Dampfkraftanlage mit Zwischenüberhitzung. Die Erfindung betrifft eine Dampfkraft anlage mit mindestens zweifacher Zwischen überhitzung des Arbeitsdampfes bei ver- 5cliiedenen Drücken.
Bekanntlich kann der Wärmeverbrauch von Dampfkraftanlagen durch Anwendung von Zwischenüberhitzung vermindert werden, wobei zur Heizung des Zwischenüberhitzers die Rauchgase des Kessels oder teilweise auch strahlende Wärme der Feuerung verwendet erden. In andern Anlagen ist auch schon Zwischenüberhitzung mit Heizung des Zwisehenüberhitzers durch kondensierenden Frischdampf angewendet worden. Auch wurde schon vorgeschlagen, für die Be- heizung .des Zwischenüberhitzers Dampf aus einer höheren Druckstufe anzuzapfen.
Ferner ist schon vorgeschlagen worden, eine zwei- oder mehrfache Zwischenüber hitzung des Dampfes vorzunehmen, um eine weitere Verminderung des Wärmeverbrauches gegenüber einfacher Zwischenüberhitzung zu erreichen. Wenn in einem solchen Falle die Zwischenüberhitzung zweimal durch die Rauchgase vorgenommen wird, ergibt sieh die Schwierigkeit, dass der Dampf zweimal für die Zwischenüberhitzung von der Tur bine zum Kessel und vom Kessel zur Turbine geführt werden muss.
Dabei sind besonders die Leitungen der Zwischenüberhitzung mit niedrigerem Druck sehr unbequem, weil die Durchmesser dieser Leitungen sehr gross werden. Ausserdem ist es bedeutend schwieri ger, am Kessel ausser der Frisehda.mpftempe- ratur auch noch zwei Zwischenüberhitzungs- temperaturen zu regeln, als nur eine Zwi- schenüberhitzungstemperatur. Ebenso ist die Regelung der Turbine schwierig infolge der grossen Dampfvolumen, die in den Verbin dungsleitungen von und zu den Zwischen- überhitzern eingeschlossen sind.
Erfindungsgemäss wird nun bei einer Dampfkraftanlage mit mindestens zweifacher Zwischenüberhitzung des Arbeitsdampfes bei verschiedenen Drücken die bei höherem Druck vorgenommene Zwischenüberhitzung durch Feuergase durchgeführt, wogegen die bei niedrigerem Druck vorgenommene Zwi schenüberhitzung in einem von kondensieren dem Dampf beheizten Wärmeaustauscher er folgt. Auf diese Weise werden die erwähnten Nachteile vermieden.
Zweckmässig wird dabei für die Be- heizung des Zwischenüberhitzers der niedri geren Druckstufe Dampf verwendet, der aus einer höheren Druckstufe der Turbine ent nommen wird, vorzugsweise vor der Zwi schenüberhitzung durch die Feuergase.
Durch diese Anordnung ergibt sich einer seits der Vorteil, dass grosse Niederdruck- Rohrleitungen von der Turbine zum Kessel und vom Kessel zur Turbine zurück erspart werden, weil der Niederdruck-Zwischenüber- hitzer direkt neben der Turbine aufgestellt werden kann und nur eine kurze Verbin dungsleitung zwischen der Entnahmestelle der Turbine selbst und dem dampfbeheizten Zwischenüberhitzer notwendig ist.
Ausserdem ergibt sich eine Wärmeersparnis dadurch, dass der für die Heizung des Niederdruck-Zwi- schenüberhitzers benötigte Entnahmedampf bereits in der Hochdruckturbine Arbeit ge leistet hat.
Sofern die Entnahme des für die Be- heizung des Niederdruck-Zwischenüberhitzers notwendigen Dampfes an einer Stelle der Turbine liegt, bei welcher der Dampf noch stark überhitzt ist, kann zweckmässigerweise der eine hohe Überhitzungstemperatur auf weisende Entnahmedampf in einem G egen- strom=Wärmeaustauscher dazu benützt wer den, um die Niederdruck - Zwischenüber hitzung auf eine höhere Temperatur zu brin gen als die Sättigungstemperatur, welche dem Druck des vorgenannten Entnahmedampfes entspricht.
