DE2919184A1 - Industrial boiler with motor-generator - uses back-pressure steam turbine to drive air pump supplying boiler - Google Patents
Industrial boiler with motor-generator - uses back-pressure steam turbine to drive air pump supplying boilerInfo
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Abstract
Description
I n d u s t r i e d a in f k e s s e 1 I n d u s t r i e d a in f k e s s e 1
Die Erfindung betrifft einen Industriedampfkessel (Großwasserraumkessel, Wasserrohrkessel), der als Hochgeschwindigkeitskessel und/oder in sehr einfacher Weise für die Erzeugung von elektrischer Energie - als Nebenaufgabe - ausgebildet ist. The invention relates to an industrial steam boiler (shell boiler, Water tube boiler), which as a high speed boiler and / or in very simple Way for the generation of electrical energy - as a secondary task - trained is.
Bei den bisher gebauten Inustriekesseln wurde der Zugver lust der Rauchgase meist in Beträgen von 0,01 bis 0,02 bar gehalten (Werte gelten für Nennlast) um den Antriebsbedarf der Brischluft- bzw. Rauchgasgebläse nicht zu stark ansteigen zu lassen. Dieser Umstand erfordert verhältnismäßig große Heizflächen und bedingt teure und schwere Kessel. In the industrial boilers built up to now, the draft loss has been reduced to Flue gases mostly kept in amounts of 0.01 to 0.02 bar (values apply to nominal load) in order not to increase the drive requirement of the air or smoke gas fan too much allow. This fact requires relatively large heating surfaces and conditionally expensive and heavy boilers.
War bei diesen Industriekesseln neben der Lieferung von Heizdampf als Bekundäraufgabe die Erzeugung von elektrischer Energie im Gegendruckbetrieb vorgesehen, so erfolgte die Teilentspannung des Dampfes in einem gesonderten Gegendruck-Dampfturbogenerator. Was with these industrial boilers in addition to the supply of heating steam as an acknowledgment task, the generation of electrical energy in counter-pressure operation provided, the partial expansion of the steam took place in a separate counter-pressure steam turbine generator.
Bei Großwasserraumkessel für reine 3attdampf- (Heizdampf-) lieferung wurde die Erzeugung von elektrischer Energie im Gegendruckbetrieb bisher nicht vorgenommen. Dabei ist der Anteil die ser reinen Sattdampkessel bei den Großwasserraumkesseln besonders hoch (ca. 80%) und ihre Verwendung zur sekundären Stromerzeugung ist aus energiewirtschaftlichen und volkswirtschaftlichen Gründen sehr erwünscht. With shell boilers for pure 3att steam (heating steam) delivery the generation of electrical energy in back pressure operation has not yet been carried out. This is the proportion of these pure saturated steam boilers in shell boilers particularly high (approx. 80%) and their use for secondary electricity generation is off Very desirable for energy and economic reasons.
Zur Vermeidung dieser Nachteile wird ein Industriekessel (Großwasserraumkessel, Wasserrohrkessel) vorgeschlagen, der erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet ist, daß wenigstens eines seiner Frischluftgebläse durch mindestens einen Elektromotor oder elektrischen Motorgenerator und eine Gegendruck-Dampfturbine angetrieben ist. Dieser kombinierte Antrieb erlaubt dss normale Anfahren des Kessels aus dem kalten Zustand mittels Elektromotors bzw. Motorgenerators und den normalen Betrieb bei hohen Zugverlusten des Kessels, bei gleichzeitiger Erzeugung von elektrischer Energie im Motorgenerator durch Gegendruckentspannung des Dampfes, ohne daß hierzu ein gesondert er Gegendruck-Dampfturbogenerator erforderlich ist. To avoid these disadvantages, an industrial boiler (shell boiler, Water tube boiler) proposed, which is characterized according to the invention, that at least one of its fresh air blower by at least one electric motor or electric motor generator and a back pressure steam turbine is driven. This combined drive allows the boiler to start up normally from the cold State by means of an electric motor or motor generator and normal operation high draft losses of the boiler, with simultaneous generation from electrical energy in the motor generator through counterpressure expansion of the steam, without a separate back pressure steam turbine generator being required for this purpose.
Durch konstruktive Maßnahmen (Verringerung der Heizflächen; bei Großwasserraumkessel vor allem auch durch eine Verkleinerung des Durchmessers des Walzenkörpers) wird dabei die Voraussetzurtg zur Steigerung des Kesselbetriebsdruckes geschaffen, wobei überdies noch eine Reduktion der Kosten und des Gewichtes möglich ist. Through constructive measures (reduction of the heating surfaces; for shell boilers especially by reducing the diameter of the roller body) created the prerequisite for increasing the boiler operating pressure, whereby In addition, a reduction in costs and weight is possible.
