DE2532243C3

DE2532243C3 - Pipe arrangement for a reheater

Info

Publication number: DE2532243C3
Application number: DE19752532243
Authority: DE
Inventors: Rupprecht Dr.-Ing. 8520 Erlangen Michel
Original assignee: Kraftwerk Union AG
Current assignee: Kraftwerk Union AG
Filing date: 1975-07-18
Publication date: 1977-12-29

Description

Die Erfindung betrifft eine Rohranordnung für einen Zwischenüberhitzer, der oberhalb des Feuerraumes eines Dampferzeugers im Rauchgasstrom angeordnet ist, der vom Feuerraum durch höchstens eine weitere Berührungsheizfläche getrennt ist und der aus zwei zueinander in Reihe geschalteten Stufen mit einem dazwischen angeordneten Einspritzküh'er besteht, wobei die zweite Stufe des Zwischenüberhitzers rauchgasseitig vor die erste Stufe geschaltet ist.The invention relates to a pipe arrangement for a reheater above the furnace a steam generator is arranged in the flue gas flow from the furnace through at most one more Contact heating surface is separated and the two stages connected in series with one another In between there is an injection cooler, the second stage of the reheater on the flue gas side before the first stage is switched.

In Dampfkraftanlagen sind in vielen Fällen mehrstufige Dampfturbinen mit einem Zwischenüberhitzer vorgesehen. Der Zwischenüberhitzer hat dabei die Aufgabe, den in einer Turbinenstufe teilweise entspannten und dabei abgekühlten Dampf wieder auf eine höhere Temperatur zu bringen. Er besteht bei fossil gefeuerten Dampferzeugern in aus Parallelrohren aufgebauten Heizflächen, die vom Rauchgas beheizt werden.In many cases, steam power plants have multi-stage steam turbines with a reheater intended. The reheater has the task of partially relaxing the one in a turbine stage and bringing the cooled steam back to a higher temperature. It exists with fossil Fired steam generators in heating surfaces built from parallel pipes that are heated by the flue gas will.

Abhängig von dem Einbauort der Zwischenüberhitzerheizflächen im Dampferzeuger, die beispielsweise in der Nähe des Feuerraumes oder an einer davon weiter entfernten Stelle eingebaut sein können, erhält man eine unterschiedliche Abhängigkeit der Temperatur am Ausgang der Zwischenüberhitzerheizfläche von der jeweils gefahrenen Leistung. Die Austrittstemperatur des Zwischenüberhitzers ist dabei um so weniger lastabhängig, je näher sich die Zwischenüberhitzerheizflächen am Feuerraum befinden und je schärfer sie dadurch beheizt werden. Bedingt durch den gegenüber anderen Heizflächen niedrigeren Druck des Dampfes in der Zwischenüberhitzerheizfläche bringt jedoch die! Anordnung dieser Heizfläche in der Nähe des Feuerraumes den Nachteil, daß sich die Rohrlagen, die dem Feuerraum am nächsten liegen, zu stark aufheizen können und damit eine relativ kurze Lebensdauer aufweisen.Depending on the installation location of the reheater heating surfaces in the steam generator, for example can be installed in the vicinity of the combustion chamber or at a location further away from it there is a different dependence of the temperature at the output of the reheater heating surface of the performance driven in each case. The outlet temperature of the reheater is all the lower depending on the load, the closer the reheater heating surfaces are to the combustion chamber and the sharper they are be heated thereby. Due to the lower pressure of the steam in comparison to other heating surfaces the reheater heating surface brings the! Arrangement of this heating surface near the Firebox has the disadvantage that the pipe layers that are closest to the firebox heat up too much can and thus have a relatively short service life.

Aus der DT-AS 10 21377 und aus der Zeitschrift »Energie« Jahrgang 25, Nr. 1, Januar 1973, S. 17, ist e:s bekannt, bei einem Zwischenüberhitzer, der aus zwei Stufen mit zwischengeschaltetem Kühler besteht, mindestens eine Heizfläche zwischen die zweite Stufe des Zwischenüberhitzers und den Feuerraum zu schalten.From DT-AS 10 21377 and from the magazine "Energie" Volume 25, No. 1, January 1973, p. 17, is known e: s for a reheater that consists of two There are stages with an interposed cooler, at least one heating surface between the second stage of the reheater and to switch the combustion chamber.

