EP0037858A1 - Steam power station with pressure-fired fluidised bed steam generator - Google Patents
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- F22B31/0015—Modifications of boiler construction, or of tube systems, dependent on installation of combustion apparatus; Arrangements of dispositions of combustion apparatus with combustion in a fluidized bed for boilers of the water tube type
Definitions
- the present invention relates to a steam power plant with a pressure-fired steam generator with a fluidized bed fire according to the preamble of claim 1.
- a major disadvantage of such steam generators is that, due to the high temperature, the tubes lying in the fluidized bed are exposed to the corrosive attack of the combustion gases and therefore have to be replaced in a relatively short time.
- the combustion air is supplied to a steam generator 1 from a charging group 2 under pressure, for example 8-10 bar, via a main air line 3 in various ways.
- the charging group 2 consists of a gas turbine 4 driven by the flue gases of the steam generator with an open circuit, a compressor 5 rigidly coupled to the gas turbine and a starting motor 6 which is used to start up and which is uncoupled after the stationary operating state of the system has been reached.
- An air supply line 7 branches off from line 3, through which air is conveyed under a perforated inflow floor 8, which forms the moving bed grate.
- the air flowing through acts as a carrier stream for the fuel particles, which are kept in suspension and form the fluidized bed.
- Another part of the combustion air is branched off from the line 7 through a cooling air line 9 and directed at 10 into a cooling air space delimited by the outer shell 11 and inner shell 12 of the steam generator, from which it is provided in the inner shell 12 below the inflow base 8 Slots 13 exits under the inflow floor.
- the ash discharge device 14, the coal feed device 15 and the additive feed device 16, with which an additive, such as limestone or dolomite, for admixing the sulfur compounds in a known manner, are symbolically indicated on the left side of the steam generator 1.
- the fluidized bed is designated 17.
- the flue gases flow in sequence in the boiler train through a pre-evaporator tube bundle 18, a superheater tube bundle 19 and an evaporator tube bundle 20.
- the steam collector 21 is arranged outside the flue gas stream in the flow direction of the boiler water after the evaporator tube bundle 20.
- the steam excreted in the steam collector 21 enters the superheater tube bundle 19 and further through a steam line 22 into a steam turbine 24 of a steam turbine generator group 23, the generator 25 of which supplies the mains current.
- the exhaust steam from the turbine 24 passes into a condenser 26, from which a feed water pump 27 conveys the condensate into the pre-evaporator heating bundle 18.
- a bypass flue gas duct is provided, which is separated from the flue gas duct by partitions 28, 29 and 30, which form three short ducts.
- a bypass flow control flap 31, 32 and 33 in each of these channels enables the flue gas flow through the individual sections of the flue gas flue with the three steam heating surfaces 18, 19 and 20 individually or combined in fine stages to control or regulate and, in cooperation with other regulators described below, to fine-tune the steam output and the temperature of the flue gases after the boiler to the respective requirements.
- the flue gases pass from the steam generator 1 through a flue gas discharge line 34 into a cyclone dust separator 35, in which a large part of the unburned dust-like components is separated out. These are discharged with part of the flue gases via a dust return line 36 into an injector 37, which blows them into the fluidized bed through a dust introduction line 38.
- a part of the remaining, partially dedusted flue gas passes into a secondary flow control circuit, consisting of a flue gas bypass line 39, 40, a flue gas bypass flap 41, a flue gas cooler 42 and a fan 43:
- a flue gas bypass line 39, 40 When the flap 41 is open, the flue gas from the fan 43 is partly mentioned in the injector 37 Dust injection is conveyed via line 38 into the fluidized bed and partly into a flue gas / air mixer 44.
- flue gas is mixed with combustion air branched off from line 3 in such a ratio and introduced through line 45 under the fluidized bed that the fluidized bed temperature is kept at an optimal value in connection with the other control options.
- the main coolant for the flue gas cooler 42 is water, which, because of the relatively high flue gas temperature, which can still be 500 ° C., for example, is used to generate steam, for example working or heating steam or else to overheat the turbine steam can be.
- a secondary bypass line 46 branches off from the flue gas bypass line 39, 140 in front of the flue gas bypass flap 41, in which a secondary bypass control flap 47 is provided and which opens in front of the fan 43 into the bypass line 40, via which the majority of the flue gas bypass branched off for temperature control in the fluidized bed normally flows.
- the steam output can be varied or varied within a wide range . be managed.
- the means with which the objectives of the invention are achieved thus consist of the three control flaps 31, 32, 33 in the steam generator, the flue gas bypass lines 39, 40, 46 and the flaps 41, 47 provided in these lines, as well as the cooler 42 and the fan 43.
- the coolant flow through the cooler and the delivery capacity of the fan, the fluidized bed can be kept at an allowable temperature by avoiding the disadvantages that are associated with cooling pipes laid in the fluidized bed by the heat dissipation in the cooler 42 and the heat transferred to the heating surfaces in the steam boiler Optimally adapt the heat to the required steam output.
