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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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20
25
30
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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
250
300
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
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