Bei einem Zwischenüberhitzer, der unmittelbar oberhalb des Feuerraumes im Rauchgaszug angeordnet ist, ist es aus der DT-AS 15 76871 außerdem bekannt geworden, durch Zusammenführung zweier Parallelrohre unmittelbar vor dem Eintritt in die unterste Rohrlage eine erhöhte Strömungsgeschwindigkeit des Arbeitsmittels in der untersten Rohrlage zu erzielen.In the case of a reheater, which is arranged directly above the combustion chamber in the flue gas duct is, it is also known from DT-AS 15 76871, by merging two parallel pipes an increased flow rate of the working medium immediately before entering the lowest pipe layer to be achieved in the lowest pipe layer.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, bei einem scharf beheizten Zwischenüberhitzer, der entweder unmittelbar oberhalb des Feuerraumes im Rauchgaszug liegt oder bei dem höchstens eine weitere Heizfläche zwischen dem Feuerraum und der zweiten Stufe des Zwischenüberhitzers angeordnet ist, eine besonders wirksamen Schutz mindestens der untersten Rohrlage zu erzielen, ohne die Temperaturregelung durch den zwischen die erste und zweite Stufe des Zwischenüberhitzers geschalteten Einspritzkühler wesentlich zu beeinträchtigen.The object of the present invention is, in a sharply heated reheater, which either is located directly above the combustion chamber in the flue gas or with at most one additional heating surface is arranged between the furnace and the second stage of the reheater, one in particular to achieve effective protection of at least the lowest pipe layer without temperature control by the Injection cooler connected between the first and second stage of the reheater is significantly increased affect.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß mindestens die unterste Rohrlage aber weniger als die Hä'sfte der parallel geschalteteten Rohre der zweiten Stufe über einen zusätzlichen Eintrittssammler unter Umgehung der ersten Stufe des Zwischenüberhitzers und des Einspritzkühlers unmittelbar mit der Eintrittsleitung für den Dampf des Zwischenüberhitzers verbunden ist.According to the invention, this object is achieved in that at least the lowermost pipe layer is less than half of the pipes connected in parallel to the second stage via an additional inlet collector Bypassing the first stage of the reheater and the injection cooler directly with the inlet line for the steam of the reheater connected is.

F i g. 1 zeigt die Schaltung eines Zwischenüberhitzers zwischen zwei Turbinenstufen undF i g. 1 shows the connection of a reheater between two turbine stages and

F i g. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung.F i g. 2 shows an embodiment of the invention.

In F i g. 1 ist zwischen einer Hochdruckturbinenstufe 1 und einer Niederdruckturbinenstufe 2 ein Zwischenüberhitzer 3 eingeschaltet. Die Heizflächen des Zwischenüberhitzers 3 sind — wie F i g. 2 zeigt — oberhalb eines Feuerraumes 4 angeordnet, in dem Rauchgase in Pfeilrichtung mit einer Temperatur von beispielsweise 1500° C nach oben strömen.In Fig. 1 is a reheater between a high pressure turbine stage 1 and a low pressure turbine stage 2 3 switched on. The heating surfaces of the reheater 3 are - as in FIG. 2 shows - above a furnace 4 arranged in the flue gases in the direction of the arrow with a temperature of for example 1500 ° C flow upwards.

In F i g. 2 ist eine Lage von mehreren hintereinander angeordneten Zwischenüberhitzerheizflächen dargestellt. In die erste Stufe 5 der Zv/ischenüberhitzerheizflächen strömt von einer Eintrittsleitung 6 der in der Hochdruckturbinenstufe 1 teilweise entspannte wnd abgekühlte Dampf mit einer Temperatur von etwa 340° C in den Eintrittssammler 7. Von da aus wird der Dampf über einander parallel geschaltete Rohre mäanderförmig im Rauchgaszug 8 des Dampferzeugers 9 nach unten geführt.In Fig. 2 shows a layer of several reheater heating surfaces arranged one behind the other. In the first stage 5 of the Zv / ischenüberhitzerheizflächen flows from an inlet line 6 in the High pressure turbine stage 1 partially expanded and cooled steam with a temperature of about 340 ° C into the inlet collector 7. From there the steam is fed through pipes connected in parallel Meander in the flue 8 of the steam generator 9 down.

Am Ende der ersten Stufe 5 tritt der Dampf in einen Austrittssammler 10 ein. Inzwischen hat er sich z. B. auf 430° C erwärmt.At the end of the first stage 5, the steam enters an outlet header 10. In the meantime he has z. B. on 430 ° C heated.

Vom Austrittssammler 10 gelangt der Dampf über einen Einspritzkühler 11 in den Eintrittssammler 12 der zweiten Stufe 13 der Zwischenüberhitzerheizfläche. Im betrachteten Lastfall wurde der Dampf durch Einspritzen von Wasser im Einspritzkühler von 430° C auf 415° C abgekühlt.From the outlet header 10, the steam passes through an injection cooler 11 into the inlet header 12 of the second stage 13 of the reheater heating surface. In the load case under consideration, the steam was injected cooled by water in the injection cooler from 430 ° C to 415 ° C.