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Abstract
Dampfkraftwerk mit druckgefeuertem Dampferzeuger (1) mit Fließbettfeuerung und durch die Rauchgase der Feuerung angetriebener Ladegruppe (2), wobei die Kesselheizflächen (18, 19, 20) ausschließlich außerhalb der Wirbelschicht (17) des Fließbettes angeordnet und im Dampferzeuger (1) Nebenstromregelklappen (31, 32, 33) zur Steuerung und Regelung der Dampfleistung vorgesehen sind. Zu diesem Zweck und zur Kühlung der Wirbelschicht ist außerdem eine Rauchgasnebenstromleitung (39, 40) mit mindestens einer Nebenstromregelklappe (41), einem Rauchgaskühler (42) und einem Ventilator (43) vorhanden.Steam power plant with a pressure-fired steam generator (1) with fluidized bed firing and a charging group (2) driven by the flue gases of the firing, the boiler heating surfaces (18, 19, 20) being arranged exclusively outside the fluidized bed (17) of the fluidized bed and in the steam generator (1) bypass flow control flaps (31 , 32, 33) are provided for controlling and regulating the steam output. For this purpose and for cooling the fluidized bed, there is also a flue gas bypass line (39, 40) with at least one bypass control flap (41), a flue gas cooler (42) and a fan (43).
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Dampfkraftwerk mit druckgefeuertem Dampferzeuger mit Fliessbettfeueruhg nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The present invention relates to a steam power plant with a pressure-fired steam generator with a fluidized bed fire according to the preamble of claim 1.
Bei den bekannten druckgefeuerten Dampferzeugern mit Fliessbettfeuerung wird die Verbrennungswärme grösstenteils auf die in der Wirbelschicht der Fliessbettfeuerüng liegenden Wasserrohre übertragen; um eine Kühlung der Wirbelschicht und die optimale Verbrennungstemperatur zu erhalten.In the known pressure-fired steam generators with fluid bed firing, the heat of combustion is largely transferred to the water pipes in the fluidized bed of the fluid bed firing; to keep the fluidized bed cool and the optimal combustion temperature.
Ein grosser Nachteil solcher Dampferzeuger liegt darin, dass infolge der hohen Temperatur die in der Wirbelschicht lie- 'genden Rohre dem korrosiven Angriff der Verbrennungsgase ausgesetzt sind und daher in verhältnismässig kurzer Zeit erneuert werden müssen.A major disadvantage of such steam generators is that, due to the high temperature, the tubes lying in the fluidized bed are exposed to the corrosive attack of the combustion gases and therefore have to be replaced in a relatively short time.
Statt durch solche in die Wirbelschicht verlegte Kühlrohre kann die Verbrennungswärme der Wirbelschicht auch durch einen erhöhten Luftdurchsatz entzogen werden. Dies bringt aber den Nachteil mit sich, dass dann die Turbine ein grösseres Rauchgasvolumen zu verarbeiten hat und die Ladegruppe ebenso wie der Filter dementsprechend grösser dimensioniert werden muss. Mit der vorliegenden, im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 definierten Erfindung sollen diese Nachteile vermieden und darüber hinaus ein Dampfkraftwerk mit druckgefeuertem Dampferzeuger geschaffen werden, das hohe Ansprüche in Bezug auf guten Wirkungsgrad, gute Regelbarkeit und wirtschaftlichen Betrieb erfüllt.Instead of such cooling pipes laid in the fluidized bed, the heat of combustion of the fluidized bed can also be removed by increasing the air throughput. However, this has the disadvantage that the turbine then has to process a larger volume of flue gas and the charging group and the filter have to be dimensioned accordingly. With the present invention defined in the characterizing part of patent claim 1, these disadvantages are to be avoided and, moreover, a steam power plant with a pressure-fired steam generator is to be created which meets high demands with regard to good efficiency, good controllability and economical operation.
Die Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf das in der Zeichnung dargestellte Ausführungsbeispiel näher beschrieben.The invention is described below with reference to the embodiment shown in the drawing.
