DE69002758T2

DE69002758T2 - System und verfahren für die regelung der temperatur des heizdampfes bei zirkulierenden wirbelbetten.

Info

Publication number: DE69002758T2
Application number: DE90901818T
Authority: DE
Inventors: Ponnusami Gounder; Timo Kauranen; Neil Raskin
Original assignee: Ahlstrom Corp
Current assignee: Amec Foster Wheeler Energia Oy
Priority date: 1989-01-24
Filing date: 1990-01-23
Publication date: 1993-12-16
Anticipated expiration: 2010-01-24
Also published as: CN1045168A; JPH04503095A; KR910700434A; EP0455660A1; CA2045571A1; WO1990008917A1; CS33090A3; PL166038B1; ES2045903T3; CN1020951C; JP2532750B2; AU639437B2; CZ284932B6; DD291803A5; LTIP842A; EP0455660B1; UA24009C2; CA2045571C; LV11061A; LV11061B

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kraftwerk, das eine zweistufige Dampfturbine und eine Dampferzeugungsanlage mit einem Wirbelschichtverbrennungsystem umfaßt, das eine Wirbelschichtfeuerung, mindestens einen Abscheider, und einen Gaskanal aufweist, der aus einem Zwischenüberhitzer und einem Überhitzer besteht.
Die vorliegende Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Regelung von Zwischenüberhitzungstemperaturen in einem Dampferzeuger mit einem Wirbelschichtverbrennungsystem, das eine Wirbelschichtfeuerung, mindestens einen Heißabscheider und einen Zwischenüberhitzer in einem Gaskanal aufweist.
Es sind derzeit mehrere Verfahren zur Regelung von Zwischenüberhitzungdampftemperaturen bekannt.
Ein Verfahren zur Regelung der Zwischenüberhitzungstemperatur besteht in der Anwendung eines Systems zur Umleitung des Gases am Zwischenüberhitzer vorbei. Im Konvektionsabschnitt des Kessels sind zwei getrennte Rauchgaskanäle vorgesehen (einer für Überhitzer und einer für Zwischenüberhitzer), wobei jeweils Organe wie etwa Zugregler stromabwärts zur Verstellung des Rauchgasstroms durch den jeweiligen Abschnitt vorgesehen sind. Die Dampfaustrittstemperatur des Zwischenüberhitzers kann dadurch geregelt werden, dar die Menge des Rauchgasstroms zwischen den Bereichen des Konvektionsabschnittes variiert wird. Der Hauptnachteil dieses Systems besteht darin, daß die Zugregler in einem staubbeladenen Rauchgasstrom mit einer höheren Temperatur (260 bis 371 ºC) angeordnet sind, wodurch sie gegenüber Erosion und mechanischen Fehlern anfällig sind. Bei solch einem System ist außerdem der Regelbereich der Dampftemperatur begrenzt.
Ein anderes Verfahren zur Regelung der Zwischenüberhitzer-Dampfaustrittstemperatur besteht in der Anwendung von externen Wärmetauschern. Bei dieser Lösung wird ein Teil der rückgeführten Feststoffe innerhalb des zirkulierenden Wirbelschichtsystems in einen außerhalb montierten Wirbelschicht-Wärmetauscher, d.h. in einen externen Wärmetauscher (EHE) umgeleitet, in dem der komplette Zwischenüberhitzer oder ein Teil davon angeordnet ist. Durch Verstellung des Feststoffstroms zum EHE wird die Menge der an den Zwischenüberhitzer übertragenen Wärme und die Zwischenüberhitzer-Dampfaustrittstemperatur geregelt. Die Hauptnachteile dieses Systems bestehen darin, daß das Feststoff-Stromregelventil wartungsaufwendig ist und die Zwischenüberhitzer-Rohrfläche innerhalb des EHE erosionsanfällig ist. Dies wirkt sich auf die Verfügbarkeit der Einheit aus.
In US 4,748,940 hat man ferner vorgeschlagen die Heizflächen des ersten Zwischenüberhitzers in einem Rauchgaskanal einer zirkulierenden Wirbelschichtfeuerung anzuordnen und an diesen ersten Zwischenüberhitzer einen zweiten in einem externen Wärmetauscher (EHE) angeordneten Zwischenüberhitzer anzuschließen. Eine verstellbare Bypaßleitung ist parallel zu den Zwischenüberhitzer-Heizflächen angeschlossen. Die Austrittstemperatur des Zwischenüberhitzers wird geregelt, indem der Feststoffstrom im externen Wärmetauscher (EHE) geregelt wird und indem der Dampfstrom in den beiden Zwischenüberhitzern durch die Bypaßleitung geregelt wird.
Eine weitere sich hiervon unterscheidende Anordnung der ersten und der Endstufe von Zwischenüberhitzern hat man in EP-A- 0 274 637 vorgeschlagen. EP-A- 0 274 637 zeigt ein Kraftwerk mit einer zweistufigen Turbine und einer Dampferzeugungsanlage, die eine Wirbelschichtfeuerung, Partikelabscheider, eine erste und zweite oder Endstufen eines Zwischenüberhitzers und einen Überhitzer aufweist.
Die ersten- und Endstufen von Zwischenüberhitzern sind gemäß EP-A- 0 274 637 hintereinander angeordnet. Zwei Stufen der Zwischenüberhitzer sind in getrennten externen Wärmetauschern zur Kühlung von ausgetragener Asche angeordnet. Die Endstufe des Zwischenüberhitzers ist in einem Gaskanal angeordnet, der mit dem Gasaustritt der Wirbelschichtfeuerung verbunden ist. Die Menge der an die ersten Stufen von Zwischenüberhitzern übertragenen Wärme und die Zwischenüberhitzer-Austrittstemperatur werden durch Verstellung der Menge des Feststoffstroms zu den externen Wärmetauschern geregelt. Diese Anordnung wird wegen der Wartungsprobleme beim FeststoffStromregelventil nicht bevorzugt, wie bereits erwähnt wurde.
Eine weitere Lösung, die Zwischenüberhitzer-Dampfaustrittstemperatur zu regeln, besteht in der Anwendung von Spray-Heißdampfkühlern. Bei dieser Lösung wird Wasser zur Kühlung und damit zur Regelung der Zwischenüberhitzer- Dampfaustrittstemperatur eingespritzt. Dies ist eine einfache Lösung, aber im allgemeinen nicht akzeptiert, weil der Wirkungsgrad des Dampfkreislaufes dadurch verschlechtert wird.
Eine noch weitere Lösung besteht in der Verwendung eines Luftüberschusses. Der dem Kessel zugeführte Luftüberschuß kann zur Regelung der Zwischenüberhitzungsdampftemperatur benutzt werden. Diese Lösung ist wegen ihrer negativen Auswirkungen auf den Wirkungsgrad des Kessels nicht beliebt.
Eine noch weitere Lösung sieht die Anwendung von Gasrückführung vor. Hierbei werden große Rauchgasmengen rückgeführt, um die Zwischenüberhitzer-Dampfaustritts-Nenntemperatur zu erreichen. Diese Lösung erfordert jedoch die Anwendung eines Gasrückführgebläses zur Handhabung von heißem staubbeladenem Gas und verbraucht mehr Energie, was diese Lösung ungünstig macht.
Folglich bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein verbessertes Verfahren und System zur Regelung von Zwischenüberhitzer-Dampftemperatur.

