DD229767A1

DD229767A1 - METHOD FOR COMPENSATING THE HEAT TRANSFER CHARACTERISTICS OF HEATING AREAS

Info

Publication number: DD229767A1
Application number: DD27090684A
Authority: DD
Inventors: Wolfgang Drunk; Hans-Juergen Jakobsen
Original assignee: Dampferzeugerbau Veb K
Priority date: 1984-12-17
Filing date: 1984-12-17
Publication date: 1985-11-13

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ausgleich der Waermeuebertragungscharakteristiken von Strahlungs- und Beruehrungsueberhitzerheizflaechen, die in Kesseln arbeitsmittelseitig zumindest zum Teil parallelgeschaltet sind und lastbedingt wechselnden thermischen Beanspruchungen unterliegen. Ziel und Aufgabe der Erfindung bestehen darin, die unter bestimmten Betriebsbedingungen auftretenden hohen Materialtemperaturen zu vermeiden, indem die bei unterschiedlichen Lasten wechselnde ueber- bzw. unterproportionale Waermeuebertragung unter Verwendung besonderer Bauteile arbeitsmittelseitig kompensiert wird. Erfindungsgemaess wird diese Aufgabe durch ein Verfahren geloest, bei dem die Mengenverteilung durch die parallelgeschalteten Strahlungs- und Beruehrungsueberhitzer lastabhaengig der Waermebelastung angepasst ist, indem diese Ueberhitzer beim Anfahren vom Arbeitsmittel ungedrosselt beaufschlagt sind und bei wachsender Last der Anteil des durch den Strahlungsueberhitzer stroemenden Arbeitsmittels zugunsten des durch den Beruehrungsueberhitzer stroemenden Anteils verringert ist. FigurThe invention relates to a method for balancing the heat transfer characteristics of radiation and Beruehrungsueberhitzerheizflaechen, which are at least partially parallel in the working fluid side in boilers and subject to load changing thermal stresses. The aim and the object of the invention are to avoid the high material temperatures occurring under certain operating conditions by compensating the changing over at different loads over-or under-proportional heat transfer using special components on the working medium side. According to the invention, this object is achieved by a method in which the quantity distribution is adjusted by the parallel radiation and Beruehrungsueberhitzer load-dependent of the heat load by these superheaters are applied unthrottled when starting from the working fluid and with increasing load, the proportion of flowing through the radiant heater working fluid in favor of is reduced by the Beruehrungsueberhitzer stroemenden share. figure

Description

Titel der ErfindungTitle of the invention

Verfahren zum Ausgleich der Wärmeübertragungscharakteristiken von ÜberhitzerheizflächenMethod for compensating the heat transfer characteristics of superheater heating surfaces

Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ausgleich der Wärmeübertragungscharakteristiken von Strahlungs- und Berührungsüberhitzerheizflächen, die in Kesseln arbeitsmittelseitig zumindest zum Teil parallelgeschaltet sind und lastbedingt wechselnden thermischen Beanspruchungen unterliegen.The invention relates to a method for compensating the heat transfer characteristics of radiant and touch superheater heating surfaces, which are at least partially connected in parallel in boilers working medium side and are subject to load-changing thermal stresses.

Charakteristik der bekannten technischen LösungenCharacteristic of the known technical solutions

Moderne Kessel bestehen im Überhitzerbereich aus mehreren Stufen, wobei im Rauchgasstrom zuerst die Überhitzerstufen mit großer Querteilung, die Schotten, welche eine Strahlungscharakteristik aufweisen, aufgehängt sind. Dahinter folgen mit kleiner Querteilung die Bündelheizflächen, die eine Berührungscharakteristik aufweisen. Dampfseitig werden die Überhitζerstufen in der Hegel unabhängig von der Reihenfolge der rauchgasseitigen Beaufschlagung so hintereinandergeschaltet, daß die geforderte Dampfaustrittstemperatur über den vorgegebenen Lastbereich mit dem geringstmöglichen Aufwand erreicht wird. Bei großen Kesseln wird der Dampf-Modern boilers consist of several stages in the superheater area, whereby in the flue gas flow first the superheater stages are hung with large transverse division, the bulkheads, which have a radiation characteristic. Behind this, with a small transverse division, are the bundle heating surfaces, which have a contact characteristic. On the steam side, the overheating stages in the Hegel are connected in series, irrespective of the sequence of the flue gas side admission, so that the required steam outlet temperature is achieved over the predetermined load range with the least possible outlay. For large boilers, the steam

