DE2551430C3 - Verfahren zum Anheben der Überhitzeraustrittstemperatur bei einem Zwanglaufdampferzeuger und Dampferzeuger für seine Durchführung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren mit den im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Merkmalen und einen Zwanglaufdampferzeuger für seine Durchführung.

Ein gattungsgleiches Verfahren ist aus der DE-PS 95 770 bekannt. Bei dem bekannten Verfahren wird ein Arbeitsmittelteilstrom abgezogen, dessen Wärme jedoch dem Hauptkreislauf wieder zugeführt. Das abgezogene Arbeitsmittel läßt man nach Wärmeaustausch mit dem Hauptkreislauf abfließen. Das Temperaturniveau bleibt also im wesentlichen erhalten, was bei verringerter Arbeitsmittelmenge zu einer erhöhten Dampftemperatur führt.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren der eingangs genannten Gattung zu schaffen, bei dem das Arbeitsmittel im Kreislauf verbleibt.

Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus dem Patentanspruch 1, während die Unteransprüche 2 und 3 sich auf die Regelung der Teilstrommenge bzw. auf die Verwertung der Teilstromwärme beziehen; der Anlpruch 4 definiert einen Dampferzeuger zur Durchführung des Verfahrens.

Demgemäß verbleibt der abgezweigte Teilstrom im Kreislauf, doch wird ihm die Wärme — vorzugsweise mittels eines Wärmetauschers — entzogen. Damit wird das Temperaturniveau des Kreislaufs abgesenkt, infolgedessen wird weniger Dampf erzeugt und dieser wird bei gleicher Wärmezufuhr zum Überhitzer entsprechend höher erhitzt.

Es ist darauf hinzuweisen, daß es aus der DE'PS 54 156 an sich bekannt ist, die Dampftemperatur am Überhitzerauslaß dadurch anzuheben, daß vor diesem weniger Dampf erzeugt wird.

Hier wird das Arbeitsmittel zwischen dem Dampferzeugerabschnitt und dem Überhitzerabschnitt entnommen, was zu erheblichen Unzuträglichkeiten im Betrieb, insbesondere zu störenden Schwingungen, führt; die im abgezweigten Arbeitsmittelstrom enthaltene Wärme wird dabiii in der Anlage offenbar nicht verwertet.
Demgegenüber erzielt man bei dem Verfahren fecmäß

ίο der Erfindung den Vorteil, daß der Wirkungsgrad des Dampferzeugers nicht beeinträchtigt wird und auch kein Arbeitsmittel verlorengeht. Die Wärmeabfuhr aus dem abgezweigten Teilstrom kann durch Wärmeaustausch auf einen Kreislauf erfolgen, der auf einem niedrigen Druckniveau liegt, der also hinsichtlich der verwendeten Armaturen preisgünstig zu erstellen ist

!n der Zeichnung ist das Schema eines Dampfkraftwerks gezeigt, bei dem das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung angewendet wird.

Das Kraftwerk umfaßt einen Dampferzeuger 10, der Dampf mit hoher Temperatur und hohem Druck zur Abgabe an entsprechende Stufen 12, 14 und 16 einer Turbine erzeugt, die über eine Turbinenwelle 18 einen elektrischen Generator 20 antreibt. Der Dampferzeuger 10 weist eine Brennkammer 22 auf, in der Brenner 24 angeordnet sind. Die Verbrennungsgase durchströmen den Verdampfer und (/en Überhitzer- bzw. Vorwärmerteil 26 bzw. 28, wonach sie bei 29 in einen (nicht dargestellten) Kamin gelangen. Zusätzliche Rekuperator- und Gasreinigungseinrichtungen (nicht gezeigt) können in bekannter Weise in dem Verbrennungsgasstrom zwischen dem Auslaß 29 und dem Kamin angeordnet sein.

Das in den Rohrwänden 30 verdampfte Arbeitsmittel wird einem Trommelabscheider 32 zugeführt. Der Dampfanteil wird über eine Leitung 34 zu einem Überhitzer 36 geführt, der sich im Überhitzerteil 26 der Dampferzeugereinheit befindet, wonach er über eine Leitung 38 mit einem Drosselventil 40 der Hochdruck stufe 12 der Turbine zugeführt wird. Nach Entspannen des Dampfes in der ersten Stufe 12 der Turbine wird der Dampf über eine Leitung 42 dem Zwischenüberhitzer 44 zugeführt und strömt dann über eine Leitung 46 zu der Mitteldruck- und Niederdruckstufe 14 bzw. 16 der Turbine. Der entspannte Dampf aus der Niederdruckstufe 16 der Turbine wird in einem Kondensator 48 kondensiert und über eine Rücklaufieitung 50 und eine Speisewasserpumpe 52 zum Dampferzeuger zurückgeführt, wo er zunächst durch einen Speisewasservorwärmer 54, der im Vorwärmerteil 28 angeordnet ist, und dann durch eine Leitung 56 zum Trommelabscheider 32 geführt wird, wo er mit dem Wasseranteil des Arbeitsmittels zum Kreislauf durch die Leitung 58 zusammengeführt wird, die die Rohrwände 30 speist.

