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Wärmeschaltung eines Dampfkraftwerkes
Die Erfindung betrifft die Wärmeschaltung eines Dampfkraftwerkes mit Dampfkraftmaschinen, vor- zugsweise Dampfturbinen, und mit Dampfkesseln, in denen konventionelle Brennstoffe verfeuert werden, mit Rückführung des Turbinenkondensates als Kesselspeisewasser, wobei dessen Vorwärmung zwischen dem Kondensator und dem Entgaser teilweise durch Entnahmedampf der Turbinen und teilweise durch ! die Kesselrauchgase erfolgt, mit dem Zweck, die Wärmemenge der Kesselrauchgase ab 180 C herunter für Kesselspeisewasservorwärmung und nicht wie üblich für Luftvorwärmung auszunützen und gleich- zeitig die im Kesselrauchgas vorhandenen Schwefelsäuren und Wasserdämpfe durch absichtlich hervor- gerufen Kondensation auszuscheiden und aus dem Kesselzug abzuführen.
Die Wärmemengen der Rauchgase eines modernen Dampfkessels werden bekanntlich mittels Heiz- t flächen zur Überhitzung des Dampfes, zur Speisewasservorwärmung im Kessel und zur Vorwärmung der
Verbrennungsluft verwendet. Somit sind in Rauchgasrichtung folgende Heizflächen sowie Gruppen von Heizflächen angeordnet : Dampfüberhitzer, Hochdruck-Ekonomiser und Luftvorwärmer. Durch diese Heizflächen wird die Temperatur der Rauchgase bis 180 C ohne Schwierigkeit abgesenkt. Eine weitere Verminderung der Abgastemperatur bringt zwar eine Wirkungsgradverbesserung, aber gleichzeitig auch Schwierigkeiten mit sich, welche die Kesselanlage verteuern und den Betrieb erschweren. Die
Schwierigkeit entsteht dadurch, dass die Heizflächen der Luftvorwärmer sehr gross werden und die Kor- rosionsgefahr aktuell wird.
Bekanntlich kann die Korrosionsgefahr der Luftvorwärmer dadurch vermindert werden, dass die Frischluft mittels Rauchgas (Rezirkulation) oder durch Anzapfdampf aus der Turbine auf- gewärmt wird. Diese Massnahmen können aber die nach dem Luvo eingeschalteten Kesselteile, wie Rauch- gasfilter, Saugzuganlage und Kamin, bei einer Senkung der Rauchgastemperatur ab 1300 C kaum mehr schützen.
Weiters wird durch Vergrösserung des Luvo die gewonnene Brennstoffwärme der Abgase in die Kessel- feuerung gebracht, was bei manchen Kohlenarten mit niedrigem Schmelzpunkt der Asche und trockener
Aschenabfuhr zur Erweichung der Asche und Verschmutzung der Brennkammer führen kann. Um die schädlichen Auswirkungen durch Korrosion im Bereich des Taupunktes der Rauchgase zu mildern, hat man auch den Weg beschritten, die Säuredämpfe in den Rauchgasen chemisch zu neutralisieren, beispiels- weise durch dosierte Beimengung von Dolomit oder Ammoniak. Diese Verfahren werden zur Zeit bei
Schweröl angewendet.
Ferner sind Anlagen bekannt, bei denen eine Kondensation der Rauchgase im kälteren Teil des Luft- vorwärmers eintritt, wodurch man aber eine verkürzte Lebensdauer des kälteren Teiles des Luftvorwärmers in Kauf nimmt, doch dürfte auch die durch die weitere Abkühlung der Rauchgase erzielte Steigerung des Wirkungsgrades kaum den Mehraufwand in wirtschaftlicher Hinsicht, welcher durch den sperrigen
Luftvorwärmer besonders ins Gewicht fällt, rechtfertigen.
Zur Ausnützung der Wärmemenge der Rauchgase ab 180 C herunter wird erfindungsgemäss eine
Wärmeschaltung für ein Dampfkraftwerk vorgeschlagen, welche aus folgenden Rohrheizflächen besteht und wie folgt gekennzeichnet ist.
Erfindungsgemäss besteht die Schaltung aus einem zweiteiligen Niederdruckekonomiser 23 und 24 (siehe Fig. 2), welcher im Kesselzug nach einem Luftvorwärmer und ab einer Rauchgastemperatur von 1800 C eingebaut ist. Der zwischen den beiden Niederdruckekonomiserteilen 23 und 24 einge- schaltet Niederdruckvorwärmer 10 befindet sich ausserhalb des Kesselzuges und wird durch Ent- nahmedampf der Turbine aufgeheizt. Die vorbeschriebene Gruppe wird in einer Kraftwerksschaltung erfindungsgemäss wie folgt eingeschaltet.
