DE1932721C3 - Steam generator - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft einen mit fossilen Brennstoffen beheizten Dampferzeuger für eine Dampfkraftanlage, der einen der Brennkammer nachgeschalteten Rauchgaszug aufweist, in dem ein Überhitzer und rauchgasseitig dahinter ein Economiser angeordnet ist, wobei dem Economiser speisewasserseitig von Turbinenanzapfdampf beheizte Speisevorwärmer vorgeschaltet sind.The invention relates to a steam generator heated with fossil fuels for a steam power plant, which has a flue gas duct connected downstream of the combustion chamber, in which a superheater and flue gas side an economiser is arranged behind it, the economiser being supplied with turbine bleed steam on the feed water side heated food preheaters are connected upstream.
Durch die Einführung des Economisers, von dem den den Dampfkessel verlassenden Rauchgasen bei geringer Temperatur noch Wärme entnommen werden konnte, erfolgte eine Erhöhung des Kesselwirkungsgrades von Μ Dampfkraftanlagen.The introduction of the economizer, from which heat could still be extracted from the flue gases leaving the steam boiler at a low temperature, resulted in an increase in the boiler efficiency of Μ steam power plants.
Von den drei Hauptkomponenten eines mit fossilen Brennstoffen arbeitenden Dampfkraftwerkes bietet die Turbine eine beachtliche Überlastbarkeit Auch der Kondensator läßt sich unter Hinnahme einer gewissen Wirkungsgradeinbuße mit Überlast betreiben. Lediglich der Dampferzeuger ist aufgrund der üblichen konstruktiven Überlegungen über die vom Hersteller festgelegte Nennlast hinaus nur begrenzt überlastbar.Of the three main components of a fossil fuel steam power plant, the Turbine a considerable overload capacity Operate loss of efficiency with overload. Only the steam generator is due to the usual constructive Considerations beyond the nominal load specified by the manufacturer can only be overloaded to a limited extent.
Aus der DE-PS 5 91 417 ist ein Wasserrohrkessel mit zwei im Rauchgasstrom hintereinander angeordneten, durch ein Wasserrohrbündel voneinander getrennten Verbrennungskammer bekannt, bei dem außer dem gewöhnlichen Brennstoff noch ein Hilfsbrennstoff mit höherer Verbrennungstemperatur als die des gewöhnlichen Brennstoffes verfeuert wird. Die Anordnung der Teile und die Zuleitung der Rauchgase kann dabei so erfolgen, daß die Verbrennungsgase des Hilfsbrennstoffes bei ihrem Eindringen in die Kammer annähernd die gleiche Temperatur haben, wie die dort einströmenden Verbrennungsgase des normalen Brennstoffes. Ein Hinweis auf die Überlastbarkeit des Kessels im Zusammenhang mit einer Dampfkraftanlage ist dieser Druckschrift nicht entnehmbar.From DE-PS 5 91 417 a water tube boiler with two arranged one behind the other in the flue gas stream, known by a bundle of water tubes separated from each other combustion chamber, in addition to the Ordinary fuel is still an auxiliary fuel with a higher combustion temperature than that of ordinary fuel Fuel is burned. The arrangement of the parts and the supply of the flue gases can be as follows take place that the combustion gases of the auxiliary fuel when they penetrate into the chamber approximately have the same temperature as the combustion gases of normal fuel flowing in there. A This is an indication of the overloadability of the boiler in connection with a steam power plant Print not removable.
Ähnliche Einrichtungen, aber ohne eine Verbindung mit Dampfkraftwerksanlagen für verschiedene Brennstoffe mit verschiedenen Brennkammern ergeben sich aus der GB-PS 10 27 888 und der FR-PS 11 94 730.Similar facilities, but without a connection with steam power plants for different fuels with different combustion chambers result from GB-PS 10 27 888 and FR-PS 11 94 730.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen Dampferzeuger der eingangs genannten Gattung derart weiterzubilden, daß eine zeitweilige Erhöhung der Leistung des Dampferzeugers auf einfachste Weise wirkungsvoll möglich ist.The object of the present invention is to provide a steam generator of the type mentioned at the beginning Further develop the genus in such a way that a temporary increase in the output of the steam generator occurs in the simplest and most effective way possible.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß eine Vorrichtung zum gesteuerten Einleiten von heißen Verbrennungsgasen in den Raum zwischen Überhitzer und Economiser bei Spitzenlast vorgesehen ist.To solve this problem, the invention proposes that a device for controlled Introduction of hot combustion gases into the space between the superheater and economiser at peak loads is provided.
