DE3132659A1

DE3132659A1 - "dampfkraftwerk und dampferzeuger insbesondere fuer ein solches dampfkraftwerk"

Info

Publication number: DE3132659A1
Application number: DE19813132659
Authority: DE
Inventors: Werner Dipl.-Ing. 8520 Dechsendorf Emsperger; Reiner 8521 Effeltrich Engelhardt
Original assignee: Kraftwerk Union AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1981-08-18
Filing date: 1981-08-18
Publication date: 1983-03-03
Also published as: DE3132659C2; GB2107442A; AU8722882A; AU557571B2; GB2107442B; US4493186A; ZA825953B

Description

KRAFTWERK UNION AKTIENGESELLSCHAFT Unser Zeichen

VPA 81 P92 4 5DE

Dampfkraftwerk und Dampferzeuger insbesondere für ein solches Dampfkraftwerk

Die Erfindung betrifft ein Dampfkraftwerk mit einem Dampferzeuger, dem frischdampfseitig der Hochdruckteil einer Dampfturbine nachgeschaltet ist und der eine mit einer Verbrennungsluftzuführung versehene' Brennkammer und einen Konvektionsraum aufweist, in dem sich eine Zwischenüberhitzerheizfläche befindet, die an einem Abdampfaustritt des Hochdruckteiles der Dampfturbine angeschlossen ist und der eine Einrichtung zum Regeln der Dampftemperatur am Zwischenüberhitzeraustritt zugeordnet ist, sowie einen Dampferzeuger insbesondere für ein solches Dampfkraftwerk.

Derartige Dampfkraftwerke sind bereits ausgeführt worden. Ihre Einrichtung zum Regeln der Dampftemperatur am Zwischenüberhitzeraustritt weist am Eintritt der Zwischenüberhitzerheizfläche in diesen einmündende Wasserdüsen auf, durch die bei Überschreiten der zulässigen Dampftemperatur am Zwischenüberhitzeraustritt Wasser eingedüst wird, welches in einer Pumpe verdichtet wurde. Dieses Wasser verdampft in den Rohren der Zwischenüberhitzerheizfläche und vermischt sich mit dem dort befindlichen Abdampf, so daß die Dampftemperatur am Zwischenüberhitzeraustritt herabgesetzt wird.

12.8.1981 Wl 2 Ant

Die in den Eintritt der Zwischenüberhitzerheizfläche eingedüste Wassermenge stammt aus dem Speisewasserbehälter für den Dampferzeuger und umgeht so den Hochdruckteil der Dampfturbine. Sie leistet deshalb in diesem Hochdruckteil auch keine Arbeit. Dies bedeutet einen geringeren Wirkungsgrad für das Dampfkraftwerk.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, hier Abhilfe zu schaffen und den Wirkungsgrad des Dampfkraftwerkes zu verbessern.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist ein Dampfkraftwerk der eingangs erwähnten Art erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Regeln der Dan ^j.'-temperatur am Zwischenüberhitzeraustritt eine Düse, vorzugsweise für Kühlgas bzw. für Kühlluft, aufweist, die in den Konvektionsraum des Dampferzeugers zwischen der Brennkammer und der Zwischenüberhitzerheizfläche mündet.

Mit Hilfe der in den Konvektionsraum des Dampferzeugers mündenden Düse für Kühlgas kann das Rauchgas im Konvektionsraum durch Eindüsen von Kühlgas abgekühlt werden, so daß die Zwischenüberhitzerheizfläche wegen des verringerten Temperaturgefälles zum Rauchgas weniger Wärme aufnimmt. Deshalb braucht auch nur, wenn überhaupt, in erheblich verringertem Umfang Wasser in die Zwischenüberhitzerheizfläche eingedüst zu werden, so daß im Hochdruckteil der Dampfturbine mehr Leistung erzeugt wird.

Günstigerweise ist die in den Konvektionsraum mündende Düse an einem Verdichter angeschlossen mit einer dem Dampferzeuger rauchgasseitig nachgeschalteten Rauchgasturbine als Antriebsaggregat.

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Hierdurch wird noch eine weitere Verbesserung des Gesamtwirkungsgrades des Kraftwerkes erzielt, da wegen der verringerten Wärmeabgabe vom Rauchgas an die Zwischenüberhitzerheizfläche das Rauchgas am Gasturbineneintritt eine höhere Temperatur hat.

