DE2816636B2

DE2816636B2 - Dampferzeugeranlage

Info

Publication number: DE2816636B2
Application number: DE2816636A
Authority: DE
Inventors: Kiyoshi Yokohama Kanagawa Nagashima; Tsugutoshi Kashiwa Chiba Yamada
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 1977-04-19
Filing date: 1978-04-17
Publication date: 1981-01-29
Also published as: SE7803174L; JPS53129749A; GB1592636A; DK172278A; DE2816636A1; DE2816636C3; US4214450A; JPS5431126B2; DK152448C; SE416835B; DK152448B

Description

a) der Niederdruck-Speisewasservorwärmer (7) ist nur durch das im Dampfabscheider (16) abgeschiedene Heißwasser (Wb)beheizt,

b) vor dem Economiser (11) ist ein dampfbeheizter Hochdruck-Speisewasservorwärmer (25) vorgesehen, dessen Heizdampf geregelt aus dem Überschuß der Niederdruck-^ und Hochdruck-^ Dampferzeugung entnehmbar ist.

Die Erfindung betrifft eine Dampferzeugeranlage mit einem durch die Abgase einer Verbrennungskraftmaschine beheizten Abhitzedampferzeuger, welcher mit einem Economiser, einem Niederdruck- und einem Hochdruck-Dampferzeuger versehen ist, mit einem, den Niederdruck-Dampferzeuger nacbgeschalteten Dampfabscheider, von dem Niederdruckdampf einem Verbraucher zugeführt wird, während der Hochdruckdampf über einen Überhitzer einer Dampfturbine zugeleitet wird, mit einem als direkter Wärmetauscher ausgebildeten Niederdruck-Speisewasservorwärmer, und mit dem Economiser als Hochdruck-Speisewasservorwärmer, wobei Speisewasserdruck- geregelt sowohl dem Niederdruck- als auch dem Hochdruck-Dampferzeuger zugeführt wird.

Eine derartige Anlage ist aus der Zeitschrift »Energie«, Februar 1973, Seite 51, Abbildung 2, bekannt.

Bei der bekannten Lösung wird das im Dampfabscheider abgeschiedene Heißwasser durch eine im Abhitzedampferzeuger angeordnete Rohrschlange geleitet und dort erhitzt, um dann als Niederdruckdampf wieder dem Dampfabscheider zugeführt zu werden. Die dem abgeschiedenen Heißwasser immanente Wärme bleibt bei der bekannten Lösung demnach ungenutzt.

Aus der Zeitschrift »Brown Boveri-Mitteilungen<<, 1—74, Seite 11, ist es zwar bekannt, zwischen dem Wasserbehälter des Dampfabscheiders und einem Niederdruck-Speisewasservorwärmer eine regelbare Verbindungsleitung anzuordnen, um eine Vorwärmung des Speisewassers durch unmittelbare Zumischung von im Dampfabscheider abgeschiedenem Heißwasser zu erzielen. Bei dieser Anordnung ist jedoch eine zusätzliche Vorwärmung des Speisewassers durch vom Niederdruckteil der Dampfturbine stammenden Heizdampf vorgesehen, der unmittelbar in den Niederdruck-Speisewasservorwärmer geleitet wird. Durch diese Maßnahme wird der Wirkungsgrad des Dampfkraftprozesses gegenüber dem Wirkungsgrad der aus der Zeitschrift »Energie« bekannten Lösung wesentlich verbessert

Andererseits fehlt bei der aus der Zeitschrift »Brown Boveri-Mitteilungen« bekannten Dampferzeugerinlage jegliche Vorkehrung zur Ausnutzung von im Niederdruckdampf und Hochdruckdampf enthaltener Überschußwärme. Diese Wärme bleibt ungenutzt

ίο Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, für den Kraftanlagenteil eine Verbesserung des Wirkungsgrades des Dampfkraftprozesses durch eine Annäherung an den Carnot-Prozeß infolge gestufter Speisewasservorwärmung unter Ausnutzung von Überschußwärme zu erzielen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Kombination folgender Merkmale gelöst:

a) Der Niederdruck-Speisewasservorwärmer ist nur durch das im Dampfabscheider abgeschiedene Heißwasser beheizt,

b) vor dem Economiser ist ein dampfbeheizter Hochdruck-Speisewasservorwärmer vorgesehen, dessen Heizdampf geregelt aus dem Überschuß der Niederdruck- und Hochdruckdampferzeugung entnehmbar ist.

Bei der erfindungsgemäßen Lösung wird also sowohl die überschüssige Wärme des im Dampfabscheider abgeschiedenen Heißwassers als auch die Überschußwärme des Niederdruck- und Hochdruckdampfes zur Vorwärmung des Speisewassers ausgenutzt.

Durch diese beiden Maßnahmen erhält man eine gute Annäherung an den Carnot-Prozeß bzw. eine erhebliche Verbesserung des Wirkungsgrades des Dampfkraftprozesses.

