DE19523722A1

DE19523722A1 - Verfahren zur Steuerung des Freikalkgehaltes von Aschen braunkohlengefeuerter Kraftwerke

Info

Publication number: DE19523722A1
Application number: DE1995123722
Authority: DE
Inventors: Karl-Heinz Dipl Ing Rakowski; Albrecht Dipl Ing Heinzig; Inge Dipl Ing Lehmann
Original assignee: IFK INGENIEURUNTERNEHMEN fur; VEAG Vereinigte Energiewerke AG
Current assignee: IFK INGENIEURUNTERNEHMEN fur; VEAG Vereinigte Energiewerke AG
Priority date: 1995-06-22
Filing date: 1995-06-22
Publication date: 1997-01-02

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung des Freikalkgehaltes von Aschen braunkohlengefeuerter Kraft werke.

Beim Betrieb von Braunkohlenkraftwerken entstehen unter anderem die Reststoffe Asche aus dem Verbrennungsprozeß und das Abwasser aus dem Prozeß der Rauchgasentschwefelung. Entsprechend der Verwertbarkeit und dem Bedarf wird die Asche einer Verwertung zugeführt, größtenteils jedoch mit Wasser versetzt als Abfall deponiert. Für das Abwasser aus dem Entschwefelungsprozeß ist derzeit keine praktikable Verwertung in Sicht, so daß gewöhnlich die Entsorgung über die Ascheanfeuchtung mit anschließender Deponie erfolgt, die Asche dabei sinngemäß verwertet wird.

Aschen mit einem hohen Freikalkgehalt beinhalten sowohl einen hohen anlagentechnischen Aufwand als auch große Kosten bei der Betriebsführung von Anfeuchtanlagen, um ein deponiefähiges Asche-Wasser-Gemisch herzustellen und zugleich die Langzeitstabilität auf der Deponie zu sichern. Problembehaftet sind dabei gewöhnlich Freikalkgehalte in den Aschen ab etwa 8%.

Belegt wird dieses Problem durch die DE-OS 36 04 760, wo insbesondere auf S. 4, letzter Absatz, und auf S. 5, Zeile 1-24, die Schwierigkeiten bei der Anfeuchtung von Aschen mit einem hohen CaO-Gehalt beschrieben sind.

Eine Lösung versucht die WO88/02739 anzubieten, wobei eine Mischung von Aschen mit ggf. festen Rückständen einer Rauchgasentschwefelungsanlage und schadstoffbelasteten Wäs sern unter Beachtung eines vorgegebenen Wasser/Asche-Ver hältnisses erfolgen soll. Hier wird am Ende des Verbren nungsprozesses versucht, aus den ungünstig zu verarbeiten den verschiedenen Rückständen eines Kraftwerksprozesses ein deponiefähiges Produkt, welches den gesetzlichen Bestimmun gen hinsichtlich der Festigkeit, Auslaugbeständigkeit usw. entspricht, herzustellen.

Die speziellen Probleme mit Aschen, die einen hohen freien Kalkanteil aufweisen, bleiben bestehen. Die Zugabe von Additiven zur Kohle mit dem Ziel einer Senkung des SO_x-Ge haltes im Rauchgas ist allgemein bekannt. Als Beispiel sei EP 0 530 898 angeführt. Die Erstellung eines CaO-Gehaltes des Brennstoffes von mindestens 0,3% wird angestrebt. Um dabei die Unterschreitung eines vorgegebenen Erweichungspunktes der Verbrennungspartikel zu vermeiden, werden den Erweichungspunkt erhöhende Mittel, z. B. Bauxit (Al₂O₃), zugegeben. Eine Steuerung des Freikalkgehaltes in der Asche erfolgt nicht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Freikalkgehalt von Aschen braunkohlengefeuerter Kraftwerke so zu steuern, daß eine problemlose und kostengünstige Verwertung dieser Aschen erfolgen kann.

Dies wird dadurch erreicht, daß erfindungsgemäß zur Einstellung eines für die Deponierung und/oder Verwertung technologisch notwendigen Freikalkgehaltes der Asche von Rohbraunkohle, ausgehend von der Abhängigkeit des Freikalkgehaltes vom Verhältnis Aluminium/Calcium der Kohle, vor dem Verbrennungsprozeß aluminium- und/oder calciumhaltige Mineralien der Kohle zugemischt oder Kohlen mit unterschiedlichen Aluminium- und/oder Calciumgehalten gemischt werden.