Ein Dampferzeuger insbesondere für ein solches Dampfkraftwerk ist vorteilhafterweise dadurch gekennzeichnet, daß die in den Konvektionsraum mündende Düse zwischen der mit einer Verbrennungsluftdüse versehenen Brennkammer und der im Konvektionsraum befindlichen Zwischenüberhitzerheizfläche angeordnet ist, die wasserseitig von einen Frischdampfaustritt aufweisenden Hochdruckheizflächen getrennt ist.

Die Erfindung und ihre Vorteile seien anhand der Zeichnung an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert:

Fig. 1 zeigt schematisch den Schaltplan eines Dampfkraft-Werkes.

Fig. 2 zeigt weitgehend schematisch im Längsschnitt einen Dampferzeuger für ein Dampfkraftwerk nach Fig. 1.

Das Dampfkraftwerk nach Fig. 1 weist einen Durchlaufdämpfer zeuger 3 und eine Dampfturbine 8 mit einem Hochdruckteil 8a und einem Niederdruckteil 8b auf, die an einer vom Dampferzeuger 3 abgehenden Frischdampfleitung 18 angeschlossen und die mit einem elektrischen Generator gekoppelt ist und die diesen Generator antreibt. Beim Durchlaufdampferzeuger 3 handelt es sich um einen sogenannten aufladbaren Dampferzeuger, in dessen strichliert

dargestellter Brennkammer 4 eine Wirbelschicht aus Kohlestaub verfeuert wird, welcher einen Absorbenten, wie beispielsweise Kalkstein oder Dolomit, enthält. Dieser Kohlestaub wird durch die schematisch dargestellte Zufuhrleitung 5 in die Brennkammer 4 zugeführt.

Das Aufladen des Dampferzeugers 3 mit Verbrennungsluft erfolgt durch einen Verdichter 6 für die Verbrennungsluft, der an einer Verbrennungsluftzuleitung 7 angeschlossen ist, die in die Brennkammer 4 des Dampferzeugers 3 mündet.

Dem Niederdruckteil 8b der Dampfturbine 8 ist ein Kondensator 10 für den entspannten Dampf mit einer Kor^ensatpumpe 11 nachgeschaltet, die das Kondensat über eine Niederdruckvorwärmstufe 13 in einen Speisewasserbehälter 14 pumpt, der zugleich als Entgaser wirksam ist. Am Speisewasserbehälter 14 ist eine Speisewasserpumpe mit nachgeschaltetem Speisewasserhochdruckvorwärmer 16 angeschlossen, der in der Speisewasserzuleitung 20 zu den Hochdruckheizflächen 21 im Dampferzeuger 3 liegt.

Die Hochdruckheizflächen 21 im Dampferzeuger 3 sind im wesentlichen durch Economiserheizflachen, Verdampferheizflächen und durch Vor- und Endüberhitzerheizflächen mit Frischdampfaustritt gebildet, die zueinander wasserseitig in Serie geschaltet sind und die schließlich in die Frischdampfleitung 18 münden. Die Verdampfer-, Vorüberhitzer- und Endüberhitzerheizflächen befinden sich in der Brennkammer 4 des Dampferzeugers 3, in der sie in die Wirbelschicht aus Kohlestaub eingetaucht sind.

An einem über der Brennkammer 4 befindlichen Konvektionsraum 22 des Dampferzeugers 3, in dem die Brennkammer 4 Jenseits der durch die gestrichelte Linie 49 angedeuteten Grenze übergeht,ist eine Rauchgasableitung 23 angeschlossen, die einen Staubabscheider 24 enthält und dem eine Rauchgasturbine 25 nachgeschaltet ist. Diese Rauchgasturbine 25 ist günstigerweise das Antriebsaggregat des Luftverdichters 6, mit dem sie gekoppelt ist. An der vom Verdichter 6 abgehenden Verbrennungsluftzuleitung 7 ist ferner eine Luftleitung 26 angeschlossen, die eine als Stellorgan wirksame Luftklappe 27 enthält und an der hinter der Luftklappe 27 eine Düse 28 für Kühlgas angeschlossen ist, die in den Konvektionsraum 22 des Dampferzeugers 3 zwischen der Brennkammer 4 und einer Zwischen-Überhitzerheizfläche 29 mündet, die sich im Konvektionsraum 22 befindet. Diese Zwischenüberhitzerheizfläche 29 ist wasserseitig von den Hochdruckheizflächen 21 im Dampferzeuger 3 getrennt. Diese Zwischenüberhitzerheizfläche 29 ist ferner mit ihrem Zwischenüberhitzer eintritt am Abdampfaustritt 30 des Hochdruckteiles 8a der Dampfturbine 8 und mit ihrem Zwischenüberhitzeraustritt am Niederdruckteil 8b der Dampfturbine 8 angeschlossen.

