DE102010043683A1

DE102010043683A1 - Fossil fired steam generator

Info

Publication number: DE102010043683A1
Application number: DE201010043683
Authority: DE
Inventors: Martin Effert; Frank Thomas
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2010-11-10
Filing date: 2010-11-10
Publication date: 2012-05-10
Also published as: WO2012062708A2; WO2012062708A3

Abstract

Ein fossil befeuerter Dampferzeuger (1) für ein Dampfkraftwerk mit einer Anzahl von einen Strömungsweg (4) bildenden, von einem Strömungsmedium M durchströmten Economizer-, Verdampfer- und Überhitzerheizflächen (10, 12, 14, 16, 18), bei dem in einer Hochdruckstufe (2) eine Überströmleitung (30) eingangsseitig mit dem Strömungsweg (4) verbunden ist und zu einem in der Hochdruckstufe (2) strömungsmediumsseitig vor einer Überhitzerheizfläche (16, 18) im Strömungsweg (4) angeordneten Einspritzventil (20, 22) führt, soll den Wirkungsgrad des Dampfprozesses nicht über Gebühr beeinträchtigen. Gleichzeitig soll eine kurzfristige Leistungssteigerung unabhängig von der Bauform des fossil befeuerten Dampferzeugers ohne invasive bauliche Modifikationen am Gesamtsystem ermöglicht werden. Dazu hat die Überströmleitung (30) zwei Zuleitungen, wobei die erste Zuleitung (32) strömungsmediumsseitig hinter einer Economizerheizfläche (10) abzweigt und die zweite Zuleitung (36) strömungsmediumsseitig vor der Economizerheizfläche (10) abzweigt.A fossil-fired steam generator (1) for a steam power plant with a number of economizer, evaporator and superheater heating surfaces (10, 12, 14, 16, 18) forming a flow path (4) through which a flow medium M flows, in which in a high pressure stage (2) an overflow line (30) is connected on the inlet side to the flow path (4) and leads to an injection valve (20, 22) arranged in the high pressure stage (2) on the flow medium side in front of a superheater heating surface (16, 18) in the flow path (4) do not unduly impair the efficiency of the steam process. At the same time, a short-term increase in output should be made possible regardless of the design of the fossil-fired steam generator without invasive structural modifications to the overall system. For this purpose, the overflow line (30) has two supply lines, the first supply line (32) branching off on the flow medium side behind an economizer heating surface (10) and the second supply line (36) branching off on the flow medium side in front of the economizer heating surface (10).

Description

Die Erfindung betrifft einen fossil befeuerten Dampferzeuger für ein Dampfkraftwerk mit einer Anzahl von einen Strömungsweg bildenden, von einem Strömungsmedium durchströmten Economizer-, Verdampfer- und Überhitzerheizflächen, bei dem in einer Hochdruckstufe eine Überströmleitung eingangsseitig mit dem Strömungsweg verbunden ist und zu einem in der Hochdruckstufe strömungsmediumsseitig vor einer Überhitzerheizfläche im Strömungsweg angeordneten Einspritzventil führt. Sie betrifft weiter ein Verfahren zum Betreiben eines derartigen Dampferzeugers.The invention relates to a fossil-fired steam generator for a steam power plant with a number of a flow path forming, flowed through by a flow medium economizer, evaporator and superheater, in which in a high-pressure stage an overflow line is connected on the input side to the flow path and to a flow medium in the high pressure stage In front of a superheater heating in the flow path arranged injector leads. It further relates to a method for operating such a steam generator.

Ein fossil befeuerter Dampferzeuger erzeugt überhitzten Dampf mit Hilfe der durch Verbrennung fossiler Brennstoffe erzeugten Wärme. Fossil befeuerte Dampferzeuger kommen meist in Dampfkraftwerken zum Einsatz, die überwiegend der Stromerzeugung dienen. Der Dampf wird dabei einer Dampfturbine zugeführt.A fossil-fueled steam generator produces superheated steam using the heat generated by burning fossil fuels. Fossil fueled steam generators are mostly used in steam power plants, which are mainly used for power generation. The steam is fed to a steam turbine.