Besitzt der Industriekessel eine Feuerung für feste Brennstoffe oder eine solche für feste und flüssige bzw. gasförmige Brennstoffe, so wird erfindungsgemäß wenigstens eines seiner Saugzuggebläse durch mindestens einen Elektromotor oder elektrischen slotorgenerator und eine G eg endruck-Dampf turb ine angetrieben. Auch diese Lösung erlaubt die Ausbildung eines Hochgeschwindigkeitskessels sowie die Erzeugung elektrischer Energie mit dem Motorgenerator im Gegendruckbetrieb ohne separaten Gegendruck-Dampfturbogenerator. Does the industrial boiler have a solid fuel furnace or such a one for solid and liquid or gaseous fuels, so is according to the invention at least one of its induced draft fan by at least one electric motor or electric rotor generator and a low pressure steam turbine driven. Even this solution allows the formation of a high speed boiler as well as the Generation of electrical energy with the motor generator in back pressure operation without separate back pressure steam turbine generator.
Von besonderem Vorteil ist es auch, daß extrem billige, hochtourige Gegendruck-Dampfturbinen mit einem oder zwei Luafschaufelkränzen verwendet werden können, deren Betriebst emperaturen unter 573 K (3000C) liegen. It is also of particular advantage that extremely cheap, high-speed Back pressure steam turbines with one or two Luaf blade rings can be used whose operating temperatures are below 573 K (3000C).
Bei Großwasserraumkessel, die gemäß dem neuen Vorschlag als Hochgeschwilldigkeitskessel ausgebildet sind, beträgt bei Nennlast die "kalte" Rauchgasgeschwindigkeit in den Heizflächen wenigstens 15 Nm/sec, vorzugsweise aber 20 - 40 m/sec. With shell boilers, which according to the new proposal are classified as high-speed boilers are formed, is the "cold" flue gas velocity in the at nominal load Heating surfaces at least 15 Nm / sec, but preferably 20-40 m / sec.
Bei 1Vasserrohrkessel, die als als Hochgeschwindigkeitskessel ausgebildet sind, beträgt bei Nennlast die "kalte" Rauchgasgeschwindigkeit wenigstens 12 Nm/sec, vorzugsweise aber 15 -25 Nm/sec. In the case of 1 water tube boiler, which is designed as a high-speed boiler , the "cold" flue gas speed is at least 12 Nm / sec at nominal load, but preferably 15-25 Nm / sec.
Bei Großwasserraumkessel und Wasserrohrkessel dieser neuen Bauart beträgt der rauchgasseitige statische Zugverlust wenigstens 0,04 bar, vorzugsweise aber mehr als 0,1 bar. Diese hohen Zugverluste können anstatt durch hohe Hauchgasgeschwindigkeiten auch durch besonders kleine Abmessungen der Rauchgasströmungsquerschnitte (z.B. der Heiz@ohrquerschnitte bei Großwasserraumkessel) erreicht werden. With shell boilers and water tube boilers of this new type the static draft loss on the flue gas side is at least 0.04 bar, preferably but more than 0.1 bar. These high draft losses can instead be caused by high breath gas velocities also due to the particularly small dimensions of the flue gas flow cross-sections (e.g. the heating pipe cross-sections for shell boilers) can be achieved.
Ist der Industriekessel ein Sattdampfkessel, so ist nach einem weiteren Merkmal der Erfindung im Wasser-Lampfraum des Großwasserraumkessels (Nalzenkörpers) oder in der Trommel des Wass errohrkess els wenigstens eine Darnpftrockner-lleizfläche angeordnet, die während des Betriebes von dem aus der Gegendruck-Dampfturbine austretenden Dampf durchströmt ist. In dieser Dampftrockner-Heizfläche wird der feuchte Dampf wieder in Sattdampf oder in leicht überhitzten Dampf verwandelt. Durch die großen wasserseitigen und dampfseitigen Wärmeübergangszahlen ist die Abmessung der Dampftrockner-Heizfläche sehr klein. Jeder einfache Growasserraum-Sattdampfkessel kann mit solch einer Dampftrockner-Heizfläche ausgerüstet werden. Das Temteraturgefälle in dieser Heizfläche ist dadurch gegeben, daß der primäre Sattdampf bzw. d-as siedende wasser im Walzenkörper oder in der Trommel eine höhere Siedetemperatur hat als der aus der Gegendruckdampfturbine kommende teilentspannte Naßdampf. If the industrial boiler is a saturated steam boiler, there is another one Feature of the invention in the water-vapor space of the shell boiler (salt body) or at least one drying area in the drum of the water tube boiler arranged, which emerges from the counterpressure steam turbine during operation Steam is flowing through it. The damp steam is in this steam dryer heating surface transformed back into saturated steam or into slightly superheated steam. By the big ones The water-side and steam-side heat transfer coefficient is the dimension of the steam dryer heating surface tiny. Every simple large water room saturated steam boiler can be equipped with such a steam dryer heating surface be equipped. The temperature gradient in this heating surface is given by that the primary saturated steam or d-as boiling water in the roller body or in the The drum has a higher boiling temperature than that coming from the back pressure steam turbine partially expanded wet steam.
Ein Großwasserraumkessel kanu auch eine rauchgasbeheizte Dampftrockner-Heizfläche besitzen - die gegebenenfalls auch als Überhitzer ausgebildet ist - die im Kessel oder einer seiner Nachschaltheizflächenblöcke angeordnet und während des Betriebes von dem aus der Gegendruck-Dampfturbine austretenden Dampf durchströmt ist. A shell boiler can also have a flue gas-heated steam dryer heating surface own - which may also be designed as a superheater - the one in the boiler or one of its Nachschaltheizflächeblockblocks and arranged during operation is traversed by the steam emerging from the back pressure steam turbine.