Ein Hauptspeisewasserventil 59 in der Leitung 50 und eine Umwälzpumpe 60 in der Leitung 58 sind vorgesehen.

Eine Bypassleitung 62 zweigt aus dem Arbeitsmittelzwanglauf zwischen der Umwälzpumpe 60 und dem

bo Eintritt der Rohrwände 30 ab. An ihrem Austrittsende ist die Bypassleitung 62 mit der Leitung 50 stromaufwärts des Vorwärmers 54 verbunden, Die Bypassleitung 62 besitzt ein Regelventil 64 zur Steuerung der Menge des aus dem Hauptkreislauf abgezogenen Arbeitsmittels. Ein Wärmetauscher 66 ist in der Bypassleitung 62 angeordnet und dient dazu, dem durch die Bypassleitung strömenden Arbeitsmittel Wärme zu entziehen, um auf diese Weise die Menge des Dampfes zu verändern, die

in dem Verdampfer des Dampferzeugers erzeugt wird, und gleichzeitig die Temperatur des Dampfes am Oberhitzerausgang zu verändern, wie oben näher beschrieben ist.

Der Wärmetauscher 66 ist hier als Mantel- und Rohrschlangenkonstruktion ausgeführt, durch dessen Rohrschlangen 68 das von der Bypassleitung 62 geführte Arbeitsmittel strörm- Ein Mantel 70 umschließt die Schlange und führt Kühlmedium, das über eine Leitung 72 mit einem Regelventil 73 zugeführt wird. Das Kühlmedium ist eine Flüssigkeit unter niedrigem Druck, die mittels einer Niederdnickspeisepumpe 74 gefördert wird und, wenn eine Flüssigkeit hoher Reinheit erforderlich ist, von dem Kondensator 48 geliefert wird. Wenn eine Flüssigkeit mit geringer Reinheit als Kühlmedium verwendet werden kann, kann es von einer unabhängigen Quelle (nicht gezeigt) über eine Leitung 76 zugeführt werden. Betätigungsventile 78 bzw. 80 sind in den Leitungen 72 bzw. 76 zum wahlweisen Durchlassen der Kühlflüssigkeit von einer der beiden verfügbaren Quellen angeordnet

Eine Abführleitung 82 vom Wärmetauscher 66 füh.t Sattdampf unter niedrigem Druck, der in dem Wärmetauscher erzeugt wurde, zu einer der verschiedenen möglichen Verwendungsstellen der Anlage. In der dargestellten Ausführungsform verbindet die Leitung 82 den Wärmetauscher 66 mit dem Kondensor 48. Die Leitungen 82a und 826, die von der Leitung 82 abzweigen, sind mit der Niederdruckstufe 16 der Turbine bzw. mit der Austrittsleitung 46 des Zwischenüberhitzers 44 verbunden. Ventile 86, 88 und 90, die in den entsprechenden Leitungen angeordnet sind, ermöglichen die wahlweise Abgabe des Niederdruckdampfes an die verschiedenen Verwendungspunkte. Eine dritte Leitung 82c mit einem Ventil 92 zweigt von der Leitung 82 ab und dient zum Abführen des Niederdruckdampfes zu irgendeiner der verschiedenen Hilfseinrichtungen, beispielsweise den Rußbläsern des Dampferzeugers oder den Brennstoffzerstäubern.

Wenn die Temperatur des der Turbine zugeführten Dampfes zu niedrig ist, wird das Ventil 64 in Abhängigkeit von einem Temperatursensor 94 betätigt, um eine gesteuerte Menge des Arbeitsmittels aus der Leitung 58 durch die Bypassleitung 62 und über den Wärmetauscher 66 zu führen. Gleichzeitig wird eine entsprechend gesteuerte Menge an Kühlmittel in Form einer Niederdruckflüssigkeit aus dem Kondensor 48 oder einer getrennten Quelle durch die Leitung 72 geführt, um das entnommene Arbeitsmittel zu kühlen. Diese wird dann zum Vorwärmer 54 im Hauplkreislauf zurückgeführt. Entsprechend wird die Menge des in den Rohrwänden 30 erzeugten Dampfes und damit die Menge des Dampfes, der zum Oberhitzer 36 über die Leitung 34 geführt wird, reduziert. Da eine reduzierte Dampfmenge dem Überhitzer zugeführt wird, wird die Temperatur des Dampfes entsprechend auf einen höheren Wert gebracht, solange die von den Brennern erzeugte Wärmemenge die gleiche bleibt Die erforderliche Zunahme der Dampftemperatur bestimmt die Arbeitsmittelmenge, die durch die Bypassleitung 62 und den Wärmetauscher 66 entnommen wird.