Unterhalb des Eintrittssammlers 12 der zweiten Stufe 13 ist ein zusätzlicher Eintrittssammler 14 vorgesehen, an den die unterste Rohrlage 15 der zweiten Stufe 13 der Zwischenüberhitzerheizfläche angeschlossen ist. Eingangsseitig ist der zusätzliche Eintrittssammier i4 mit der Eintrittsleitung 6 für den dem Zwischenüberhitzer zuzuführenden Dampf verbunden. Der Querschnitt der Rohre in der untersten Rohrlage kann dabei kleiner gewählt werden als der Querschnitt der übrigen RohreAn additional inlet collector 14 is provided below the inlet collector 12 of the second stage 13, to which the lowermost pipe layer 15 of the second stage 13 of the reheater heating surface is connected. Input side is the additional inlet collector i4 with the inlet line 6 for the reheater connected to the steam to be supplied. The cross section of the pipes in the lowest pipe layer can be smaller can be chosen as the cross-section of the remaining pipes

in der zweiten Stufe 13 der Zwischenüberhitzerheizfläche. Durch diese Wahl des Durchmessers der Rohre in der untersten Rohrlage und durch den höheren Dampfdruck im zusätzlichen Eintrittssammler 14 läßt sich erreichen, daß am Austritissammler 16 der zweiten Stufe 13 der Zwischenüberhitzerhei'.fläche die Temperatur des Dampfes in der untersten Rohrlage 15 etwa die gleiche ist wie in den übrigen Rohren der zweiten Stufe 13.in the second stage 13 of the reheater heating surface. This choice of the diameter of the pipes in the lowermost pipe layer and due to the higher steam pressure in the additional inlet header 14 achieve that the temperature at the outlet collector 16 of the second stage 13 of the reheater heating surface of the steam in the lowermost pipe layer 15 is about the same as in the other pipes of the second Level 13.

Diese Schaltung bewirkt, daß die unterste Rohrlage des Zwischenüberhitzers durch etwas kälteren Dampf, als er in den übrigen Rohren strömt, und durch eine größere Strömungsgeschwindigkeit so stark gekühlt wird, daß auch bei dem relativ geringen Dampfdruck in den Zwischenüberhitzerheizflächen keine Überhitzung der Heizflächenrohre zu befürchten ist. Da nur ein kleiner Teil des Dampfes durch diese Rohrlage strömt, bleibt die Wirksamkeit der Zwischenkühlung im Einspritzkühler 11 erhalten. Hiermit ist es möglich, den Zwischenüberhitzer an einer Stelle des Dampferzeugers einzubauen, bei der relativ hohe Rauchgastemperaturen vorhanden sind, so daß man ohne Beeinträchtigung der Lebensdauer der Heizflächenrohre mit einer geringen Temperaturabhängigkeit der Zwischenüberhitzertemperatur abhängig von der Last bei wenig Einspritzkühlung auskommt.This circuit ensures that the lowest pipe layer of the reheater is replaced by slightly colder steam, than it flows in the other pipes, and is so strongly cooled by a greater flow velocity is that even with the relatively low steam pressure in the reheater heating surfaces no overheating of the heating surface pipes is to be feared. Since only a small part of the steam flows through this pipe layer, the effectiveness of the intermediate cooling in the injection cooler 11 is retained. This makes it possible to use the Install a reheater at a point in the steam generator where the flue gas temperatures are relatively high are present, so that one without affecting the service life of the heating surface tubes with a low Temperature dependency of the reheater temperature depending on the load with little injection cooling gets by.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Patent claims:

1. Pipe arrangement for a reheater that is above the fire area of a steam generator is arranged in the flue gas flow from the combustion chamber through at most one additional contact heating surface is separated and consists of two stages connected in series with one another with an injection cooler arranged in between, ι ο where the second stage of the reheater is connected upstream of the first stage on the flue gas side, characterized in that at least the lowermost pipe layer (15) but less than the Half of the pipes connected in parallel of the second stage (13) via an additional inlet collector (14) bypassing the first stage (5) of the reheater and the injection cooler (11) is directly connected to the inlet line (6) for the steam of the reheater

2. Pipe arrangement according to claim I _1, characterized in that the diameter of the pipes in the lowermost pipe layer (15) which is connected to the additional inlet header (14) is selected to be smaller than the diameter of the other pipes of the second stage (13) of the Reheater.