Das Kondensat aus dem Kondensator 6 des Dampfkraftwerkes wird mittels der Kondensatpumpe 7 und der Rohrleitung 16 in den Niederdruckekonomiserteil24 gedrückt und um zirka 5-10 0 C aufgewärmt) dabei muss dieser Ekoteil 24 erfindungsgemäss so konstruiert sein, dass die Rohrwandtemperatur dieser Heizfläche 24 auf jeden Fall niedriger sein muss, als der Taupunkt der entsprechenden Brennstoffrauchgase, damit eine gezwungene Kondensation der im Rauchgas enthaltenen Schwefelsäure- und Wasserdämpfe stattfindet.
Nach Verlassen des Ekoteiles 24 fliesst das Kondensat durch den Niederdruckvorwärmer 10 und wird dort erfindungsgemäss durch Entnahmedampf der Turbine auf eine Temperatur gebracht, welche auf jeden Fall höher sein muss, als der Taupunkt der Rauchgase der entsprechenden Brennstoffe.
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Nach dem Niederdruckvorwärmer 10 passiert das Kondensat erfindungsgemäss den zweiten Ekoteil 23, welcher wieder im Kesselzug eingebaut ist und dort weiter aufgewärmt wird. Die Rohrwandtemperatur dieser Ekoheizfläche 23 muss erfindungsgemäss höher liegen, als der Taupunkt der Rauchgase der entsprechenden Brennstoffe, damit auf dieser Heizfläche keine Kondensation der Schwefelsäure- und Wasserdämpfe stattfinden kann.
Nach Verlassen des Ekoteiles 23 wird das Kondensat entweder in dem Speisewasserbehälter direkt oder je nach Bedarf durch einen weiteren Niederdruckvorwärmer erwärmt und dann in den Speisewasserbehälter gebracht.
Die Vorteile der Erfindung können wie folgt angegeben werden :.
1. Die durch die Erfindung mögliche weitgehende Ausnützung der Abgaswärme erfolgt wirtschaftlicher in Heizflächen zur Aufwärmung von Wasser, als für Luftvorwärmung, weil die erforderlichen Flächen weitaus kleiner sind.
2. Es wird bei den Kraftmaschinen Anzapfdampf für die Wasservorwärmung erspart. Die entsprechende Dampfmenge kann in der Maschine bis zum Kondensator weiter Arbeit leisten oder zum Antrieb von Kondensationsturbinen für die Kesselspeisewasserpumpen verwendet werden.
3. Die letzten Anlageteile des Kessels (Filter, Saugzug und. Kamin) werden gegen Korrosion wirksam geschützt, da sämtliche Dämpfe aus den Rauchgasen ausgeschieden werden.
Zur weiteren Erläuterung der Erfindung dienen die grundgedanklichen Schaltschemate von Ausführungsbeispielen in Fig. 1 und 2.
Fig. 1 zeigt das grundgedankliche Wärmeschaltbild der wesentlichsten Anlageteile eines aus einem Kessel und Dampfturbin bestehenden Dampfkraftwerkes mit einer der bisher üblichen Wärmeschaltungen.
Vom Kessel 1 ist nur der letzte Rauchgaszug mit dem Hochdruckekonomiser und dem in Rauchgasrichtung dahinter und zuletzt liegenden Luftvorwärmer 15 dargestellt. Aus dem Kessel strömt der Be-
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Stufen vier Anzapfdampfleitungen gezeichnet. Das Turbinenkondensat wird aus dem Kondensator durch die Kondensatpumpe 7 über einen Wärmeaustauscher 8 für den Ejektordampf des Kondensators und die Leitung 16 über die beiden Niederdruckvorwärmer 9 und 10 in den Entgaser 12 gefördert. Die beiden Vorwärmer werden über die Leitungen 21 und 22 von entsprechenden Druckstufen der Turbine mit An-
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und die Leitung 17 in den Hochdruckekonomiser 2. Die Hochdruckvorwärmer !. ?, jM werden mittels der Leitungen 18 und 19 vom Turbinenanzapfdampf versorgt.
Fig. 2 zeigt das Wärmeschaltschema einer Anlage entsprechend der Fig. 1, jedoch mit einer erfindungsgemässen Anordnung eines geteilten Niederdruckekos im Kesselzug, wenn der Dampfkessel mit einer
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eines Niederdruckekos, die als Verschliessteil der Korrosion ausgesetzt ist und in der sich die Dämpfe. aus dem Rauchgas niederzuschlagen haben. Mit einer noch unterhalb des Taupunktes liegenden Temperatur verlässt das Kondensat die Kondensationsheizfläche 24 und wird durch den Zwischenvorwärmer 10 auf eine Temperatur gebracht, die sicher über den Taupunkt liegt. Mit dieser Temperatur gelangt das Kondensat über den Hauptteil 23 des Niederdruckekos in den Entgaser 12. Die weitere Führung des Speisewassers ist wie in Fig. 1.