Die hohe Luftpressung des Frischluftgebläses (zufolge des Antriebes mit der Gegendruck-lvampfturbine) erlaubt auch die Anordnung eines Hochgeschwindigkeitslufterhitzers, der bereits bei kleinen Heizflächenabmessungen das Erreichen tiefer Abgastemperaturen (ca. 100°C) erlaubt. Die hohen Rauchgasgeschwindigkeiten verringern die Korrosionsprobleme im Lufterhitzer. Dessen Kleinheit erlaubt auch seine Herstellung aus teurem korrosionsbeständigen Material (z.B. Austenitrohren). The high air pressure of the fresh air blower (due to the drive with the counter-pressure vapor turbine) also allows the arrangement of a high-speed air heater, which enables low exhaust gas temperatures to be reached even with small heating surface dimensions (approx. 100 ° C) allowed. The high flue gas velocities reduce the corrosion problems in the air heater. Its small size also allows its manufacture from expensive corrosion-resistant Material (e.g. austenite tubes).
Ist der Luiterhitzer als Röhrenwärmetauscher ausgebildet, so beträgt in seiner Heizfläche bei Nennlast die "kalte" Rauchgasgeschwirldigkeit wenigstens 15 Wim/sec, vorzugsweise aber 20 -30 Nm/sec. Die "kalte" Luftgeschwindigkeit beträgt wenigstens 12 Nm/sec. If the Luiterhitzer is designed as a tubular heat exchanger, then is at least the "cold" Rauchgasgeschwirldigkeit in its heating surface at nominal load 15 Wim / sec, but preferably 20-30 Nm / sec. The "cold" air speed is at least 12 Nm / sec.
Bei einem Großwasserraumkessel ist der Lufterhitzer in @@ sich bekannter Weise neben, über oder unter dem kessel ailgeordnet, wobei vorzugsweise vorzugsweise seine Länge Illit der L-irlge des Großwasserrauinkes s els übereinstimmt oder arlgenihert übereinstimmt. In a shell boiler, the air heater is better known in @@ Arranged next to, above or below the boiler, preferably preferably its length illit the length of the Großwasserrauinkes s els corresponds or arlgenihert matches.
In dem aus Gegendruck-Dampfturbine, Elektromotor bzw. In the back pressure steam turbine, electric motor or
elektrischen Motorgenerator und Frischluft- oder Saugzuggebläse bestehenden Gebläsesatz ist das Gebläse vorteilhaft zwischen dem Elektromotor oder Motorgenerator seinerseits und der Gegendruck-Dampfturbine andererseits angeordnet. Dies erlaubt bei einem Schaden an einem der beiden Antriebsaggregate noch eine (beschränkte) Fortführung des Letriebes.electric motor generator and fresh air or induced draft fan Blower set, the blower is advantageous between the electric motor or motor generator in turn and the back pressure steam turbine arranged on the other hand. This allows in the event of damage to one of the two drive units, another (limited) Continuation of operations.
Nach einem weiteren Merknial der Erfindung ist der Industriekessel zur Förderung der Verbrennungsluft und zur feuerungszeitigen Aufladurlg des Kessels nit einem Verdichtungs-Entspannungsaggregat (Abgasturbolader von Dieselmotoren) ausgerüstet, das durch mindestens einen Elektromotor oder elektrischen Motorgenerator und eine Gegendruck-Dampfturbine angetrieben ist. According to a further feature of the invention is the industrial boiler for conveying the combustion air and for charging the boiler when it is fired with a compression-expansion unit (exhaust gas turbocharger of diesel engines) equipped by at least one electric motor or electric motor generator and a back pressure steam turbine is driven.
Die feuerungsseitige Aufladung auf 3 - 5 bar bringt eine zusätzliche Verbesserung der Wärmeübergangsverhältnisse und damit eine weitere Reduktion der erforderlichen kesselheizfläche. Besonders ist durch sie eine Verringerui-ig des Flammrohrdurchmessers - und dadurch eine weitere Steigerung des Kesseldruckes -möglich. Auch eine Steigerung des Kesselwirkungsgrades wird möglich oder es werden die Bedingungen für die Erzeugung elektrischer Energie durch den Motorgenerator verbessert.Charging to 3 - 5 bar on the firing side brings an additional one Improvement of the heat transfer conditions and thus a further reduction in required boiler heating surface. In particular, they reduce the Flame tube diameter - and thus a further increase in boiler pressure - possible. An increase in the boiler efficiency is also possible or the conditions become for the generation of electrical energy by the motor generator improved.
Während des Betriebes wird die Gasturbine des Verdichtu.lgs-Entspannungsaggregates von dem aus dem eigentlichen Kessel oder seinem Nachschaltheizflächenblock bzw. seinen Nachschaltheizflächenblöcken austretenden Rauchgasen beaufschlagt. During operation, the gas turbine of the compressor / expansion unit is turned off from the actual boiler or its secondary heating surface block or his Nachschaltheizflächeblocks exiting flue gases acted upon.