strom in mehrere parallele Stränge aufgeteilt, die zur Vergleichmäßigung der unterschiedlichen Dampftemperaturen gekreuzt werden können, wobei dann jeder Strang aus den bereits beschriebenen hintereinandergeschalteten Überhitzerstufen besteht. Um eine möglichst ausgeglichene Wärmeübertragungscharakteristik in Verbindung mit einer guten Materialökonomie zu erzielen, werden in einigen Fällen innerhalb der Stränge einzelne Strahlungs- und Berührungsüberhitζerstufen parallelgeschaltet, wie aus den Mitteilungen des Kraftwerksanlagenbau der DDE 1/79 S, 11 Bild 2 hervorgeht. Dabei entstehen unter bestimmten Betriebsbedingungen auf Grund der gegenläufigen Charakteristiken Probleme hinsichtlich der Überschreitung der zulässigen Bauteiltemperaturen. Dies betrifft in der Anfahrphase des Kessels den Strahlungsüberhitzer und im Volllastbereich den Berührungsüberhitzer. Die Ursache dafür liegt in der überproportionalen Strahlungs- und unterproportionalen Berührungs-Wärmeübertragung bei kleinen Teillasten und der Umkehrung bei großen Lasten.stream divided into several parallel strands, which can be crossed to even out the different steam temperatures, in which case each strand consists of the series-connected superheater stages already described. In order to achieve a balanced heat transfer characteristic in conjunction with a good material economy, in some cases, individual radiation and Berührüberhitζerstufen are connected in parallel within the strands, as can be seen from the notifications of the power plant construction of DDE 1/79 S, 11 Figure 2. Under certain operating conditions, due to the opposing characteristics, problems arise with regard to exceeding the permissible component temperatures. This concerns the radiant superheater in the start-up phase of the boiler and the contact superheater in the full-load range. The reason for this lies in the disproportionate radiation and disproportionate contact heat transfer at small part loads and the reversal at high loads.

Ziel der ErfindungObject of the invention

Ziel der Erfindung ist es, die bei Parallelschaltungen der Strahlungs- und Berührungsüberhitzerheizflächen unter bestimmten Betriebsbedingungen auftretenden unzulässig hohen Materialtemperaturen zu vermeiden. .The aim of the invention is to avoid the inadmissibly high material temperatures occurring in parallel circuits of the radiation and Berührungsüberhitzerheizflächen under certain operating conditions. ,

Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zum Ausgleich der Wärmeübertragungscharakteristiken von Überhitzerheizflächen zu schaffen, bei dem die bei unterschiedlichen Lasten wechselnde über- bzw. unterproportionale Wärmeübertragung unter Verwendung besonderer Bauteile arbeitsmittelseitig kompensiert wird.The object of the invention is to provide a method for compensating the heat transfer characteristics of superheater heating surfaces, in which the varying over or under proportional heat transfer at different loads is compensated using special components on the working side.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Verfahren gelöst, bei dem die Mengenverteilung durch die parallelgeschalteten Strahlungs- und Berührungsüberhitzer lastabhängig der Wärmebelastung angepaßt wird, indem diese Überhitzer beim Anfahren vom Arbeitsmittel ungedrosselt beaufschlagt werden und bei wachsender Last der Anteil des durch den Strahlungsüberhitzer strömenden Arbeitsmittels zugunsten des durch den Berührungsüberhitzer strömenden Anteils verringert wird. Dazu wird die durch den Strahlungsüberhitzer strömende Arbeitsmittelmenge mit einer Armatur verändert, die in Abhängigkeit von der Temperaturdifferenz der beiden Dampfströme in den parallelgeschalteten Überhitzern, insbesondere der Differenz der Austrittstemperaturen, verstellt wird. Dabei erfolgt die Verstellung der Armatur automatisch in der Weise, daß die Temperaturdifferenz einen definierten Wertbereich nicht über- und unterschreitet. Zur Steuerung der Armatur können aber stattdessen oder zusätzlich auch lastabhängige Größen herangezogen werden, indem der Dampfmassenstrom oder die Brennstoffmenge oder auch die die Beheizung kennzeichnenden Größen wie Dampfdruck oder Dampftemperaturen aufgeschaltet werden.According to the invention, this object is achieved by a method in which the quantity distribution is adjusted by the parallel-connected radiation and touch superheater load-dependent heat load by these superheaters are applied unthrottled when starting from the working fluid and with increasing load, the proportion of flowing through the radiant heater working fluid in favor of is reduced by the contact superheater flowing portion. For this purpose, the amount of working fluid flowing through the radiant superheater is changed with a fitting which is adjusted as a function of the temperature difference of the two vapor streams in the parallel superheaters, in particular the difference of the outlet temperatures. The adjustment of the valve is carried out automatically in such a way that the temperature difference does not exceed a defined range of values and falls below. Instead, or in addition, load-dependent variables can also be used to control the valve by switching on the steam mass flow or the fuel quantity or also the variables characterizing the heating, such as steam pressure or steam temperatures.