Analog zu den verschiedenen Druckstufen einer Dampfturbine umfasst auch der fossil befeuerte Dampferzeuger eine Mehrzahl von Druckstufen mit unterschiedlichen thermischen Zuständen des jeweils enthaltenen Wasser-Dampf-Gemisches. In der ersten (Hoch-)Druckstufe durchläuft das Strömungsmedium auf seinem Strömungsweg zunächst Economizer, die Restwärme zur Vorwärmung des Strömungsmediums nutzen, und anschließend verschiedene Stufen von Verdampfer- und Überhitzerheizflächen. Im Verdampfer wird das Strömungsmedium verdampft, danach eventuelle Restnässe in einer Abscheideeinrichtung abgetrennt und der übrig behaltene Dampf im Überhitzer weiter erhitzt. Danach strömt der überhitzte Dampf in den Hochdruckteil der Dampfturbine, wird dort entspannt und der folgenden Druckstufe des Dampferzeugers zugeführt. Dort wird er erneut überhitzt und dem nächsten Druckteil der Dampfturbine zugeführt.Analogous to the various pressure stages of a steam turbine, the fossil-fueled steam generator also comprises a plurality of pressure stages with different thermal states of the respectively contained water-steam mixture. In the first (high) pressure stage, the flow medium first passes through economizers on its flow path, using residual heat to preheat the flow medium, and then various stages of evaporator and superheater heating surfaces. In the evaporator, the flow medium is evaporated, then separated any residual moisture in a separator and further heated the remaining steam in the superheater. Thereafter, the superheated steam flows into the high-pressure part of the steam turbine, where it is expanded and fed to the following pressure stage of the steam generator. There it is overheated again and fed to the next pressure part of the steam turbine.

Auf Grund unterschiedlichster äußerer Einflüsse kann die an die Überhitzer übertragene Wärmeleistung stark schwanken. Daher ist es häufig notwendig, die Überhitzungstemperatur zu regeln. Üblicherweise wird dies sowohl in der Hochdruckstufe als auch in den Mitteldruckstufen zur Zwischenüberhitzung meistens durch eine Einspritzung von Speisewasser vor oder nach einzelnen Überhitzerheizflächen zur Kühlung erreicht, d. h., eine Überströmleitung zweigt vom Hauptstrom des Strömungsmediums ab und führt zu dort entsprechend angeordneten Einspritzventilen, nämlich Einspritzkühlern. Die Einspritzung wird dabei üblicherweise über die Temperaturabweichung von einem vorgegebenen Temperatursollwert am Austritt des Überhitzers der jeweiligen Druckstufe geregelt.Due to a wide variety of external influences, the heat output transferred to the superheaters can fluctuate greatly. Therefore, it is often necessary to control the superheat temperature. Usually, this is achieved in the high-pressure stage as well as in the medium-pressure stages for reheating mostly by injection of feed water before or after individual superheater heating for cooling, d. h., An overflow branches off from the main flow of the flow medium and leads to there correspondingly arranged injection valves, namely injection coolers. The injection is usually controlled by the temperature deviation from a predetermined temperature setpoint at the outlet of the superheater of the respective pressure stage.

Von modernen Kraftwerken werden nicht nur hohe Wirkungsgrade gefordert, sondern auch eine möglichst flexible Betriebsweise. Hierzu gehört außer kurzen Anfahrzeiten und hohen Laständerungsgeschwindigkeiten auch die Möglichkeit, Frequenzstörungen im Stromverbundnetz auszugleichen. Um diese Anforderungen zu erfüllen, muss das Kraftwerk in der Lage sein, Mehrleistungen von beispielsweise 5% und mehr innerhalb weniger Sekunden zur Verfügung zu stellen.Modern power plants not only require high levels of efficiency but also the most flexible mode of operation possible. Apart from short start-up times and high load change speeds, this also includes the possibility of compensating for frequency disturbances in the power grid. To meet these requirements, the power plant must be able to provide more power, for example, 5% and more within a few seconds.

Derartige Leistungsänderungen eines Kraftwerksblockes im Sekundenbereich sind nur durch ein abgestimmtes Zusammenwirken von Dampferzeuger und Dampfturbine möglich. Der Beitrag, den der fossil befeuerte Dampferzeuger hierfür leisten kann, ist die Nutzung seiner Speicher, d. h. des Dampf- aber auch des Brennstoffspeichers, sowie schnelle Änderungen der Stellgrößen Speisewasser, Einspritzwasser, Brennstoff und Luft.Such power changes of a power plant block in the second range are possible only by a coordinated interaction of steam generator and steam turbine. The contribution that the fossil-fueled steam generator can make is the use of its storage, d. H. of the steam but also of the fuel storage, as well as rapid changes of the control variables feedwater, injection water, fuel and air.