Treten die Rauchgase aus dem eigentlichen Kessel in die Gasturbine und von dieser in wenigstens einen Machschaltheizflächenblock ein, so steigert dies die Möglichkeit zur Erzeugung von elektrischer Energie durch den Motorgenerator weil die Gasturbine des Verdichtungs-Entspannungsaggregates dann mehr Leistung abgib-t als der Verdichter benötigt. The flue gases from the actual boiler enter the gas turbine and from this into at least one Mach pad block, this increases the possibility of generating electrical energy through the motor generator because the gas turbine of the compression-expansion unit then delivers more power than the compressor needs.
Treten die Rauchgase aus dem Nachschaltheizflächenblock in die Gasturbine und von dieser über den Abgaskanal in den Schornstein, dann besteht die Möglichkeit der Erreichung eines sehr hohen Kesselwirkungsgrades ohne Inkaufnahme von horrosionsproblemen in den Kesselheizflächen. If the flue gases from the secondary heating surface block enter the gas turbine and from this via the flue gas duct into the chimney, then there is the possibility the achievement of a very high boiler efficiency without accepting corrosion problems in the boiler heating surfaces.
Die Abgastemperatur nach der Gasturbine kann bei Nennlast weniger als 373 K (1000C), vorzugsweise etwa 353 K (80°C) betragen. In diesem Fall reicht wegen der niedrigen Rauchgaseintrittstemperatur die Leistungsabgabe der Gasturbine nicht aus um die Leistungsaufnahme des Verdichters abzudecken. Die fehlende Leistung wird von d er der Gegendruck-Dampfturbine aufgebracht, die im Motorgenerator überdies zusätzlich noch elektrische Energie erzeugt. The exhaust gas temperature after the gas turbine can be lower at nominal load than 373 K (1000C), preferably about 353 K (80 ° C). In this case it is enough the power output of the gas turbine due to the low flue gas inlet temperature not off to cover the power consumption of the compressor. The lack of performance is applied by the back pressure steam turbine, which is also used in the motor generator additionally generated electrical energy.
Zur Verringerung der geförderten Verbrennungsluftmenge bei Teillast des Kessels (zwecks Einhaltung einer nahstöchiometrischen Verbrennung) wird die Drehzahl des Gebläseaggregates in an sich bekannter Weise gegenüber der Vollastdrehzahl abgesenkt. Die Drehzahländerung erfolgt dabei vorteilhaft mittels Thyristoren. Der Elektromotor oder der elektrische Motorgenerator ist in dxl sich bekannter Weise als Getriebemotor oder Getriebe-Motorgenerator ausgebildet, soferne die Drehzahlregelung mittels Thyristoren nicht ausreicht. To reduce the amount of combustion air conveyed at partial load of the boiler (in order to maintain near-stoichiometric combustion) the Speed of the blower unit in a manner known per se compared to the full load speed lowered. The speed change takes place advantageously by means of thyristors. Of the The electric motor or the electric motor generator is known in a manner known per se designed as a gear motor or gear motor generator, provided that the speed control using thyristors is not sufficient.
Die Gegendruck-Dampfturbine des Geblj.seaggregates wird während des Betriebes zur Gänze oder teilweise von dem im Kessel erzeugten Dampf durchströmt. Vorzugsweise erfolgt dabei die Beaufschlagung der Gegendruck-Dampfturbine durch den aus dem Dampfraum des Großwasserraumkessels oder der Kesseltrommel abgezogenen Sattdampf. The back pressure steam turbine of the Geblj.seaggregates is during the During operation, the steam generated in the boiler flows through it in whole or in part. In this case, the counterpressure steam turbine is preferably acted upon by those withdrawn from the steam space of the shell boiler or the boiler drum Saturated steam.
Um bei Großw.sserraumkessel den Dampfdruck ohne nachteilige Folgen (höheres Gewicht, höherer Preis) anheben zu können, wird eine Verringerung des Durchmessers des Walzenkörpers vorgeschlagen. Hierzu wird in an sich bekannter Weise ein Flammrohr symmetrisch oder annähernd synimetrisch in der vertikalen Längssymmetrieebene des Walzenkörpers angeordnet. Auch wird nur ein Heizrohrbündel vorgesehen, das vorzugsweise geteilt beiderseits des Flammrohres untergebracht ist (d.h. der Großwasserraumkessel ist ein Zweizugkessel). In order to reduce the steam pressure in large volume boilers without adverse consequences (higher weight, higher price) becomes a decrease in diameter of the roller body proposed. A flame tube is used for this in a manner known per se symmetrically or approximately synimetrically in the vertical longitudinal plane of symmetry of the Roller body arranged. Also, only one heating tube bundle is provided, which is preferably is housed split on both sides of the flame tube (i.e. the shell boiler is a two-pass boiler).