Die gute Vorwärmung des Speisewassers hat außerdem den Vorteil, daß in dem dem Vorwärmersystem folgenden Abschnitt der Anlage eine Niedrigtemperatur-Korrosion der Bauteile weitgehend vermieden

Nachstehend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der beigefügten Figur näher beschrieben. Diese Figur zeigt schematisch den Aufbau einer Dampferzeugeranlage mit einem Generator 3 gekoppelten Dampfturbine 2, einem Kondensator 4, einer Kondensatpumpe 5, einer Speisewasserpumpe 6, einem Speisewasserbehälter 8 und einem mit Niederdruckdampf B gespeisten Verbraucher 9. Es ist außerdem eine Kondensator/Ejektof-Einheit 19 vorgesehen, welcher das Kondensat von der Kondensatpumpe 5 zugeführt wird.

Die in der Figur dargestellte Dampferzeugeranlage umfaßt ferner einen Abhitzedampferzeuger 1 bestehend aus einem Economiser 11, einem Niederdruckdampferzeuger 12, einem weiteren Economiser 14, einem Hochdruckdampferzeuger 15 und einem Überhitzer 13. In die Auslaßleitung des Economisers 11 ist ein Druckregler 10 eingebaut, der ein Reduzierventil, eine Förderpumpe oder dergleichen sein kann. Im Betrieb wird das von einer Verbrennungskraftmaschine erzeugte Abgas A in den Abhitzedampferzeuger 1 geleitet, indem es der Reihe nach den Oberhitzer 13, den Hochdruckdampferzeuger 15, den Economiser 14, den Niederdruckdampferzeuger 12 und den Economiser 11 durchströmt. Nach dem Wärmeaustausch mit dem durch diese Baueinheiten strömenden Speisewasser bzw. Dampf wird das Abgas nach außen abgeleitet.
Dem Niederdruckdampferzeuger 12 ist ein Dampfab-

scheider 16 nachgeschaltet, in welchem Heißwasser Wb vom Niederdruckdampf getrennt wird. In einer den Hochdruckdampferzeuger 15 mit dem Oberhitzer 13 verbindenden Hochdruck-Dampfleitung ist ein Hochdruck-Dampfabscheider 17 angeordnet in welchem gesättigtes Wasser vorn Hochdruckdampf C abgeschieden wird, wobei eine Wasserumwälzpumpe 18 zum Umwälzen des Wassers vom Dampfabscheider 17 durch den Hochdruckdampferzeuger 15 vorgesehen ist. In der den Speisewasserbehälter 8 mit dem Abhitzedampferzeuger 1 verbindenden SpeisewasserleiUmg ist ein Niederdruck-Speisewasservorwärmer 7 vorgesehen, in den das vom Dampfabscheider 16 kommende Heißwasser Wb unmittelbar eingeleitet wird. Der Niederdruck-Speisewasservorwärmer 7 ist als direkter Wärmetauscher ausgebildet Zusätzlich ist vor dem Economiser 11 ein dampfbeheizter Hochdruck-Speisewasservorwärmer 25 vorgesehen, dessen Heizdampf geregelt aus dem Überschuß der Niederdruck- und HochdrLckdampferzeugung entnehmbar ist. Hierzu sind Hochdruck-Dampfdruckregler 21a und 216 zur Regelung des Drucks des der Dampfturbine 2 zugeführten Hochdruckdampfs D, Niederdruck-Dampfdruckregler 22a und 22fr zur Regelung des Drucks des Niederdruckdampfs E vorgesehen, die zur Regelung des dem Hochdruck-Speisewasservorwärmers 25 gelieferten überschüssigen Hochdruck- und Niederdruckdampfes dienen. Ferner sind HochdruckADampfabscheider-Wasserpegelregler 23a, 236, 24a und 246 zur Regelung der Wasserspiegel im Hochdruck-Dampfabscheider 17 bzw. im Niederdruck-Dampfabscheider 16 sowie ein Umgehungs- bzw. Überbrückungsventil 26 vergesehen.

Der Niederdruck-Dampfdruckregler umfaßt einen Druckfühler22frzur Betätigungeines Druckregelventils 22a, wobei dann, wenn der Druck im Dampfabscheider 16 einen vorbestimmten Wert übersteigt, das Druckregelventil 22a automatisch geöffnet wird, um den Überschußdampt E dem Hochdruck-Speisewasservorwärmer 25 zuzuführen. In ähnlicher Weise wird durch einen Druckfühler 216 und ein Druckregelventil 21a die Zuführung von Hochdruck-Überschußdampf F zum Hochdruck-Speisewasservorwärmer 25 geregelt.

Die Wasserpegelregelung erfolgt im Dampfabscheider 16 durch einen Wasserpegeldetektor 24fr und einem Wasscrpegel-Regelventil 24a. Durch diese beiden Bauteile wird der Wasserpegel im Dampfabscheider 16 konstant gehalten, wobei das Wasserpegel-Pegelventil 24a in Abhängigkeit von dem an seinem Eingang angelegten Wasserpegel-Meßsignal automatisch die Leitung für gesättigtes Heißwasser Wb öffnet und schließt

Die Wasserpegelregelung im Hochdruck-Dampfabscheider 17 erfolgt ebenfalls durch einen Wasserpegeldetektor 23fr und einem Wasserpegel-Regelventil 23a.

