DE600870C

DE600870C - High-pressure steam generator with indirect heating of an evaporator by a high-boiling liquid heated in an existing low-pressure boiler

Info

Publication number: DE600870C
Application number: DE1930600870D
Authority: DE
Original assignee: DRUCKTRANSFORMATOREN KOENEMANN
Current assignee: DRUCKTRANSFORMATOREN KOENEMANN
Priority date: 1930-11-30
Filing date: 1930-11-30
Publication date: 1934-08-02

Description

Hochdruckdampferzeuger mit mittelbarer Beheizung eines Verdampfers durch eine in einem vorhandenen Niederdruckkessel erwärmte, hochsiedende Flüssigkeit Es sind schon verschiedene Vorschläge gemacht worden, um vorhandene Niederdruckkessel in Hochdruckkessel umzubauen, und zwar durch mittelbare Beheizung des Hochdruckverdampfers durch einen im Niederdruckkessel erwärmten Wärmeträger. Der Hochdruckdampferzeuger wird dabei entweder durch den Dampf der als Wärmeträger Verwendung findenden Flüssigkeit oder die Flüssigkeit selber beheizt. Als Flüssigkeit sollen bei den bekannten Vorschlägen vor allem Kohlen-,vasserstoffe, wie Anilin, Diphenyloxyd, oder auch Metallschmelzen, verwendet werden.High pressure steam generator with indirect heating of an evaporator by a high-boiling liquid heated in an existing low-pressure boiler Various proposals have already been made to replace existing low-pressure boilers to be converted into a high-pressure boiler, through indirect heating of the high-pressure evaporator by a heat transfer medium heated in the low pressure boiler. The high pressure steam generator is either through the vapor of the liquid used as a heat transfer medium or the liquid itself is heated. As a liquid in the known proposals above all carbons and hydrogen, such as aniline, diphenyloxide, or metal melts, be used.

Diese bekannten Hochdruckdainpferzeuger haben in verschiedener Richtung Nachteile: Hochdruckdampferzeuger, die mit dein Dampf einer hochsiedenden Flüssigkeit beheizt werden sollen, lassen sich kaum ausführen, da es bisher an für diesen Zweck geeigneten Flüssigkeiten fehlt. Flüssigkeiten, wie z. B. Kohlenwasserstoffe, zersetzen sich bei den in Frage kommenden Temperaturen von .:1.0o bis 5oo°, andere wiederum, wie z. B. Quecksilber, sind teuer und giftig oder, wie Schwefel, leicht brennbar, Außerdem besitzen alle diese Flüssigkeiten bei den in Frage kommenden Temperaturen von 40o bis 5oo° einen Dampfdruck über oder auch unterhalb der Atmosphäre. Die Niederdruckkessel sind zwar für derartige Drucke gebaut, jedoch setzt man dabei voraus, daß die Sattdampftemperatur des Wasserdampfes, also höchstens 2oo°, nicht überschritten wird. Betreibt man nun einen solchen Kessel bei Temperaturen von 4oö°, so verringert sich die Festigkeit des Materials derart, daß die Kriechgrenze leicht überschritten wird. Der Betrieb mit dem alten Kessel ist dann aus Sicherheitsgründen nicht mehr durchführbar. Zudem bereitet das Abdichten der Apparaturen, besonders der Dampfleitungen, Schwierigkeiten. Stoffverluste dürfen aber nicht auftreten, da sonst der Betrieb der Anlage zu stark sich verteuern würde.These known high pressure steam generators have in different directions Disadvantages: high-pressure steam generators that use the vapor of a high-boiling liquid to be heated, can hardly be carried out, since it was previously used for this purpose suitable liquids are lacking. Liquids such as B. hydrocarbons, decompose at the temperatures in question from.: 1.0o to 5oo °, others again, such as B. mercury, are expensive and poisonous or, like sulfur, easily flammable, In addition, they all have these liquids at the temperatures in question from 40o to 5oo ° a vapor pressure above or below the atmosphere. The low pressure boiler are built for such pressures, but it is assumed that the saturated steam temperature of the water vapor, i.e. a maximum of 2oo °, is not exceeded. One operates now Such a boiler at temperatures of 40 °, the strength is reduced of the material in such a way that the creep limit is easily exceeded. The operation With the old boiler is then no longer feasible for safety reasons. In addition the sealing of the apparatus, especially the steam pipes, causes difficulties. However, material losses must not occur, since otherwise the operation of the system is too strong would become more expensive.