Dies kann beispielsweise durch das Öffnen teilweise angedrosselter Turbinenventile der Dampfturbine oder eines so genannten Stufenventils geschehen, wodurch der Dampfdruck vor der Dampfturbine abgesenkt wird. Dampf aus dem Dampfspeicher des vorgeschalteten fossil befeuerten Dampferzeugers wird dadurch ausgespeichert und der Dampfturbine zugeführt. Mit dieser Maßnahme wird innerhalb weniger Sekunden ein Leistungsanstieg erreicht.This can be done, for example, by opening partially throttled turbine valves of the steam turbine or a so-called step valve, whereby the vapor pressure is lowered in front of the steam turbine. Steam from the steam storage of the upstream fossil-fueled steam generator is thereby stored and fed to the steam turbine. With this measure, an increase in performance is achieved within a few seconds.

Eine permanente Androsselung der Turbinenventile zur Vorhaltung einer Reserve führt jedoch immer zu einem Wirkungsgradverlust, so dass für eine wirtschaftliche Fahrweise der Grad der Androsselung so gering wie unbedingt notwendig gehalten werden sollte. Zudem weisen einige Bauformen von fossil befeuerten Dampferzeugern, so z. B. Zwangdurchlauf-Dampferzeuger unter Umständen ein erheblich kleineres Speichervolumen auf als z. B. Naturumlauf-Dampferzeuger. Der Unterschied in der Größe des Speichers hat im oben beschriebenen Verfahren Einfluss auf das Verhalten bei Leistungsänderungen des Kraftwerksblocks.However, a permanent throttling of the turbine valves to provide a reserve always leads to a loss of efficiency, so that for an economic driving the degree of throttling should be kept as low as absolutely necessary. In addition, some types of fossil-fueled steam generators, such. B. forced flow steam generator may have a significantly smaller storage volume than z. B. natural circulation steam generator. The difference in the size of the memory in the method described above has an influence on the behavior of power plant block power changes.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, einen fossil befeuerten Dampferzeuger der oben genannten Art anzugeben, bei dem der Wirkungsgrad des Dampfprozesses nicht über Gebühr beeinträchtigt wird. Gleichzeitig soll die kurzfristige Leistungssteigerung unabhängig von der Bauform des fossil befeuerten Dampferzeugers ohne invasive bauliche Modifikationen am Gesamtsystem ermöglicht werden.It is therefore an object of the invention to provide a fossil-fired steam generator of the above type, in which the efficiency of the steam process is not excessively impaired. At the same time, the short-term increase in output should be possible without invasive structural modifications to the overall system, regardless of the design of the fossil-fueled steam generator.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst, indem die Überströmleitung zwei Zuleitungen hat, wobei die erste Zuleitung strömungsmediumsseitig hinter einer Economizerheizfläche abzweigt und die zweite Zuleitung strömungsmediumsseitig vor der Economizerheizfläche abzweigt.This object is achieved according to the invention in that the overflow line has two supply lines, wherein the first supply line branches off on the flow medium side behind an economizer heating surface and the second supply line branches off on the flow medium side in front of the economizer heating surface.

Die Erfindung geht dabei von der Überlegung aus, dass Einspritzungen von Speisewasser einen weiteren Beitrag zur schnellen Leistungsänderung leisten können. Durch zusätzliche Einspritzungen im Bereich der Überhitzer kann nämlich der Dampfmassenstrom erhöht werden. Regeltechnisch werden Einspritzungen dabei ausgelöst, indem der Temperatursollwert am Austritt der jeweiligen Druckstufe reduziert wird. Je höher dabei das Enthalpieniveau des Einspritzwassers ist, desto mehr Einspritzmassenstrom wird benötigt, um den neu geforderten Temperatursollwert zu erreichen. Demnach resultiert aus einem höheren Enthalpieniveau des Einspritzwassers eine vergleichsweise größere Dampfmenge. The invention is based on the consideration that injections of feedwater can make a further contribution to the rapid change in performance. By additional injections in the superheater namely the steam mass flow can be increased. In terms of control, injections are triggered by reducing the temperature setpoint at the outlet of the respective pressure stage. The higher the enthalpy level of the injection water, the more injection mass flow is required to reach the newly required temperature setpoint. Accordingly, results from a higher enthalpy of the injection water a comparatively larger amount of steam.