Durch diese Lösungsmerkmale erfolgt eine zusätzliche Wärmezufuhr zum Economiser, wodurch hinsichtlich einer erhöhten elektrischen Leistungsabgabe die Dampfzufuhr zu mehreren Speisewasservorwärmern abgeschaltet werden kann, so daß des Dampffluß ohne Abschaltung des Speisewasserentgasers durch die Turbine erhöht wird. Der nichtabgeschaltete Speisewasserentgaser ist von wesentlicher Bedeutung, da er den Sauerstoff aus dem Speisewasser entfernt. Die Erfindung ermöglicht somit zur Deckung des Spitzenbedarfs an elektrischer Energie die Erhöhung der Dampferzeugung eines Kraftwerkes, indem unter Hinnahme einer gewissen Wirkungsgradeinbuße, jedoch mit geringem Mehraufwand, die bekannte Überlastbarkeit von Turbine und Kondensator ausgenutzt und die Wärmezufuhr zum Economiser erhöht wird.These features of the solution provide additional heat to the economizer, which means that the steam supply to several feedwater preheaters can be switched off with regard to increased electrical power output, so that the steam flow is increased through the turbine without switching off the feedwater degasser. The feed water deaerator that is not switched off is essential as it removes the oxygen from the feed water. The invention thus makes it possible to increase the steam generation of a power plant to cover the peak demand for electrical energy by using the known overload capacity of the turbine and condenser and increasing the heat supply to the economiser while accepting a certain loss of efficiency, but with little additional effort.
Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.Advantageous refinements result from the subclaims.
Die Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Es zeigtThe invention is explained in more detail below with reference to the drawing. It shows
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Dampfkraftanlage, und1 shows a schematic representation of a steam power plant, and
Fig.2 und 3 eine der Fig. I entsprechende Darstellung einer unterschiedlichen Ausführungsform eines Dampferzeugers.2 and 3 show a representation corresponding to FIG. I of a different embodiment a steam generator.
Der Dampferzeuger umfaßt eine Brennkammer 6 und einen Rauchgaszug 7 (die beide weiter unterteilt sein können), verkleidet mit eng nebeneinanderliegenden wasser- und/oder dampfgekühlten Rohren 8, Brenner 9, Rohrbündel 10a zur Überhitzung des Dampfes, Rohrbündel 106 zur Nachüberhitzung und Economiserrohre 12.The steam generator comprises a combustion chamber 6 and a flue gas duct 7 (both of which can be further subdivided can), clad with closely spaced water- and / or steam-cooled pipes 8, burners 9, Tube bundle 10a for superheating the steam, tube bundle 106 for post-superheating and economiser tubes 12th
Bei der Anordnung nach F i g. 1 wird zusätzlicherIn the arrangement according to FIG. 1 becomes additional
Brennstoff in einer feuerfest ausgekleideten, neben dem Rauchgaszug 7 liegenden und mit diesem verbundenen Hilfsbrennkammer 13 verbrannt und die heißen Verbrennungsprodukte oberhalb des Economisers 12 abgegeben. Der zusätzliche Brennstoff wird durch einen Brenner 14 zugeführt, während die Verbrennungsluft von einem Ventilator 15 aus der Umgebungsluft oder Ober einen Verbindungszug aus dem Hauptwindsystem geliefert wird. Wenn die Vorrichtung zur Erhöhung der Ausgangsleistung des Dampferzeugers außer Betrieb ist, ist die Drosselklappe 17 geschlossen.Fuel in a refractory lined, lying next to the flue gas 7 and connected to it Auxiliary combustion chamber 13 burned and the hot combustion products above economizer 12 submitted. The additional fuel is fed through a burner 14 while the combustion air from a fan 15 from the ambient air or via a connecting cable from the main wind system is delivered. When the device for increasing the output power of the steam generator out of order is, the throttle valve 17 is closed.
Die zusätzliche Verbrennung kann alternativ oder zusätzlich im Raum direkt über dem Economiser im Rauchgaszugraum erfolgen, wobei der Brennstoff durch Brenner 16 derart zugeführt wird, wie es der den Feuerungsraum verlassende übrige Sauerstoff erlaubt, wenn mit hohem Luftüberschuß in der Brennkammer gearbeitet wird, oder durch Einleiten zusätzlicher Verbrennungsluft und/oder Sauerstoff mittels eines zusätzlichen Ventilators.The additional combustion can alternatively or additionally take place in the room directly above the economiser in the Flue gas draft room take place, the fuel being fed through the burner 16 as it is the Allowing residual oxygen to leave the combustion chamber if there is a high excess of air in the combustion chamber is worked, or by introducing additional combustion air and / or oxygen by means of a additional fan.