Zusammenfassung und Ziele der Erfindung

Die primäre Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein verbessertes Verfahren und System zur Regelung der Zwischenüberhitzer-Dampf(austritts)temperatur bei zirkulierenden Wirbelschichtkesseln vorzusehen.
Gemäß einem primären Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Dampferzeuger mit einem Wirbelschicht-Verbrennungssystem, das eine Wirbelschichtfeuerung, mindestens einen Abscheider und einen Zwischenüberhitzer in einem Rauchgaskanal aufweist, gekennzeichnet durch
- Anordnung einer ersten Stufe des Zwischenüberhitzers und einer zweiten oder Endstufe des Zwischenüberhitzers hintereinander in einem gemeinsamen Rauchgaskanal,
- Organe zur Aufteilung des Kaltdampfes aus einer Turbine in einen selektive ersten und zweiten Teil, wobei besagter erster Teil durch die erste Stufe des Zwischenüberhitzers geleitet wird, und
- Organe zur Wiedervereinigung des ersten und zweiten Teiles und Leitung derselben durch die zweite Stufe des Zwischenüberhitzers.
Vorzugsweise weist der Dampferzeuger Organe zur Regelung der Temperatur der zweiten oder Endstufe des Zwischenüberhitzers auf und umfaßt Organe zur Umleitung eines selektierten Teils des Kaltdampfes an der ersten Stufe des Zwischenüberhitzers vorbei direkt in die zweite oder Endstufe des Zwischenüberhitzers.
Ein Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung ist gekennzeichnet durch
- Teilung des Zwischenüberhitzers in eine erste und eine zweite oder Endstufe des Zwischenüberhitzers und Anordnung der ersten und zweiten Stufe des Zwischenüberhitzers hintereinander in einen gemeinsamen Gaskanal,
- Aufteilung des zum Zwischenüberhitzer zurückfließenden Kaltdampfes in einen selektiven ersten und zweiten Teil und Leitung des ersten Teils durch die erste Stufe des Zwischenüberhitzers und
- Wiedervereinigung des ersten Teils und des zweiten Teils und Leitung derselben durch die zweite oder Endstufe des Zwischenüberhitzers.
Die obige und anderen Aufgaben der vorliegenden Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibung hervor, wenn sie in Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen gelesen wird. Es zeigt dabei
Fig. 1 ein schematisches Diagramm, das ein typisches zirkulierendes Wirbelschicht-Kesselsystem darstellt, bei dem die vorliegende Erfindung zum Einsatz kommt;
Fig. 2 ein schematisches Diagramm, das eine andere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt; und
Fig. 3 ein schematisches Diagramm, das eine Anordnung mit zwei typischen Kesseln darstellt, die mit einer einzigen Turbine verbunden sind.

