Verfahren zum Betreiben einer Dampfkraftanlage mit Zwischenüberhitzung durch friscampf Es ist bei Dampfkraftanlagen mit mehreren hin tereinandergeschalteten Turbinen bekannt, zwischen verschiedene Turbinen als Zwischenüberhitzer die nende Wärmeaustauscher einzuschalten, um den Ab dampf der jeweils vorhergehenden Turbine mittels überhitzten Frischdampfes zu überhitzen. Der bei der Zwischenüberhitzung herabgekühlte Frischdampf wird bei derartigen Anlagen abermals einer über hitzung unterworfen, bevor er in die Hochdruck turbine geleitet wird.
Um zu erreichen, dass der Prozessverlauf im T-s-Diagramm ein Maximum an Flächeninhalt um schliesst, wird erfindungsgemäss ein Verfahren zum Betreiben einer Dampfkraftanlage mit Zwischen überhitzung durch Frischdampf vorgeschlagen, nach dem der überhitzte Frischdampf vor Eintritt in die Hochdruckturbine einen Teil seiner überhitzungs- wärme über mindestens einen Wärmeaustauscher an den zu nachfolgenden Turbinen strömenden Dampf abgibt, damit der zur Hochdruckturbine strömende Dampf die gleiche Temperatur besitzt wie jener Dampf, der zu mindestens einer nachgeschalteten Turbine strömt.
Dabei ist es vorteilhaft, die Wärmeabgabe in mehreren hintereinandergeschalteten Wärmeaustau- schern vorzunehmen, wobei die Wärmeaustauscher in der durch die Höhe der Temperaturdifferenzen gegebenen Reihenfolge durchströmt werden. Dabei kann zu Regelzwecken den Wärmeaustauschern oder einem Teil derselben eine Bypassleitung parallel ge schaltet sein, so dass jeweils Dampf höherer und min derer Temperatur vor Eintritt in die Hochdruck turbine gemischt bzw. die Zwischenüberhitzung ge regelt werden kann.
Ist die Dampftemperatur durch Abgabe der Überhitzungswärme in dem oder den Wärmeaustau- schern so weit herabgesunken, dass die geforderte Eintrittstemperatur für die Hochdruckturbine unter schritten wird, so kann der Frischdampf nochmals im Kessel zwischenüberhitzt werden und wiederum über hitzungswärme über Wärmeaustauscher an den zu vorgeschalteten Turbinen strömenden Dampf abge ben, bevor er in die Hochdruckturbine eintritt. Um die Temperatur des Frischdampfes vor Eintritt in die Hochdruckturbine zu regeln, empfiehlt es sich, den Zwischenüberhitzer durch eine weitere regelbare Bypassleitung zu überbrücken.
Der Wärmeaustauscher kann in einem über strömteil von einem Turbinengehäuse zum nächst folgenden liegen und eine Wärmeaustauschfläche be sitzen, die aus Rohren gebildet ist. Besonders vor teilhaft ist, bei zweischaliger Gehäuseausbildung der Turbinen die Wärmeaustauscher in die vom Arbeits dampf durchströmten Ringkanäle zu legen und ins besondere in Form eines halbringförmigen Rohr systems auszubilden.
Eine andere Lösung ist die, die Wärmeaustau- scher ausserhalb aber unmittelbar an dem Turbinen gehäuse vorzusehen und selbst als überströmelement von einer Turbine zur nachfolgenden auszubilden. Die Wärmeübertragungsfläche ist dann derart unter zubringen, dass sich eine um 90 , dann um l80 und schliesslich wieder eine um 90 abgelenkte Strömung des zwischenzuüberhitzenden Arbeitsdampfes ergibt.
An Hand der Zeichnung wird das erfindungs gemässe Verfahren beispielsweise näher erläutert. Fig. 1 zeigt eine gemäss der Erfindung ausgebil dete Dampfkraftanlage.
Fig. 2 zeigt den Dampfprozess der Dampfkraft anlage nach Fig. 1 im T-s-Diagramm.
Fig. 3 zeigt die Anwendung der Zwischenüber hitzung durch strömenden Frischdampf in dem Überströmteil zwischen zwei Turbinengehäusen schematisch. Die Fig. 4, 5 und 6 zeigen die Zwischen überhitzung durch strömenden Frischdampf im Ring kanal von zweischaligen Turbinen.
Die Fig. 7, 8 und 9 zeigen die Anbringung der Wärmeaustauschfläche in einem Gehäuse, das unmit telbar am Turbinengehäuse angeflanscht ist.
In Fig. 1 sind verschiedene Turbinen einer Tur binenanlage mit 1, 2, 3 und 4 bezeichnet, zwischen denen die Wärmeaustauscher I, 1I und III liegen. Die Turbinen treiben einen Generator 6 an. Der Dampf wird durch einen Kessel 5 erzeugt. Der Frischdampf durchströmt die beiden Wärmeaustau- scher I und 1I unter Abgabe eines Teils seiner Über hitzungswärme und wird im Zwischenüberhitzer des Kessels 5 wieder aufgeheizt, bevor er über den Wärmeaustauscher III in die Hochdruckturbine 1 gelangt.