Nach F i g. 2 erfolgt die zusätzliche Verbrennung in der angrenzenden Hilfsbrennkammer 18, wobei Brennstoff und Verbrennungsluft ähnlich wie in F i g. 1 durch einen Brenner 19 zugeführt werden, mit der Ausnahme, daß durch einen Ventilator 20 eine teilweise Rezirkulation der mit den zusätzlichen Verbrennungsgasen gemischten Rauchgase im Rauchgaszug bewirkt wird, wobei der Ventilator 20 über einen VerbindungskanalAccording to FIG. 2, the additional combustion takes place in the adjacent auxiliary combustion chamber 18, with fuel and combustion air similar to FIG. 1 are fed through a burner 19, with the exception that by a fan 20 a partial recirculation with the additional combustion gases mixed flue gases is caused in the flue gas, the fan 20 via a connecting duct
21 mit dem Rauchgaszug unterhalb des Economisers 12 verbunden ist und der Wärmeübergang auf die Rohre des Economisers durch den verstärkten Fluß der Rauchgasmassen verbessert wird. Die Drosselklappen21 is connected to the flue gas duct below the economizer 12 and the heat transfer to the pipes the economizer is improved by the increased flow of the flue gas masses. The throttle bodies
22 und 23 dienen zum Steuern des rezirkulierenden Rf uchgasflusses sowie zur Abtrennung der angrenzenden Hilfsbrennkammer vom Rauchgaszug, wenn die Vorrichtung zur Erhöhung der Ausgangsleistung des Dampferzeugers nicht arbeitet.22 and 23 are used to control the recirculating flue gas flow and to separate the adjacent ones Auxiliary combustion chamber from the flue gas if the device to increase the output power of the Steam generator does not work.
Nach Fig.3 gelangen die heißen Verbrennungsgase, die durch Verbrennen zusätzlichen Brennstoffes erzeugt werden, über den feuerfest ausgekleideten Rauchgaskanal 24, der über mehrere Öffnungen mit der Brennkammer in Verbindung steht, unter Umgehung der Überhitzungs- und Zwischenüberhitzungsrohrbündel zu stromaufwärts des Economisers liegenden öffnungen und werden mit den kühleren Verbrennungsgasen durchmischt, wodurch die Temperatur und der Massenfluß der Rauchgase, die an den Economiserrohren vorbeifließen, und damit auch die Wärmezufuhr zum Economiser erhöht wird. Der Rauchgasfluß durch den Rauchgaskanal 24 wird durch den im Bereich oberhalb so des Economisers gegenüber der Brennkammer vorhandenen Unterdruck ermöglicht. Der erwähnte Rauchgasfluß wird im Bedarfsfall durch die Wirkung einer Strahlpumpe unterstützt, wobei das Medium höheren Drucks in der Strahlpumpe aus kühleren Verbrennungs- 0"> gasen besteht, die durch einen Verbindungskanal 25 aus dem Bereich unterhalb des Economisers entnommen wurden, oder aus Umgebungsluft, wobei die Druckerhöhung durch einen Ventilator 26 erfolgt. Das Medium mit dem geringeren Druck in der Strahlpumpe bilden die f>o erwähnten Überschußverbrennungsgase, die vom Feuerungsraum durch einen Verbindungskanal 25a strömen. Drosselklappen 27, 28 und 29 steuern den Rauchgasfluß durch die entsprechenden Kanäle. Sie bleiben geschlossen und trennen dadurch die Brennkammer vom Rauchgaszug, wenn Hie Vorrichtung zur Erhöhung der Dampferzeugung nicht in Betrieb ist.According to Fig. 3, the hot combustion gases reach which are generated by burning additional fuel, via the fire-proof lined flue gas duct 24, which is in communication with the combustion chamber via several openings, bypassing the superheat and reheat tube bundles to upstream of the economizer openings and are mixed with the cooler combustion gases, which increases the temperature and the Mass flow of the flue gases that flow past the economiser tubes, and thus also the heat supply to the Economiser is increased. The flue gas flow through the flue gas duct 24 is determined by the in the area above so of the economizer compared to the combustion chamber allows existing negative pressure. The mentioned flue gas flow is supported if necessary by the action of a jet pump, whereby the medium is higher Pressure in the jet pump consists of cooler combustion gases that are passed through a connecting channel 25 were taken from the area below the economizer, or from ambient air, with the pressure increase takes place by a fan 26. The medium with the lower pressure in the jet pump form the f> o mentioned excess combustion gases flowing from the furnace through a connecting duct 25a. Throttle valves 27, 28 and 29 control the flow of flue gas through the corresponding channels. They stay closed and thereby separate the combustion chamber from the flue gas if Hie device for increasing the Steam generation is not in operation.