Detaillierte Bescreibung eines bevorzugten Ausführungsform

In Fig. 1 ist ein Kraftwerk dargestellt, das einen typischen zirkulierenden Wirbelschichtkessel mit Uberhitzer und Zwischenüberhitzer umfaßt, bei welchem System eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zum Einsatz kommt. Das im allgemeinen mit der Nummer 10 bezeichnete Kesselsystem besteht aus einer Wirbelschichtfeuerung 12 mit einer Brennkammer 14, in die brennbares Material, nicht brennbares Material und möglicherweise Zusätze oder rückgeführtes Material, Primärluft und Sekundärluft eingegeben werden. In der Brennkammer wird das Bett in fluidisiertem Zustand dadurch gehalten, dar Bettmaterial und Luftdurchsatz im richtigen Verhältnis zueinander gehalten werden. Die Brennkammer ist mit einem Boden 16 versehen, der eine rostartige Konstruktion aufweist, durch die Fluidisierungsluft eingeführt wird. Die Brennkammerwände sind vorzugsweise als Membranrohrwände mit oder ohne feuerfeste Auskleidung ausgeführt.
Die ersten und zweiten Stufen der Überhitzer 18 und 20 sind innerhalb der Brennkammer angeordnet. Die Brennkammermaterialien werden aus der Brennkaminer über Kanäle 22 einem Heißabscheider 24 zugeführt, wo die Feststoffe aus den Rauchgasen abgetrennt werden, um zwecks Rezirkulation über ein partikelrückführsystem 26, 28 und 30 zum Boden der Brennkammer zurückgeführt zu werden. Diese können durch Wirbelschichtkühler oder dergleichen geleitet werden, bevor sie in die Brennkammer zurückgeführt werden.
Die Einzelheiten des Speisewasserkreislaufs und der primären Überhitzer sind nicht dargestellt, weil sie keinen wesentlichen Bestandteil der vorliegenden Erfindung bilden.
Rauchgase aus dem Heiß-Abscheider fließen über Kanal 32 zu einem Konvektionsabschnitt 34 weiter. Ein einstufiger Überhitzer 38 ist im Konvektionskanal angeordnet, wobei Zwischenüberhitzer 40 und 42 stromabwärts vom Überhitzer 38 und stromaufwärts von einer Ekonomiserfläche 44 angeordnet sind. Der Zwischenüberhitzer ist zweistufig dargestellt, wobei 42 die erste Stufe und 40 die zweite oder Endstufe ist. Der Zwischenüberhitzer kann mehr als zwei Stufen aufweisen, wobei die Endstufe direkt stromabwärts vom Überhitzer 38 wie 40 angeordnet ist. Diese sind als Gegenstrom-Wärmetauscher angeordnet, wobei die Strömungsrichtung des Gases nach unten und die Strömungsrichtung des Zwischenüberhitzungsdampfes nach oben ist. Das placieren des Überhitzers 38 in diesem Kanal hilft, die Temperatur des Gasstroms zum Zwischenüberhitzer 40 unterhalb der kritischen Temperatur zu halten. Diese Anordnung zusammen mit dem Bypaßsystem wie sie noch beschrieben wird, ermöglicht eine einmalige und effektive Regelung der Temperaturen in den Zwischenüberhitzer- Abschnitten.
Wenn Temperatur des Dampfes, der den betreffenden Abschnitt (in einer Gegenstrom-Wärmetauscheranordnung) verläßt, dicht an der Gaseintrittstemperatur zum Abschnitt liegt, ergibt eine Reduzierung des Dampfstroms zu jenem Abschnitt einen erheblichen Rückgang der Wärmeabsorption. Wenn sich die Dampftemperatur der Gastemperatur nähert, verringert sich die für den Wärmeübergang zur Verfügung stehende effektive thermische Wärme herabgesetzt. Dies bildet die Grundlage für das Prinzip, das beim erfindungsgemäßen Regelsystem für die Zwischenüberhitzungstemperatur benutzt wird.