Eine derartige Erhöhung der Enthalpie ist möglich, indem das Wasser nicht am Economizereintritt entnommen wird, sondern erst hinter einer Economizerheizfläche. Wird bei einer solchen Verschaltung der Temperatursollwert reduziert, hat dies also eine vergleichsweise größere Dampfmenge und somit eine größere Leistungsentbindung zur Folge. Dabei ist allerdings zu beachten, dass im gesamten Lastbereich das Einspritzwasser einen ausreichenden Abstand zur Siedelinie des Dampfes und somit eine zufriedenstellende Unterkühlung aufweist. Gerade z. B. im Anfahrbetrieb ist es im unteren Lastbereich durchaus möglich, dass die Enthalpie hinter einer Economizerheizfläche im Hinblick auf die gewünschte Unterkühlung des Einspritzwassers zu groß sein kann und sich im Fall offener Einspritzarmaturen an der Einspritzstelle unter Umständen Nassdampf bildet. Dieser Dampf kann im ungünstigsten Fall das Einspritzventil blockieren, so dass der Einspritzmassenstrom nicht aufrecht erhalten werden kann. Auch kann die Druckdifferenz zwischen Entnahme- und Einspritzstelle unter Umständen zu gering sein.Such an increase in the enthalpy is possible by the water is not removed at the Economizereintritt, but only behind an economizer heating. If the temperature setpoint is reduced in such an interconnection, this results in a comparatively larger amount of steam and thus a greater release of power. It should be noted, however, that in the entire load range, the injection water has a sufficient distance to the boiling point of the steam and thus a satisfactory supercooling. Straight z. B. in the start-up operation, it is quite possible in the lower load range that the enthalpy behind an economizer heating in view of the desired supercooling of the injection water can be too large and forms in the case of open injection fittings at the injection point under certain circumstances wet steam. This steam can block the injection valve in the worst case, so that the injection mass flow can not be maintained. Also, the pressure difference between sampling and injection point may be too low under certain circumstances.

Dem sollte begegnet werden, indem die Enthalpie des Einspritzwassers bedarfsweise geregelt werden kann. Dies ist erreichbar, indem das hinter einer Economizerheizfläche entnommene Einspritzwasser mit einem geringfügigen Anteil von vor der Einspritzstelle entnommenen Einspritzwasser gemischt wird, so dass auf diesem Weg die gewünschte Enthalpie des Einspritzwassers eingestellt werden kann. Dazu führen zwei Zuleitungen jeweils von strömungsmediumsseitig vor und hinter einer Economizerheizfläche zur Überströmleitung zum Einspritzventil der Hochdruckstufe. Somit kann beim Anfahren und im Umwälzbetrieb das Einspritzwasser vor dem Economizer entnommen werden und im Lastbetrieb mit Frequenzstützung eine Umschaltung auf die Entnahme hinter dem Economizer erfolgen.This should be counteracted by the enthalpy of the injection water can be controlled as needed. This can be achieved by mixing the injection water withdrawn behind an economizer heating surface with a small proportion of injection water withdrawn before the injection point, so that the desired enthalpy of the injection water can be adjusted in this way. For this purpose, two supply lines each lead from the flow medium side before and behind an economizer heating surface to the overflow line to the injection valve of the high-pressure stage. Thus, the injection water can be removed in front of the economizer during start-up and in circulation operation and switchover to the removal behind the economizer in load operation with frequency support.

Vorteilhafterweise zweigt dabei die erste Zuleitung strömungsmediumsseitig hinter allen Economizerheizflächen ab. Dadurch ist die größtmögliche Enthalpie für das Einspritzwasser gewährleistet, so dass ein Optimum hinsichtlich der Dampfmenge und Leistungsentbindung erzielt wird. In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung zweigt die zweite Zuleitung strömungsmediumsseitig vor allen Economizerheizflächen ab. Durch die Entnahme im kältesten Bereich kann nämlich schon bei kleiner Beimischungsmenge eine Reduzierung der Temperatur des Einspritzmediums erreicht werden, die einen ausreichenden Abstand zur Siedelinie gewährleistet. Insgesamt ist durch die Entnahme vor und hinter allen Hochdruckvorwärmern die größtmögliche Temperaturvarianz erreichbar.Advantageously, the first supply line branches off from the flow medium side behind all economizer heating surfaces. As a result, the greatest possible enthalpy for the injection water is ensured, so that an optimum with regard to the amount of steam and release of power is achieved. In a further advantageous embodiment, the second supply line branches off from the flow medium side in front of all economizer heating surfaces. Because of the removal in the coldest area, a reduction in the temperature of the injection medium can be achieved, even at a small admixing amount, which ensures a sufficient distance to the boiling line. Overall, the greatest possible temperature variance can be achieved by removing before and after all high-pressure preheaters.

