DE1029010B

DE1029010B - Dampfkraftanlage mit Frischdampfdruck von mindestens 150 ata und mindestens zweifacher Zwischenueberhitzung des Arbeitsdampfes

Info

Publication number: DE1029010B
Application number: DEE8085A
Authority: DE
Original assignee: Escher Wyss GmbH
Current assignee: Sulzer Escher Wyss GmbH
Priority date: 1952-12-24
Filing date: 1953-11-07
Publication date: 1958-04-30

Description

Dampfkraftanlage mit Frischdampfdruck von mindestens 150 ata und mindestens zweifacher Zwischenüberhitzung des Arbeitsdampfes Die Erfindung betrifft eine Dampfkraftanlage mit Frischdampfdruck von mindestens 150 ata und mindestens zweifacher Zwischenüberhitzung des Arbeitsdampfes bei verschiedenen Drücken zwischen aufeinanderfolgenden Entspannungsstufen einer Turbine.
Bekanntlich kann der Wärmeverbrauch von Dampfkraftanlagen durch Anwendung von Zwischenüberhitzung vermindert werden. Bei einer bekannten Dampfkraftanlage mit zweifacher Zwischenüberhitzung des Arbeitsdampfes zwischen aufeinanderfolgenden Entspannungsstufen der Turbine wird sowohl die Zwischenüberhitzung nach der ersten Entspannungsstufe bei höherem Druck wie auch jene nach der zweiten Entspannungsstufe bei niedrigem Druck durch Feuergase vorgenommen. Der Dampf muß also hier zweimal von der Turbine zum Kessel und vom Kessel wieder zur Turbine zurückgeführt werden.
Bei einer Anlage mit zweifacher Zwischenüberhitzung übersteigt aber auch bei sehr hohen Frischdampfdrücken, beispielsweise bis zu 300 ata, der Druck im zweiten Zwischenüberhitzer kaum den Betrag von 15 bis 20 ata. Das Dampfvolumen ist also dort wesentlich größer als im ersten Zwischenüberhitzer im Druckbereich zwischen etwa 50 und 100 ata und auch größer als beispielsweise im einzigen Zwischenüberhitzer einer Anlage mit 140 ata Frischdampfdruck, bei welcher die einfache Zwischenüberhitzung zweckmäßig bei einem Druck von etwa 30 bis 35 ata erfolgen würde. Die Verbindungsleitungen zwischen der Turbine und dem zweiten Zwischenüberhitzer erhalten also sehr große Durchmesser, sofern nicht hohe, die Wirtschaftlichkeit stark beeinträchtigende Druckverluste zugelassen werden.
Bei der erwähnten bekannten Anlage ergibt sich der Nachteil, daß diese Leitungen großen Durchmessers zugleich eine beträchtliche Länge erhalten. Sie haben nicht nur die horizontale Entfernung zwischen Kessel und Turbine zu überbrücken,, sondern in der Regel auch noch größere Höhenunterschiede zu überwinden. Die hohen Gestehungskosten dieser Leitungen vermindern die Wirtschaftlichkeit der Anlage. Die in den langen Verbindungsleitungen eingeschlossenen großen Dampfmengen erschweren überdies die Regelung der Turbine. Auch ist es schwierig, im Kessel außer der Frischdampftemperatur noch zwei Zwischenüberhitzungstemperaturei zu regeln.
Ein sich, auf wärmetechnische Überlegungen gründender, bekannter Vorschlag geht ferner dahin, bei einer Dampfkraftanlage mit zweifacher Zwischenüberhitzung die beiden Zwischenüberhitzungen in Wärmeaustauschern vorzunehmen, welche durch höheren Druckstufen der Turbine entnommenen Dampf beheizt werden. Diese Maßnahme hat aber gegenüber der Zwischenüberhitzung durch Feuergase den Nachteil, daß bei keiner der beiden Zwischenüberhitzungen die Temperatur über die Dampftemperatur an der Entnahmestelle gesteigert werden kann.
Die Erfindung gründet sich nun auf die Erkenntnis, daß durch die Verwendung unterschiedlicher Mittel für die beiden Zwischenüberhitzungen die erwähnten Nachteile der bekannten Anlage vermieden werden können. Bei einer Dampfkraftanlage der eingangs umschriebenen Art wird dies erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die bei höherem Druck vorgenommene Zwischenüberhitzung durch Feuergase durchgeführt wird, wogegen die bei niedrigerem Druck vorgenommeneZwischenüberhitzung in einem Wärmeaustauscher erfolgt, welcher durch einer höheren Druckstufe der Turbine entnommenen Dampf beheizt wird.
Durch diese Maßnahme ergibt sich einerseits der Vorteil, daß die langen und zugleich großen Durchmesser aufweisenden Niederdruck-Rohrleitungen von der Turbine zum Kessel und vom Kessel zurück zur Turbine erspart werden, weil der Wärmeaustauscher der Niederdruck-Zwischenüberhitzung direkt neben der Turbine aufgestellt werden kann. Auch ist für dessen Beheizung nur eine kurze Verbindungsleitung zwischen der Entnahmestelle der Turbine selbst und dem dampfbeheizten Zwischenüberhitzer notwendig. Anderseits wird aber infolge der Beibehaltung der Beheizung durch Feuergase beim Zwischenüberhitzer höheren Druckes der Vorteil gewahrt, daß die Endtemperatur dieser Zwischenüberhitzung nicht auf einen weit unterhalb der Frischdampftemperatur liegenden Betrag beschränkt ist, während die Beheizung durch Entnahmedampf für die Niederdruck-Zwischenüberhitzung wegen der niedrigeren Ausgaligstemperatur des aufzuheizenden Dampfes besser geeignet ist.