Der Hochdruck-Speisewasservorwärmer 25 ist ein herkömmlicher Wärmetauscher, in dein das Speisewasser W durch Wärmeaustausch mit dem Überschußdampf Eund Ferwärmt wird.

Das Überbrückungsventil 26 kann geöffnet werden, um die Umgehungs- bzw. Überbrückungsleitung G für die Lieferung von Hochdruckdampf D mit der Leitung für Niederdruckdampf B zu verbinden, falls ein größerer Bedarf an Niederdruckd&mpf B aufgetreten ist.

Die beschriebene Anlage erlaubt also eine optimale Ausnutzung von Überschußwärme und erlaubt ferner eine freie Regelung des Hochdruckdampfes zur Niederdruckseite hin.

Allgemein wird noch darauf hingewiesen, daß der Druck des Hochdruckdampfes D in der Regel im Bereich von 5 bis 10 br liegt während der Druck des Niederdruckdampfes Äetwa 2 bis 3 br beträgt

Bei einem Umwälzverhältnis von 1 :4 bis 1:5 (Umwälzmenge des gesättigten Heißwassers IVj, zur Strömungsmenge des Speisewassers W) kann eine Speisewassertemperatur im Bereich von 90 bis UO⁰C erzielt werden.

Mit Wh ist das den Druckregler 10 umgehende Hochdruckspeisewasser gekennzeichnet, das in den Economiser 14 eingeleitet wird. Nachdem dieses Speisewasser W/, auf eine Temperatur dicht an der Sättigungstemperatur entsprechend dem am Druckregler 10 eingestellten Wert durch den Wärmeaustausch mit dem Abgas A von höherer Temperatur als derjenigen im Niederdruckdampferzeuger 12 erwärmt worden ist, tritt es in den Hochdruckdampfabscheider 17 ein, in welchem der Dampf teilweise abgeschieden wird. Danach wird das Hochdruckspeisewasser mittels der Wasserumwälzpumpe 18 in den Hochdruckdampferzeuger 15 gefördert. In diesem wird das Hochdruckspeisewasser einem Wärmeaustausch mit dem Abgas A von noch höherer Temperatur als im Bereich des Economisers 14 unterworfen, wobei Hochdruck-Sattdampf C erzeugt wird. Dieser Sattdampf C wird über eine den Hochdruck-Dampferzeuger mit dem Hochdruck-Dampfabscheider 17 verbindende Umwälzleitung zu diesem zurückgeführt Nachdem im Hochdruck-Dampf abscheider 17 das Sättigungswasser abgeschieden worden ist wird der Sattdampf dem Überhitzer 13 zugeleitet, in welchem er durch Wärmeaustausch mit dem von der Verbrennungskraftmaschine gelieferten, die höchste Temperatur besitzenden Abgas Abgas A in überhitzten Hochdruckdampf D umgewandelt wird. Dieser Dampf D wird für den Antrieb der Dampfturbine 2 verwendet.

Von der den überhitzten Hochdruckdampf D führenden Leitung zweigt noch eine Bypass-Leitung zu der Kondensat/Ejektor-Einheit 19 ab.

Im Hochdruck-Dampfabscheider 17 wird das vom Sattdampf C abgetrennte Sättigungswasser dem erwähnten Hochdruck Speisewasser W_h vermischt und dann gemeinsam mit diesem mittels der Wasserumwälzpumpe 18 durch die genannte Umwälzleitung und den Hochdruck-Dampferzeuger 15 erneut umgewälzt.

Aufgrund des wesentlich verbesserten Wirkungsgrades des Dampfkraftprozesses bei der beschriebenen Anlage können die Wärmetauscherflächen im Abhitzedampferzeuger 1 relativ klein bemessen sein, mit der Folge, daß die erfindungsgemäße Anlage im Vergleich zu bekannten Anlagen wesentlich leichter und kompakter ausgeführt werden kann.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Dampferzeugeranlage mit einem durch die Abgase einer Verbrennungskraftmaschine beheizten Abhitzedampferzeuger, welcher mit einem Economiser, einem Niederdruck- und einem Hochdruck-Dampferzeuger versehen ist, mit einem, den Niederdruck-Dampferzeuger nachgeschalteien Dampfabscheider, von dem Niederdruckdampf einem Verbraucher zugeführt wird, während der Hochdruckdampf über einen Überhitzer einer Dampfturbine zugeleitet wird, mit einem als direkten Wärmetauscher ausgebildeten Niederdruck-Speisewasservorwärmer, und mit dem Economiser als Hochdruck-Speisewasservorwärmer, wobei Speisewasser druckgeregelt sowohl dem Niederdruck- als auch dem Hochdruck-Dampferzeuger zugeführt wild, gekennzeichnet durch die Kombination folgender Merkmale: