wird das erwärmte rezirkulierte, gereinigte Rauchgas durch die Öl- bzw. Gasbrenner der Feuerung zugeführt. Wird eine Senkung der Feuerraumtemperatur aus kesselregelungstechnischen Gründen angestrebt, so empfiehlt es sich, das erwärmte gereinigte rezirkulierte Rauchgas durch den Feuerraumtrichter 16 in den Feuerraum 1 einzublasen.The method according to the invention can also be used in oil and gas firing systems. If the primary aim of these firing systems is to reduce the nitrogen oxide content in the flue gas, the heated, recirculated, cleaned flue gas is fed to the firing system via the oil or gas burners. If the aim is to reduce the combustion chamber temperature for boiler control reasons, it is recommended that the heated, cleaned, recirculated flue gas be blown into the combustion chamber 1 via the combustion chamber funnel 16 .

In der beigefügten Tabelle sind die Bilanzen im Luftvorwärmer einmal nach dem erfindungsgemäßen Verfah- ren (Spalte A) und einmal nach dem Stand der Technik mit Umführung des rezirkulierten Rauchgases (Spalte B) aufgeführt. Aus dieser Tabelle lassen sich die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens ohne weiteres ablesen. Die Rauchgasmengen vor dem Luftvorwärmer sind für beide Verfahren nahezu gleich (Zeile a). Bei gegebener Lufteintrittstemperatur von 40°C und gegebener Luftaustrittstemperatur von 280°C und gegebener Abgastemperatur von 150°C (Zeile i, j, d) erhöht sich die Temperaturdifferenz. auf der heißen Luft- bzw. Rauchgasseite von 30 auf 45°C (Differenz von Zeile a zu Zeile j), was zu einer spezifisch günstigeren Wertigkeit der Heizflächen führt. Die Leckagen an Luft werden um die Hälfte vermindert (Zeile b). Die Rauchgasmenge zum Kamin geht zurück (Zeile k). Ferner ergibt sich eine deutliche Verbesserung des Wirkungsgrades (Zeile m).
Luftwärmebilanzen
Dampfleistung 600 MW
Braunkohle, Hu 12 550 kJ/kg
A B Erfindungsgemäßes Verfahren Stand der Technik

The attached table shows the balances in the air preheater once according to the method according to the invention (column A ) and once according to the state of the art with bypass of the recirculated flue gas (column B ). The advantages of the method according to the invention can be easily seen from this table. The flue gas quantities upstream of the air preheater are almost the same for both methods (line a ). For a given air inlet temperature of 40°C and a given air outlet temperature of 280°C and a given exhaust gas temperature of 150°C (lines i , j , d ), the temperature difference on the hot air or flue gas side increases from 30 to 45°C (difference from line a to line j ), which leads to a specifically more favorable value of the heating surfaces. The air leaks are reduced by half (line b ). The amount of flue gas to the chimney is reduced (line k ). Furthermore, there is a significant improvement in efficiency (line m ).
Air heat balances
Steam output 600 MW
Lignite, Hu 12 550 kJ/kg
A B Inventive method State of the art

Claims (4)

1. Verfahren zum Betreiben einer Feuerung, insbesondere für Dampferzeuger, mit Aufheizung der Verbrennungsluft in einem rauchgasbeheizten Luftvorwärmer, bei dem ein Teilstrom des gereinigten Rauchgases aus der Rauchgasleitung hinter dem Luftvorwärmer abgesaugt und zur Feuerung rezirkuliert wird, dadurch gekennzeichnet, daß das gereinigte, rezirkulierte kalte Rauchgas in einer getrennten Sektion des Luftvorwärmers parallel zur Verbrennungsluft vorgewärmt und anschließend der Feuerung zugeführt wird. 1. Method for operating a furnace, in particular for steam generators, with heating of the combustion air in a flue gas-heated air preheater, in which a partial flow of the cleaned flue gas is extracted from the flue gas line behind the air preheater and recirculated to the furnace, characterized in that the cleaned, recirculated cold flue gas is preheated in a separate section of the air preheater parallel to the combustion air and then fed to the furnace. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Kohlenstaubfeuerungen das erwärmte rezirkulierte Rauchgas über die Kohlenmühle der Feuerung zugeführt wird. 2. Process according to claim 1, characterized in that in the case of coal dust firing, the heated recirculated flue gas is fed to the firing via the coal mill. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Öl- und Gasfeuerungen das erwärmte rezirkulierte Rauchgas durch die Brenner der Feuerung zugeführt wird. 3. Method according to claim 1, characterized in that in oil and gas firing systems the heated recirculated flue gas is fed to the firing system through the burners. 4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Öl- und Gasfeuerungen das erwärmte rezirkulierte Rauchgas durch den Feuerraumtrichter der Feuerung zugeführt wird. 4. Method according to claim 1, characterized in that in oil and gas firing systems the heated recirculated flue gas is fed to the firing system through the combustion chamber funnel.
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