Sofern der für die Beheizung des Niederdruck-Zwischenüberhitzers zu verwendende Dampf einer Stelle der Turbine entnommen wird, an welcher er noch stark überhitzt ist, kann der Entnahmedampf zuvor in einem Gegenstrom-Wärmeaustauscher abgekühlt werden, in welchem er Wärme an den zu überhitzenden Niederdruckdampf abgibt, worauf mindestens ein Teil des Heizdampfes zur Vorwärmung des Speisewassers ausgenutzt wird. Eine solche Verwendung von überhitztem Hochdruckdampf zur Zwischenüberhitzung des Arbeitsdampfes in einem Gegenstrom-Wärmeaustauscher und nachfolgenden Speisewasservorwärinung ist an sich bei einer Dampfkraftanlage mit einfacher Zwischenüberhitzung bekannt, dient aber hiermit für eine vorteilhafte Ausbildung des Erfindungsgegenstandes.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes in vereinfachter Darstellung gezeigt.
Mit 1, 2 und 3 sind Turbinen gezeigt, welche vorn Arbeitsdampf nacheinander beaufschlagt werden und Leistung an einen Generator 4 abgeben. 5 ist ein Kessel, 6 ein mit Feuergasen beheizter Frischdampfüberhitzer und 7 ein mit Feuergaseil beheizter Zwischenüberhitzer. Mit 8 ist ferner ein mit kondeilsierendem Dampf beheizter, als Zwischenüberhitzer dienender Wärineaustauscher und mit 9 ein weiterer Wärmeaustauscher bezeichnet, welcher der Zwischenüberhitzung dient.
Vom Überhitzer 6 gelangt der Arbeitsdampf durch eine Leitung 10 in die Turbine 1, verläßt diese Turbine durch eine Leitung 11, durchströmt den durch Feuergase beheizten Zwischenüberhitzer 7 und tritt durch eine Leitung 12 in die Turbine 2. Nach weiterer Expansion in dieser Turbine gelangt er durch eine Leitung 13 in den zweiten Zwischenüberhitzer 8 und über eine Leitung 14 in den Wärmeaustauscher 9, in welchem er weiter überhitzt wird. Von dort erreicht er durch eine Leitung 15 die Turbine 3, welche er durch eine Leitung 16 verläßt, um in einen Kondensator 17 zu gelangen.
Über eine Leitung 18 befördert eine Pumpe 19 das Kondensat durch einen Wärmeaustauscher 20 und weitere Vorwärmer 21, 22, 23 in einen Speisewasserbehälter 24. Mit 25 ist eine Speisepumpe bezeichnet, welche das Speisewasser über Speisewasservorwärmer 26, 27 und eine Leitung 28 dem Kessel 5 zuleitet.
Mit 29, 30, 31 und 32 sind Dampfentnahmeleitungen bezeichnet, durch welche den Speisewasservorwärmern 21, 22, 23 und 26 Heizdampf zugeführt wird.
Durch eine Leitung 33 wird an einer Stelle 34 ein Teil des Dampfes, welcher in der Turbine 1 Arbeit geleistet hat, entnommen und als Heizdampf durch den Wärmeaustauscher 9 geleitet, in welchem er seine Überhitzungswärme an den der Turbine 3 zuströmenden Arbeitsdampf abgibt. Ein Teil des Heizdampfes wird sodann durch eine Leitung 35 dem Niederdruck-Zwischenüberhitzer 8 zugeführt, in welchem er seine Kondensationswärme an den zu überhitzenden Dampf abgibt. Der restliche Teil des Heizdampfes gelangt über eine Leitung 36 nach dem Vorwärrner27, welchem auch das im Überhitzer 8 anfallende Ieizdampfkondensat durch eine Leitung 37 zugeleitet wird.
Mit 38 sind sodann Heizdainpfkoildensat - Ableitungsvorrichtungen bezeichnet.
Die dargestellte Dampfkraftanlage weist zwei Zwischenüberhitzungen des Arbeitsdampfes bei verschiedenen Drücken auf. Die bei höherem Druck vorgenommene Zwischenüberhitzung wird hierbei durch Feuergase im L llerliitzer 7 durchgeführt, wogegen die hei niedrigerem Druck vorgenommene Zwischenüberhitzung in dem von kondensierendem Dampf beheizten Wärmeaustauscher 8 erfolgt. Ferner wird für die Beheizung des letztgenannten Zwischenerhitzers der niedrigeren Druckstufe Dampf verwendet, der aus einer höheren Druckstufe der Turhine, nämlich 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 N iederdruck-Zwischenüberhitzers 8 zu verwendende überhitzte Dampf wird daher zuvor in dein Gegenstrom-Wärmeaustauscher 9 abgekühlt, in welchem er Wärme an den zu überhitzenden Niederdruckdampf abgibt, und hierauf wird ein Teil des Heizdampfes im Vorwärmer 27 zur V orwärmung des Speisewassers ausgenutzt.