Der überströmdampf zwischen den einzel nen Turbinen wird jeweils durch die entsprechenden Wärmeaustauscher aufgeheizt.
Das T-s-Diagramm nach Fig. 2 veranschaulicht den Dampfkraftprozess mit mehrfacher Zwischen überhitzung durch hochüberhitzten Frischdampf, wo bei die überhitzten Dampfströme zu den einzelnen Turbinen gleiche Temperatur besitzen. Damit wird, wie bereits vorstehend bemerkt, erreicht, dass der Prozessverlauf im T-s-Diagramm ein Maximum an Flächeninhalt umschliesst.
Wenn in dem im T-s- Diagramm eingezeichneten Ausführungsbeispiel der Dampf nicht von 600, sondern von 700 C aus expandieren würde, ergäbe sich zwar ein im Tempe raturmassstab höheres, aber im Flächeninhalt klei neres Prozessdiagramm. In dem eingezeichneten Aus führungsbeispiel verlässt der Frischdampf den Kessel mit 700 C, strömt nacheinander durch die Wärme- austauscher I und II, führt zum Kessel zurück, wird dort auf 650 C zwischenerhitzt und strömt dann schliesslich über den Wärmeaustauscher III der Hochdruckturbine 1 zu.
Auf diese Weise wird er reicht, dass die Temperatur des Dampfes am Eintritt in die Turbinen 1, 2, 3 und 4 jeweils 600 C be trägt, wobei die Zwischendrücke p2, p3 und p4 im Verhältnis zum Druck p1 optimal zu wählen sind.
In der Fig. 3 ist eine Dampfkraftanlage darge stellt, bei der nur ein Wärmeaustauscher IV, der an der überströmleitung zwischen zwei Turbinen liegt, vorgesehen ist.
In Fig. 4 ist die Zwischenüberhitzung durch strö menden Frischdampf im Ringkanal von zweischali- gen Turbinen gezeigt. Die äussere Schale 5 der einen Turbine erhält, wie der in Fig. 5 dargestellte Quer schnitt zeigt, oben und unten je eine Erweiterung; welche die Sammler 7 für die Wärmeaustauscher 8 aufnehmen. Die Wärmeaustauschfläche wird durch schlangenförmige Rohre gebildet, welche von dem einen Sammler 7 zu dem andern Sammler 7 führen.
Der Arbeitsdampf verlässt das innere Gehäuse 9 der vorgenannten Turbine, strömt durch den Ringkanal zwischen den beiden Gehäusen 5 und 9 und durch die Wärmeaustauscher 8 der zweiten Turbine zu. Nach Abnehmen des obern Teils des äussern Ge- häuses 5 lässt sich der betreffende Wärmeaustauscher 8 nach Lösung der Flanschverbindung von aussen (siehe Fig. 6) leicht ausfahren. Das gleiche gilt auch für den untern Teil des äussern Gehäuses 5.
Die Fig. 7 und 8 zeigen einen aus Rohrschlangen bestehenden und Sammler aufweisenden Wärme- austauscher; welcher in einem Gehäuse 10 liegt, das ober- oder unterhalb der Turbinenanlage 11 zwi schen den zwei Turbinen 12 und 13 an das gemein same Turbinengehäuse angeflanscht ist. Das Turbi nengehäuse besitzt an der Flanschstelle eine durch Stege 14 überbrückte und durch einen zentralen Quersteg 15 geteilte durchgehende Öffnung.
Der von der ersten Turbine 12 kommende und zwischenzu- überhitzende Arbeitsdampf strömt durch die eine Stutzenöffnung in die Heizfläche des Wärmeaustau- schers, kehrt in diesem um die eingebaute Trennwand 16 um, durchströmt die zweite Hälfte der Wärme austauschfläche und tritt durch die zweite Stutzen öffnung wieder in das Turbinengehäuse 10 und in die zweite Turbine 13 ein. Im Wärmeaustauscher besteht zwischen Arbeits- und Frischdampf stets Querströmung.
Nach Abbau des Gehäuses 10 kann der Wärmeaustauscher durch Aufschneiden der Schweissverbindungen von aussen (siehe Fig. 9) nach unten ausgefahren werden.
Method for operating a steam power plant with reheating by fresh steam It is known in steam power plants with several turbines connected one behind the other to switch between different turbines as reheating heat exchangers in order to overheat the steam from the preceding turbine using superheated live steam. The live steam cooled down during reheating is again subjected to overheating in such systems before it is fed into the high-pressure turbine.
In order to ensure that the process curve in the Ts diagram includes a maximum of surface area, a method for operating a steam power plant with intermediate superheating by live steam is proposed according to the invention, according to which the superheated live steam overheats part of its superheating heat before it enters the high-pressure turbine emits at least one heat exchanger to the steam flowing to the downstream turbines so that the steam flowing to the high-pressure turbine has the same temperature as that steam flowing to at least one downstream turbine.