ίο Der Niederdruukdampf vom Wärmetauscher 66 wird über die Leitung 82 abgeführt und kann direkt dem Kondensor 48 zugeführt werden. Wünschenswerter ist es jedoch, diesen Niederdruckdampf über die Leitungen 82a oder 82Z> in durch die Ventile 88 oder 90 geregelten Mengen zur Niederdruckstufe 16 der Turbine oder der Zwischenüberhitzer-Abführleitung 46 zuzuführen, um den zwischenüberhitzten Dampf, der der Mitteldruckstufe 14 der Turbine zugeführt wird, zu temperieren, wenn die Temperatur des Dampfes die für die Turbine zulässige Temperatur übersteigt. Die Steuerung der entsprechenden Reglerventile 88 odei ■/■} kann zu diesen Zwecken in Abhängigkeit von der Temperatur erfolgen, die durch den Temperatursensor 96 gemessen wird. Bei einem derartigen Betrieb, bei dem der Niederdruck-

2') dampf, der in dem Wärmetauscher 66 erzeugt wird, in den Haufjtdampfkreis eingeführt wird, ist es geboten, daß das dem Wärmetauscher zugeführte Kühlmedium von einer genügend hohen Reinheit ist Daher ist in einem solchen Falle das Reglerventil 78 in der Leitung 72 geöffnet und das Ventil 80 in der Leitung 76 geschlossen, um Flüssigkeit von dem Kondensor 48 zum Wärmetauscher zu führen. Alternativ wird durch die beschriebene Anlage die Verwendung eines Kühlmediums mit niedrigerer Reinheit im Wärmetauscher 66

is ermöglicht, und zwar beispielsweise in den Fällen, in denen der im Wärmetauscher erzeugte Dampf, anstatt in den Hauptdampfkreis eingeführt zu werden, zum Rußblasen oder zum Brennstoffzerstäuben verwendet wird. In diesen Fällen sind die Ventile 86, 88 und 30 in

4» den Leitungen 82, 82a und 82ö geschlossen und das Ventil 92 in der Leitung 82cgeöffnet Gleichzeitig ist das Ventil 78 geschlossen und das Ventil 80 in der Leitung 76 geöffnet, um Kühlmedium mit geringerer Reinheit dem Wärmetauscher 66 zuzuführen. Durch Verwendung von

i'i Dampf mit geringerer Reinheit zum Rnßblasen oder Brennstoffzerstäuben werden vorteilhafterweise die Wasserreinigungskosten der Anlage reduziert. Die Rohrleitungen und Zusatzeinrichtungen, die bei der beschriebenen Anlage notwendig sind, werden nur

■in niedrigen Drücken und Temperaturen ausgesetzt, so daß es möglich ist, sir mit geringen Kosten einzubauen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Anheben der Überhitzeraustrittstemperatur, bei konstanter Wärmezufuhr bei einem Zwanglaufdampferzeuger mit über den Verdampferheizflächen dem Zwangdurchlauf überlagerten Umlauf, und einer dem Dampferzeuger nachgeschalteten Turbine, dadurch gekennzeichnet, daß zur an sich bekannten Anhebung der Dampfaustrittstemperatur aus dem Oberhitzer durch Verringern der den Oberhitzer durchströmenden Dampfmenge ein Teilstrom des umgewälzten Arbeitsmittels aus dem Umwälzkreis abgezogen, gekühlt und diesem wieder zugeführt wird, wobei die bei der Kühlung abgeführte Wärme dem Turbinenkreislauf an einer Stelle zugeführt wird, wo die Speisewassertemperatur unbeeinflußt bleibt.

Z Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Teilstrom in Abhängigkeit von der Temperatur öes aus dem Überhitzer austretenden Dampfes geregelt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Teilstrom durch verdampfendes Niederdruckkondensat gekühlt wird, wobei der entstehende Dampf einer Niederdruckstjfe der Turbine zugeführt wird.

4. Zwanglaufdampferzeuger zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß hinter der Umwälzpumpe (60) eine Bypassleitung (62) mit einem Wärmetauscher (66) zur Kühlung des Teilstroms abzweigt und über einen Speisewasservorwärmer (54) wieder mit dem Hauptkreis -Mi verbunden ist.