Dampfkesselanlagen mit Braunkohlenstaub-Feuerung für industrielle Heiz- und Heizkraftwerke

Dr.-Ing. Wolfgang Sobbe, Dipl.-Ing. Michael SchiemannVKK Standardkessel Köthen GmbH

EWET-AG „Kraftwerkstechnologie“, 21. November 2006, Senftenberg

VKK Standardkessel Köthen GmbHKöthen (Vorwärmer- und Kesselbau Köthen GmbH)1865 Dampfkesselfertigung in der Kesselschmiede Franz Kurth1954 VEB Vorwärmer- und Kesselbau Köthen,

Marktführer kohlebefeuerter Kleindampferzeuger in der DDR1990 Privatisierung durch die STANDARDKESSEL-Gesellschaft,

Fertigung von CONDOR-Einflammrohrkesseln

Duisburg (STANDARDKESSEL-Lentjes-Fasel GmbH & Co. KG)1925 Zentralheizungen und Dampfkesselreparaturen August Fasel1950 Patent auf einen Dreizug-Flammrohr-Rauchrohrkessel und Entwicklung des

CONDORKESSEL: vollautomatischer Dreizugkessel für Heizöl-Feuerung;Industriedampferzeugern (Großwasserraumkessel und Wasserrohrkessel)

VKK STANDARDKESSEL2001 Verschmelzung von

VKK und STANDARDKESSELKöthen: Sitz der Firma,

Verwaltung und FertigungDuisburg: Niederlassung,

Vertrieb2005 233 Mitarbeiter, 35 Mio EUR Umsatz

Historischer Dampfkessel

Historische DampfkesselKlein-Wasserrohrkessel… Flammrohr-/Rauchrohrkessel…

…für Kohlefeuerungen

KWK mit Rostfeuerung für Braunkohle Wanderrost im Flammrohr (Schema) zur Dampferzeugung oder in separater BrennkammerBaugrößen: 2,5 / 3,2 / 6, 0 t/h

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Dampfkesselanlagen

Großwasserraumkessel Dreizug-Flammrohr-/Rauchrohrkessel (CONDORKESSEL) mit Öl-/Gas-Feuerungen: für Öl- und/oder Gasfeuerungen zur Dampf- und

Heißwassererzeugung, Einzelleistungen: 54 t/h bzw. 35 MW

Kessel für Festbrennstoffe: Rauchrohr- und Wasserrohrkessel- Biomassefeuerungen- Braunkohlenstaubfeuerungen

Abhitzekessel: Rauchrohr- und Wasserrohrkessel- Kraft-Wärme-Kopplung- Prozessabhitze- Thermische Nachverbrennung

Technische Dienstleistungen

- Wartung, Inspektion, Revision, Inbetriebsetzung- Ersatzteile- Entstörungsdienst- Service Wasserbetriebsregime- Schulung- Mietkessel- Reparatur und Modernisierung- Kesselanlagen- und Kraftwerkskomponenten

Heißwasserkesselanlage mit BKS-FeuerungFlammrohr-/Rauchrohrkessel mit BKS-Parallelstrombrenner (dreiflutige Luftführung,

nahstöchiometrische Verbrennung, Rauchgasrezirkulation)

Emissionen (1994):

CO 250 mg/m3

NOx 500 mg/m3

SO2 1000 mg/m3

Staub 50 mg/m3

(Bezug: 7 % O2)

Heißwasserkesselanlage mit BKS-Duoblockbrenner (6,7 MW, 6 bar)

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Einsatzgrenzen von Flammrohr-/Rauchrohrkesseln…bis ca. 15 MW bei zulässigen Betriebsdrücken < 18 bar

Maximal zul. Kesseldurchmesser in Abhängigkeit vom zul. Betriebsüberdruck nach [1]

unter den Randbedingungen: Wanddicke 32 mm, Werkstoff P295 GH, Anwendung von [2]

([1] Europäische Norm EN 12953 – Großwasserraumkessel. Beuth Verlag)([2] Verzicht auf Wärmebehandlung nach dem Schweißen. Vereinbarung 1997/1. FDBR)

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10

15

20

25

30

35

40

45

1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

Durchmesser [mm]

Dru

ck [b

ar]

Kohlenstaubfeuerungen

Anordnung von Kohlenstaubbrennern

Tangential- (1), Linear- (2), Deckenfeuerung (3) nach [3]([3] Effenberger, H.: Dampferzeugung. Springer-Verlag, 2000) 9

Kohlenstaubfeuerungen

Kesselbauformen für Kohlenstaubfeuerungen

Turmkessel (a), 2-Zug-Kessel (b), 3-Zug-Kessel (c), Kessel mit Leerzug (d), Kessel mit liegendem Zug (e); nach [3]