In vorteilhafter Ausgestaltung ist in der ersten Zuleitung eine Rückschlagklappe angeordnet und in der ersten und/oder der zweiten Zuleitung ein Durchflussregelventil angeordnet. Dies ermöglicht in besonders einfacher Weise die Einstellung der Einspritzmenge aus jeder der beiden Zuleitungen, wobei die Rückschlagklappe ein Zurückströmen von Medium geringerer Temperatur verhindert. Eine derartige Ausgestaltung ermöglicht auch eine Realisierung der Erfindung mit besonders einfachen Mitteln.In an advantageous embodiment, a check valve is arranged in the first supply line and arranged in the first and / or the second supply line, a flow control valve. This allows in a particularly simple manner, the adjustment of the injection quantity from each of the two supply lines, wherein the non-return valve prevents backflow of medium of lower temperature. Such a configuration also allows an implementation of the invention with particularly simple means.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung ist in der ersten Zuleitung und im Strömungsweg strömungsmediumsseitig zwischen dem Abzweig der ersten und der zweiten Zuleitung eine Durchflussmesseinrichtung angeordnet. Somit kann auf besonders einfache Weise der Verdampfermassenstrom durch Differenzbildung ermittelt werden. Insbesondere bei einem Zwangsdurchlaufdampferzeuger ist die Kenntnis des Verdampfermassenstroms notwendig, da im Schwachlastbetrieb ein Mindestmassenstrom eingestellt werden muss.In a further advantageous embodiment, a flow measuring device is arranged in the first supply line and in the flow path flow medium side between the branch of the first and the second supply line. Thus, the evaporator mass flow can be determined by subtraction in a particularly simple manner. In particular, in the case of a once-through steam generator, the knowledge of the evaporator mass flow is necessary because in the low-load operation, a minimum mass flow must be set.

In vorteilhafter Ausgestaltung umfasst ein Dampfkraftwerk einen derartigen fossil befeuerten Dampferzeuger.In an advantageous embodiment, a steam power plant comprises such a fossil-fired steam generator.

Bezüglich des Verfahrens, bei dem in einer Hochdruckstufe Strömungsmedium aus dem Strömungsweg entnommen wird und zu einem in der Hochdruckstufe strömungsmediumsseitig vor einer Überhitzerheizfläche im Strömungsweg angeordneten Einspritzventil geführt wird, wird die Aufgabe gelöst, indem abhängig vom Betriebszustand des Dampferzeugers Strömungsmedium mit jeweils unterschiedlicher Enthalpie entnommen wird. Vorteilhafterweise wird dabei im Volllastzustand Strömungsmedium mit höherer Enthalpie entnommen als in einem Teillastzustand.With regard to the method in which flow medium is removed from the flow path in a high-pressure stage and is directed to a high-pressure stage upstream of a superheater heating surface in the flow path injection valve, the object is achieved by depending on the operating condition of the steam generator flow medium is taken with different enthalpy , Advantageously, flow medium with higher enthalpy is removed in the full load state than in a partial load state.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, dass durch die Möglichkeit der Verwendung von Einspritzwasser für die Hochdrucküberhitzung aus Zuleitungen vor und hinter dem Economizer einerseits stets eine ausreichende Unterkühlung des Einspritzwassers auch im Schwachlastbetrieb gewährleistet werden kann, andererseits hinsichtlich der Bereitstellung einer Sofortreserve bei absolut sicherem Einspritzbetrieb ohne Dampfbildung ein Maximum an zusätzlicher Leistungsentbindung über eine entsprechend erhöhte Einspritzmenge realisiert werden kann. Alternativ kann bei gleicher Leistungsentbindung im Vergleich zu bisherigen Konzepten die Belastung sämtlicher betroffener Bauteile wie Einspritzstelle, Heizflächen und Turbine reduziert werden, da für die gleiche Leistungsentbindung ein geringerer Temperaturabfall des Dampfes zu erwarten ist.The advantages achieved by the invention are in particular that the possibility of using injection water for high pressure superheating from supply lines before and after the economizer on the one hand always a sufficient supercooling of the injection water can be guaranteed even in low load operation, on the other With regard to the provision of an immediate reserve with absolutely safe injection operation without vapor formation, a maximum of additional performance release can be realized via a correspondingly increased injection quantity. Alternatively, the load of all the affected components such as injection point, heating surfaces and turbine can be reduced with the same power release compared to previous concepts, since for the same power release a lesser drop in temperature of the steam is expected.

Darüber hinaus ist die Verschaltung und die damit verbundene Erhöhung der Leistungsentbindung durch Nutzung des Einspritzsystems unabhängig von anderen Maßnahmen, so dass auch beispielsweise angedrosselte Turbinenventile zusätzlich geöffnet werden können, um die Leistungserhöhung der Dampfturbine noch zu verstärken. Die Wirksamkeit des Verfahrens bleibt durch diese parallelen Maßnahmen zum größten Teil unberührt.In addition, the interconnection and the associated increase in the power deduction by using the injection system is independent of other measures, so that, for example, throttled turbine valves can be additionally opened to increase the power increase of the steam turbine yet. The effectiveness of the procedure remains largely unaffected by these parallel measures.

