DE1897430U

DE1897430U - Dampfkessel.

Info

Publication number: DE1897430U
Application number: DE1959S0032043
Authority: DE
Original assignee: Siemens Schuckertwerke AG; Siemens AG
Current assignee: Siemens Schuckertwerke AG; Siemens AG
Priority date: 1959-09-26
Filing date: 1959-09-26
Publication date: 1964-07-30

Description

^; Dampfkessel "_-■"".

Die ".Feuerung, "bezieht si oh auf einen Dampfkessel mit Ein- oder Mehrdruckprozessen, bei-dem das Heizmedium (Rauchgase,- Kühlgase von Reaktoren-usw.) verhältnismäßig niedrige Temperaturen aufweist. Datei wird ein möglichst kleiner mittlerer Temperaturabstand zwischen Heizmedium und Wasser bzw. Dampf im Damperzeuger bei hohem. Frischdampf druck und hoher Speisewasser-Regenerativ- .. Vorwärmtemperatur angestrebt, um einen guten Prozeßwirkungsgrad zu erreichen. -. - .... / .

Bei. den bisher üblichen Anlagen, z.B.- bei gasgekühlten Reaktoren, sind die Überhitzer- und Zwis.chenüberhitzerheizflachen sämtlich im Gebiet höchster Temperaturen des Heizmediums angeordnet. Eine solche Anordnung hat den Nachteil, daß mehr Wärme von hohem liveau für.Überhitzung und Zwischenüberhitzung verbraucht wird, als theoretisch notwendig ist. Die verbleibende Abkühlspanne gestattet dann bei gegebenen Sättigungsdrücken nur relativ niedrige -Speisewasser-Regenerativvorwärmtemperaturen, was die Prozeßwir-. kungsgrade. wei-t-erhin verschlechtert. ·

Die genannten lachteile werden durch die !Neuerung vermieden.;.. Die. Neuerung besteht. darin,- daß die zur. Überhitzung oder Zwischenüberhitzung dienenden Heizflächen des Kessels in zwei oder

Λ!·»©!*! Ctes» Unterlage CBe$ehf*mu^ «ne Schufzonspr.) lsi die zuletzt eiriqefeioht·; sie reicht von def Worttossung der ursprünglich eingereichtem Unlerloge« φ. Die rechtliche Bedeutung der Abweichung Ist nicht geprüft. D»· ursfrünqlich elngertichfen Unlerlogen befinden sich in Jen Amtsokten. Sie könne* jederzeit ohne Nachweis «in« rechtifchei» Interessej gebührenfrei ainQeseha· «erden. Auf Anfrog wecden hiervon oych Fototopien oder FfIwneootiw w 4w öWicheii! Preisen geliefert. Öewfsches ?oteo»«tt». öebfouohs/rtusrwsteH·.

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mehr, in verschiedenen Temperaturzonen liegende Teile aufgeteilt sind,. und daß die Teile der Heizflächen,- in denen die Aufheizung des Arbeitsmittels auf die Sättigungstemperatur des höchsten Druckes erfolgt, im Temperaturgebiet der Vorwärmer gleicher Temperatur, des;-.Dampferzeugers angeordnet sind.

Auf diese Weise wird der angestrebte kleine mittlere Temperaturabstand zwischen der Abkühlungskurve^;des Heizmediums und der Aufwärmkurve, des Yfassers bzw. Dampfes im Dampf erzeuger erreicht,: wobei gleichzeitig eine hohe Speisewasser-Regenerativvorwärmung und hohe Sättigungsdrücke erzielt werden. Der Prozeßwirkungsgrad wird' dadurch erheblieh verbessert. . - ■

Bei einem Eindruckprozeß mit. Zwischenüberhitzung Yjird der Zwi- .' schenüberhitzer in zwei Heizflächen aufgeteilt, von denen die in Strömungsrichtung des Arbeitsmittels gesehen - erste. Heiz- .. fläche parallel zum Torwärmer, die zweite parallel zum Frischdampfüberhitzer angeordnet ist.

Weiterhin:können bei Zwei- oder Mehrdruckprozessen ohne Zwi- : sehenüberhitzung die Überhitzerheizflachen der zweiten und folgenden Stufen- zur Aufwärmung bis auf die Sättigungstemperatur . der obersten Druckstufe parallel zu den Yorwärmern - entsprechend den zugehörigen Aufwärmstufen - aufgeteilt und angeordnet werden. . : -'■ ν." "■■ ... ■-■-"-.■ - .

Ist für Zwei— oder. Mehrdruckprozesse eine Zwischenüberhitzung :

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vorgesehen, so werden -außer .den ilberhitzerheizf lachen auch die Zwischenüberhitzerheizflächen bis zu - der Sättigungstemperatur". der obersten Druckstufe, parallel zu den Vorwärmern - entsprechend den zugehörigen Aufwärmstufen - aufgeteilt und angeordnet*

Die Feuerung kann also sowohl bei Ein- und Mehrdruckprozessen, als auch-bei Anlagen mit" und.ohne Zwischenüberhitzung Anwendung finden. .- -.---- . . ".:■■.