Die übrigen Heizflächen (Überhitzer, Ekonomiser) werden in wenigstens einem Nachschaltheizflächenblock untergebracht, der seitlich oder über oder unter dem eigentlichen Großwasserraumkessel angeordnet ist. Dabei stimmt die Lfingc des Nachschaltheizflächenblockes vorzugsweise mit der Länge des Kessels überein oder ungefähr überein. The remaining heating surfaces (superheater, economizer) are in at least a Nachschaltheizflächenblock housed, the side or above or below the actual shell boiler is arranged. The Lfingc des Nachschaltheizflächenblockes preferably corresponds to the length of the boiler or roughly match.
Zur Erzielung kurzer dampfseitiger, verbrennungsluftseitiger und rauchgasseitiger Verbindungsleitungen und - kanälen wird der die Gegendruck-Dampfturbine enthaltende Geblësesatz vorteilhaft auf oder über dem Dampfkessel und - soweit vorhanden -seinen Baumoduls angeordnet. Der die Gegendruck-Dampfturbine enthaltende Gebläsesatz kann auch zusammen mit dem Kessel auf einem gemeinsamen Grundrahmen angeordnet scin, was eine sehr kompakte Blockbauweise (Packagebauweise) ergibt. To achieve short steam side, combustion air side and The flue gas-side connecting lines and ducts are used by the counter-pressure steam turbine containing blower set advantageously on or above the steam boiler and - if available - arranged in its building module. The blower set containing the back pressure steam turbine can also be arranged on a common base frame together with the boiler, which results in a very compact block construction (package construction).
Bei Dampfkesseln, bei denen das Frischluftgebläse nur durch eine Gegendruck-Dampfturbine und einen Elektromotor bzw. In the case of steam boilers where the fresh air fan is only operated by a Back pressure steam turbine and an electric motor or
elektrischen Motorgenerator angetrieben wird, können diese drei Aggregate direkt am Luftzuführungsgehäuse des Brenners angeflanseht sein.electric motor generator is driven, these three units can flanged directly to the air supply housing of the burner.
In den Zeichnungen sind drei beispielhafte Ausführungen des Erfindungsgegenstandes @chematisch dargestellt. The drawings show three exemplary embodiments of the subject matter of the invention @chematically shown.
Es zeigt: Fig. 1 einen vertikalen Querschnitt durch einen Groß«asserraumkessel rnit seitlichem Nachschaltheizflächenblock und Luvo sowie im Walzenkörper integrierter Dampftrockner-Heizfläche, bei dem das Frischluftgebläse durch eine Gegendruck-Dampf turbine (Sattdarnpfturbine) und einen elektrischen Motorgenerator angetrieben ist, als erste Ausführungsform. It shows: FIG. 1 a vertical cross section through a large water space boiler With side heating area block and luff as well as integrated in the roller body Steam dryer heating surface in which the fresh air fan is driven by a counter-pressure steam turbine (Sattdarnpfturbine) and an electric motor generator is driven, as a first embodiment.
Fig. 2 eine axonometrische Darstellung der ersten Ausführungsform mit Anordnung der Hauptbestandteile und der Dampftrockner-Heizflache innerhalb des Walzenkörpers. Fig. 2 is an axonometric representation of the first embodiment with the arrangement of the main components and the steam dryer heating surface within the Roller body.
Fig. 3 einen vertikalen Querschnitt durch einen Großwasserrawnkessel mit seitlichem Nachschaltheizflächenblock, ohne Lufterhitzer, bei dem der Frischluftgebläsesatz aus einem Verdichtungs-Entspannungsaggregat, einer Gegendruck-Dampfturbine (Sattdampfturbine) und einem elektrischen Motorgenerator besteht, als zweite Ausführungsform. Die aus dem Nachschaltheizflächenblock austretenden Rauchgase strömen zur Gasturbine. Die Dampf trockener-Heizfläche ist im Nachschaltheizflächenblock angeordnet und wird durch Rauchgase beheizt. Fig. 3 shows a vertical cross section through a bulk water boiler with side heating area block, without air heater, in which the fresh air blower set from a compression-expansion unit, a counter-pressure steam turbine (saturated steam turbine) and an electric motor generator as a second embodiment. From The flue gases exiting the secondary heating surface block flow to the gas turbine. the Steam dryer heating surface is arranged in the secondary heating surface block and is heated by flue gases.
Fig. 4 eine vertikale, brennerseitige Stirnansicht eines Großwasserraumkessels mit Frischluftgebläsesatz wie in Fig. 3, bei dem die aus dem eigentlichen Kessel austretenden Rauchgase zur Gasturbine und von dieser zum Nachschaltheizflächenblock strömen, als dritte Ausführungsform. Die Dampftrockner-Heizfläche ist im walzenkörper integriert. Fig. 4 is a vertical, burner-side front view of a shell boiler with fresh air blower set as in Fig. 3, in which the from the actual boiler escaping flue gases to the gas turbine and from there to the secondary heating surface block stream, as a third embodiment. The steam dryer heating surface is in the roller body integrated.