Dabei ist hervorzuheben, dass bei einer fest vorgegebenen Anforderung an zusätzlicher Leistung der Androsselungsgrad der Turbinenventile vermindert werden kann, sollte die Verwendung des Einspritzsystems für die Leistungserhöhung zur Anwendung kommen. Die gewünschte Leistungsentbindung kann unter diesen Umständen dann auch mit geringerer, im günstigsten Fall sogar gänzlich ohne zusätzliche Androsselung erreicht werden. Somit kann die Anlage im gewöhnlichen Lastbetrieb, in der sie für eine Sofortreserve zur Verfügung stehen muss, mit einem vergleichsweise größeren Wirkungsgrad betrieben werden, was auch die betrieblichen Kosten vermindert.It should be emphasized that with a fixed requirement for additional power, the degree of throttling of the turbine valves can be reduced, should the use of the injection system for increasing the power used. The desired performance release can then be achieved under these circumstances with less, in the best case even completely without additional throttling. Thus, the plant can be operated in the usual load operation, where it must be available for an immediate reserve, with a relatively greater efficiency, which also reduces the operating costs.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigt die Figur strömungsmediumsseitig schematisch den Hochdruckteil eines fossil befeuerten Dampferzeugers mit optimierter Einspritzwasserzuleitung.An embodiment of the invention will be explained in more detail with reference to a drawing. Therein, the figure shows the flow medium side schematically the high pressure part of a fossil-fired steam generator with optimized injection water supply.

Vom fossil befeuerten Dampferzeuger 1 ist in der Figur nur die Hochdruckstufe 2 dargestellt, der dem Hochdruckteil einer nicht näher gezeigten Dampfturbine vorgeschaltet ist. Der Dampferzeuger 1 umfasst auch noch weitere, nicht gezeigte Druckstufen. Die Figur stellt schematisch einen Teil des Strömungswegs 4 des Strömungsmediums M dar. Das Strömungsmedium M wird zunächst durch eine Speisepumpe 6 in die Hochdruckstufe 2 eingespeist. Dort wird es zunächst von Hochdruckvorwärmern 8 auf eine erhöhte Temperatur gebracht, die beispielsweise mit Anzapfdampf betrieben werden können. Anschließend folgen Economizerheizflächen 10, in denen üblicherweise Rauchgas-Abwärme zur weiteren Erwärmung des Strömungsmediums genutzt wird und Verdampferheizflächen 12, in denen das Strömungsmedium M mit Hilfe der aus fossilem Brennstoff gewonnenen Wärme verdampft wird. Die räumliche Anordnung der einzelnen Heizflächen 10, 12 im Heißgaskanal ist nicht dargestellt und kann variieren. Die dargestellten Heizflächen 10, 12 können jeweils stellvertretend für eine Mehrzahl seriell geschalteter Heizflächen stehen, die jedoch auf Grund der Übersichtlichkeit nicht differenziert dargestellt sind.From the fossil-fueled steam generator 1 is in the figure, only the high pressure stage 2 shown, which is connected upstream of the high pressure part of a steam turbine not shown in detail. The steam generator 1 also includes other, not shown, pressure levels. The figure schematically represents part of the flow path 4 of the flow medium M. The flow medium M is first through a feed pump 6 in the high pressure stage 2 fed. There it is first of high pressure preheaters 8th brought to an elevated temperature, which can be operated for example with bleed steam. This is followed by economizer heating surfaces 10 in which flue gas waste heat is usually used for further heating of the flow medium and evaporator heating surfaces 12 in which the flow medium M is evaporated by means of the heat obtained from fossil fuel. The spatial arrangement of the individual heating surfaces 10 . 12 in the hot gas duct is not shown and may vary. The illustrated heating surfaces 10 . 12 each may represent a plurality of serially connected heating surfaces, which are not shown differentiated due to the clarity.

Nach dem Austritt aus den Verdampferheizflächen 12 wird eventuell vorhandene Restnässe in einer nicht näher dargestellten Wasserabscheideeinrichtung (Abscheider oder Trommel) abgeschieden und der verbleibende Dampf einer ersten Überhitzerheizfläche 14 zugeführt, die der Einfachheit halber in der Figur in Einheit mit den Verdampferheizflächen 12 dargestellt sind. Anschließend folgen weitere Uberhitzerheizflächen 16, 18 und schließlich wird der überhitzte Dampf im Hochdruckteil einer Dampfturbine entspannt. Anschließend strömt das Strömungsmedium M in den nicht dargestellten Mitteldruckteil des Dampferzeugers, wo es in einer Anzahl von Zwischenüberhitzerheizflächen nochmals überhitzt wird und anschließend dem Mitteldruckteil der Dampfturbine zugeführt wird.After exiting the evaporator heating surfaces 12 If any residual moisture is deposited in a Wasserabscheideeinrichtung not shown (separator or drum) and the remaining vapor of a first Überhitzerheizfläche 14 supplied for simplicity in the figure in unit with the evaporator heating surfaces 12 are shown. Then follow Uberhitzerheizflächen 16 . 18 and finally, the superheated steam is expanded in the high pressure section of a steam turbine. Subsequently, the flow medium M flows into the medium-pressure part of the steam generator, not shown, where it is overheated again in a number of reheater heating surfaces and then fed to the medium-pressure part of the steam turbine.