Nach umfangreichen und aufwendigen Versuchen wurde überraschenderweise gefunden, daß der Freikalkgehalt eindeutig vom Verhältnis Aluminiumoxid zu Calciumoxid abhängt. Die Ursache für diese Abhängigkeit liegt in der speziellen Mineralsubstanz der verwendeten Kohle. Bei Anwesenheit von Tonmineralien wird ein Großteil des Calciums bei der Verbrennung an Gehlenit (Ca₂Al₂SiO₇) gebunden, fehlen diese, so entsteht bei der Verbrennung Freikalk.

Zur Steuerung des o. g. Verhältnisses ist eine gezielte Zumischung von aluminium- und/oder calciumhaltigen Mineralien zur Kesselkohle möglich. Die damit verbundene Erhöhung des Aschegehaltes ist unproblematisch für den Kessel und die Nebenanlagen.

Die Einstellung des erforderlichen Freikalkgehaltes wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß aluminium- und calciumhaltige Mineralien zur Kohle zugemischt oder Kohlen mit unterschiedlichen Aluminium- und/oder Calciumgehalten gemischt werden. Dabei ist von der Abhängigkeit des Freikalkgehaltes vom Verhältnis Aluminiumoxid/Calciumoxid der Kohle auszugehen.

Das bedeutet, daß bei einem konstanten Calciumgehalt ein hoher Aluminiumanteil zu einem niedrigen Freikalkgehalt führt und umgekehrt ein kleiner Aluminiumanteil einen hohen Freikalkgehalt ergibt.

Anhand eines Ausführungsbeispiels wird die Erfindung näher erläutert.

Geht man von einem Aschegehalt von 6% in der Rohkohle mit einem CaO-Gehalt von 40% und einem Al₂O₃-Gehalt von 4% (Al₂O₃/CaO = 0,1) in der Asche aus, so wird dieser Kohle 4 % Tonminerale (Glühverlust 20%) mit einem Al₂O₃-Gehalt von 30% zugemischt, um, ein gewünschtes Verhältnis Al₂O₃/CaO = 0,5 zu erreichen. Der Aschegehalt steigt auf 9%, was einer Erhöhung der Aschemenge um 50% entspricht.

Soll der gleiche Effekt durch die Zumischung von Kohle mit einem Aschegehalt von 10% bei einem CaO-Gehalt von 24% und einem Al₂O₃-Gehalt von 20% (Al₂O₃/CaO = 0,8) in der Asche erreicht werden, so wird das 1,2fache der aluminiumarmen Kohlemenge zugemischt. Das Gemisch hat dann einen Aschegehalt von 8,2%.

Dieser funktionelle Zusammenhang ist gekennzeichnet durch den Formelausdruck:

CaO_frei = A · exp (-B · x),

wobei

A und B Faktoren sind, die sich aus den Analysenwerten für CaO_frei, Al₂O₃ und CaO der untersuchten Kohle ergeben.

Durch die Erfindung werden folgende Vorteile erreicht:

- Vermeidung hoher Aufwendungen bei der Verbringung und Deponierung von Aschen mit hohen Freikalkgehalten
- gezielte Einstellung von bestimmten günstigen Freikalkgehalten
- prognostische Ermittlung des sich einstellenden Freikalkgehaltes

Claims

Verfahren zur Steuerung des Freikalkgehaltes von Aschen braunkohlengefeuerter Kraftwerke, gekennzeichnet dadurch, daß zur Einstellung eines für die Deponierung und/oder Verwertung technologisch notwendigen Freikalkgehaltes der Asche von Rohbraunkohle, ausgehend von der Abhängigkeit des Freikalkgehaltes vom Verhältnis Aluminium/Calcium der Kohle, vor dem Verbrennungsprozeß aluminium- und/oder calciumhaltige Mineralien der Kohle zugemischt oder Kohlen mit unterschiedlichen Aluminium- und/oder Calciumgehalten gemischt werden.