Das Erzeugungssystem, wie es in Fig. 1 dargestellt ist, speist Dampf in eine zweistufige Turbine. Bei der dargestellten Anordnung fließt Dampf vom Überhitzer 38 durch ein Austrittssammelrohr 46 und eine Speiseleitung 48 über Ventil 50 auf die Eintrittsseite der Hochdruckturbine (HPT). Der die Turbine 52 verlassende Kaltdampf fließt über die Rückführleitung 53 den Zwischenüberhitzern 42 und 40 zu. Am Zwischenüberhitzer 42 schließt sich eine Bypaßleitung 54 bei 55 an die Rückführleitung 53 und leitet einen Teil des Kaltdampfes um, während der restliche Teil des Dampfes über ein Stromteilventil 56 ins Eintrittssammelrohr 58 der ersten Stufe des Zwischenüberhitzers 42 gelangt.
Der den Zwischenüberhitzer 42 durchfließende Dampf tritt durch ein Sammelrohr 60 aus und wird mit dem umgeleiteten Teil des Kaltdampfes bei 62 wiedervereinigt oder zusammengeführt. In der Bypaßleitung 54 ist ein Stromregelventil 64 zur Regelung der Strömung zwischen dem Eintrittsverteilungsrohr der ersten Stufe des Zwischenüberhitzers 42 und der Bypaßleitung vorgesehen. Der bei 62 wieder zusammengeführte Dampf fließt ins Eintrittssammelrohr 66 der zweiten oder Endstufe des Zwischenüberhitzers 40, wo er weiter erwärmt und über Austrittssammelrohr 68, Speiseleitung 70 und Ventil 72 zur zweiten oder niedrigeren Stufe der Turbine (IPT) 74 fließt. Die selektive Aufteilung des Kaltdampfes zwischen der Bypaßleitung 54 und der zweiten Stufe von Zwischenüberhitzer 42 bietet ein effektives und leistungsfähiges Mittel zur Regelung der Temperatur in den Zwischenüberhitzerstufen.
Die Anordnung der ersten Stufe des Zwischenüberhitzers 42 am Rauchgasstrom ist so gewählt, daß die Umleitung des geforderten Anteils des kalten Zwischenüberhitzungsdampfes direkt in die zweite Stufe des Zwischenüberhitzers 40 die Temperatur des die erste Stufe des Zwischenüberhitzers verlassenden Dampfes nicht über die zulässige Metalltemperatur für das Rohrmaterial des Zwischenüberhitzers anheben kann. Es wird eine Grenze gesetzt, um zu verhindern, daß die Werkstoffe der ersten Stufe des Zwischenüberhitzers ihre zulässige Metalltemperatur überschreiten. Der Wert 566 ºC ist eine typische Grenze und kann abhängig von den jeweiligen Auslegungsverhältnissen variieren. Der Zweck des Systems besteht darin, daß die maximale Temperatur auf der Rohr-Außenseite die zulässige Metalltemperaturgrenze für das gewählte Material nicht übersteigt.
Die Anordnung der Regelventile 56 und 64 ist so gewählt, daß eine Regelbarkeit über den gesamten Dampftemperaturregelbereich erreicht ist und daß alle Zwischenüberhitzerflächen im Konvektionsabschnitt des Kessels angeordnet werden können, wodurch keine Zwischenüberhitzerflächen im Ofen benötigt werden. Dies ermöglicht auch ein vereinfachtes Anfahrschema, wenn mehr z.B. als ein Kessel mit einem gemeinsamen Turbinensystem verbunden sind. Bei dieser Anordnung bietet der Ventilsatz ein Mittel zur Balancierung des Zwischenüberhitzungsdampfstroms unter variierenden Betriebsverhältnissen.