Vor den beiden letzten Überhitzerheizflächen 16, 18 ist strömungsmediumsseitig jeweils ein Einspritzventil 20, 22 angeordnet. Hier kann kühleres und unverdampftes Strömungsmedium M zur Regelung der Austrittstemperatur am Austritt 24 der Hochdruckstufe 2 des fossil befeuerten Dampferzeugers 1 eingespritzt werden. Die in die Einspritzventile 20, 22 eingebrachte Menge an Strömungsmedium M wird über jeweils ein Einspritzregelventil 26, 28 geregelt. Das Strömungsmedium M wird dabei über eine zuvor im Strömungsweg 4 abzweigende Überströmleitung 30 zugeführt.Before the last two superheater heating surfaces 16 . 18 is the flow medium side each an injection valve 20 . 22 arranged. Here, cooler and unevaporated flow medium M for controlling the outlet temperature at the outlet 24 the high pressure stage 2 of the fossil-fueled steam generator 1 be injected. The in the injection valves 20 . 22 introduced amount of flow medium M is via a respective injection control valve 26 . 28 regulated. The flow medium M is via a previously in the flow path 4 branching overflow line 30 fed.

Um das Einspritzsystem nicht nur zur Regelung der Austrittstemperatur, sondern auch zur Bereitstellung einer sofortigen Leistungsreserve nutzen zu können, ist das Einspritzsystem für eine bedarfsweise Erhöhung der Enthalpie des Einspritzwassers ausgelegt. Dazu hat die Überströmleitung eine erste Zuleitung 32, die hinter allen Economizerheizflächen 10 abzweigt, so dass hier Strömungsmedium M mit vergleichsweise höherer Temperatur in die Überströmleitung 30 eingebracht wird. Dadurch wird bei einer vergleichsweise größeren Einspritzung eine erhebliche Dampfmengenerhöhung erreicht und die Leistung der nachgeschalteten Dampfturbine erhöht. Der Durchfluss der ersten Zuleitung 32 ist über ein Durchflussregelventil 34 geregelt.In order to use the injection system not only to control the outlet temperature, but also to provide an immediate power reserve, the injection system is designed for a demand-increasing the enthalpy of the injection water. For this purpose, the overflow line has a first supply line 32 behind all economizer heating surfaces 10 branches off, so that here flow medium M with a comparatively higher temperature in the overflow 30 is introduced. As a result, a considerable increase in steam quantity is achieved with a comparatively larger injection and the power of the downstream steam turbine is increased. The flow of the first supply line 32 is via a flow control valve 34 regulated.

Um gerade im Schwachlastbetrieb oder beim Anfahren eine ausreichende Unterkühlung des Einspritzmediums zu gewährleisten, hat die Überströmleitung 30 eine zweite Zuleitung 36, die strömungsmediumsseitig zwischen Economizerheizflächen 10 und Hochdruckvorwärmern 8 abzweigt und Strömungsmedium M mit verhältnismäßig geringer Temperatur der Überströmleitung 30 zuführt. Damit kann in diesen Lastzuständen immer eine ausreichende Unterkühlung des Einspritzmediums gewährleistet werden. Der Durchfluss durch die zweite Zuleitung 36 wird durch ein Durchflussregelventil 38 geregelt.In order to ensure a sufficient undercooling of the injection medium, especially in low-load operation or when starting, has the overflow 30 a second supply line 36 , the flow medium side between economizer heating surfaces 10 and high pressure preheaters 8th branches off and flow medium M with relatively low temperature of the overflow 30 supplies. Thus, in these load conditions always sufficient subcooling of the injection medium can be guaranteed. The flow through the second supply line 36 is through a flow control valve 38 regulated.