Ausführungsbeispielembodiment

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. In der zugehörigen Zeichnung ist die schematische Überhitzerschaltung dargestellt.The invention will be explained in more detail below using an exemplary embodiment. In the accompanying drawing, the schematic superheater circuit is shown.

Der Sattdampf strömt, vom nicht weiter dargestellten Verdampfer kommend, durch die Verbindungsleitung 1 zu den parallelgeschalteten ersten Überhitzerstufen 2 und danach zum Mischrohr 3, wo die Zusammenführung der Teilströme erfolgt, von dort durch eine weitere Überhitzerstufe 4· sowie ein weiteres Mischrohr 5 zur Überhitzerendstufe 6 und dann zum HD-Austritt 7. Die ersten Überhitzerstufen bestehen aus einer Parallelschaltung von einem Berührungsüberhitzer 8, der in zwei Abschnitte 8», 8" geteilt istThe saturated steam flows, coming from the evaporator, not shown, through the connecting line 1 to the parallel first superheater stages 2 and then to the mixing tube 3, where the merging of the partial flows takes place, from there by a further superheater stage 4 · and another mixing tube 5 to the superheater 6 and then to the HP outlet 7. The first superheater stages consist of a parallel connection of a touch superheater 8, which is divided into two sections 8 ", 8"

und einem Strahlungsüberhitzer 9· In der nicht weiter bezeichneten Verbindungsleitung, die vom Strahlungsüberhitzer 9 zum Mischrohr 3 führt, befindet sich die Regelarmatur 10, die beim Anfahren des Dampferzeugers stets voll geöffnet ist. Dadurch wird die volle dampfseitige Beaufschlagung und ausreichende Kühlung des während des Anfahrens und auch bei niedrigen Teillasten hoch belasteten Strahlungsüberhxtzers 9 gewährleistet. Mit Erhöhung der Feuerungsleistung steigt einerseits der erzeugte Dampfmassenstrom und andererseits in noch stärkerem MaJBe - der Anteil der durch Konvektion an die Berührungsüberhitzer 8 übertragenen Wärme an, wodurch die thermische Belastung der Berührungsüberhitzer 8 gegenüber der des Strahlungsüberhitzers 9 zunimmt.and a radiation superheater 9 · In the connecting line not further described, which leads from the radiation superheater 9 to the mixing tube 3, there is the control valve 10, which is always fully open when starting the steam generator. As a result, the full steam-side admission and sufficient cooling of the highly loaded during start-up and at low partial loads Strahlungsüberhxtzers 9 is ensured. As the firing rate increases, on the one hand, the generated steam mass flow and, on the other hand, the proportion of heat transferred by convection to the contact superheaters 8 increases to an even greater extent, whereby the thermal load of the contact superheaters 8 increases relative to that of the radiation superheater 9.