Die als Stellorgan wirksame Luftklappe 27 ist an einem Regler 31 angeschlossen, an dem ferner ein Fühler 32 für die Isttemperatur des Dampfes am Zwischenüberhitzeraustritt und ein Geber 34 für die Stolltemperatur dieses Dampfes angeschlossen ist.

Weicht die Isttemperatur des Dampfes am Zwischenüberhitzeraustritt von der Solltemperatur ab, so gibt der Regler 31 einen Schließimpuls an den nichtdargestellten Stellmotor der Luftklappe 27 ab, wenn die Isttemperatur kleiner als die Solltemperatur ist, und einen Öffnungsimpuls, wenn die Isttemperatur größer als die Solltemperatur ist.

Vom Verdichter 6 in die Verbrennungsluftleitung 7 geförderte, jedoch nicht als Verbrennungsluft in der Brennkammer 4 oder als Kühlluft im Konvektionsraum 22 des Dampferzeugers 3 benötigte Luft kann durch eine Bypaßleitung 35, die eine Luftregelklappe 36 enthält, in die Rauchgasableitung 23 zwischen dem Staubabscheider 24 und der Rauchgasturbine 25 eingeblasen werden.

In Fig. 2 ist ein Dampferzeuger dargestellt, der in einem Dampfkraftwerk nach Fig. 1 verwendet werden kann. Dieser Dampferzeuger weist ein geschlossenes, hohlzylinderförmiges Stahlgehäuse 41 auf, das mit vertikaler Längsachse aufgestellt ist. In diesem Stahlgehäuse 41 befindet sich ein koaxialer Schacht mit quadratis " am Querschnitt, dessen als Economiser wirksame Seitenwände 42 durch wendelartig aufsteigende, miteinander verschweißte Flossenrohre gebildet sind und der an seinem Bodenende mit einem Bodenteil 43 verschlossen ist, das ebenfalls durch miteinander verschweißte Flossenrohre gebildet ist. Im Bodenteil 43 befinden sich Verbrennungsluftdüsen 44, die in den Schacht münden. Am dem Bodenende gegenüberliegenden Leerraumende des Schachtes ist an den Seitenwänden 42 ein koaxiales, als Rauchgasaustritt wirksames Rohr 45 angeschweißt, welches durch das Stahlgehäuse 41 hindurchgeführt ist.

Eine Speisewasserzuleitung 20 ist durch den Boden des Stahlgehäuses 41 hindurchgeführt und an den Rohren des Bodenteiles 43 angeschlossen, die ihrerseits wiederum an den ihnen nachgeschalteten Rohren der Seitenwände angeschlossen sind.

Im durch die Seitenwände 42 gebildeten Schacht befinden sich innerhalb der Brennkammer 4 des Dampferzeugers über dem Bodenteil 43 eine Verdau pferheizflache 47 mit in Serie geschalteter Endüberhitzerheizfläche 48, während sich innerhalb des Konvektionsraumes 22 im durch die Seitenwände 42 gebildeten Schacht eine Zwischenüberhitzerheizfläche 29 befindet. Der Eintritt der Verdampferheizfläche 47 ist über ein Verbindungsrohr 54 im Zwischenraum zwischen den Seitenwänden 42 und der Innenseite des Stahlgehäuses 41 mit einem Sammler am Austritt der als Economiser wirksamen Seitenwände 42 angeschlossen. Die Grenze zwischen der Brennkammer 4 und dem Konvektionsraum 22 im durch die Seitenwände 42 gebildeten Schacht ist durch die gestrichelte Linie 49 angedeutet.

