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Gravimetrische Kohledosierung

Gravimetrische Kohledosierung optimiert den Kesselbetrieb von Kohlekraftwerken

| Redakteur: Gabriele Ilg

Gravimetrische Kohlezuteiler mit integrierter Wägetechnik dosieren die vom Kessel benötigte Kohlemenge ganz exakt (Schenck Process)
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Gravimetrische Kohlezuteiler mit integrierter Wägetechnik dosieren die vom Kessel benötigte Kohlemenge ganz exakt (Schenck Process)

Steigende Anforderungen an die Energieeffizienz neuer und existierender Kohlekraftwerke erfordern es, die Feuerungsanlagen sowie den Energieverbrauch der eingesetzten Aggregate zu optimieren. Dosierbandwaagen leisten hier einen wertvollen Beitrag.

Bei kohlenstaubbefeuerten Kraftwerken wird die Kohle in entsprechenden Mühlen staubfein aufgemahlen und mithilfe von pneumatischen Fördersystemen direkt dem Verbrennungsprozess zugeführt. Jeweils nach Kesselkapazität werden für diese Aufgabe vier bis acht Kohlemühlen genutzt, wobei jeder Mühle mindestens ein Kohlezuteiler zugeordnet ist, der die Kohle aus dem Bunker abzieht und der Mühle in der benötigten Förderstärke zuführt. Mittels integrierter Wägetechnik gewährleisten gravimetrische Kohlezuteiler die genaue Dosierung der vom Kessel benötigten Kohlemenge und schaffen somit die Voraussetzung für einen optimalen Kesselbetrieb bei reduziertem Kohleverbrauch und reduzierten Emissionen.

Abhängig vom aktuellen Wärme-/Dampfbedarf ermittelt das Kesselleitsystem die Sollwerte für die Kohlenstaub- und Primärluftzufuhr, mit dem Ziel

  • nur soviel Kohle einzubringen, wie von dem Verbrennungsprozess benötigt wird, und
  • genau soviel Luft zuzuführen, um eine optimale Verbrennung zu erzielen.

Es wird das optimale Brennstoff/Luftverhältnis (stöchiometrisches Verhältnis) angestrebt, sodass eine vollkommene Verbrennung des Kohlenstaubs bei geringsten Emissionen erreicht wird. Da der Kohlenstaub aus den Kohlemühlen direkt dem Kessel zugeführt wird, müssen die Kohlezuteiler auch bei Lastwechseln den Brennstoff gleichmäßig und genau dosieren. Daraus folgt für die Projektierung von Brennstoffdosiersystemen, dass Dosierer und Bunker nicht unabhängig voneinander, sondern als funktionale Einheit betrachtet werden müssen, um einen zuverlässigen Betrieb der Kohledosierung zu gewährleisten.

Volumetrische vs. gravimetrische Dosierung

In vielen europäischen Kraftwerken werden für diese Aufgabe immer noch volumetrische Dosiersysteme eingesetzt. Diese Aggregate bestehen aus einem drehzahlgeregelten Fördersystem, wie z.B. Kratzkettenförderer, Plattenband- oder Bandförderer. Der Volumendurchsatz pro Zeiteinheit (m³/h) wird über die Veränderung des Drehzahlsollwerts des Förderers geregelt. Dieses Dosierprinzip funktioniert hinreichend gut, solange ein homogenes Schüttgut mit gleichblei- bend guten Fließeigenschaften und annähernd konstantem Schüttgewicht dosiert wird.

Verändert sich jedoch die Beladung des Zuteilers, z.B. durch Schwankungen des Schüttgewichts oder eine Änderung des Fließverhaltens – wie es insbesondere bei Importkohle häufig passiert – führt dies direkt zu Schwankungen in der Brennstoffzufuhr und somit zu einer Abweichung vom optimalen Betriebspunkt. Anhand der veränderten Dampf- und Emissionsparameter, wird die Abweichung zwar nach einiger Zeit von dem Kesselleitsystem erkannt und das Luft/Brennstoffgemisch rejustiert. Während der Zeit, die zur vollständigen Ausregelung der Brennstoffschwankung benötigt wird, werden jedoch ein erhöhter Brennstoffverbrauch und höhere Emissionen verursacht.

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