Man hat auch schon vorgeschlagen, als Wärmeübertragungsmittel nicht verdampfende Flüssigkeiten, z. B. bei 4oo° flüssige Metalle oder Metallegierungen, zu benutzen. Bei diesen Anlagen würde im Gegensatz zu den einleitend erwähnten Hochdruckdampferzeugern der den Hochdruckdampf erzeugende Verdampfer in Form einer Rohrschlange in den vorhandenen Niederdruckkessel selbst eingebaut.It has also already been proposed not to use it as a heat transfer medium evaporating liquids, e.g. B. at 4oo ° liquid metals or metal alloys, to use. In contrast to the high-pressure steam generators mentioned in the introduction the evaporator generating the high-pressure steam in the form of a pipe coil into the existing ones Built-in low pressure boiler.

Diese Bauart ist unvorteilhaft. Einmal ist es schwierig und teuer, Rohrschlangen oder -ein System von Rohrschlangen einem vorhandenen Kessel nachträglich einzugliedern, zumal man in bezug auf die einzubauende Heizfläche im Platz meist stark beschränkt ist und infolgedessen kleine - Heizflächen und damit hohe Übertemperaturen für die Heizflüssigkeit anwenden muß. - Hierdurch verschlechtert sich der Wirkungsgrad der Anlage, da die Rauchgase mit zu hoher Temperatur abziehen müssen. Hinzu kommt, daß ein Niederdruck kessel für den Betrieb mit siedendem Wasser gebaut ist. Das siedende Wasser bewirkt einen starken Umlauf im Kessel. Beim Betrieb mit einer nichtsiedenden Flüssigkeit läuft diese im Kessel nicht oder nicht genügend um, und es entstehen leicht Überhitzungen, die bald zu einem Durchbrennen der Rohre führen.This type of construction is disadvantageous. Once it is difficult and expensive Pipe coils or a system of pipe coils retrofitted to an existing boiler to incorporate, especially in relation to the heating surface to be installed in the Space is usually very limited and, as a result, small - heating surfaces and thus must apply high excess temperatures for the heating fluid. - Worsened as a result the efficiency of the system, since the flue gases are drawn off at too high a temperature have to. In addition, a low pressure boiler for operation with boiling water is built. The boiling water causes a strong circulation in the boiler. During operation with a non-boiling liquid, this does not run in the boiler or does not run sufficiently around, and overheating easily occurs, which soon leads to the pipes burning through to lead.

Die den bisherigen Vorschlägen für den Umbau vorhandener Niederdruckkessel in Hochdruckdampferzeuger anhaftenden Mängel werden durch die Erfindung unter Anwendung der mittelbaren Beheizung durch eine hochsiedende, im Betrieb nicht verdampfende Flüssigkeit dadurch vermieden,. daß der Verdampfer als besonderer, vom Niederdruckkessel räumlich getrennter Hochdruckdampferzeuger ausgebildet und zwischen Niederdruckkessel und Hochdruckdampferzeuger eine Pumpe für den drucklosen Umlauf des Wärmeträgers angeordnet ist.The previous proposals for the conversion of existing low-pressure boilers Defects inherent in high pressure steam generators are made use of by the invention indirect heating by a high-boiling one that does not evaporate during operation Liquid avoided thereby. that the evaporator as a special, from the low pressure boiler Spatially separated high-pressure steam generator and formed between the low-pressure boiler and high-pressure steam generator a pump for the unpressurized circulation of the heat transfer medium is arranged.