An Hand von Ausführungsbeispielen soll die ieuerung näher erläutert werden. - ; -._-■■."".

Die J¹Ig. -1 zeigt zunächst einen Dampfkessel mit einfacher Zwischenüberhitzung mit herkömmlicher Überhitzeranordnung, -. ^v d.h. also, ohne die neuerungsgemäße Verteilung der tiberhitzungsheizflachen.^:Das Speisewasser wird von der Pumpe 1 mit der Temperatur t. dem Vorwärmer. 2 zugeführt, in dem Verdampfer 3 mit der Temperatur tp verdampft, im Frischdampfüberhitzer 4 bis auf die Temperatur t^, überhitzt und tritt dann in die Hochdruck turbinenstufe 5" ein. Der Zwischenüberhitzer 6 ist im Gebiet höchster Temperatur angeordnet. Der Abdampf der Hochdruektur--. bine, wird im Zwischenüberhitzer von der Temperatur t. auf die Temperatur _:-t,-y erhitzt lind dann der Hiederdruckstufe 1 zugeführt. Im Kondensator 8 kondensiert der Dampf. Mit 9 ist der angetriebene Generator bezeichnet. Die: Fig. 1. zeigt weiterhin an Hand eines Diagramms den Temperaturverlauf von t. bis t,- entsprechend dem Verlauf des Arbeitsmittels' In dem oben beschriebenen Sehaltschema. Dabei ist die Temperatur t (in ° C) über der I

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Dampferzeuger umgesetzten Wärmemenge q. (in fo) aufgetragen. Die mit den Buchstaben"$., und l3> _? bezeichnete Linie stellt den Temperaturverlauf des Heizmediums dar.

Die Fig. 2 zeigt als erstes Ausführungsbeispiel der !Teuerung einen Eindruckprozeß mit einfacher Zwischenüberhitzung. Nach dieser Schaltung wird das Speisewasser über eine Kondensatpumpe 11, die Regenerativvorwärmanlage 12, eine Speisepumpe 13 mit der Temperatur t₁ einem Vorwärmer 14 zugeführt, in diesem auf die Temperatur t_? erwärmt, in einem weiteren Vorwärmer 15 auf die Temperatur t~ aufgeheizt und in dem Verdampfer 16 bei konstanter Temperatur t~ verdampft. Der Dampf wird dann im Frischdampf überhitzer 17 auf die Temperatur t, erwärmt und mit dieser Temperatur der Hochdruckturbine 18 zugeführt.

Neuerungsgemäß ist nun der Zwischenüberhitzer in zwei Teile aufgeteilt, wobei der erste Teil der Zwischenüberhitzung - wie in dem zugehörigen Diagramm durch die gestrichelte Linie zwischen ι,- und tg angedeutet ist - in einem Zwischenüberhitzer 19 vorgenommen wird, der in einem niedrigen Temperaturgebiet und parallel zum Vorwärmer 15 angeordnet ist. Der Dampf verläßt diesen ersten Teil 19 des Zwischenüberhitzers mit der Temperatur t^, um in dem zweiten Teil des Zwischenüberhitzers 20 - wie ebenfalls in dem Diagramm durch die gestrichelte Linie t,- bis t„ angedeutet ist auf die Temperatur t„ zwischenüberhitzt zu werden. Mit dieser Temperatur tritt der Dampf in die Niederdruckturbinenstufe 21 ein, die als Anzapfturbine für die Vorwärmer ausgebildet ist,

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lauf des Heizmediums von -$ . nach

und kondensiert anschließend im Kondensator 22.

In gleicher Weise wie in Pig. 1 sind nun in einem Diagramm für das erste Ausführungsbeispiel der leuerung der Abkühlungsver-

₂ ^xm^^L ^die Aufwärmkurve des Arbeitsmittels über der im Dampferzeuger umgesetzten Wärmemenge aufgetragen.

Der Vergleich der Aufwärmkurven des Arbeitsmittels der Figuren 1 und 2 ergibt nun für die bekannte Anlage in Fig. 1 einen erheblich größeren mittleren Temperaturabstand zu der Kurve des wämeabgebenden Heizmediums und damit wesentlich vergrößerte thermodynamisch^ Verluste. Wie außerdem deutlich zu erkennen ist, kann bei der bekannten Anlage die Regenerativvorwärmung nur bis zu einer wesentlich niedrigeren Temperatur erfolgen, so daß infolge dieser beiden Faktoren der erreichbare Prozeßwirkungsgrad wesentlich niedriger ist als derjenige, der mit der erfindungsgemäßen Anordnung erreicht wird.