Beim zirkulierenden Wirbelschichtkessel findet die Verbrennung in einer Wirbelschicht aus inertem Material statt. Das die Feuerung verlassende fluidisierte Bettmaterial wird mittels eines Heißabscheiders (wie eines Heißzyklons) durch eine geeignete Sperrvorrichtung rückgeführt. Im Betrieb werden Luft und Brennstoff in die Brennkammer 14 eingegeben, wo das Bettmaterial durch den richtigen Durchsatz von Luft und Bettmaterial in fluidisiertem Zustand gehalten wird. Die fluidisierungsluft wird durch ein rostartiges Gitter oder Konstruktion bei 16 im Boden der Kammer eingeführt. Das Rauchgas und die Verbrennungsprodukte, zusammen mit den mitgeführten Feststoffen, übertragen zunächst Wärme an die Überhitzer 18 und 20 und werden über Kanal 22 in den Heißabscheider 24 befördert, wo die Feststoffe abgeschieden und über die Rückführanordnung 26, 28 und 30 zurück in die Brennkammer geführt werden. Die heißen Rauchgase werden dann aus dem (den) Heißabscheider(n) über einen Kanal 32 zum Konvektionsabschnitt 34 befördert, wo die Endstufe des Überhitzers 38 und die Zwischenüberhitzerstufen 40 und 42 angeordnet sind.
Im beschriebenen System sind drei Überhitzerstufen, 18 und 20 und 38 angeordnet, von denen sich 38 im Rauchgas- Konvektionsabschnitt befindet. Bei Bedarf können Heißdampfkühler zwecks Dampftemperaturregelung zwischen den Überhitzerstufen angeordnet werden. Die beiden Stufen 40 und 42 des Zwischenüberhitzers sind im Konvektionsabschnitt angeordnet und stehen in Verbindung mit den Regelventilen und den Verbindungsrohrleitungen so, daß eine präzise Regelung der Zwischenüberhitzer-Dampfaustrittstemperatur möglich ist. Das Rohrleitungssystem ist derart ausgeführt, daß der am Rohr 53 erneut in dieses System eintretende Kaltdampf an dessen Verbindungsstelle 55 mit der Bypaßleitung 54 selektiv in zwei Ströme aufgeteilt wird. Ein Strom durchfließt die erste Stufe des Zwischenüberhitzers und wird durch das Eintrittssammelrohr 58 verteilt. Der andere Dampf geht über das Ventil 64 und das Eintrittssammelrohr 66 zur zweiten Stufe des Zwischenüberhitzers. Die selektive Aufteilung des Stroms proportional zur erforderlichen Temperaturregelung ist notwendig und wird mittels der Ventile 56 und 64 vorgenommen.
Der durch das Austrittssammelrohr 60 die erste Stufe des Zwischenüberhitzers verlassende Heißdampf wird mit Kaltdampf aus der Bypaßleitung 54 nach oder stromabwärts von dem Strömungsregelventil 64 vermischt, und der vermischte Strom fließt in die zweite Stufe des Zwischenüberhitzers durch das Eintrittssammelrohr 66 ein. Die Strömung durch die erste Stufe des Zwischenüberhitzers wird durch entsprechende Verstellung der beiden Regelventile 56 und 64 geregelt, die wiederum die Temperatur des die zweite Stufe des Zwischenüberhitzers 40 verlassenden Dampfes regeln. Heißdampf aus der zweiten oder Endstufe des Zwischenüberhitzers wird über die heiße Zwischenüberhitzungsdampfleitung 70 zurück zur Turbine geleitet.
Eine auf Differenzdruck ansprechende Regeleinheit 80 regelt die Einstellung des Ventils 56 zur Regelung der dem Regelventil 64 zur Verfügung stehenden Druckdifferenz. Die Regeleinheit 80 spricht auf die Druckdifferenz zwischen der Kaltdampf-Rückführleitung 53 und dem Austrittsdruck an der Verbindungsstelle 62 am Austritt von Zwischenüberhitzer 42 und der Bypaßleitung 54 an. Dies wird in Fig. 1 durch die unterbrochene Linie 84 angedeutet. Die Regeleinheit 80 ist so eingestellt, daß sie das Ventil 56 als eine Funktion der Kesselbelastung regelt.
