DE4440371C2

DE4440371C2 - Process for using the heat of condensation from condensation steam turbines in calorific power plants

Info

Publication number: DE4440371C2
Application number: DE19944440371
Authority: DE
Inventors: Walter Falkinger
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1994-11-13
Filing date: 1994-11-13
Publication date: 2003-05-22
Anticipated expiration: 2014-11-14
Also published as: DE4440371A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Wir kungsgradsteigerung von Dampfkraftanlagen durch eine Konden sationswärmenutzung des Abdampfes und eine entsprechende Dampfkraftanlage nach den Merkmalen der unabhängigen Patent ansprüche.The present invention relates to a method for we efficiency increase of steam power plants through a condenser station heat utilization of the exhaust steam and a corresponding Steam power plant according to the characteristics of the independent patent Expectations.

Bei den herkömmlichen Kondensationskraftwerken wird der Dampf zum Antrieb der Turbine in einem geschlossenen Kreislauf Dampfkessel - Turbine - Kondensator geführt (je nach Möglich keit Abfuhr der Kondensationswärme in ein Flusswasser oder in Verdunstungskühltürmen).In conventional condensation power plants, the steam to drive the turbine in a closed circuit Steam boiler - turbine - condenser (depending on possible dissipation of the heat of condensation into a river water or into Evaporative cooling towers).

Die deutsche Offenlegungsschrift DE 30 04 122 A1 offenbart ein Verfahren zum Betreiben einer Anordnung zur Erhöhung des Wirkungsgrades von Dampfkraftmaschinen, bestehend aus einem Arbeitsmittelkreislauf und einem Energierückgewinnungskreis lauf, bei der im Arbeitsmittelkreislauf ein Dampferzeuger mit Heizeinrichtung, eine nach dem Expansionsprinzip arbeitende Dampfkraftmaschine und eine den Abdampf kondensierende Ein richtung und im Energierückgewinnungskreislauf eine Wärmepum pe vorgesehen sind, deren Verflüssigungsstufe in dem Dampfer zeuger als Heizeinrichtung und deren Verdampfungsstufe in ei ner den Abdampf aufnehmenden Kontraktionskammer angeordnet sind, wobei die Verdampfungsstufe der Wärmepumpe Restwärme des Abdampfes und beim Kondensieren des Abdampfes frei wer dende Kondensationswärme aufnimmt und von der Kontraktions kammer eine an diese angeschlossene, nach dem Volumenkontrak tionsprinzip arbeitende Kraftmaschine betrieben wird.The German patent application DE 30 04 122 A1 discloses a method for operating an arrangement for increasing the Efficiency of steam engines, consisting of one Working fluid circuit and an energy recovery circuit run with a steam generator in the working fluid circuit Heating device, one based on the expansion principle Steam engine and a condensing the exhaust steam direction and in the energy recovery circuit a heat pump pe are provided, the liquefaction stage in the steamer as a heating device and its evaporation level in egg ner arranged the contraction chamber receiving the vapor are, the evaporation stage of the heat pump residual heat the steam and when condensing the steam free who absorbing the heat of condensation and contraction chamber a connected to it, according to the volume contract tion principle working engine is operated.

In der deutschen Offenlegungsschrift DE-OS 14 26 914 wird ei ne Kondensation-Dampfturbinenanlage mit gesteuertem Sekundär- Kreislauf beschrieben, wobei ein Heizflächensystem in dem Se kundärkreislauf zur Erzeugung und Verdampfung von Heißwasser eingeschlossen ist, in welchem Sekundärkreislauf einerseits, je ein Ventil zur Konstanthaltung der Rauchgasendtemperatur und der Heißwassertemperatur vorgesehen ist, wodurch eine in Abhängigkeit von der Rauchgasmenge, d. h. von der Dampfmenge im Primärkreislauf gesteuerte Heißwassermenge konstanter Tem peratur erzeugt wird, und andererseits ein mit einer Zwi schenstufe der Turbine verbundenes Verdampfungsgefäß vorgese hen ist, in dem entsprechend dem lastabhängigen Turbinenstu fendruck ein Teil des Heißwassers verdampft, welcher Dampf nach zusätzlicher hoher Überhitzung unter Abgabe von Leistung über die Turbinenendstufen geleitet wird, während der nicht verdampfende Rest des Heißwassers mit der lastabhängigen Sattdampftemperatur zur Deckung eines gegebenen Wärmebedar fes, z. B. Kondensataufwärmung verwendbar ist.In the German patent application DE-OS 14 26 914 ei ne condensation steam turbine system with controlled secondary Cycle described, a heating surface system in the Se secondary circuit for the generation and evaporation of hot water is included in which secondary circuit on the one hand, one valve each to keep the final flue gas temperature constant and the hot water temperature is provided, whereby a in Dependence on the amount of flue gas, d. H. on the amount of steam Hot water volume controlled in the primary circuit at a constant temperature temperature is generated, and on the other hand one with a Zwi Intermediate evaporator vessel connected vorese of the turbine hen is, in accordance with the load-dependent turbine stage part of the hot water evaporates, which vapor after additional high overheating with output is passed through the turbine output stages, during which not evaporating rest of the hot water with the load-dependent Saturated steam temperature to cover a given heat requirement fes, e.g. B. condensate heating can be used.