Zwischen dieser Grenze, d.h. zwischen der Brennkammer 4 und der Zwischenüberhitzerheizfläche 29 ist in einer der Seitenwände 42 des Schachtes eine Düse 28 für Kühlluft angeordnet, die einerseits in den Konvektionsraum 22 und andererseits in den Zwischenraum zwischen den Seitenwänden 42 und der Innenseite des Stahlgehäuses 41 mündet. Diese Düse 28 ist an ihrem Eintrittsquerschnitt mit verstellbaren Klappen 28a versehen, die zugleich als Leitbleche dienen.

Der Austritt der Verdampferheizfläche 47 ist über einen Wasserabscheider 49, der sich im Zwischenraum zwischen den Seitenwänden 42 und der Innenseifc e des .Stahlgehäuses 41 befindet, am Eintritt der Endüberhitzerheizfläche-48 angeschlossen, deren Frischdampfaustritt durch eine Frischdampfleitung 50 gebildet ist, die sich ebenfalls im Zwischenraum zwischen den Seitei wänden 42 und der Innenseite des Stahlgehäuses 41 befindet und die durch dieses Stahlgehäuse 41 hindurch nach außen geführt ist.

Dem Eintritt und dem Austritt der Zwischenüberhitzerheizfläche 29 sind jeweils eine eigene Zuleitung 51 bzw. Ableitung 52 zugeordnet, die sich ebenfalls im Zwischenraum zwischen den Seitenwänden 42 und der Innenseite des Stahlgehäuses 41 befinden und die durch dieses Stahlgehäuse 41 hindurchgeführt sind.

Der Deckel des Stahlgehäuses 41 ist mit einem Lufteintrittsstutzen 53 versehen, in dem sich koaxial das als Rohgasaustritt wirksame Rohr 45 befindet, welches einen kleineren Querschnitt als der Lufteintrittsstutzen hat, so daß von außen Luft zwischen dem Rohr 45 und dem Lufteintrittsstutzen 53 hindurch in den Zwischenraum zwischen den Seitenwänden 42 und dem Stahlgehäu. 41 hineingefördert werden kann. Aus diesem Zwischenraum kann die Luft einerseits durch die Verbrennungsluftdüsen 44 im Bodenteil 43 des Schachtes in die Brennkammer 4 und andererseits durch die Düse 28 für Kühlgas in den Konvektionsraum 22 zwischen der Brennkammer 4 und den Zwischenüberhitzerheizflächen 29 gelangen.

2 Figuren

3 Patentansprüche

Claims

Patentansprüche

M .JDampfkraftwerk mit einem Dampferzeuger, dem frischdampfseitig der Hochdruckteil einer Dampfturbine nachgeschaltet ist und der eine mit einer Verbrennungsluftzuleitung versehene Brennkammer und einen Konvektionsraum aufweist, in dem sich eine Zwischenüberhitzerheizfläche befindet, die an einem Abdampfaustritt des Hochdruckteiles der Dampfturbine angeschlossen ist und der eine Einrichtung zum Regeln der Dampftemperatur am Zwischenüberhitzeraustritt zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet , daß die Einrichtung zum Regeln der Dampftemperatur am Zwischenüberhitzs* austritt eine Düse (28), vorzugsweise für Kühlgas bzw. f· Kühlluft, aufweist, die in den Konvektionsraum (22) des Dampferzeugers (3) zwischen der Brennkammer (4) und der Zwischenüberhitzerheizfläche (29) mündet.
2. Dampfkraftwerk nach Anspruch 1, dadurch g e kennzeichnet, daß die in den Konvektionsraum (22) mündende Düse (28) an einem Verdichter (6) angeschlossen ist mit einer dem Dampferzeuger (3) rauchgasseitig nachgeschalteten Rauchgasturbine (25) als Antriebsaggregat.
3. Dampferzeuger insbesondere für ein Dampfkraftwerk nach

einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die in den Konvektionsraum (22) mündende Düse (28) zwis chen der mit einer Verbrennungsluftdüse (44) versehenen Brennkammer (4) und der im Konvektionsraum (22) befindlichen Zwischenüberhitzerheizfläche (29) angeordnet ist, die wasserseitig von einen Frischdampfaustritt aufweisenden Hochdruckheizflächen (42,47,48) getrennt ist.