Das Ventil 64 in der Bypaßleitung 54 wird durch eine auf die Temperatur ansprechende Regeleinheit 82 geregelt, die auf die Temperatur des Austrittsdampfes aus der zweiten oder Endstufe des Zwischenüberhitzer 40 anspricht. Dies wird durch die unterbrochene Linie 86 in Fig. 1 angedeutet. Bei der dargestellten Ausführungsform wird als Beispiel die Temperatur von Zwischenüberhitzer 40 innerhalb der Grenze von 538 ºC, plus minus 10 ºC gehalten. Wenn die Temperatur des den Zwischenüberhitzer 40 verlassenden Dampfes auf über 543 ºC zu steigen beginnt, öffnet das Ventil 64, um zusätzlichen Kaltdampf direkt zum Zwischenüberhitzer 40 umzuleiten. Wenn die Temperatur unter 532 ºC zu sinken beginnt, schließt das Ventil 64, um den Durchsatz von umgeleiteten Kaltdampf zur zweiten Stufe 40 zu reduzieren.
In Fig. 2 ist ein zu Fig. 1 identisches, jedoch mit einem zwischen den Zwischenüberhitzern 40 und 42 angeordneten Überhitzer 38 versehenes System dargestellt. Ein einstufiger Überhitzer 38 ist im Konvektionsabschnitt angeordnet, wobei die zweite Stufe des zwischenüberhitzers 40 stromaufwärts und die erste Stufe des Zwischenüberhitzers 42 stromabwärts vom Uberhitzer angeordnet ist. Dies ist im Gegensatz zum in Fig. 1 Gezeigten. Ein Ekonomiser 44 ist stromabwärts vom Überhitzer 38 angeordnet. Die Placierung der zweite Stufe des Zwischenüberhitzers 40 stromaufwärts vom Überhitzer 38 läßt es zu, dar sie bei geringeren Belastungen mehr Wärme aufnimmt. Dadurch ist es möglich, den Dampftemperatur-Regelbereich zu erweitern, wobei es sich wenig wenn überhaupt auf den Regelbereich des Überhitzers auswirkt. Diese Erweiterungsmöglichkeit des Zwischenüberhitzungsdampftemperatur-Regelbereiches erleichtert die Kopplung von zwei Einheiten mit einer Turbine in Hinsicht auf die Anpassung der Temperaturen.
Die vorliegende Anordnung, wobei die zweite Stufe des Zwischenüberhitzers 40 stromaufwärts vom Überhitzer 38 angeordnet ist, gibt auch eine bessere Regelung der Temperatur in den Zwischenüberhitzerstufen. Wenn das Gas jetzt den Zwischenüberhitzer 40 durchfließt bevor es den Überhitzer 38 durchfließt, darf es nicht unter der kritischen Temperatur von Zwischenüberhitzer 40 bis auf gewisse Belastung des Kessels sein. Wenn also der Überhitzer 38 im Kanal hinter dem Zwischenüberhitzer 40 ist, liegt die Gastemperatur somit unter der kritischen Temperatur für Zwischenüberhitzer 40 erst wenn die Belastung von rund 25 % bis 30 % erreicht sind. Zu diesem Zeitpunkt steht der Temperaturregelung Kaltdampf gemäß dieser Erfindung zur Verfügung. Wenn ein höherer Belastungspunkt erfordert wird, können bessere Rohrwerkstoffe gewählt werden, um eine Höchstbelastung von rund 35 % bis 40 % zuzulassen. Diese Tatsache, dar keine Strö- mung durch den Zwischenüberhitzer erfordert wird, bevor die Einheit bei einer Belastung von 25 % bis etwa 40 % steht, ist ein anderer Vorteil dieser Erfindung.
In Fig. 3 ist ein zu Fig. 1 identisches System jedoch mit einem Doppelkessel dargestellt. Bei diesem System werden die Bestandteile der ersten und zweiten Kesselanordnung durch die gleichen Bezugsziffern wie in Fig. 1 identifiziert. Deshalb ist bei dieser Anordnung ein Kessel-Turbinensystem dargestellt, bei dem zwei Kessel eine einzige Turbine mit Dampf versorgen. Ein wesentliches für solch ein System erforderliches Merkmal besteht darin, daß Mittel zur Regelung des Zwischenüberhitzungsdampf- Durchsatzes zu ein jedem Kessel vorgesehen sind, so daß die Dampftemperatur am Zwischenüberhitzeraustritt bei allen möglichen Betriebs-verhältnissen innerhalb der Grenzen liegt. Beim dargestellten System sind für die zwei Kessel doppelte Regeleinrichtungen und Rohrleitungen vorgesehen.