Die DDR-Patentschrift DD 141 348 beschreibt eine Einrichtung zur Nutzung von Abdampf in der Kondensatwirtschaft durch eine verbesserte Kondensatführung ohne Energieverluste, wobei das in der Kondensatschleuse ankommende Kondensat-Dampfgemisch ohne Zwischenschaltung eines regelbaren Dampfabscheiders zur Trennung von Dampf und Kondensat und ohne eine in Abhängig keit der Temperatur erforderliche Dampfentspannungsanlage di rekt zu dem Kondensatsammelbehälter geleitet wird. Der im Kondensatsammelbehälter entstehende Wrasendampf wird mittels eines regelbaren Gebläses abgesaugt, wobei die Kondensatent spannung im Kondensatsammelbehälter von der Fördermenge des Gebläses in Abhängigkeit von der Antriebsdrehzahl und dem im Kondensatsammelbehälter anliegenden Druck bestimmt wird. Die Regelung des Motorstellantriebes erfolgt über einen druckab hängigen Wellrohrmeßfühler, Wandler und Verstärker. Der ange botene Wrasendampf wird gegen den anliegenden Druck im Dampf verteiler vorlaufseitig eingespeist. Die durch das Gebläse . erreichte Druckerhöhung reicht aus, die in dem Dampf vorhan dene Energie für einen Niederdruck-Kreislauf zu verbrauchen.The GDR patent specification DD 141 348 describes a device for the use of waste steam in the condensate industry by a improved condensate flow without energy loss, whereby the Condensate / steam mixture arriving in the condensate lock without the interposition of a controllable steam separator Separation of steam and condensate and without one depending steam expansion system required di is led directly to the condensate collector. The one in Vapor vapor generated is removed by means of of an adjustable blower, the condensate voltage in the condensate collector from the flow rate of the Fan depending on the drive speed and the im Condensate collection tank pressure is determined. The Regulation of the motor actuator takes place via a pressure reduction pending corrugated tube sensors, transducers and amplifiers. The ange botene vapor is used against the pressure in the steam distributor fed in on the supply side. The through the blower. achieved pressure increase is sufficient that existing in the steam to consume energy for a low-pressure cycle.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zur Wirkungsgradsteigerung von Dampfkraftanlagen durch eine Kon densationswärmenutzung des Abdampfes und eine entsprechende Dampfkraftanlage anzugeben, durch welche die Kondensations wärmenutzung mit verringertem technischen und baulichen Auf wand ermöglicht werden kann.The object of the present invention is a method for Efficiency increase of steam power plants through a con use of heat of the exhaust steam and a corresponding Specify steam power plant through which the condensation use of heat with reduced technical and structural requirements wall can be made possible.

Bei dem nachstehend beschriebenen neuen Verfahren (SCIROCCO TOWER) wird der entspannte Dampf nach der Turbine nicht über einen wassergekühlten Kondensator geführt, sondern über den Querschnitt verteilt direkt in einen Kamin (SCIROCCO TOWER) geleitet und die über Luftturbinen geführte Umgebungsluft er wärmt und in Bewegung versetzt (Dampfeinleitung vor den Luft turbinen möglich). Bei Erreichen einer bestimmten Höhe kon densiert der Dampf, wobei die Kondensationswärme an die Luft im Kamin (SCIROCCO TOWER) abgegeben wird (vorher bereits Ab gabe der noch vorhandenen fühlbaren Wärme).In the new procedure described below (SCIROCCO TOWER) the relaxed steam after the turbine is not over led a water-cooled condenser, but over the Cross section distributed directly into a chimney (SCIROCCO TOWER) passed and the ambient air led over air turbines warms and sets in motion (steam introduction before the air turbines possible). When reaching a certain height the vapor condenses, giving off the heat of condensation to the air in the fireplace (SCIROCCO TOWER) (previously already Ab the sensible warmth still present).