Die Wirkungsweise eines von der Erfindung Gebrauch machenden Dampferzeugers läßt sich wie folgt beschreiben:The operation of a steam generator making use of the invention can be as follows describe:
Wenn der Dampferzeuger mit Nennleistung oder geringerer Leistung arbeitet, sind die Drosselklappen 27, 28, 29 der Hilfsbrennkammern 13, 18 des Rauchgaskanals 24 bzw. der Verbindungskanäle 25,25a für die Zirkulation der zusätzlichen Verbrennungsgase geschlossen. Eine zusätzliche Verbrennung findet nicht statt und die Vorrichtung zur Bewegung der zusätzlichen Verbrennungsgase ist außer Betrieb, Der Wirkungsgrad des Dampferzeugers wird durch das Vorhandensein der Vorrichtung zur erhöhten Dampferzeugung nicht beeinträchtigtWhen the steam generator is operating at nominal or lower power, the throttle valves are 27, 28, 29 of the auxiliary combustion chambers 13, 18 of the flue gas duct 24 and the connecting ducts 25, 25a closed for the circulation of the additional combustion gases. There is no additional combustion instead and the device for moving the additional combustion gases is out of order, the efficiency the steam generator is due to the presence of the device for increased steam generation not affected
Zu gewünschten Erhöhung der Dampferzeugung werden die Drosselklappen 27, 28, 29 geöffnet. Die zusätzlichen Rauchgasströme und die zusätzliche Verbrennung findet in dem Maße statt, wie sie zur Erhöhung der Dampferzeugung benötigt wird. Die Menge der zusätzlichen Verbrennungsluft, die zusätzliche Verbrennung und die Rezirkulation der Gase werden durch die Stellung der Dross:, xlappen reguliert, wobei die Vorrichtung zur Steuerung de: Ausgangsleistung die Bewegung der Rauchgase unterstützt Der Luftzug für die Brennkammer wird an die neuen Strömungsverhältnisse des Rauchgasstromes angepaßt und der Speisewasserfluß entsprechend der erhöhten Leistung des Dampferzeugers eingestellt.The throttle valves 27, 28, 29 are opened to increase the steam generation as desired. the additional flue gas flows and the additional combustion takes place to the extent that they are used to Increase in steam generation is needed. The amount of additional combustion air, the additional Combustion and the recirculation of the gases are regulated by the position of the throttle :, xlappen, wherein the device for controlling de: output power supports the movement of the smoke gases The draft for the combustion chamber is adapted to the new flow conditions of the flue gas flow and the feed water flow adjusted according to the increased output of the steam generator.
Der Wirkungsgrad des Dampferzeugers geht etwas zurück, da die Verbrennungsgase den Dampferzeuger mit höherer Temperatur verlassen.The efficiency of the steam generator is somewhat reduced, as the combustion gases leave the steam generator leave at a higher temperature.
Eine Anwendung der Erfindung ist in F i g. 1 gezeigt. Eine Dampfkraftanlage besteht dabei aus einer Hochdruckturbine 30, einer Niederdruckturbine 31, die den nacherhitzten Dampf aufnimmt, einem mit der Turbine gekuppelten Generator 32, einem Kondensator 34, Speisewasservorwärmer 35, Ventilen 37 zur Steuerung der Dampfentnahme zu den Vorwärmern, einen Entgasungs-Vorwärmer 36 und einer Meß- und Steuereinrichtung 38.One application of the invention is shown in FIG. 1 shown. A steam power plant consists of one High pressure turbine 30, a low pressure turbine 31, which absorbs the reheated steam, one with the Turbine-coupled generator 32, a condenser 34, feedwater preheater 35, valves 37 for Control of the steam extraction to the preheaters, a degassing preheater 36 and a measuring and Control device 38.