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Kohlenstaubfeuerungen

Ascheanfall bei Kohlenstaubfeuerungen

Brennkammertrichter: 10...20 % (höherer Wert bei kleineren Anlagen)Ascheverflüchtigung: 5 % (brennstoffabhängig bis 20 %)

Erfahrungswerte für Ascheanfall nach [3]11

Kohlenstaubfeuerungen

Ascheanalyse deutscher BraunkohleOxidanalyse der Asche nach Lausitzer RheinischeDIN 51729 (wasserfrei) [Gew.-%] Braunkohle BraunkohleSiO2 12,0 7,0Fe2O3 26,0 15,0Al2O3 4,5 5,0SO3 22,0 16,0CaO 29,0 35,0MgO 5,0 16,0Na2O + K2O + Rest 1,5Na2O 5,0K2O 1,0

Ascheschmelzverhalten nach DIN 51730(Grenzwerte) [°C]Sintertemperatur > 900Erweichungstemperatur > 1.100 > 1.100Halbkugeltemperatur (Schmelztemperatur) > 1.200 > 1.250Fließtemperatur > 1.300Quelle: [Laubag] [RWE]

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Heißdampfkesselanlage mit BKS-Feuerung

BetriebsparameterZul. Dampferzeugung: 20 t/h

Zul. Betriebsüberdruck: 24 bar

Zul. Heißdampftemperatur: 330 °C bei 19 bar

Heißdampftemperatur (ungeregelt): 270 °C + 20 K bei Volllast

255 °C + 15 K bei Teillast

Abgastemperatur nach Eco: 140 °C (sauber) bis 170 °C (verschmutzt)

Brennstoff: BKS (Lausitz) Erdgas H

Nennlastwirkungsgrad: 91 % 94 %

Emissionsgrenzwert (7% O2): NOx 400 mg/Nm3 150 mg/Nm3

(gemäß 4. BImSchV/TA-Luft) SO2 1000 mg/Nm3 -

CO 150 mg/Nm3 80 mg/Nm3

Staub 20 mg/Nm3 5 mg/Nm3

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Heißdampfkesselanlage mit BKS-Feuerung

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Heißdampfkesselanlage mit BKS-Feuerung

Betreiber: Microcellulose Weißenborn GmbH + Co. KG

Montage des BKS-Kessels Heizwerk15

Heißdampfkesselanlage mit BKS-Feuerung

Brenner für Braunkohlenstaub und Erdgas Typ PK-KG, Fa. Pillard

Parallelstrombrenner:

- Kombibrenner für BKS und Erdgas H

- gestufte Verbrennungsluftzugabe

- Rauchgasrückführung (extern)

BKS-Brenner Typ PK-KG am Kessel montiert16

Heißdampfkesselanlage mit BKS-Feuerung

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Messungen zum Nachweis der Betriebsparameter

Ziele: - Nachweis der Garantiedaten

- Modellüberprüfung

Brennstoff: Braunkohlenstaub (Lausitz)

Last: 30 … 100 %

Messwerte:

- Temperaturen und Mengenströme von BKS,

Luft, Abgas, Speisewasser, Dampf

- Sattdampf- und Heißdampfdruck

- BKS-Analyse

- Abgasanalyse

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Messungen zum Nachweis der Betriebsparameter

Abgasanalyse: NOx- und SO2-Emissionen

30 40 50 60 70 80 90 100Last [%]

200

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350

400

450

NO

x [m

g/N

m3]

NOx (7% O2)Emissionsgrenzwert

30 40 50 60 70 80 90 100Last [%]

800

900

1000

1100

1200

1300

SO2

[mg/

Nm

3] SO2 (7% O2, ohne Kalk)SO2 (7% O2, mit 2% Kalk)Emissionsgrenzwert

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Sattdampfkesselanlage mit BKS-Feuerung

BetriebsparameterZul. Dampferzeugung: 7,5 t/h

Zul. Betriebsüberdruck: 13 bar

Betriebsüberdruck: 10 bar

Speisewassertemperatur: 135 °C (… 150 °C)

Brennstoff: BKS (Lausitz)

Zündbrennstoff: Heizöl EL

Nennlastwirkungsgrad: 89,5 %

Regelbereich: 1 : 3

Emissionsgrenzwerte (7% O2): NOx 400 mg/Nm3 (gerechnet als NO2)

SO2 1000 mg/Nm3

CO 150 mg/Nm3

Staub 20 mg/Nm3

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Sattdampfkesselanlage mit BKS-Feuerung

Sattdampfkesselanlage mit BKS-Feuerung

Im Kesselhaus:

Eingerüsteter Kessel,

BKS-Brenner

Kesselhaus, Silos, Staubfilter, Kamin22

www.vkkstandardkessel.de