Es ist zwar schon daran gedacht worden, bei Dampferzeugern, die durch heißes Wasser oder Wasserdampf von höherer Spannung als der Betriebsdruck beheizt werden, einen Zwangsumlauf durch Einbau einer Pumpe herbeizuführen. Dabei handelte es -sich aber immer um den Bau neuer Anlagen. Auch ist der Grund für die Anordnung des Umlaufes ein anderer; es sollen nämlich in der Hauptsache Wasserschläge und ein: Hinundherpendeln des umlaufenden Dampfwassergemisches vermieden werden, also Schwierigkeiten, die bei Verwendung nichtsiedender Flüssigkeiten nicht auftreten.Though it has already been thought of in the case of steam generators that run through hot water or steam with a voltage higher than the operating pressure is heated to bring about a forced circulation by installing a pump. It acted But it is always about the construction of new plants. Also is the reason for the arrangement another of the circulation; it should be mainly water hammer and a: Shuttling back and forth of the circulating steam water mixture can be avoided, so Difficulties not encountered when using non-boiling liquids.

Gegenüber dem Bekannten besitzt die Erfindung folgende Vorteile: Der Kessel wird drucklos betrieben. Es können Flüssigkeiten verwendet werden, die sich auch bei hohen Temperaturen nicht zersetzen, also vor allem Salzschmelzen. Diese besitzen den besonderen Vorteil der Billigkeit.Compared to the known, the invention has the following advantages: The The boiler is operated without pressure. Liquids can be used that are Do not decompose even at high temperatures, especially molten salts. These have the particular advantage of being cheap.

Am Kessel selbst brauchen keine Veränderungen vorgenommen zu werden. Es wird lediglich ein Hochdruckverdampfer aufgestellt und mit dem Kessel durch Rohrleitungen verbunden und in eine der Rohrleitungen eine Pumpe eingebaut.No changes need to be made to the boiler itself. A high-pressure evaporator is simply set up and connected to the boiler through pipelines connected and installed a pump in one of the pipelines.

Der Hochdruckdampferzeuger kann an einem beliebigen Ort aufgestellt werden. Der Zwangsumlauf derFlüssigkeit durch den Kessel bewirkt, daß alle Teile des Kessels genügend mit Heizflüssigkeit beschickt werden, so daß Überhitzungen an den hochbelasteten Teilen nicht auftreten können.The high-pressure steam generator can be set up anywhere will. The forced circulation of the liquid through the kettle causes all parts of the boiler must be filled with sufficient heating fluid to prevent overheating cannot occur on the highly stressed parts.

Er ,gewährleistet ferner einen guten Wärmeübergang, so daß die Heizfläche des Hochdruckverdampfers klein wird.He also ensures a good heat transfer, so that the heating surface of the high pressure evaporator becomes small.

Dadurch und durch den Umstand, daß der Verdampfer, der lediglich aus einem von einem Heizmantel für die Heizflüssigkeit umschlossenen Bündel von Siederohren besteht, billig 'hergestellt werden kann, sind die Gesamtkosten für einen Umbau denkbar gering.This and the fact that the vaporizer, which is only off a bundle of boiler tubes enclosed by a heating jacket for the heating fluid can be made 'cheaply', the total cost of a conversion is conceivably low.

In der Zeichnung ist schematisch als Ausführungsbeispiel eine erfindungsgemäß aus einem vorhandenen Niederdruckkessel umgebaute Anlage für ein Kraftwerk dargestellt.In the drawing, an embodiment according to the invention is shown schematically as an exemplary embodiment Plant converted from an existing low-pressure boiler for a power plant is shown.

Der vorhandene Niederdruckkessel, der in einen Hochdruckdampferzeuger umgebaut werden soll, ist mit a bezeichnet. In diesem Niederdruckkessel wird eine hochsiedende, im Betrieb nicht verdampfende Flüssigkeit, z. B. eine Metall- oder Salzschmelze, erwärmt.The existing low pressure boiler that is used in a high pressure steam generator is to be rebuilt is denoted by a. In this low pressure boiler a high-boiling liquid that does not evaporate during operation, e.g. B. a metal or Molten salt, heated.