Bei einer derartigen Anordnung kann zweckmässigerweise ein Teil des Ent nahmedampfes nach seiner Abkühlung im Gegenstrom-Wärmeaustauscher des Zwischen- überhitzers zum Teil in einem Speisewasser vorwärmer niedergeschlagen werden. Diese letztere Anordnung ist insbesondere dann zweckmässig, wenn der für die Heizung des Niederdruck - Zwischenüberhitzers benötigte Dampf aus einer Druckstufe der Turbine ent nommen wird, die tiefer liegt. als der Druck, bei welchem die erste Zwischenüberhitzung vorgenommen wird.
Die erfindungsgemässe Ausbildung einer Dampfkraftanlage erweist sich besonders nützlich, wenn sehr hohe Frischdampfdrücke zum Beispiel solche von 150-300 ata ver wendet werden und die erste Zwischenüber hitzung durch Feuergase bei einem Druck von 50-100 ata vorgenommen wird und die zweite Zwischenüberhitzung bei einem Druck von 2-20 ata.
Eine erfindungsgemäss durchgeführte zwei- oder mehrfache Zwischenüberhitzung ist ferner besonders zweckmässig, wenn aus ge wissen Gründen bei der ersten Zwischen überhitzung der Arbeitsdampf nur auf ver hältnismässig niedrige Temperatur von etwa 420-520 erhitzt wird.
In der beiliegenden Zeichnung ist eine er findungsgemässe Dampfkraftanlage beispiels- weise in vereinfachter Darstellungsweise gezeigt.
Mit 1, 2 und 3 sind Turbinen bezeichnet, welche vom Arbeitsdampf nacheinander be- aufschla.gt werden und Leistung an einen Generator 4 abgeben. 5 ist. ein Kessel, 6 ein mit Feuergasen beheizter Frischdampf-Über- hitzer und 7 ein mit Feuergasen beheizter Zwischenüberhitzer. Mit 8 ist ferner ein mit kondensierendem Dampf beheizter als Zwi- schenüberhitzer dienender Wärmeaustauscher und mit 9 ein weiterer Wärmeaustauscher be zeichnet,
welcher der Zwisehenüberhitzung dient.
Vom Überhitzer 6 gelangt der Arbeits dampf durch eine Leitung 10 in die Turbine 1, verlässt diese Turbine durch eine Leitung 11, durchströmt den durch Feuergase beheiz ten Zwischenüberhitzer 7 und tritt dureh eine Leitung 12 in die Turbine 2. Naeh wei terer Expansion in dieser Turbine gelangt er durch eine Leitung 13 in den zweiten Zwi- sehenüberhitzer 8 und über eine Leitung 7.1 in den -Värmeaustauseher 9, in welehem er weiter erhitzt wird.
Von dort. erreieht er durch eine Leitung 15 die Turbine 3, welehe er durch eine Leitung 16 v erlässt, um in einen Kondensator 17 zu gelangen.
Über eine Leitung 18 befördert. eine Pumpe 19 das Kondensat dureh einen \Wärmeaustaiuscher 20 und weitere Vor wärmer 21, 22, 23 in einen Speisewasser behälter 24. Mit 25 ist. eine Speisepumpe be zeichnet, welche das Speisewasser über Speisewasservorwärmer 26, 2 7 und eine Lei tung 28 dem Kessel 5 zuleitet.
Mit 29, 30, 31 und 32 sind Dampfent- nahmeleitungen bezeiehnet, durch welche den Speisewasservorwärmern 21, 22, 23 und 26 FIeizdampf zugeführt wird.