Die Fig. 3 zeigt als weiteres Ausführungsbeispiel der !Teuerung einen Zweidruckprozeß mit einfacher Zwischenüberhitzung. Das Speisewasser wird über die Kondensatpumpe 31, die Regenerativvorwärmanlage 32, die Speisepumpe 33» die Vorwärmer 34, 35 und dem Hochdruckverdampfer 37 zugeführt, im Hochdrucküberhitzer 38 überhitzt und in der Hoöhdruekturbine 39 entspannt. Dem aus der Hoehdruckturbine 39 austretenden Dampf wird liederdruckdampf aus dem Uiederdruekverdampfer 40, der aus den Vorwärmern 34 und 35 gespeist wird, und über die liederdrucküberhitzer 41 und 42 zugemeischt. Der Miederdruekuberh.itzer ist also in gleicher Weise

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wie der Zwischenüberhitzer der Fig. 2 in zwei Teile aufgeteilt, von denen der !Teil 41 mit Aufwärmung auf niedrigere Temperatur parallel zu einem Yorwärmer 36, der Teil 42 zur Aufwärmung auf hohe Temperatur parallel zu den Überhitzern angeordnet ist.

Bei Austritt des Dampfes aus der Mitteldruckstufe 43 gelangt dieser zunächst in den erfindungsgemäß parallel zum Vorwärmer 35 angeordneten, in einem niedrigen Rauchgastemperaturgebiet liegenden Zwischenüberhitzerteil 44, danach in zwei weitere Zwischenüberhitzungsstufen 45 und 46, von denen die Stufe 45 neuerungsgemaß parallel zu dem Yorwärmer 36, die Überhitzungsstufe 46 parallel zum Überhitzer 38 angeordnet ist. Der auf diese Weise in drei,in verschiedenen Temperaturgebieten liegenden Heizflächen zwischenüberhitzte Dampf wird dann der Niederdruckturbine 47 zugeführt, die als Anzapfturbine ausgebildet ist und anschließend im Kondensator 48 niedergeschlagen.

Das Diagramm zu Fig. 3 zeigt die Temperatürkurveη des wärmeabge benden und wärmeaufnehmenden Mediums, wobei, in gleicher Weise wie in den Figuren 1 und 2, die verschiedenen Temperaturen entsprechend dem Verlauf des Arbeitsmittels nach dem Wärmeschaltbild in das Diagramm eingetragen sind.

Wie sich aus dem Verlauf der Temperaturlinie t-, bis t,- ergibt, wird auch hier eine wesentliche Annäherung an die Temperaturlinie Λ/¹ ₁ und ^ ρ und damit eine Verringerung der Verluste bzw. Erhöhung des Wirkungsgrades erzielt. Dabei ist die Zwischenüber-. hitzung in den drei in verschiedenen Bauchgastemperaturzonen angeordneten Heizflächen 44, 45 und 46 durch eine punktierte

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Linie, die Überhitzung in zwei, in verschiedenen Rauchgastemperaturgebieten liegenden Heizflächen 41 und 42 durch eine gestrichelte linie angedeutet. Die Überhitzung von Hoch- und liederdruekdampf und die Zwischenüberhitzung im höchsten Temperaturbereich von t, auf tf- erfolgt in herkömmlicher Weise parallel zum Irischdampfüberhitzer 38 in dessen Temperaturbereich.

4 Schutzansprüche 3 Figuren

8.6.64

Claims

Schutzansprüche

1. Dampfkessel, bei dem das Arbeitsmittel durch den Kühlkreislauf eines primären Wärmeerzeugers, z.B. eines Eeaktors, erhitzt wird, dessen höchste zur Dampferzeugung nutzbare Temperatur nur gering die für die Dampfkraftmaschine benötigte Arbeitsdampftemperatur übersteigt, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest für den Überhitzer eine an sich bekannte Aufteilung der Heizflächen in einen Heizflächenteil niedrigeren und einen Heizflächenteil höheren Temperaturbereiches vorgesehen ist und der Heizflächenteil, dem die Aufwärmung des Arbeitsmittels bei niedrigerer Temperatur obliegt, so bemessen und in der Weise in ein niedrigeres Temperaturgebiet des Wärme abgebenden Kreislaufes, insbesondere parallel zu den Vorwärmern gelegt ist, daß längs des gesamten oder überwiegenden Teiles des Wärmeübertragungsweges eine weitgehend gleichbleibende Temperaturdifferenz zwischen Wärme abgebendem und Wärme aufnehmendem Medium aufrecht erhalten wird.

2. Kessel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischenüberhitzer in zwei Heizflächen aufgeteilt ist, von denen die - in Strömungsrichtung des Arbeitsmittels gesehen,-erste Heizfläche parallel zum Vorwärmer, die zweite parallel zum Irischdampfüberhitzer angeordnet ist.

3. Kessel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

bei Zwei- oder Mehrdruckprozessen ohne Zwischenüberhitzung die Überhitzerheizflächen der zweiten und folgenden Stufen zur Aufwärmung bis auf die Sättigungstemperatur der obersten Druckstufe parallel zu den Heizflächen, insbesondere den Vorwärmern entsprechend den zugehörigen Aufwärmstufen aufgeteilt und ange-

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ordnet sind.

4. Kessel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Zwei- oder Mehrdruekprozessen mit Zwischenüberhitzung außer den Überhitzerheizflächen auch die Zwischenüberhitzerheizflächen, -die das Arbeitsmittel bis auf die Sättigungstemperatur der obersten Druckstufe aufheizen, parallel zu den Heizflächen, insbesondere den Vorwärmern entsprechend den zugehörigen Aufwärmstufen aufgeteilt und angeordnet sind.

8.6.64