Ein Teil des Dampfes wird infolge der verstärkten Wärmezufuhr zum Economiser erhöhten Ausgangsleistung des Dampferzeugers durch ein Ventil 33 abgeleitet, umgeht den Hochdruckturbinenteil 30 und den Nachüberhitzer 106 und vermischt sich auf dem Wege zur Niederdruckturbine 31 mit annähernd gleichem Druck und Temperatur mit dem nacherhitzten Dampf.Part of the steam is increased output power due to the increased heat input to the economiser of the steam generator diverted through a valve 33, bypasses the high pressure turbine part 30 and the post-superheater 106 and mixes on the way to the low-pressure turbine 31 with approximately same pressure and temperature with the reheated steam.
Die Erhöhung der Wärmezufuhr zum Economiser soll noch im Zusammenhang mit einer kurzzeitigen Abschaltung der Dampfzufuhr für den Höchstdruckspeisewasservorwärmer betrachtet werden, um dadurch den Dampfstrom der Turbine und damit die elektrische Ausgangsleistung des Turbogenerators zu erhöhen. Das in de". Economiser eintretende Speisewasser besitzt dann eine niedrigere Temperatur, so daß, da der Dampferzeuger eine zusätzliche Wärmezufuhr benötigt, das Abschalten der Dampfversorgung für den Speisewasservorwärmer nur von begrenzter Dauer ist. Die Erfindung sorgt für eine zusätzliche Wärmezufuhr zum Economiser, erlaubt durch das Abschalten der Dampfzufuhr zu mehreren Speisewasservorwärmern eine erhöhte elektrische Leistungsabgabe, so daß ohne Abschaltung des Speisewasserentgasers, der Dampffluß durch die Turbine erhöht wird. Der nicht abgeschaltete Speisewasserentgaser ist von wesentlicher Bedeutung, da er den Sauerstoff aus dem Speisewasser entfernt.The increase in the heat supply to the economiser should still be in connection with a short-term Shutdown of the steam supply for the maximum pressure feedwater preheater be considered to thereby reduce the steam flow of the turbine and hence the electrical To increase the output power of the turbo generator. The feed water entering the economiser has then a lower temperature so that, since the steam generator requires additional heat, the shutdown of the steam supply for the feedwater preheater is only of limited duration. the Invention provides an additional supply of heat to the economiser, made possible by switching off the steam supply to several feedwater preheaters an increased electrical power output, so that without Shutdown of the feed water degasser, the steam flow through the turbine is increased. The one not switched off Feed water deaerator is essential as it removes the oxygen from the feed water.
Die in Fig. 1 gezeigte Ausführungsform der Erfindung kann auf folgende Weise betrieben werden:The embodiment of the invention shown in Fig. 1 can be operated in the following manner:
Beim Eingang eines Signals vom Überwachungsgerät 38. das einen erhöhten Strombedarf anzeigt, wir die Vorrichtung zur Lieferung der zusätzlichen Turbinenleistung ausgelöst. Vom Überwachungsgerät 38 ausgehende Signale schließen die Ventile 37 für die Speisewasservorwärmer 35, wodurch sich der Dampfstrom durch die Turbine erhöht, öffnen die Drosselklappen 17, betätigen den Ventilator 15 und entzünden den zusätzlichen Brennstoff des Brenners 14 (und/oder 16) und erhöhen dadurch die Wärmezufuhr zum F.conomiser. Di Economiser erhält nach dem Abschalten der Dampfz fuhr zu den Vorwärmern 35 Speisewasser ve niedrigerer Temperatur. Wenn das Überwachungsger 38 oder andere Geräte oder Computer die Leistungse höhiing des Dampferzeugers erfaßt haben, wird di Ventil 33 geöffnet und der Niederdruckturbine ; zusätzlicher Dampf zugeführt.When a signal is received from the monitoring device 38, which indicates an increased demand for electricity, we the Device for delivering the additional turbine power triggered. Outgoing from the monitoring device 38 Signals close the valves 37 for the feedwater preheater 35, whereby the steam flow through the Turbine increased, open the throttle valves 17, operate the fan 15 and ignite the additional Fuel of the burner 14 (and / or 16) and thereby increase the heat supply to the F.conomiser. Tuesday After the steam generator has been switched off, the economiser receives 35 feed water to the preheaters lower temperature. If the monitoring device 38 or other devices or computers the performance have detected the height of the steam generator, the valve 33 is opened and the low-pressure turbine; additional steam supplied.
Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings
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