Claims

PATENTANSPRÜCHE 1. Dampfkraftanlage mit Frischdampfdruck von mindestens 150 ata und mindestens zweifacher Zwischenüberhitzung des Arbeitsdampfes bei verschiedenen Drücken zwischen aufeinanderfolgenden Entspannungsstufen einer Turbine, dadurch gekennzeichnet, daß die bei höherem Druck vorgenommene Zwischenüberhitzung durch Feuergase durchgeführt wird, wogegen die bei niedrigerem Druck vorgenommene Zwischenüberhitzung in einem Wärmeaustauscher erfolgt, welcher durch einer höheren Druckstufe der Turbine entnomnienen Dampf beheizt wird.
2. Dampfkraftanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Entnahme des für die Niederdruck-Zwischenüberllitzung benötigten Heizdampfes in einer Druckstufe der Turbine erfolgt, die vor der Zwischenüberhitzung durch die Feuergase liegt.
3. Dampfkraftanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der für die Beheizung des Niederdruck-Zwischenüberhitzers zu verwendende überhitzte Dampf zuvor in einem Gegenstrom-Wärmeaustauscher abgekühlt wird, in welchem er Wärme an den zu überhitzenden Niederdruckdarnpf abgibt, worauf mindestens ein Teil des Heizdampfes zur Vorwärmung des Speisewassers ausgenutzt wird. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 422107, 510919, 884 802; österreichische Patentschriften Nr. 116 912, 121 791, 127 225; schweizerische Patentschrift Nr. 280010; französische Patentschrift Nr. 628 432.