Bei der in Fig. 1 und Fig. 2 als Großwasserraumkessel dargestellten ersten Ausführungsform des nrfIndungsgegenstandes stützt sich der Walzenkörper 1 (Druckkö.rper) über die Kesselstühle 2 auf den Grundrahmen 3 ab. Der Walzenkörper 1 enthalt Wasserraum 4 und Dampfraum 5. Im Wasserraum 4 ist-das Flammrohr 6, das geteilte Heizrohrbündel 7 und die Dampftrockner- Heizfläcje 8 angeordnet. Letztere kann gegebenenfalls auch im Dampfraum 5 untergebracht sein. In the case of the one shown in FIGS. 1 and 2 as a shell boiler In the first embodiment of the invention, the roller body 1 is supported (Druckkö.rper) over the boiler chairs 2 onto the base frame 3. The roller body 1 contains water space 4 and steam space 5. In water space 4 is the flame tube 6, the split heating tube bundle 7 and the steam dryer Heating surface 8 arranged. The latter can optionally also be accommodated in the steam space 5.
Im Dampfraum 5 ist der Feuchtigkeitsabscheider 9 angeordnet, über welchen der Dampf in die Sattdampfleitung 10 und von dieser zur Gegendruck-Danjpfturbine 11 gelangt, wo er sich teilweise entspannt. In the vapor space 5, the moisture separator 9 is arranged over which the steam in the saturated steam line 10 and from this to the back pressure Danjpfturbine 11 where he partially relaxes.
Die Gegendruck-Dampfturbine 11 bildet mit dem i?rischluftgebläse 12 und dem mit einem Getriebe 13 versehenen elektrischen Motorgenerator 14 den Frischluftgebläsesatz 11/14, der auf einem gemeinsamen Tragrahmen 15 über dem Kessel und dessen I4achschaltheizflächenblock 16 angeordnet ist. Letzterer enthält in zwei Rauchgaszügen den zweigeteilten Ekonomiser 17. The counter-pressure steam turbine 11 forms with the fresh air blower 12 and the electric motor generator 14 provided with a gearbox 13, the fresh air blower set 11/14, which is on a common support frame 15 above the boiler and its I4achschaltheizflächenblock 16 is arranged. The latter contains the two-part economizer in two flue gas flues 17th
Vom Frischluftgebläse 12 gelangt die Verbrennungsluft über den Frischluftkanal 18 zum rauchgasbeheizten Lufterhitzer 19 und von diesem über den Warmluftkanal 20 zum Brenner 21. The combustion air passes from the fresh air fan 12 via the fresh air duct 18 to the flue gas heated air heater 19 and from there via the warm air duct 20 to burner 21.
Die Rauchgase gelangen vom Brenner 21 über das Flammrohr 6, die Rauchgaswendekammer (nicht gezeichnet), das geteilte Heizrohrbündel 7 und den zweigeteilten Ekonomiser 17 in den Lufterhitzer 19 und von diesem über den Abgaskanal zum Schornstein. The flue gases come from the burner 21 via the flame tube 6, the flue gas turning chamber (not shown), the divided heating tube bundle 7 and the two-part economizer 17 into the air heater 19 and from there via the exhaust duct to the chimney.
Das geteilte Heizrohrbündel 7,der zweiteilige Ekonomiser 17 und der Lufterhitzer 19 sind als lIochgeschwindigkeitsflächen ausgebildet. Der tufterhitzer 19 kann auch in den llachschaltheizflächenblock 16 integriert sein. The split heating tube bundle 7, the two-part economizer 17 and the Air heaters 19 are designed as hole velocity surfaces. The air heater 19 can also be integrated into the roof switching heating surface block 16.
Von der Gegendruck-Dampfturbine 11 gelangt der teilweise entspannte Dampf, der nun eine Feuchtegehalt von ca. 1O Jewichtsprozent hat, über die Naßdampfleitung 22 zur D.mpftrockner-Heizfläche 8 zurück in den Walzenkörper 1. In der Dainpftrockner-Heizfläche 8 wird dem Dampf so-viel Wärme zugeführt, daß er wieder trocken bzw. geringfügig überhitzt wird. Eine besondere Regelung ist hierfür nicht erforderlich, was als ein besonderer Vorteil dieser Lösung anzusehen ist. Von der Dampftrockner -Heizfläche 8 strömt der Dampf über die Verbindungsdampfleituiig 23 zum (Heiz-)dampfverbraucher. The partially relaxed comes from the back pressure steam turbine 11 Steam, which now has a moisture content of approx. 10 percent, via the wet steam line 22 to the steam dryer heating surface 8 back into the roller body 1. In the steam dryer heating surface 8 so much heat is supplied to the steam that it is dry or slightly again becomes overheated. A special regulation is not required for this, what is called a particular advantage of this solution is to be seen. From the steam dryer heating surface 8, the steam flows via the connecting steam line 23 to the (heating) steam consumer.
Der elektrische Motor@enerator 14 er@eugt während des normalen kesselbetriebes elektrische Energie, die er in das elektrische etz abgibt. Er dient auch als Elektromotor für die Inbetriebnahme des Kessels aus dem kalten Zustand. The electric motor enerator 14 provides power during normal boiler operation electrical energy that it emits into the electrical network. It also serves as an electric motor for commissioning the boiler from the cold state.