Der Verdampfer ist als besonderer, vom Niederdruckkessel z räumlich getrennter Hochdruckdampferzeuger q. ausgebildet. Die aus dem Niederdruckkessel austretende Heizflüssigkeit durchströmt einen Hochdrucküberhitzer 3, gelangt dann in den Hochdruckdampferzeuger q. und fließt zum Niederdruckkessel a zurück. Den drucklosen Zwangsumlauf des Wärmeträgers bewirkt eine zwischen N iederdruckkessel z und Hockdruckdampferzeuger ,¢ eingeschaltete Pumpe r. Der im Hochdruckverdampfer q. erzeugte Hochdruckdampf durchströmt gegebenenfalls den Hochdrucküberhitzcr 3. Sofern der Dampf zur Krafterzeugung dient, wird er in einer Vorschaltmaschine 5 entspannt, im Rauchgasüberhitzer 6 erneut erhitzt und dann den Niederdruckmaschinen 7 zugeführt.The evaporator is spatial as a special, z from the low pressure boiler separate high pressure steam generator q. educated. The one from the low pressure boiler Exiting heating fluid flows through a high-pressure superheater 3, then arrives into the high pressure steam generator q. and flows back to the low pressure boiler a. The unpressurized forced circulation of the heat transfer medium causes a between low pressure boiler z and high pressure steam generator, ¢ switched on pump r. The one in the high pressure evaporator q. The high-pressure steam generated may flow through the high-pressure superheater 3. If the steam is used to generate power, it is used in an upstream machine 5 relaxed, heated again in the flue gas superheater 6 and then the low pressure machines 7 supplied.

Um einen hohen Wirkungsgrad der Anlage zu erzielen, wird man zweckmäßig in den vorhandenen Kessel einen' Luftvorwärmer einbauen, um einen Teil oder die gesamte Verbrennungsluft vorzuwärmen. Man erreicht dann, daß die vom Kessel aufgenommene Wärme gleich oder auch noch höher wird als vor dem Umbau. Der Wirkungsgrad des Kessels bleibt erhalten. Man kann sogar die Feuerraumtemperatur noch steigern; denn die Begrenzung durch die Oberflächenbelastung des Wasserkessels fällt nach dem Umbau fort. In diesem Fall kann man den Feuerraum zusätzlich mit Kühlrohren auskleiden und in diesen z. B. das Speisewasser vorwärmen.In order to achieve a high degree of efficiency of the system, one becomes expedient Install an air preheater in the existing boiler in order to reduce part or all of the preheat all of the combustion air. One then achieves that the one absorbed by the boiler Heat will be the same or even higher than before the renovation. The efficiency of the boiler remains. You can even increase the furnace temperature; because the Limitation by the surface load of the water boiler will fall after the renovation away. In this case, you can also line the combustion chamber with cooling pipes and in these z. B. preheat the feed water.

Werden mehrere Kessel umgebaut, so können diese nacheinander von der Heizflüssigkeit durchströmt werden. Eine Umwälzpumpe für jeden einzelnen Kessel ist dann nicht erforderlich. Außerdem vermeidet man durch den Zwangslauf, daß ein Kessel gegebenenfalls mit zu wenig Flüssigkeit beschickt wird, wie es bei einer Parallelschaltung möglich wäre.If several boilers are converted, they can be successively removed from the Heating fluid are flowed through. A circulation pump for each individual boiler is then not required. In addition, one avoids the forced run that a Boiler if necessary is filled with too little liquid, as it would be possible with a parallel connection.

Die Kessel können weiter dann für eine zeitweise Außerbetriebsetzung ein- und abschaltbar angeordnet werden.The boiler can then continue to be temporarily shut down can be arranged to be switched on and off.

Nach dem Umbau ist es auch leicht, eine Energiespeicherung vorzunehmen. Es ist nur erforderlich, einen oder mehrere Behälter für die Heizflüssigkeit einzubauen, und zwar zweckmäßig zum Schutz gegen Wärmeverluste in den Rauchgasstrom.After the renovation, it is also easy to store energy. It is only necessary to install one or more containers for the heating fluid, and specifically to protect against heat loss in the flue gas flow.

