CH625868A5

CH625868A5 -

Info

Publication number: CH625868A5
Application number: CH1597977A
Authority: CH
Inventors: Hans Dr Pfenninger
Original assignee: Bbc Brown Boveri & Cie
Priority date: 1977-12-23
Filing date: 1977-12-23
Publication date: 1981-10-15
Also published as: GB2010973B; SE438526B; GB2010973A; FR2412691B1; DE2802361C2; SE7812998L; FR2412691A1; CA1119007A; DE2802361A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines beispielsweise Kalkstein oder Dolomit zugesetzt ist. Dampfkraftwerkes, bei welchem die Fliessbettfeuerung zur 5J überhitzter Dampf gelangt aus dem Kessel über die Dampferzeugung angewendet wird. Sie bezieht sich ebenfalls Frischdampfleitung 3 zur Dampfturbine 4 und expandiert auf die Mittel zur Durchführung des Verfahrens. darin unter Energieabgabe. Mit dem Dampfturbine 4 ist der

Derartige Verfahren sind bekannt. Sie bestehen im we- Generator 5 gekuppelt, der die alleinige Stromerzeugung im sentlichen darin, dass gemahlene Kohle mit einem Absorbent Kraftwerk übernimmt. Der entspannte Dampf wird im Konin einem Schwebebett verbrannt wird, wobei ein nahezu 6Q densator 6 niedergeschlagen und das Kondensat wird mittels schwefelfreies Abgas entsteht, das die Umwelt kaum belastet. der Kondensatpumpe 7 durch die vereinfacht dargestellte

Die derzeit bekannten Schaltungen sind entweder klas- Vorwärmerstrasse 8 gefördert, in welcher eine mehrstufige sische Dampfprozesse mit Verbrennung und Atmosphären- Vorwärmung des Speisewasser durch Anzapfungen 9 der druck oder kombinierte Gas-Dampfprozesse. Beide Prozesse Dampfturbine 4 erfolgt. Die Speisepumpe 10 fördert das Kes-weisen sowohl wirtschaftliche wie auch technische Nachteile 65 selspeisewasser über die Speiseleitung 11 zurück zum Dampfauf. erzeuger 1.

Der klassische Dampfprozess mit Verbrennung bei Atmo- Soweit sind Anlagen und Verfahren zu deren Betrieb be-sphärendruck ergibt relativ grosse Abmessungen des Schwe- kannt.

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Gemäss der Erfindung geschieht die Verbrennung der Kohle unter Druck. Die hierfür benötigte Verbrennungsluft wird ausserhalb des Dampferzeugers 1 in einer reinen Aufladegruppe erzeugt; dabei treibt eine Gasturbine 12 einen Verdichter 13 an, in dem die bei 14 angesaugte Luft auf beispielsweise 8 bis 10 bar verdichtet wird. In der Startphase wird zum Antrieb des Verdichters 13 ein nach dem Anfahren abkuppelbarer (15) Startmotor (16) benutzt.

Die verdichtete Luft wird über die Druckleitung 17 unter den Anströmboden 18 im Dampferzeuger 1 gefördert, durchströmt diesen und bildet einen aufwärtsgerichteten Trägerstrom, der die Feststoffpartikel anhebt und so den Wirbelschichtzustand hervorruft.

Die Feststoffpartikel sind im vorliegenden Fall gemahlene Kohle sowie ein Absorbermaterial wie beispielsweise Kalkstein oder Dolomit, welche bei 19 resp. bei 20 in die Feuerung eingeführt werden.

Durch die turbulente Feststoffbewegung, die grosse spezifische Oberfläche und die hohe Wärmekapazität des Wirbelgutes ergeben sich grosse Wärmeübergangszahlen vom Brennstoff auf die wärmeübertragenden Flächen, welche im gezeigten Beispiel durch die Rohre des Speisewasserverdampfers 21 gebildet werden. Die Betriebstemperatur des Fliessbettes wird zweckmässigerweise um etwa 800° C gewählt, wodurch keine Probleme bezüglich der Reaktion des Kohleschwefels mit dem Absorbent entstehen.

Die heissen Rauchgase geben danach einen Teil ihres Wärmeinhaltes am Überhitzer 22 und einen weiteren Teil am Druckekonomizer 23 ab, bevor sie den Dampferzeuger 1 verlassen. Die Schaltung der Wärmeaustauscher 21, 22 und 23 innerhalb des Kessels ist am Strömungsweg des dampftur-binenseitigen Arbeitsmittels erkennbar.

Die Stromerzeugung geschieht somit aufgrund eines reinen Dampfprozesses, wodurch eine optimale Anzapfdampf-vorwärmung vorgesehen werden kann, die zu einem hohen thermischen Wirkungsgrad der Anlage führt.