Das Kondensat kann je nach Verunreinigung konditioniert wie der als Kesselspeisewasser verwendet werden oder einer Klär anlage zugeführt werden (durch den Abdampf vorgewärmtes neu aufbereitetes Kesselspeisewasser wird dabei zugeführt).The condensate can be conditioned depending on the level of contamination which are used as boiler feed water or a clarifier system can be fed (new preheated by the exhaust steam treated boiler feed water is fed in).

Der mögliche Wirkungsgrad von Luftturbinen liegt bei ca. 58%. Es ergibt sich somit, wenn die durch die normalerweise an das Kühlwasser abgegebene Kondensationswärme zum Aufsteigen der Luft in einem Kamin (SCIROCCO TOWER) zum Antrieb von Lufttur binen genützt wird, eine Wirkungsgradverbesserung von ca. 29% zusätzlich zu den derzeit üblichen ca. 40%.
Kesselwirkungsgrad: ca. 80 bis 90%
Potential Dampfturbine: ca. 40%
Differenz Kessel-Turbinenausnützung: ca. 40 bis 50%
Kondensationsanteilausnutzung mit Luftturbine:
The possible efficiency of air turbines is around 58%. This results in an efficiency improvement of approx. 29% in addition to the currently usual approx. 40% if the condensation heat normally released to the cooling water to rise the air in a chimney (SCIROCCO TOWER) is used to drive air turbines. ,
Boiler efficiency: approx. 80 to 90%
Potential steam turbine: approx. 40%
Difference between boiler and turbine utilization: approx. 40 to 50%
Condensation share utilization with air turbine:

a) 40% × 0.58 = 23.2%
b) 50% × 0.85 = 29.0%

Absoluter Wirkungsgrad: ca. 63% bis 69% beim einfachen Kondensationsprozess.Absolute efficiency: approx. 63% to 69% for simple condensation process.

Beim Gas- und Dampfturbinenprozess:
Gesamtwirkungsgrad ca. 53% derzeit (ca. 33% Gasturbine und ca. 20% Dampfturbine)
Kessel ca. 90%
Kondensationswärmeanteil ca. 37% (90% minus 53%)
mit Ausnutzung durch Luftturbinen und Kamin (SCIROCCO TOWER) ergibt ca. 37% × 0,58 = 21,5%
insgesamt 53% + 21,5% = ca. 75% mechanische Ausnutzung.In the gas and steam turbine process:
Overall efficiency approx. 53% currently (approx. 33% gas turbine and approx. 20% steam turbine)
Ca 90%
Condensation heat share approx. 37% (90% minus 53%)
with utilization by air turbines and chimney (SCIROCCO TOWER) results in approx. 37% × 0.58 = 21.5%
total 53% + 21.5% = approx. 75% mechanical utilization.

Bei Einleitung des eventuell gereinigten Rauchgasstromes in den Kamin (SCIROCCO TOWER) ist eine weitere Wirkungsgradver besserung möglich.When the possibly cleaned flue gas flow is introduced into the fireplace (SCIROCCO TOWER) is another efficiency ver improvement possible.

Claims

1. Method for increasing the efficiency of steam power plants by using condensation heat from the exhaust steam, wherein
a steam turbine is fed to drive it;
the steam, hereinafter called exhaust steam, is passed directly into a chimney across its cross-section after the steam door;
Ambient air is supplied to the chimney via air turbines, where it is heated by the exhaust steam and set in motion and thereby
the kinetic energy of the air is used to drive the air turbines to increase efficiency;
The height of the chimney is selected so that the exhaust steam in the chimney increases when a certain height is reached and the steam power plant is fed back as feed water.

2. The method according to claim 1, in which additionally preferred wise cleaned flue gas is introduced into the chimney.

3. Steam power plant, which has:
a steam turbine, which can be supplied with steam to drive it,
a chimney to which the steam can be guided after the steam turbine, and which
Ambient air guided via air turbines can be supplied, where at
the chimney has a height through which condensation of the exhaust steam rising in it and the release of the heat of condensation into the supplied ambient air is possible.

4. Steam power plant according to claim 3, in which preferably only cleaned flue gas flow can be fed to the chimney.