Die Regelventile 56 und 64 für die Zwischenüberhitzungsdampf-Temperaturregelung können zum Strömungsausgleich und zur Haltung der Zwischenüberhitzer-Austrittsteinperatur innerhalb der Grenzen sowohl unter normalen als auch anormalen Betriebsverhältnissen benutzt werden. Bei dieser Anordnung sorgen Druckreduzierventile 80 und 82 zusammen mit den Heißdampfkühlern 76 und 78 für Flexibilität beim Kaltstart, Heißstart und auch beim Anfahren der zweiten Einheit, wenn die erste on-line ist. Dieses einfache System eliminiert den Bedarf nach einem komplizierten Dampf-Vermischungssystem. Es sieht ein einfaches und wirksames System und Verfahren zur Regelung der Zwischenüberhitzer-Dampfaustrittstemperatur unter variierenden Belastungsverhältnissen vor.
Im Betrieb mit Kaltstart wird in der Brennkammer 14 Verbrennung durch die Einführung von Brennstoff und Verbrennungsluft eingeleitet. Wenn als Folge der Verbrennung Wärme erzeugt wird, bewegen sich die heißen Verbrennungsgase in der Brennkammer aufwärts und übertragen Wärme ans Wasser in den Brennkammerwänden und an die Überhitzer 18 und 20. Das Heißgas, die Verbrennungsprodukte, und Feststoffe fließen aus der Brennkammer den Kanal 22 entlang in den Heißabscheider 24, wo die Feststoffe abgeschieden werden, um in die Brennkammer zurückgeführt zu werden. Die heilen Rauchgase fließen durch Kanal 32 zum Konvektionsabschnitt 34, wo Wärme nacheinander zum Überhitzer 38, der zweiten oder Endstufe des Zwischenüberhitzers 40, und der ersten Stufe des Zwischenüberhitzers 42 abgegeben wird. Die Strömung des Heißgases durch das System beginnt vor der Strömung des Kaltdampfes. Der Kessel wird beheizt, und Brennstoff brennt eine Zeitlang und erzeugt Heißgas, bevor Dampf erzeugt wird und die Turbine läuft an. Kalter zwischenüberhitzungsdampf beginnt nicht zu fließen, bevor die Turbine angelaufen ist.
Wenn die Heißgase ihre Wärme an das Wasser und den Dampf in den Wasserwänden, Überhitzern und Zwischenüberhitzern abgeben, sinkt die Temperatur derart ab, daß sie Stufe für Stufe niedriger ist. Es sollte beachtet werden, daß die Gastemperatur beim Verlassen des Brennkammeraustritts bei Vollast in einem Bereich von 843 bis 927 ºC liegt. Je größer die Temperaturdifferenz zwischen Gas und Wasser, desto höher ist die Wärmeübertragung und desto kühler das Gas, wenn es von der betreffenden Heizvorrichtung weiterfließt.
Wenn das Gas den Überhitzer 38 durchfließt, ist es daher unter der kritischen Temperatur für Zwischenüberhitzer 40 bis auf gewisse Kesselbelastung. Wenn der Überhitzer im Gaskanal vor dem Zwischenüberhitzer 40 ist, liegt die Gastemperatur somit unter der kritischen Temperatur der Zwischenüberhitzers 40, bis etwa 40 % bis 50 % der Belastung erreicht sind. Zu diesem Zeitpunkt steht Kaltdampf zur Temperaturregelung gemäß dieser Erfindung zur Verfügung. Dieser Aspekt, dem gemäß keine Strömung durch den Zwischenüberhitzer benötigt wird, bevor die Einheit eine Belastung von 50 % erreicht hat, ist ein anderer Vorteil dieser Erfindung. Die meisten Standardsysteme erfordern Strömung durch den Zwischenüberhitzer in den früheren Phasen des Starts (heiß oder kalt), um dieselben vor dem Ausbrennen zu schützen. Somit soll ein teueres Bypaßsystem benutzt werden. Mit dem physikalischen Layout dieses Systems wird jedoch kein Bypaß erfordert, und die Startphasen des Systems können verkürzt werden.