Zur Leistungsregleung ist zwischen der Sattdampfleitung 10 und der Naßdampfleitung 22 ein motorgetriebenes dampfseitiges Bypassveili;il 24 zur Gegendruck-Dampfturbine 11 angeordiIet. For power control is between the saturated steam line 10 and the Wet steam line 22 is a motor-driven steam-side bypass valve 24 to the back pressure steam turbine 11 arranged.
bei der iii Fig. 5 ebenfalls als Großwasserraumkessel dargestellten zweiten Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes umfaßt der Frischluftgebläsesatz 11j26 außer der Gegendruckdampfturbine 11 und den elektrischen Motorgenorator 14 mit Getriebe 13 noch das Verdichtungs-Entspannungsaggregnt 25/26. in iii Fig. 5 also shown as a shell boiler The second embodiment of the subject matter of the invention comprises the fresh air blower set 11j26 except for the back pressure steam turbine 11 and the electric motor generator 14 with gear 13 still the compression-relaxation unit 25/26.
Letzteres besteht aus dem Verdichter 25 und der Gasturbine 26 und dient zur feuerungsseitigen Aufladung des Kessels, um durcn weitere Verbesserung der Wärmeübergangsbedingungen die Kosten, Abmessungen und Gewichte desselben zusützileh zu reduzieren und seinen Wirkungsgrad und seine Grenzleistung anzuheben. überdies kann ein sehr hoher Wirkungsgrad ohne Lufterhitzer erreicht; werden. Zusätzlich ist die Erzeugung elektrischer Energie ii Gegendruckbetrieb möglich.The latter consists of the compressor 25 and the gas turbine 26 and serves to charge the boiler on the combustion side in order to improve it further the heat transfer conditions, the costs, dimensions and weights of the same to reduce and increase its efficiency and its limit performance. moreover can achieve a very high level of efficiency without an air heater; will. Additionally the generation of electrical energy ii counter-pressure operation is possible.
Vom Verdichter 25, der die Verbrenn,tngsluft auf 3 - 5 bar komprimiert, strömt diese über den Frischluftkanal 18 zum Brenner 21. Sowohl das Flammrohr 6, das geteilte Heizrohrbündel 7, als auch die im Nachschaltheizflächenblock 16 ailgeordneten Heizflächen stehen rauchgasseitig unter diesen Druck. (Der eigentliche Zugverlust in den Heizflächen betrugt nur einige Zehntel bar.) Von Nachschaltheizflächenblock 1 6 strömen die Rauchgase über den rauchgasseitigen Verbindungskanal 27 mit einer Temperatur von nur ca 473 K (20000) zur Gasturbine, in welcher sie auf eine Temperatur von ca. 353 K (80°C) expandieren, was einen sehr niedrigen Abgasverlust des Kessels erbringt ohne daß in den Kesselheizflächen rauchgasseitig Korrosionsprobleme entstehen. From the compressor 25, which compresses the combustion air to 3 - 5 bar, this flows through the fresh air duct 18 to the burner 21. Both the flame tube 6, the divided heating tube bundle 7, as well as those arranged in the secondary heating surface block 16 Heating surfaces are under this pressure on the flue gas side. (The actual loss of traction in the heating surfaces it was only a few tenths of a bar.) From secondary heating surface block 1 6 the flue gases flow through the flue gas-side connecting duct 27 with a Temperature of only about 473 K (20,000) to the gas turbine, in which it is at a temperature expand from approx. 353 K (80 ° C), resulting in a very low flue gas loss of the boiler provides no corrosion problems on the flue gas side in the boiler heating surfaces.
Von der Gasturbine 26 strömen die Rauchgase über den Abgaskanal 28 zum Schornstein, welche Bauteile gegen korrosive Angriffe leicht geschützt werden können.The flue gases flow from the gas turbine 26 via the exhaust gas duct 28 to the chimney, which components are easily protected against corrosive attack can.
Bei der hier vorgestellten Lösung reicht die Leistungsabgabe der Gasturbine 26 nicht aus, uni den Leistungsbedarf des Verdichters 25 zu decken, weil die Eintrittstemperatur der Rauchgase in die Gasturbine 26 zu niedrig ist. Die fehlende Leistung für den Verdichter 25 wird von der Gegendruck-Dampf turbine 11 geliefert, die im elektrischen Motorgenerator 14 überdies noch elektrische Energie erzeugt. With the solution presented here, the power output of the Gas turbine 26 does not stop to cover the power requirement of the compressor 25, because the inlet temperature of the flue gases into the gas turbine 26 is too low. The missing Power for the compressor 25 is supplied by the back pressure steam turbine 11, which also generates electrical energy in the electric motor generator 14.
Die Dampftrockner-Heizfläche 8 ist hier rauchgasbeheizt und zusammen mit dem Ekonomiser 17 im Nachschaltheizflächenblock 16 angeordnet. Falls erforderlich kann diese Dampftrockner-Heizfläche 83 auch als Uberhitzer ausgebildet sein. The steam dryer heating surface 8 is heated with flue gas and together with the economizer 17 in the Nachschaltheizflächenblock 16 arranged. if required this steam dryer heating surface 83 can also be designed as a superheater.