Weiterhin weist die erste Zuleitung 32 eine Rückschlagklappe 40 auf, die ein Rückströmen von kälterem Medium aus der zweiten Zuleitung 36 in den Bereich hinter den Economizerheizflächen 10 sicher verhindert. Eine erste Durchflussmesseinrichtung 42 ist direkt vor den Economizerheizflächen 10, d. h. nach dem Abzweig der zweiten Zuleitung 36 angeordnet; eine zweite Durchflussmesseinrichtung 44 ist in der ersten Zuleitung 32 angeordnet. Durch Differenzbildung kann so vergleichsweise einfach der Durchfluss durch die Verdampferheizflächen 12 ermittelt werden.Furthermore, the first supply line 32 a non-return valve 40 on, which is a return flow of colder medium from the second supply line 36 in the area behind the economizer heating surfaces 10 safely prevented. A first flow measuring device 42 is directly in front of the economizer heating surfaces 10 , ie after the branch of the second supply line 36 arranged; a second flow measuring device 44 is in the first supply line 32 arranged. By subtraction so comparatively easy the flow through the evaporator heating 12 be determined.

Ein mit einem derartigen fossil befeuerten Dampferzeuger 1 ausgestattetes Dampfkraftwerk ist in der Lage, über eine sofortige Leistungsentbindung der Dampfturbine schnell eine Leistungserhöhung zu leisten, die zur Stützung der Frequenz des Verbundstromnetzes dient. Dadurch, dass diese Leistungsreserve durch eine Doppelnutzung der Einspritzarmaturen neben der üblichen Temperaturregelung erreicht wird, kann auch eine permanente Androsselung der Dampfturbinenventile zur Bereitstellung einer Reserve verringert werden oder ganz entfallen, wodurch ein besonders hoher Wirkungsgrad während des normalen Betriebs erreicht wird.One with such a fossil-fueled steam generator 1 Equipped steam power plant is able to make an immediate increase in power output of the steam turbine, a power increase, which serves to support the frequency of the composite power network. The fact that this power reserve is achieved by a double use of injection fittings in addition to the usual temperature control, a permanent throttling of the steam turbine valves to provide a reserve can be reduced or eliminated, whereby a particularly high efficiency is achieved during normal operation.

Claims

Fossil-fired steam generator ( 1 ) for a steam power plant with a number of. a flow path ( 4 ), flowing through a flow medium M economizer, evaporator and superheater heating surfaces ( 10 . 12 . 14 . 16 . 18 ), in which in a high-pressure stage ( 2 ) an overflow line ( 30 ) on the input side with the flow path ( 4 ) and to one in the high-pressure stage ( 2 ) on the flow medium side in front of a superheater heating surface ( 16 . 18 ) in the flow path ( 4 ) arranged injection valve ( 20 . 22 ), wherein the overflow line ( 30 ) has two leads, the first lead ( 32 ) downstream of an economizer heating surface ( 10 ) branches off and the second supply line ( 36 ) on the flow medium side in front of the economizer heating surface ( 10 ) branches off.

Fossil-fired steam generator ( 1 ) according to claim 1, wherein the first supply line ( 32 ) on the flow medium side behind all economizer heating surfaces ( 10 ) branches off.

Fossil-fired steam generator ( 1 ) according to one of the preceding claims, in which the second supply line ( 36 ) on the flow medium side in front of all economizer heating surfaces ( 10 ) branches off.

Fossil-fired steam generator ( 1 ) according to one of the preceding claims, in which in the first supply line ( 32 ) a non-return valve ( 40 ) is arranged.

Fossil-fired steam generator ( 1 ) according to one of the preceding claims, in which in the first and / or in the second supply line ( 32 . 36 ) each a flow control valve ( 34 . 38 ) is arranged.

Fossil-fired steam generator ( 1 ) according to one of the preceding claims, in which in the first supply line ( 32 ) a flow measuring device ( 44 ) is arranged.

Fossil-fired steam generator ( 1 ) according to any one of the preceding claims, wherein in the flow path ( 4 ) flow medium side between the branch of the first and the second supply line ( 32 . 36 ) a flow measuring device ( 44 ) is arranged.

Steam power plant with a fossil-fired steam generator ( 1 ) according to any one of the preceding claims.

Method for operating a fossil-fired steam generator ( 1 ) for a steam power plant with a number of a flow path ( 2 ), flowing through a flow medium M economizer, evaporator and superheater heating surfaces ( 10 . 12 . 14 . 16 . 18 ), in which in a high-pressure stage ( 2 ) Flow medium from the flow path ( 4 ) and to a in the high-pressure stage ( 2 ) on the flow medium side in front of a superheater heating surface ( 16 . 18 ) in the flow path ( 4 ) arranged injection valve ( 20 . 22 ), depending on the operating state of the steam generator ( 1 ) Flow medium M is taken with in each case different enthalpy.

The method of claim 9, wherein in the full load condition flow medium M is removed with higher enthalpy than in a partial load condition.