Dadurch, dass Druckfeuerung angewendet wird und die Wirbelschicht wassergekühlt ist, kann die Fliessbettanlage gegenüber den bekannten Anlagen, die mit atmosphärischer Verbrennung und luftgekühltem Schwebebett arbeiten, ausserordentlich verkleinert und somit verbilligt werden.

Nach Beaufschlagung des Druckekonomizers 23 treten die Rauchgase in den Staubabscheider 24, der im vorliegenden

Falle ein einfacher Zentrifugalabscheider sein kann, da er bei einer Temperatur von nur etwa 400° C arbeitet und somit Korrosions- und Erosionsprobleme relativ einfach lösbar sind. Im Abscheider werden die Rauchgase von Asche befreit, die anlässlich der Verbrennung entsteht und vom Gasstrom mitgerissen wird.

Gegenüber bekannten Anlagen weist auch dieser Apparat wesentlich kleinere Dimensionen auf, zum einen wegen einfacherer Konstruktion, zum andern, weil das zu verarbeitende Gasvolumen durch die Aufladung verhältnismässig gering ist.

Nach dem Staubabscheider 24 gelangen die Rauchgase über die Gasleitung 25 zur Gasturbine 12 — welche als reine Entspannungsturbine konzipiert ist und Bestandteil der Aufladegruppe ist — und geben darin ihren restlichen Wärmeinhalt ab. Die niedrige Gasturbinen-Eintrittstemperatur (< 400° C) ist deshalb möglich, weil die Entspannungsturbine nur den Verdichter 13 antreibt und nichts zur Stromerzeugung beiträgt. Entsprechend dieser bescheidenen Eintrittstemperatur ist auch die Austrittstemperatur der Abgase niedrig (etwa 120—150° C), wodurch diese direkt bei 26 über den nicht gezeigten Kamin in die Atmosphäre geführt werden, und nicht wie üblich zunächst einen der Entspannungsturbine nachgeschalteten Wärmeaustauscher beaufschlagen 25 müssen.

Dieser bisher übliche Wärmeaustauscher ist im vorliegenden Falle der Ekonomizer 23; und durch dessen erfindungs-gemässe Verlegung in den Druckraum des Dampferzeugers 1 wird die optimale Anzapfdampfvorwärmung im Dampfturbinenkreislauf möglich, dabei dennoch die Abgastemperatur genügend niedrig und hieraus erfolgt ein entsprechend hoher Anlagenwirkungsgrad.

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Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf das in der Zeichnung Gezeigte und das Beschriebene beschränkt. So könnte beispielsweise der Dampfturbinenkreislauf ohne weiteres mit einer Zwischenüberhitzung versehen sein. Ebenso könnte statt der Kohlefeuerung eine Schwerölfeuerung vorgesehen werden, wobei im Fliessbett an Stelle von Kohle Schweröl mit dem Absorbent verbrannt wird, die Anordnung der Apparate im Dampferzeuger und das Aufladesystem jedoch die gleichen wären und somit der Rahmen der Erfindung nicht verlassen wird.

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1 Blatt Zeichnungen

Claims

625 868 2 PATENTANSPRÜCHE bebettes, weil die Schwebebettgeschwindigkeit klein sein muss.

1. Verfahren zum Betreiben eines Dampfkraftwerkes, bei Um das ganze Luftvolumen durchzusetzen, sind daher grosweichem die Fliessbettfeuerung (2) zur Dampferzeugung an- se> kostspielige Anlagen notwendig.

gewendet wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbren- Die kombinierte Anlage ihrerseits ist ungünstig, weil die nung in der Wirbelschicht unter Druck vollzogen wird, dass 5 Betriebstemperatur des Fliessbettes wegen der Reaktion des die Wirbelschicht wassergekühlt ist und hierbei Speisewasser Brennstoffschwefels mit dem Absorbermaterial nicht wesent-verdampft wird, und dass die Rauchgase zur Überhitzung des lieh höher als 800° C sein darf. Dies ergibt nach derzeitigem erzeugten Dampfes und zur Vorwärmung des Speisewassers Stand der Technik einen nicht mehr wirtschaftlichen Prozess. benutzt werden, bevor sie in einer Gasturbine (12) entspannt Dieser wird noch zusätzlich dadurch verschlechtert, dass die und in ein Kamin (26) geleitet werden. 10 Kühlung der Fliessbettrohre durch Luft erfolgt. Um in sol-

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, chem Falle die Rohrwandtemperatur in realisierbaren Gren-dass die als Trägermedium für die Wirbelschicht dienende zen halten zu können, muss der Druckabfall in den Rohren Verbrennungsluft vor Einführung in den Dampferzeuger ver- relativ hoch gewählt werden, weil nur durch diese Massnah-dichtet wird. me grössere Wärmeübergänge zur Kühlung der Rohre mög-

