DK166043B - Forbraendingsanlaeg med et fluidiseret leje, hvor vandstroemmen til fordamperen kan reguleres, saaledes at der ved belastningsbortfald opnaas en hensigtsmaessig vandstroem til fordamper og overheder - Google Patents

Description

i

DK 166043 B

Opfindelsen angår et kraftanlæg med forbrænding af et brændsel ved et tryk, der væsentligt overstiger atmosfæretrykket i et hvirvelleje omfattende, et brændkammer med vandkølede vægge, som danner en fødevandsforvarmer, en i brændkammeret anbragt fordamper med i brændkam-5 meret anbragte rør, som optager varme fra hvirvel lejet og afkøler dette og, mindst en i brændkammeret anbragt overheder. Dette kraftanlæg er et såkaldt PFBC kraftanlæg, hvor PFBC er begyndelsesbogstaverne i det engelske udtryk Pressurized Fluidized Bed Combustion.

10 I et PFBC kraftanlæg indebærer en optimal dimensionering af fødevands-forvarmer, fordamper og overheder specielle problemer ved meget lav belastning. Det er fordelagtigt at udnytte et brændkammers afkølede vægge til at forvarme fødevandet. De kan danne hele fødevandsforvarme-ren eller en del deraf. Ved meget lav belastning kan den nødvendige 15 vandstrøm til afkøling af brændkammerets vægge overstige vandbehovet i anlæggets fordamper. Dette indebærer, at en alt for lille del af tilført vand fordampes i fordamperen. Dampstrømmen gennem overhederen kan blive utilstrækkelig, således at dens kedel rør får for høj temperatur og beskadiges. Ved bortfald af belastning og GT-trip medfører det sto-20 re varmeindhold i brændkammerets lejemasse specielle problemer. Den vandstrøm, der er nødvendig for afkøling af brændkammerets vægge, er så stor, at samme strøm, gennem en efterfølgende fordamper, medfører, at der dannes meget lidt damp, og at overhederens rør ikke opnår en tilstrækkelig dampstrøm til deres afkøling, hvorfor der er risiko for 25 at disse beskadiges.

Det er formålet med opfindelsen at afhjælpe disse ulemper ved de kendte kraftanlæg.

30 Dette opnås ifølge opfindelsen i et kraftanlæg, som er særpræget ved, at en by-pass ledning med en reguleringsventil er forbundet med en forbindelsesledning mellem de afkølede brændkammervægge, som danner fødevandsforvarmeren og fordamperen, gennem hvilken by-pass ledning og ventil en del af en fødevandsstrøm kan afledes, således at dampdannel-35 se opretholdes i fordamperen under alle driftsforhold og ved bortfald af belastning. Ved hjælp af ventilen i by-pass ledningen reguleres vandstrømmen til fordamperen, således at der opretholdes en hensigtsmæssig vandstrøm i fordamper og overheder ved bortfald af belastning eller ved lav belastning.

DK 166043 B

2

Opfindelsen vil herefter forklares nærmere under henvisning til den medfølgende tegning, hvor fig. 1 viser et skematisk billede af et PFBC kraftanlæg ifølge op-5 findel sen, og fig. 2 et blokskema over et sådant anlæg.

I figurerne betegner 10 en trykbeholder. I denne er der arrangeret et brændkammer 12 med afkølede panelvægge 14, som indeholder kølerør 16.

10 En fordeler 18 for forbrændingsluft opdeler brændkammeret 12 i et forbrændingsrum 20 og et askerum 22. Et rum 24 mellem trykbeholderen 10 og brændkammeret 12 indeholder komprimeret forbrændingsluft og står i forbindelse med fordeleren 18's rør 26 og mundstykker 28. Gennem disse mundstykker 28 tilføres luft til forbrændingsrummet 20 for fluidise-15 ring af materialet i lejet 30 og forbrænding af brændstof, som tilføres via en ledning 32 fra et ikke-vist brændselsforråd. Frisk lejemateriale kan tilføres sammen med brændslet. Mellem 1uftfordelerrørene 26 findes der spalter 34, hvorigennem forbrugt materiale i lejet 30 samt aske kan strømme fra forbrændingsrummet 20 til askerummet 22. Fra 20 dette udtages materiale via en ledning 36 og en celleføder 38.

Forbrændingsgasser, som er dannet ved forbrændingen, samles i forbrændingsrummets fribord og føres gennem en ledning 40 til et rensningsanlæg, som er symboliseret ved en cyklon 42. Herfra føres renset gas 25 gennem en ledning 44 til en gasturbine 46, og fra denne videre gennem en ledning 48 til en economiser 50 og derfra til en ikke-vist skorsten. Gasturbinen 46 driver en kompressor 52, som via en ledning 54 føder rummet 24 med komprimeret forbrændingsluft, samt en generator 56, der tillige kan anvendes som startmotor. Mellem ledningerne 44 og 30 54 er der anbragt en kortslutningsledning 58. I ledningerne 44,54,58 er der anbragt ventiler 60,62,64. Under drift er ventilerne 60 og 62 åbne, og ventilen 64 er lukket. Ved driftsforstyrrelse med bortfald af belastning og turbinetrip åbnes ventilen 64 i kortslutningsledningen 58, og ventilerne 60 samt 62 lukkes.