It is advantageous to carry out the heat dissipation in several heat exchangers connected in series, the heat exchangers being flowed through in the order given by the level of the temperature differences. For control purposes, a bypass line can be connected in parallel to the heat exchangers or a part of them, so that steam of higher and lower temperatures can be mixed or reheating can be regulated before entering the high-pressure turbine.
If the steam temperature in the heat exchanger or heat exchangers has sunk so far that the required inlet temperature for the high-pressure turbine is not reached, the live steam can be reheated in the boiler and again via heat exchangers flowing to the upstream turbines Giving off steam before it enters the high pressure turbine. In order to regulate the temperature of the live steam before it enters the high-pressure turbine, it is advisable to bypass the reheater with another controllable bypass line.
The heat exchanger can be located in an overflow part from one turbine housing to the next and have a heat exchange surface that is formed from tubes. It is particularly advantageous to put the heat exchangers in the annular channels through which the working steam flows and in particular to train them in the form of a semicircular pipe system when the turbines have a two-shell housing design.
Another solution is to provide the heat exchangers outside but directly on the turbine housing and to design them as an overflow element from one turbine to the next. The heat transfer surface must then be accommodated in such a way that the flow of the working steam to be reheated is deflected by 90, then by 180 and finally again by 90.
The method according to the invention is explained in more detail using the drawing, for example. Fig. 1 shows a steam power plant ausgebil Dete according to the invention.
Fig. 2 shows the steam process of the steam power plant according to Fig. 1 in the T-s diagram.
Fig. 3 shows the application of the intermediate overheating by flowing live steam in the overflow between two turbine housings schematically. 4, 5 and 6 show the intermediate overheating by flowing live steam in the ring channel of double-shell turbines.
7, 8 and 9 show the attachment of the heat exchange surface in a housing which is directly flanged to the turbine housing.
In Fig. 1, various turbines of a tur binenanlage are designated 1, 2, 3 and 4, between which the heat exchangers I, 1I and III are located. The turbines drive a generator 6. The steam is generated by a boiler 5. The live steam flows through the two heat exchangers I and 1I, releasing part of its excess heat and is reheated in the reheater of the boiler 5 before it reaches the high-pressure turbine 1 via the heat exchanger III.
The overflow steam between the individual turbines is heated by the corresponding heat exchangers.
The T-s diagram according to FIG. 2 illustrates the steam power process with multiple intermediate superheating by highly superheated live steam, where the superheated steam flows to the individual turbines have the same temperature. As already noted above, this ensures that the course of the process in the T-s diagram encloses a maximum of surface area.
If, in the embodiment shown in the T-s diagram, the steam expanded not from 600 but from 700 C, the result would be a process diagram that is higher in terms of temperature, but smaller in terms of area. In the illustrated exemplary embodiment, the live steam leaves the boiler at 700 C, flows one after the other through heat exchangers I and II, returns to the boiler, is reheated there to 650 C and then finally flows to high-pressure turbine 1 via heat exchanger III.
In this way it is sufficient that the temperature of the steam at the entrance to the turbines 1, 2, 3 and 4 is 600 C each, the intermediate pressures p2, p3 and p4 being optimally selected in relation to the pressure p1.
In Fig. 3, a steam power plant is Darge provides, in which only one heat exchanger IV, which is located on the overflow line between two turbines, is provided.
In Fig. 4, the reheating is shown by flowing live steam in the ring duct of two-shell turbines. The outer shell 5 of a turbine receives, as the cross-section shown in Figure 5 shows, an extension above and below; which receive the collectors 7 for the heat exchangers 8. The heat exchange surface is formed by serpentine tubes which lead from one collector 7 to the other collector 7.
The working steam leaves the inner housing 9 of the aforementioned turbine, flows through the annular channel between the two housings 5 and 9 and through the heat exchanger 8 to the second turbine. After removing the upper part of the outer housing 5, the relevant heat exchanger 8 can easily be extended from the outside after the flange connection has been released (see FIG. 6). The same also applies to the lower part of the outer housing 5.
FIGS. 7 and 8 show a heat exchanger consisting of pipe coils and having collectors; which lies in a housing 10 which is flanged above or below the turbine system 11 between tween the two turbines 12 and 13 to the common turbine housing. The turbine housing has at the flange point a bridged by webs 14 and divided by a central transverse web 15 through opening.
The working steam coming from the first turbine 12 and to be temporarily superheated flows through one nozzle opening into the heating surface of the heat exchanger, turns around the built-in partition 16, flows through the second half of the heat exchange surface and emerges again through the second nozzle opening into the turbine housing 10 and into the second turbine 13. In the heat exchanger there is always a cross flow between working and live steam.
After the housing 10 has been dismantled, the heat exchanger can be extended downwards by cutting open the welded connections from the outside (see FIG. 9).