Maßgeschneidert mahlen

Spezial

<strong>Kohle</strong> - Die Qualität der zunehmenden Importware variiert stark. Optimierte Materialien mindern den Verschleiß der Kohlemühlen.

26. Mai 2009

Betreiber von Kohlekraftwerken befinden sich in einem Zielkonflikt. Einerseits sind der Schutz der Umwelt und ein hoher Wirkungsgrad erwünscht, andererseits soll die Stromproduktion (oder die kombinierte Strom- und Wärmeerzeugung) zu günstigen Konditionen erfolgen. Eine wirtschaftlich optimale Lösung bietet der Einkauf preiswerter Kohle auf dem Weltmarkt. Doch damit die Rechnung aufgeht, muss der Maschinenpark für diese Brennstoffqualität geeignet sein.

Bei Bestandsanlagen, die vor Jahrzehnten für den Einsatz einheimischer Kohle oder hochwertiger Importqualität ausgelegt wurden, führt der Einsatz geringwertiger Brennstoffe oft zu einem anderen Verhalten im Kraftwerksprozess. Denn vom Bunker bis zum Brenner sind alle Komponenten betroffen, wenn von der Planung deutlich abweichende Brennstoffqualitäten eingesetzt werden. Anschaulich wird dies bereits durch den Vergleich der Heizwerte: So kann Importkohle durchaus nur 12 oder 18 MJ/kg (oder weniger) haben, während ein deutsches Kraftwerk ehemals für Kohle mit 24 MJ/kg ausgelegt wurde. Der letztgenannte Wert ist bzw. war typisch für einheimische Steinkohle. Heute beträgt der Anteil einheimischer Kohle jedoch nur noch etwa ein Drittel, das Gros der in deutschen Kraftwerken eingesetzten Kohle kommt aus Russland, Kolumbien, Südafrika, Polen oder Spitzbergen, den USA oder Indonesien. Dieses Verhältnis wird sich zugunsten der Importkohle verlagern: Von knapp 20 Mio. t Steinkohle (in 2008) wird das Fördervolumen in den kommenden Jahren auf wenige Millionen in 2018 abnehmen. Diesem Trend entsprechend werden Kraftwerksneubauten bereits auf eine große Qualitätsbandbreite und niederkalorische Kohle abgestimmt. Problematisch ist jedoch die Umstellung älterer Kraftwerksanlagen auf Importware, wenn keine Anpassungen vorgenommen werden.

Besonders betroffen sind die Kohlemühlen eines Kraftwerkes. Sie müssen bei Sorten mit geringerem Heizwert für einen gleichbleibenden Energiestrom mehr Masse durchsetzen. Einfach betrachtet würde also eine Halbierung des Heizwertes eine Verschleißverdopplung bewirken. Zusätzlich können allerdings andere Eigenschaften der Importkohlen den Verschleiß fördern, beispielsweise der höhere Gehalt an Asche oder Verschmutzungen. Da Kohlemühlen zu den verschleißanfälligeren Komponenten eines Kraftwerkes gehören, sollte ihrer Anpassung an die geänderten Brennstoffbedingungen hohe Aufmerksamkeit geschenkt werden.

Kontinuität in der Feuerung

Ein geringerer Verschleiß wirkt sich technisch und wirtschaftlich positiv aus. Weniger Abnutzung bedeutet geringere Instandhaltungskosten, minimiert die Kraftwerksstillstände durch Schäden oder geplante Überholungen und sorgt für mehr Kontinuität im Feuerungsprozess und somit für konstantere Ergebnisse bis hin zur Dampferzeugung. Um den Verschleiß der Kohlemühlen zu minimieren, bietet Alstom Power Service den Betreibern von Kraftwerken eine Optimierung nach verschiedenen Ansätzen:

Durch die Wahl anderer, widerstandsfähigerer Materialien, beispielsweise für den Vorschlägerkopf, kann der Verschleiß hinausgezögert werden, was eine geringere Veränderung der Mahleigenschaften (Zerkleinerungsleistung) über die Zeit bedeutet. Die Wartungs- oder Instandhaltungsintervalle können aufgrund dessen verlängert werden. Das Redesign zugunsten leicht wechselbarer Verschleißteile minimiert den Materialaufwand und verkürzt die instandhaltungsbedingten Stillstandszeiten. Ein Umgestalten der Mahlflächen kann zu einer höheren Mahlleistung pro Umdrehung führen. Während zum Beispiel bei älteren Standardmühlen das Mahlrad nur in der Mitte der Mahlfläche Kontakt hatte, nutzen moderne Low-Profile-Geometrien die Mahlfläche großzügig in der Breite aus. Die größere Kontaktfläche führt unter anderem zu einer besseren Primärzerkleinerung und feinerem Brennstaub mit geringerer Toleranz. Die vorgenannten Maßnahmen sind durchaus kombinierbar. Dank der bereits an der Wurzel der Brennstoffaufbereitung greifenden Maßnahmen verbessern sich auch die Folgeprozesse. Ein Plus an Wirtschaftlichkeit ist nur eines der Ergebnisse.

Erschienen in Ausgabe: 05/2009