35 I brændkammeret 12's forbrændingsrum 20 er der anbragt en fordamper 66 og en overheder 68, som frembringer damp til en dampturbine 70, og som afkøler lejet 30. Turbinen 70 driver en generator 72. Overhederen 68 kan, som vist i blokskemaet i fig. 2, være opdelt i en første del 68a

DK 166043 B

3 og en anden del 68b. Mellem disse kan der være anbragt en vandindsprøjtningsindretning 75 for regulering af damptemperaturen.

Vand fra en fødevandstank 74 pumpes, ved hjælp af en pumpe 76 via en 5 ledning 78, economiseren 50 og en ledning 80, til brændkammervæggen 14's rør 16, som udgør en fødevandsforvarmer. Det fødevand, som er opvarmet i væggen 14's rør 16, føres videre til fordamperen 66. Mellem denne og overhederen 68 er der anbragt en vandudskiller 84. Fra overhederen 68 føres damp igennem en ledning 86 med en reguleringsventil 10 88 til turbinen 70. Damp fra turbinen 70 føres til en kondensator 90.

Kondensatet pumpes med en pumpe 92 gennem en ledning 94 til fødevands-tanken 74. Mellem dampledningen 86 og kondensatoren 90 er der anbragt en by-pass ledning 96 med en ventil 98, gennem hvilken damp kan dumpes til kondensatoren 90 ved bortfald af generatoren 72's belastning og 15 aflukning af dampreguleringsventilen 88. Vandudskilleren er gennem en ledning 100, med en reguleringsventil 102, forbundet med fødevandstan-ken 74 for bortledning af udskilt vand. En ledning 104 med en reguleringsventil 106 forbinder overføringsledningen 82 for forvarmet fødevand fra brændkammervæggen 14's rør 16 til fordamperen 66. Et antal 20 følere for måling af temperaturer, vandstrøm, dampstrøm osv., og som indgår i betjeningsorganerne for anlæggets ventiler, er forbundet med et ikke-vist signalbehandlings- og reguleringsudstyr.

Ved en driftsforstyrrelse med bortfald af belastning, der forårsager 25 et turbinetrip, udføres reguleringsopgaver, som mindsker energiudviklingen i brændkammeret. Brændselstilførelsen afbrydes, lejehøjden sænkes, luftstrømmen mindskes, kvælstof kan tilføres osv. Dette indebærer, at varmeoptagningen i fordamperen mindskes. Den nødvendige vandstrøm for afkøling af brændkammerets vægge mindskes ikke i samme takt 30 og udstrækning. En vandstrøm, som forhindrer en partiel kogning og dampdannelse i brændkammervæggen 14, medfører, at dampdannelsen i fordamperen 66 ophører. En tilstrækkelig afkøling af brændkammervæggene 14 og en tilstrækkelig dampdannelse i fordamperen 66 opnås ved, at fødevand, der er opvarmet i væggene 14, aftappes fra forbi ndel sesied-35 ningen 82 gennem en by-pass ledning 104, der har en reguleringsventil 106. Selv ved drift ved lav belastning kan der opnås en hensigtsmæssig balance mellem vandstrømmen til afkøling af brændkammervæggene 14 og vandstrømmen i fordamperen 66 og dampstrømmen ved overhederen 68 ved aftapning af fødevandet gennem ledningen 104 og ventilen 106 til føde- 5 4

DK 166043 B

vandstanken. Ved gasturbinetrip aftappes op til ca. 60 % af vandstrømmen i brændkammervæggene 14 via by-pass ledningen 104.

10 15 20 25 30 35

Claims (2)

1. Kraftanlæg med forbrænding af et brændsel ved et tryk, der væsentligt overstiger atmosfæretrykket i et hvirvelleje (30) omfattende, 5 et brændkammer (12) med vandkølede vægge (14), som danner en føde-vandsforvarmer, en i brændkammeret (12) anbragt fordamper (66) med i brændkammeret anbragte rør, som optager varme fra hvirvellejet (30) og afkøler dette og, 10 mindst en i brændkammeret (12) anbragt overheder (68), kende-t e gn e t ved, at en by-pass ledning (104) med en reguleringsventil (106) er forbundet med en forbindelsesledning (82) mellem de afkølede brændkammervægge (14), som danner fødevandsforvarmeren og fordamperen (66), gennem hvilken by-pass ledning (104) og ventil (106) en del af 15 en fødevandsstrøm kan afledes, således at dampdannelse opretholdes i fordamperen (66) under alle driftsforhold og ved bortfald af belastning.

2. Kraftanlæg ifølge krav 1, kendetegnet ved, at der mellem 20 fordamperen (66) og overhederen (68) er anbragt en vandudskiller (84). 25 30 35