Bei der in Fig. 4 ebenfalls als Gro{3wasserr;umkessel dargestellten dritten Ausführungsform des Brfiiidungsgegenstandes ist der Frischluftgebläsesatz 11/26 identisch mit dem der zweiten Ausführungsform. Der Unterschied besteht jedoch in seiner rauchgasseitizen Schaltung. In the case of the boiler shown in FIG. 4 as a large water tank The third embodiment of the device is the fresh air blower set 11/26 identical to that of the second embodiment. The difference, however, is in its flue gas control.
Bei dieser Lösung stehen nur die im Walzenkörper 1 angeordneten Heizflächen rauchgasseitig unter einem Ladedruck von 3 - 5 bar, die Heizflächen des Nachschaltheizflächenblockes 16 stehen (nahezu) unter Atmosphärendruck. In this solution, only the heating surfaces arranged in the roller body 1 are available On the flue gas side under a charge pressure of 3 - 5 bar, the heating surfaces of the secondary heating surface block 16 are (almost) under atmospheric pressure.
Von der Rauchgaskammer 29 an der feuerungsseitigen Stirnseite des Walzenkörpers 1 strömen die Rauchgase mit einer Temperatur von ca. 973 K (70000) über den rauchtasseitigen Verbindungskanal 27 zur Gasturbine 26, wo sie expandieren. Von der Gasturbine 26 strömen die Rauchgase mit einer Temperatur von ca. From the flue gas chamber 29 on the furnace-side face of the Roller body 1, the flue gases flow at a temperature of approx. 973 K (70,000) via the connecting duct 27 on the smoke gas side to the gas turbine 26, where they expand. The flue gases flow from the gas turbine 26 at a temperature of approx.
773 K (500°C) über den Turbinenabgaskanal 30 zu den Nachschaltheizflächen im I1achschaltheizflächenbock 16 wo sie weiter er auf eine Abgastemperatur von ca. 453 K (180°C) abgekühlt werden.773 K (500 ° C) via the turbine exhaust duct 30 to the secondary heating surfaces in the I1achschaltheizflächenbock 16 where it continues to an exhaust gas temperature of approx. 453 K (180 ° C).
Alle Heizflächen sind als Hochgeschwindigkeitsheizflächen ausgebildet.All heating surfaces are designed as high-speed heating surfaces.
Diese Lösung erlaubt es zwar nicht, eine extrem tiefe Abgastemperatur am Kessel zu erreichen, sie bringt jedoch eine besonders hohe Erzeugung an elektrischer Energie und überdies eine kleine und billige Kesselanlage. This solution does not allow an extremely low exhaust gas temperature to achieve at the boiler, but it brings a particularly high generation of electrical Energy and, moreover, a small and cheap boiler system.
Bei dieser Lösung ist wieder eine im Walzenkörper 1 integrierte Dampftrockner-Heizfläche 8 für den aus der Gegendruck-Dampfturbine 11 austretenden Naßdampf vorgesehen. In this solution there is again a steam dryer heating surface integrated in the roller body 1 8 provided for the wet steam emerging from the back pressure steam turbine 11.
Für die in der zweiten und dritten Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes zur Verwendung kommenden Verdichtungs-Entspannungsaggregaten 25/26 werden zweckmäßig Abgasturbolader für Dieselmotoren verwendet, die serienmäßig auf dem Markt erhältlich sind. For those in the second and third embodiment of the subject invention Compression-relaxation units 25/26 that are to be used are expedient Exhaust gas turbochargers used for diesel engines, which are available in series on the market are.
Die iibrigen Komponenten von Fig. 3 und Fig. 4 stimmen Illit den Komponenten von Fig. 1 und Fig. 2 überein, wenn ihre Positionsnummern dieselben sind. The remaining components of Fig. 3 and Fig. 4 are illit the Components of Fig. 1 and Fig. 2 match if their item numbers are the same are.
L e e r s e i t eL e r s e i t e
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DE19792919184 DE2919184A1 (en) | 1979-05-12 | 1979-05-12 | Industrial boiler with motor-generator - uses back-pressure steam turbine to drive air pump supplying boiler |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
NL1010249C2 (en) * | 1998-07-31 | 2000-02-01 | Stork Eng & Contractors Bv | Energy supply system comprises energy production devices which in operation generate gas current emitted via outflow aperture and chimney with gas discharge channel |
EP0982539A1 (en) * | 1998-08-11 | 2000-03-01 | Thermax Limited | Heat recovery |
-
1979
- 1979-05-12 DE DE19792919184 patent/DE2919184A1/en not_active Withdrawn
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
NL1010249C2 (en) * | 1998-07-31 | 2000-02-01 | Stork Eng & Contractors Bv | Energy supply system comprises energy production devices which in operation generate gas current emitted via outflow aperture and chimney with gas discharge channel |
EP0982539A1 (en) * | 1998-08-11 | 2000-03-01 | Thermax Limited | Heat recovery |
WO2000052386A1 (en) * | 1998-08-11 | 2000-09-08 | Thermax Limited | Method and system for the recovery of heat from products of combustion |
US6125794A (en) * | 1998-08-11 | 2000-10-03 | Thermax Limited | System for transferring and recovering heat from products of combustion |
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