Betriebsoptimierung moderner Steinkohlenstaubfeuerungen zur Vermeidung von feuerraumkorrosion2 / Oliver Greissl.

Format:

Book

Author/Creator:

Greissl, Oliver, author.

Language:

German

Subjects (All):

Coal--Combustion.

Coal.

Physical Description:

1 online resource (131 pages) : illustrations

Edition:

1. Auflage.

Place of Publication:

Göttingen, [Germany] : Cuvillier Verlag, 2010.

Summary:

Seit der Liberalisierung des Energiemarktes im Jahr 1996 ist es den Betreibern deutscherKohlekraftwerke erlaubt, auch Importkohle zu verbrennen. Beim Einsatz von Importkohlen, die sich in ihrer Zusammensetzung und ihren Eigenschaften von der ursprünglichenAuslegungskohle stark unterscheiden, kann dies Betriebsprobleme in der jeweiligen Feuerungverursachen.Unterschiedliche Kohleeigenschaften in Verbindung mit einer nicht angepasstenBetriebsweise können zu einer erhöhten Verschmutzung, Verschlackung undKorrosionsneigung an den Feuerraumwänden und den Berührungsheizflächen im konvektivenBereich der Feuerung führen. Die feuerraumseitige Korrosion an der Oberfläche vonVerdampferrohren ist zwar hinlänglich bekannt und die zugrunde liegendenKorrosionsmechanismen erforscht, dennoch werden ca. 27 % [33] aller ungeplantenStillstände von Kohlenstaubfeuerungen durch feuerraumseitige Korrosion verursacht.Eine Veränderung der Feuerungseinstellungen, beispielsweise im Zuge einerFeuerungsoptimierung, sollte daher stets von Sauerstoffkonzentrationsmessungen imwandnahen Bereich der Feuerraumwände begleitet werden um sicherzustellen, dass dasKorrosionspotenzial an den Feuerraumwänden dadurch nicht erhöht wird.Reduzierende Bedingungen an den Feuerraumwänden gelten als Voraussetzung für dasAuftreten von Feuerraumkorrosion. Aus diesem Grund werden die Sauerstoffkonzentrationenin wandnahen Bereichen der Feuerraumwände gemessen, um so Bereiche mit erhöhtemKorrosionspotenzial zu identifizieren. In diesem Zusammenhang wird dieGaszusammensetzung im wandnahen Bereich der Feuerraumwände auch alsWandatmosphäre bezeichnet.Im Rahmen dieser Arbeit wurde die Wandatmosphäre einer Kohlenstaubfeuerung beiunterschiedlichen Feuerungseinstellungen gemessen um Parameter zu identifizieren, die einenmaßgeblichen Einfluss auf die Zusammensetzung der Wandatmosphäre haben. Weiterhinwurde der Zusammenhang zwischen gemessener Wandatmosphäre und derMaterialabzehrung an Verdampferrohren aufgrund von Feuerraumkorrosion untersucht.Die Untersuchungen erfolgten am Block 7 des Rheinhafendampfkraftwerks der EnBWKraftwerke AG in Karlsruhe. Die untersuchte Feuerung ist als Gegenfeuerung mit Low-NOxBrennern ausgeführt. Die insgesamt 32 Stufenmischbrenner vom Typ SM I sind auf vierBrennerebenen angeordnet. Jede Brennerebene ist mit 8 Brennern ausgerüstet, dabei sind jevier Brenner auf der Vorderseite und der Rückseite installiert. Die Brenner einerBrennerebene werden jeweils von einer Mühle versorgt. Der aus der Mühle austretendeKohlenstaub wird mit Hilfe von so genannten Zwangsverteilern auf die entsprechendenBrenner verteilt.Im Rahmen einer geplanten Revision der untersuchten Anlage wurdenWanddickenmessungen im gesamten Feuerraum durchgeführt. Die Bereiche mit den höchstenfestgestellten Materialabzehrungen stimmten dabei sehr gut mit den Bereichen überein, andenen zuvor geringe Sauerstoffkonzentrationen gemessen wurden.Die Ergebnisse dieser Untersuchungen belegen, dass die regelmäßige Überwachung derWandatmosphäre eine geeignete Methode darstellt, um kritische Bereiche im Hinblick aufeine mögliche Feuerraumkorrosion zu identifizieren.Zur Vermeidung von Feuerraumkorrosion ist es notwendig zu wissen, mit welchenParametern sich die Wandatmosphäre und damit die Sauerstoffkonzentrationen in wandnahenBereichen der Verdampferwände beeinflussen lassen.Als maßgebliche Parameter unter diesem Gesichtspunkt wurden_ der Luftüberschuss, _ die Luftstufung am Brenner, _ die Kohlenstaubverteilung auf die Brenner_ und der Ausmahlungsgrad des Kohlenstaubes identifiziert.Zur Bestimmung der Kohlenstaubverteilung wurde an jedem Brenner mittels einerisokinetischen Absaugsonde die Kohlenstaubdurchflussmenge gemessen. Bei dieserMessmethode wird ein Teilstrom aus der Kohlenstaubleitung abgesaugt und der Kohlenstaubvom Traggas abgeschieden. Die so für jeden Brenner erhaltenen Kohlenstaubproben wurdenim Labor hinsichtlich der Korngrößenverteilung analysiert. Die Kohlenstaubleitungen aller 32Brenner sind zusätzlich mit einem MIC Online-Kohlenstaubmessgerät ausgerüstet, daskontinuierlich die Kohlenstaubverteilung auf die einzelnen Brenner einer Mühle misst undaufzeichnet. Anhand der Signale dieses Messsystems können die Schwankungen derKohlenstaubmenge in jeder Kohlenstaubleitung erfasst und ausgewertet werden.Die festgestellten Schwankungen der Kohlenstaubförderung in einigen Kohlenstaubleitungenzeigen ein vergleichbares Verhalten wie die Schwankungen der gemessenenSauerstoffkonzentration an den entsprechenden Wandatmosphäremessstellen. Aufgrund dervorhandenen Schwankungsbreiten sowohl bei der Kohlenstaubförderung als auch bei derPrimär- und Sekundärluft an den Brennern ist es sehr schwierig, den Einfluss der einzelnenParameter auf die Wandatmosphäre zu quantifizieren. Aus diesem Grund wurde das vomInstitut für Verfahrenstechnik und Dampfkesselwesen (IVD) der Universität Stuttgart und derFirma RECOM Services entwickelte Simulationswerkzeug AIOLOS genutzt umParameterstudien durchzuführen.Die Simulationsergebnisse der durchgeführten Parameterstudien ermöglichen es, die imHinblick auf die Zusammensetzung der Wandatmosphäre ermittelten Einflussparameter zuverifizieren und zu quantifizieren. Darüber hinaus werden aber auch Informationen bezüglichder Auswirkungen dieser Parametervariationen auf die Rauchgaszusammensetzung und denGlühverlust erhalten.Mit Hilfe der Simulationsrechnungen lässt sich anschaulich belegen, dass eineungleichmäßige Verteilung des Kohlenstaubes auf die Brenner einen maßgeblichen Einflussauf die Zusammensetzung der Wandatmosphäre besitzt. Mit der Einstellung einergleichmäßigeren Kohlenstaubverteilung auf die Brenner kann die Sauerstoffkonzentration imwandnahen Bereich der Feuerraumwände erhöht werden. Ein weiterer positiver Aspekt zeigtsich anhand eines geringeren Glühverlustes und niedrigerer primärer NOx-Konzentrationenim Rauchgas. Die Untersuchungen zeigen weiterhin, dass eine ungleichmäßigeKohlenstaubverteilung in den Verteilersystemen auch zu einer Korngrößenseparation führt.Üblicherweise erhalten Brenner mit einer hohen Kohlenstaubbeaufschlagung auch einenhöheren Grobkornanteil, wodurch die negativen Auswirkungen einer ungleichmäßigenKohlenstaubverteilung noch verstärkt werden.Mit Hilfe einer kontinuierlichen und zuverlässigen Erfassung der Kohlenstaubverteilung isteine brennerscharfe Anpassung der Verbrennungsluftmenge an die jeweilige Kohlemengemöglich. Die dabei erreichbaren Verbesserungen entsprechen denen, die bei einerGleichverteilung des Kohlenstaubes erreicht werden können.Die gewonnen Erkenntnisse zeigen auf, welche Maßnahmen zur Erhöhung derSauerstoffkonzentration an den Feuerraumwänden einer Kohlenstaubfeuerung zur Verfügungstehen. Es wird dabei unterschieden zwischen Maßnahmen, die lediglich auf einer verändertenBetriebsweise beruhen und Maßnahmen, die eine bauliche Veränderung der Anlage erfordern.

Notes:

Includes bibliographical references.

Description based on online resource; title from PDF title page (ebrary, viewed October 4, 2017).

ISBN:

9783736932289

3736932286