Durch eine Leitung 33 wird an einer Stelle 3-1 ein Teil des Dampfes, weleher in der Turbine l Arbeit geleistet hat, entnommen und als Heiz- dampf durch den Wärmeaustauscher 9 ge leitet, in welchem er seine Überhitzungswärme an den der Turbine 3 zuströmenden Arbeits dampf abgibt. Ein Teil des Heizdampfes wird sodann dureh eine Leitung 35 dem Nieder- druck-Zwischenüberhitzer 8 zugeführt, in welchem er seine Kondensationswärme an den zu überhitzenden Dampf abgibt.
Der restliche Teil des Heizdampfes gelangt über eine Lei tung 36 nach dem Vorwärmer 27, welchem auch das im Überhitzer 8 anfallende Heiz dampfkondensat durch eine Leitung 37 züi- geleitet wird.
Mit 38 sind sodann Heizdampfkondensat- Ableitungsvorriehtungen bezeichnet.
Die dargestellte Dampfkraftanlage weist zwei Zwischenüberhitzungen des Arbeits dampfes bei verschiedenen Drücken auf. Die bei höherem Druck vorgenommene Zwischen überhitzung wird hierbei durch Feuergase im Überhitzer 7 durchgeführt, während die bei niedrigerem Druck vorgenommene Zwischen überhitzung in dem von kondensierendem Dampf beheizten Wärmeaustauscher 8 erfolgt. Ferner wird für die Beheizung des letzt genannten Zwischenüberhitzers der niedri geren Dreckstufe Dampf verwendet, der aus einer höheren Druckstufe der Turbine, näm lieh an der vor der Zwischenüberhitzung durch die Feuergase liegenden Stelle 34, entnommen wird.
An dieser Stelle ist der Dampf noch stark überhitzt. Der für die Heizung des Nieder drutek-Zwischenüberhitzers 8 zu verwendende überhitzte Dampf wird daher zuvor in dem Gegenstrom-Wärmeaustauscher 9 abgekühlt, in welchem er Wärme an den zu überhitzen den Niederdruckdampf abgibt, und hierauf wird ein Teil des Heizdampfes im Vorwärmer 27 zur Vorwärmung des Speisewassers aus genützt.
Steam power plant with reheating. The invention relates to a steam power plant with at least two intermediate superheating of the working steam at different pressures.
As is known, the heat consumption of steam power plants can be reduced by using reheating, the flue gases from the boiler or, in some cases, radiant heat from the furnace being used to heat the reheater. In other systems, intermediate superheating with heating of the intermediate superheater by condensing live steam has also been used. It has also already been proposed to tap steam from a higher pressure level for heating the reheater.
Furthermore, it has already been proposed to make two or more intermediate overheating of the steam in order to achieve a further reduction in heat consumption compared to simple reheating. If in such a case the reheating is carried out twice by the flue gases, the difficulty arises that the steam has to be fed twice for the reheating from the turbine to the boiler and from the boiler to the turbine.
The lines for reheating with lower pressure are particularly uncomfortable because the diameters of these lines are very large. In addition, it is significantly more difficult to regulate two reheating temperatures on the boiler, in addition to the friseha. Temperature, than just one reheating temperature. Control of the turbine is also difficult because of the large steam volumes that are trapped in the connecting lines from and to the reheaters.
According to the invention, in a steam power plant with at least twice reheating of the working steam at different pressures, the reheating carried out at higher pressure is carried out by means of flue gases, whereas the interim overheating carried out at lower pressure in a heat exchanger heated by condensing the steam follows. In this way the disadvantages mentioned are avoided.
Appropriately, steam is used to heat the reheater of the lower pressure stage, which is taken from a higher pressure stage of the turbine, preferably before the reheating by the flue gases.
This arrangement has the advantage, on the one hand, that large low-pressure pipelines from the turbine to the boiler and from the boiler to the turbine back are saved because the low-pressure reheater can be set up directly next to the turbine and only a short connection line between the extraction point of the turbine itself and the steam-heated reheater is necessary.