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, 15 lieh sind. Der grosse Druckabfall und die relativ tiefe Tem-dass die Verbrennungsluft auf 8—10 bar verdichtet wird. peratur der Luft, welche durch den Luftvorwärmer der An-

4. Verfahren nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekenn- 'aSe strömt, wirken sich ungünstig auf den Anlagenwirkungs-zeichnet, dass der für die Verdichtung der Verbrennungsluft grad aus. Zudem kann die hohe Rohrwandtemperatur zu vorgesehene Verdichter (13) von der Gasturbine (12) ange- Korrosionen und Erosionen führen; bei einer Rohrwandtem-trieben wird. 2" peratur von lediglich 750° C wird die Temperatur vor der

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, Gasturbine höchstens 770° C, was ungenügend ist.

dass die von der Gasturbine (12) und dem Verdichter (13) Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Anlageteile gebildete Aufladegruppe nur die für die Verbrennung und für und ein Verfahren zu schaffen, welche diese Nachteile nicht die Bildung des Fliessbettes benötigte Luft liefert und dass die aufweisen.

Stromerzeugung ausschliesslich mit dem dampfförmigen Ar- 25 Erfindungsgemäss wird dies dadurch erzielt, dass die Ver-beitsmittel vorgenommen wird. brennung in der Wirbelschicht unter Druck vollzogen wird,

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wirbelschicht wassergekühlt ist und hierbei Speise-dass die Rauchgase nach Abgabe eines Teils ihres Wärme- Wasser verdampft wird, und dass die Rauchgase zur Überinhaltes im Dampferzeuger (1) und vor ihrer Entspannung in hitzung des erzeugten Dampfes und zur Vorwärmung des der Gasturbine (12) von der bei der Verbrennung anfallenden 30 Speisewassers benutzt werden, bevor sie in einer Gasturbine Asche befreit werden. entspannt und in ein Kamin geleitet werden.

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, Erfindungsgemässe Mittel zur Durchführung dieses Ver-dass die entspannten Gase nach Verlassen der Gasturbine fahrens, wobei in einem Dampfkraftwerk einem Dampf-(12) unmittelbar über das Kamin (26) in die Atmosphäre ge- erzeuger mit Fliessbettfeuerung wasserseitig eine Dampflangen. 35 turbogruppe mit anschliessender Vorwärmerstrasse vor- resp.

8. Mittel zur Durchführung des Verfahrens nach An- nachgeschaltet ist, zeichnen sich dadurch aus, dass der sprach 1, wobei in einem Dampfkraftwerk einem Dampf- Dampferzeuger über eine aus Gasturbine und Verdichter be-erzeuger (1) mit Fliessbettfeuerung (2) wasserseitig eine stehende Aufladegruppe unter Druck gehalten ist, dass zur Dampfturbogruppe mit anschliessender Vorwärmerstrasse (8) Kühlung des Fliessbettes ein Speisewasserverdampfer vorge-vor- resp. nachgeschaltet ist, dadurch gekennzeichnet, dass sehen ist, und dass sowohl ein Überhitzer als auch ein Speise-der Dampferzeuger (1) über eine aus Gasturbine (12) und wasservorwärmer im Druckraum des Dampferzeugers derart Verdichter (13) bestehende Aufladegruppe unter Druck ge- angeordnet sind, dass sie vom Rauchgas beaufschlagt sind, halten ist, dass zur Fühlung des Fliessbettes (2) ein Speise- In der Zeichnung ist ein Dampfkraftwerk gemäss der Er-wasserverdampfer (21) vorgesehen ist, und dass sowohl ein findung schematisch dargestellt.

Überhitzer (22) als auch ein Speisewasservorwärmer (23) im 4S Erfindungsunwesentliche Elemente, wie beispielsweise die Druckraum des Dampferzeugers (1) derart angeordnet sind, vollständige Vorwärmerstrasse, die Beschickungsvorrichtung dass sie vom Rauchgas beaufschlagt sind. und die Ascheaustragevorrichtung des Dampferzeugers und

9. Mittel nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass dergl. sind nicht gezeigt. Die Strömungsrichtung der diversen rauchgasseitig zwischen dem Dampferzeuger (1) und der Gas- Arbeitsmedien ist mit Pfeilen bezeichnet.

turbine (12) ein Staubabscheider (24) angeordnet ist. 50 Mit 1 ist der Dampferzeuger der Kraftwerksanlage be zeichnet, in welchem in 2 eine nicht näher dargestellte Fliess-

bettfeuerung angeordnet ist. In bekannter Weise wird darin eine Kohlewirbelschicht verfeuert, welcher ein Absorber wie