Claims

1. Kraftwerk bestehend aus einer zweistufigen Dampfturbine und einer Dampferzeugungsanlage mit einer Wirbelschicht-Verbrennungssystem, das eine Wirbelschichtfeuerung (12), mindestens einen Abscheider (24), mindestens eine erste und eine zweite oder Endstufe des Zwischenüberhitzers, die hintereinander angeordnet sind, und einen Überhitzer (38) aufweist, gekennzeichnet durch

- Anordnung der ersten Stufe des Zwischenüberhitzers (42) und der zweiten oder Endstufe des Zwischenüberhitzers (40) hintereinander in einem gemeinsamen Gaskanal (34),

- Organe (54, 64) zur Aufteilung des Kaltdampfes von einer Turbine (52) in einen selektiven ersten und zweiten Teil und Leitung besagten ersten Teils durch die erste Stufe des Zwischenüberhitzers (42), und

- Organe (62) zur Wiedervereinigung des ersten und zweiten Teils und Leitung derselben durch die zweite Stufe des Zwischenüberhitzers (40).

2. Kraftwerk gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Überhitzer (38) stromabwärts von der genannten zweiten Stufe des Zwischenüberhitzers (40) angeordnet ist.

3. Kraftwerk gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Organe (54, 64) zur Aufteilung des Kaltdampfes eine Bypaßleitung (54) mit mindestens einem Stromregelventil (64) zur Umleitung eines selektierten Teils des Kaltdampfes aus einer Turbine an der ersten Stufe des Zwischenüberhitzers (42) vorbei direkt in die zweite oder Endstufe des Zwischenüberhitzers (40) aufweisen.

4. Kraftwerk gemäß Anspruch 1, gekennzeichnet durch mindestens ein Druckregelventil (56) am Eintritt zur ersten Stufe des Zwischenüberhitzers (42), welches Ventil auf die Differenz zwischen Rücklaufdampfdruck und Austrittsdampfdruck der ersten Stufe des Zwischenüberhitzers anspricht.

5. Kraftwerk gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Organe (64) zur Aufteilung des Kaltdampfes auf die Austrittstemperatur der zweiten Stufe des Zwischenüberhitzers (40) ansprechen.

6. Verfahren zur Regelung von Zwischenüberhitzer-Temperaturen in einem Dampferzeuger mit einem Wirbelschicht-Verbrennungssystem, das eine Wirbelschichtfeuerung, mindestens einen Heißabscheider und einen Zwischenüberhitzer aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß

- der Zwischenüberhitzer in eine erste und eine zweite oder Endstufe des Zwischenüberhitzers aufgeteilt ist und die erste und zweite Stufe des Zwischenüberhitzers in einem gemeinsamen Gaskanal hintereinander angeordnet sind,

- der zum Zwischenüberhitzer zurückfließende Kaltdampf in einen selektiven ersten und zweiten Teil aufgeteilt wird und der erste Teil durch die erste Stufe des Zwischenüberhitzers geleitet wird, und

- der erste Teil und der zweite Teil wiedervereinigt und durch die zweite oder Endstufe des Zwischenüberhitzers geleitet werden.

7. Verfahren gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur der zweiten Stufe des Zwischenüberhitzers auf etwa 538 ºC, plus minus 10 ºC gehalten wird.

8. Verfahren gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Teil des geteilten Kaltdampfes durch eine Bypaßleitung geleitet wird, die sich zwischen einem Eintritt und einem Austritt der ersten Stufe des Zwischenüberhitzers erstreckt.

9. Verfahren gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Dampftemperatur der zweiten oder Endstufe des Zwischenüberhitzers zur Aufteilung des Kaltdampfes in einen ersten und einen zweiten Teil geregelt wird.

10. Verfahren gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckdifferenz zwischen dem Rücklaufdampfdruck und dem Austrittsdampfdruck der ersten Stufe des Zwischenüberhitzers zur Aufteilung des Kaltdampfes in einen ersten und einen zweiten Teil geregelt wird.