War in der ersten Anfahrphase der Differenzbetrag der mittels der Temperaturmeßstelle 11 nach dem Strahlungsüberhitzer 9 und der Temperaturmeßstelle 12 nach dem Berührungsüberhitzer 8 bzw. der Temperaturmeßsteile 13 zwischen den Berührungsüberhitzerabschnitten 8¹ und 8" gemessenen Werte stark positiv, wird die Temperaturdifferenz Air - ^_nacn Strahlungsüberhitzer " ^nach Berührungsüberhitzer ^sofern kein Eingriff erfolgt, im Laufe des Hochfahrens immer kleiner und nimmt unter Umständen negative Werte an. Die Reglerschaltung, bestehend aus dem Rechenglied 14 und dem Regler 15, bewirkt, daß bei Erreichung von Ai/ = ^^_m^_n (einstellbarer Grenzwert) die Regelarmatur 10 zu schließen beginnt, so daß der Dampfmassenstrom durch den Strahlungsüberhitzer 9 zugunsten des Stromes durch den Berührungsüberhitzer 8 gedrosselt wird und die Temperaturdifferenz wieder ansteigt. Erreicht die Temperaturdifferenz a/ den eingestellten Oberwert αZ^" , kehrt sich der Vorgang um, die Regelarmatur 10 vergrößert den Strömungsquerschnitt und der Anteil des durch den Strahlungsüberhitzer 9 strömenden Dampfes steigt. Damit unter extremen Lastbedingungen keine Fehireaktionen ausgelöst werden können, ist 'dem Rechenglied 14- noch der mittels der Blende 16 ermittelte Dampfmassenstrom aufgeschaltet, dessen Größe eine korrigierende Funktion ausübt.Was in the first start-up of the difference of the means of the temperature measuring point 11 after the radiation superheater 9 and the temperature measuring 12 "measured by the contact superheater 8 and the Temperaturmeßsteile 13 between the contact superheater sections 8 ¹ and 8 values strongly positive, the temperature difference Air - ^ _NaCN radiation superheater "^ After touch overheater, ^if no intervention takes place, during the start-up ever smaller and may take negative values. The regulator circuit, consisting of the computing element 14 and the controller 15, causes the control valve 10 begins to close when Ai / = ^ ^ _m ^ _n (adjustable limit), so that the steam mass flow through the radiation superheater 9 in favor of the current through the contact superheater 8 is throttled and the temperature difference increases again. If the temperature difference a / reaches the set upper value αZ ^, the process reverses, the control fitting 10 increases the flow cross-section and the proportion of steam flowing through the radiation superheater 9 increases 14- yet switched on by means of the diaphragm 16 determined steam mass flow whose size exerts a corrective function.

Der Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung besteht darin, daß durch die beheizungsangepaßte dampfseitige Beaufschlagung von parallelgeschalteten Strahlungs- und Überhitzerheizflächen, d.h. die stärkere Kühlung der Strahlungsüberhitzer 9 bei kleinen Lasten, z. B. Anfahrbetrieb, und der Berührungsüberhitzer 8 bei großen Lasten, z. B. Dauerbetrieb, die Bauteiltemperaturen nie in den Bereich kritischer Werte gelangen, die Lebensdauer also maximal gesichert ist und so die nutzbringende Parallelschaltung von Strahlungs- und Berührungsüberhitzerheizflächen uneingeschränkt realisiert werden kann.The advantage of the solution according to the invention is that the heating-adapted steam-side admission of parallel-connected radiant and superheater heating surfaces, i. the stronger cooling of the radiation superheater 9 at low loads, z. B. starting operation, and the touch superheater 8 at high loads, z. B. continuous operation, the component temperatures never reach the range of critical values, the lifetime is thus maximally secured and so the useful parallel connection of radiation and Berührungsüberhitzerheizflächen can be fully implemented.

Claims

invention claim

1 _# Method for compensating the heat transfer characteristics of superheater heating surfaces, in particular in forced circulation boilers, where the superheater heating surfaces are predominantly connected in series and at least in a Überhitζerstufe a parallel connection of touch and radiation superheater present, characterized in that the quantity distribution by the parallel radiation (9) and touch superheater (8) load-dependent adapted to the heat load by these superheaters are subjected to unthrottled when starting from the working fluid and with increasing load, the proportion of the radiation superheater (9) flowing working fluid in favor of by the contact superheater (8) flowing portion is reduced.

2. The method according to claim 1, characterized in that the süberhitzer by the Strahlun g (9) flowing working fluid with a control valve (10) is variable depending on the difference in temperature of the two vapor streams in the parallel superheaters, in particular the difference the outlet temperatures, is adjusted.

3. The method according to claim 1, characterized in that the control valve (10) is variable as a function of load-dependent variables, such as steam mass flow or fuel quantity.

4-, Method according to claim 1 and 2, characterized in that the control valve (10) is variable as a function of the difference in the temperature of the two vapor streams and additionally by the load-dependent variables such as steam mass flow or fuel quantity.

For this a sheet drawing