Bei Aufstellung mehrerer Hochdruckdampferzeuger werden diese zweckmäßig ebenso wie die Kessel aus den gleichen Gründen hintereinandergeschaltet und ebenfalls ein- und abschaltbar ausgeführt.When installing several high-pressure steam generators, these are useful just like the boilers connected in series for the same reasons and likewise can be switched on and off.

Handelt es sich um den Umbau der Kesselanlage eines Kraftwerkes, so kann man die Verdampfer in unmittelbarer Nähe der Hochdruckvorschaltmaschine aufstellen, gegebenenfalls auch einen flüssigkeitsbeheizten Überhitzer. Dies ist von Vorteil, weil dann lange Hochdruckleitungen fortfallen und nur die billigen drucklosen Leitungen für die Heizflüssigkeit in Betracht kommen. Außerdem braucht bei Verwendung eines flüssigkeitsbeheizten Überhitzers in den Kessel kein neuer Überhitzer eingebaut zu werden. Der im Kessel vorhandene Überhitzer läßt sich aus Festigkeitsgründen für die Überhitzung des Hochdruckdampfes nicht mehr verwenden, man kann ihn aber zweckmäßig als Zwischenüberhitzer benutzen.If it is a matter of converting the boiler system of a power plant, so the evaporator can be set up in the immediate vicinity of the high-pressure upstream machine, possibly also a liquid-heated superheater. This is an advantage because long high-pressure lines will then be omitted and only the cheap pressureless lines come into consideration for the heating fluid. Also needs when using a liquid-heated superheater no new superheater built into the boiler to become. The superheater in the boiler can be removed for reasons of strength No longer used to overheat the high-pressure steam, but it can be used Use it appropriately as a reheater.

Sind mehrere Niederdruckmaschinen vorhanden, so wäre aus Gründen der Reserve der Einbau einer Vorschaltmaschine für jede Maschine von Vorteil. Andererseits werden Vorschaltmaschinen, wenn sie mit zu kleinen Dampfmengen arbeiten müssen, leicht unwirtschaftlich wegen der hohen spezifischen Anlagekosten und des schlechten Wirkungsgrades. Das Vorschalten nur einer Maschine würde diesen Nachteil vermeiden.If there are several low-pressure machines, the Reserve the installation of an upstream machine for each machine advantageous. on the other hand are upstream machines when they have to work with too little steam, slightly uneconomical because of the high specific investment costs and the bad Efficiency. Connecting just one machine upstream would avoid this disadvantage.

Um nun zu erreichen, daß man auch bei Aufstellung nur einer Vorschaltmaschine genügend Reserve besitzt, ist es zweckmäßig, parallel zu der Vorschaltmaschine eine Umführungsleitung 8 mit Drosselventil g anzuordnen. Die Vorschaltmaschine kann dann stillgesetzt werden, ohne daß dieNiederdruckmaschinen ebenfalls ausfallen, und es kann die ohnehin vorhandene -Niederdruckreservemaschine mit herangezogen werden, um den Ausfall an Leistung zu ersetzen. Ob man den Hochdruckdampf nach der Drosselung noch durch den Zwischenüberhitzer 6 leitet oder nicht, hängt davon ab, mit welcher Überhitzung die Niederdruckmaschinen betrieben werden müssen.In order to achieve that even when installing only one ballast machine has enough reserve, it is advisable to have one in parallel with the ballast To arrange bypass line 8 with throttle valve g. The ballast can then be shut down without the low pressure machines also failing, and it can the already existing low pressure reserve machine be used, to replace the loss of performance. Whether to use the high pressure steam after throttling still passes through the reheater 6 or not, depends on which one Overheating the low pressure machines have to be operated.

Claims

PATENT CLAIM: High-pressure steam generator with indirect heating of an evaporator by a high-boiling liquid that is heated in an existing low-pressure boiler and does not evaporate in the company (molten metal, molten salt or the like), characterized in that the evaporator is a special high-pressure steam generator that is spatially separated from the low-pressure boiler (z) .er (4.) and a pump (z) for the unpressurized forced circulation of the heat transfer medium is arranged between the low-pressure boiler and high-pressure steam generator.