In addition, there is a heat saving because the extraction steam required to heat the low-pressure intermediate superheater has already performed work in the high-pressure turbine.
If the extraction of the steam required for heating the low-pressure reheater is at a point in the turbine at which the steam is still severely superheated, the extraction steam, which has a high superheating temperature, can expediently be used in a counterflow = heat exchanger who to bring the low-pressure intermediate overheating to a higher temperature than the saturation temperature, which corresponds to the pressure of the aforementioned extraction steam.
With such an arrangement, some of the extracted steam can expediently be partially precipitated in a feed water preheater after it has been cooled in the countercurrent heat exchanger of the reheater. This latter arrangement is particularly useful when the steam required for heating the low-pressure reheater is taken from a pressure stage of the turbine that is lower. than the pressure at which the first reheating is carried out.
The inventive design of a steam power plant proves particularly useful when very high live steam pressures, for example those of 150-300 ata, are used and the first intermediate superheating is carried out by fire gases at a pressure of 50-100 ata and the second intermediate superheating at a pressure of 2-20 ata.
A two or more intermediate overheating carried out according to the invention is also particularly useful if, for certain reasons, the working steam is only heated to a relatively low temperature of about 420-520 during the first intermediate overheating.
In the accompanying drawing, a steam power plant according to the invention is shown, for example, in a simplified representation.
1, 2 and 3 denote turbines which are successively aufschla.gt from working steam and deliver power to a generator 4. 5 is. a boiler, 6 a live steam superheater heated with flue gases and 7 a reheater heated with flue gases. A heat exchanger which is heated with condensing steam and serves as an intermediate superheater is also denoted by 8 and a further heat exchanger is denoted by 9,
which is used for overheating.
From the superheater 6, the working steam passes through a line 10 into the turbine 1, leaves this turbine through a line 11, flows through the reheater 7 heated by flue gases and enters the turbine 2 through a line 12. After further expansion in this turbine it passes through a line 13 into the second intermediate superheater 8 and through a line 7.1 into the heat exchanger 9, in which it is further heated.
From there. if it reaches the turbine 3 through a line 15, which it leaves through a line 16 v to reach a condenser 17.
Conveyed via a line 18. a pump 19, the condensate through a \ Wärmeaustaiuscher 20 and further before warmer 21, 22, 23 in a feed water container 24. With 25 is. a feed pump be characterized, which feeds the feed water via feed water preheater 26, 27 and a line 28 to the boiler 5.
With 29, 30, 31 and 32 steam extraction lines are designated, through which the feed water preheaters 21, 22, 23 and 26 heating steam is supplied.
At a point 3-1, a part of the steam, which has done work in the turbine 1, is withdrawn through a line 33 and passed through the heat exchanger 9 as heating steam, in which it transfers its superheating heat to the work flowing to the turbine 3 gives off steam. Part of the heating steam is then fed through a line 35 to the low-pressure reheater 8, in which it gives off its heat of condensation to the steam to be superheated.
The remaining part of the heating steam reaches the preheater 27 via a line 36, to which the heating steam condensate occurring in the superheater 8 is also fed through a line 37.
With 38 then Heizdampfkondensat- Ableitungsvorriehtungen are designated.
The steam power plant shown has two reheating of the working steam at different pressures. The intermediate superheating carried out at a higher pressure is carried out here by means of flue gases in the superheater 7, while the intermediate superheating carried out at lower pressure takes place in the heat exchanger 8 heated by condensing steam. Furthermore, steam is used to heat the last-mentioned reheater of the lower dirt stage, which is taken from a higher pressure stage of the turbine, namely at the point 34 before reheating by the flue gases.
At this point the steam is still severely overheated. The superheated steam to be used for heating the low drutek reheater 8 is therefore previously cooled in the countercurrent heat exchanger 9, in which it gives off heat to the low-pressure steam to be superheated, and then part of the heating steam in the preheater 27 is used to preheat the Feed water from used.