Einem Dampferzeuger l wird die Verbrennungsluft von einer Ladegruppe 2 unter Druck, beispielsweise 8 - 10 bar, über eine Lufthauptleitung 3 auf verschiedenen Wegen zugeführt. Die Ladegruppe 2 besteht aus einer von den Rauchgasen des Dampferzeugers angetriebenen Gasturbine 4 mit offenem Kreislauf, einem mit der Gasturbine starr gekuppelten Verdichter 5 und einem zum Anfahren dienenden Startmotor 6, der nach Erreichen des stationären Betriebszustandes der Anlage abgekuppelt wird.The combustion air is supplied to a steam generator 1 from a
Von der Leitung 3 zweigt eine Luftzuführleitung 7 ab, durch die Luft unter einen gelochten Anströmboden 8 gefördert wird, der den Fliessbettrost bildet. Die durchströmende Luft wirkt als Trägerstrom für die Brennstoffpartikel, die damit in Schwebe gehalten werden und die Wirbelschicht bilden. Ein weiterer Teil der Verbrennungsluft wird aus der Leitung 7 durch eine Kühlluftleitung 9 abgezweigt und bei 10 in einen vom Aussenmantel 11 und Innenmantel 12 des Dampferzeugers begrenzten Kühlluftraum geleitet, aus dem sie durch unterhalb des Anströmbodens 8 im Innenmantel 12 vorgesehene Schlitze 13 unter dem Anströmboden austritt.An
Symbolisch angedeutet sind an der linken Seite des Dampferzeugers 1 die Aschenaustrageinrichtung 14, die Kohlezuführeinrichtung 15 und die Additivzuführeinrichtung 16, mit der in bekannter Weise der Kohlenwirbelschicht ein Zusatz, wie beispielsweise Kalkstein oder Dolomit, zur Neutralisierung der Schwefelverbindungen beigemischt wird. Die Wirbelschicht ist mit 17 bezeichnet.The
Die Rauchgase durchströmen im Kesselzug der Reihe nach ein Vorverdampferrohrbündel 18, ein Ueberhitzerrohrbündel 19 und ein Verdampferrohrbündel 20. Der Dampfsammler 21 ist ausserhalb des Rauchgaszuges in Flussrichtung des Kessel- - wassers nach dem Verdampferrohrbündel 20 angeordnet. Der im Dampfsammler 21 ausgeschiedene Dampf gelangt in das Ueberhitzerrohrbündel 19 und weiter durch eine Dampfleitung 22 in eine Dampfturbine 24 einer Dampfturbogeneratorgruppe 23, deren Generator 25 den Netzstrom liefert. Der Abdampf aus der Turbine 24 gelangt in einen Kondensator 26, aus dem eine Speisewasserpumpe 27 das.Kondensat in das Vorverdampferheizbündel 18 fördert.The flue gases flow in sequence in the boiler train through a
Parallel zum Rauchgaszug, in dem sich die drei Dämpfheizflächen 18, 19, 20 befinden, ist ein Nebenstromrauchgaskanal vorgesehen, der gegenüber dem Rauchgaszug durch Trennwände 28, 29 und 30 separiert ist,die drei kurze Kanäle bilden. Je eine Nebenstromregelklappe 31, 32 und 33 in diesen Kanälen ermöglichen es, den Rauchgasstrom durch die einzelnen Abschnitte des Rauchgaszuges mit den drei Dampfheizflächen 18, 19 und 20 einzeln oder kombiniert feinstufig zu steuern oder zu regeln und damit im Zusammenwirken mit weiteren, im folgenden beschriebenen Regelorganen die Dampfleistung sowie die Temperatur der Rauchgase nach dem Kessel dem jeweiligen Bedarf feinstufig anzupassen.Parallel to the flue gas duct, in which the three
Aus dem Dampferzeuger 1 gelangen die Rauchgase durch eine Rauchgasableitung 34 in einen Zyklonstaubabscheider 35, in dem ein grosser Teil der unverbrannten staubförmigen Bestandteile ausgeschieden wird. Diese werden mit einem Teil der Rauchgase über eine Staubrückführleitung 36 in einen Injektor 37 abgeführt, der sie durch eine Staubeinführleitung 38 in die Wirbelschicht einbläst.The flue gases pass from the steam generator 1 through a flue
Vom restlichen, teilentstaubten Rauchgas gelangt ein Teil weiter in einen Nebenstromregelkreis, bestehend aus einer Rauchgasnebenstromleitung 39, 40, einer Rauchgasnebenstromklappe 41, einem Rauchgaskühler 42 und einem Ventilator 43: Bei offener Klappe 41 wird das Rauchgas vom Ventilator 43 teils in den Injektor 37 zur erwähnten Staubeinblasung über die Leitung 38 in die Wirbelschicht und teils in einen Rauchgas/Luft-Mischer 44 gefördert. In letzterem wird Rauchgas mit aus der Leitung 3 abgezweigter Verbrennungsluft in einem solchen Verhältnis gemischt und durch eine Leitung 45 unter das Fliessbett eingeführt, dass die Wirbelschichttemperatur in Verbindung mit den anderen Regelüngsmöglichkeiten auf einem jeweils optimalen Wert gehalten wird.A part of the remaining, partially dedusted flue gas passes into a secondary flow control circuit, consisting of a flue
Als Kühlmittel für den Rauchgaskühler 42 kommt hauptsächlich Wasser in Frage, wobei dieses wegen der verhältnismässig hohen Rauchgastemperatur, die z.B. noch 500°C betragen kann, zur Erzeugung von Dampf, z.B. Arbeits- oder Heizdampf oder aber auch zur Ueberhitzung des Turbinendampfes, verwendet werden kann.The main coolant for the
Von der Rauchgasnebenstromleitung 39, 140 zweigt vor der Rauchgasnebenstromklappe 41 eine sekundäre Nebenstromleitung 46 ab, in der eine sekundäre Nebenstromregelklappe 47 vorgesehen ist und die vor dem Ventilator 43 in die Nebenstromleitung 40 mündet, über die normalerweise der Hauptteil des für die Temperaturregelung im Wirbelbett abgezweigten Rauchgasnebenstromes fliesst.A
Mit den zwei vorerwähnten Nebenstromregelkreisen und den drei Nebenstromregelklappen 31, 32 und 33 im Dampferzeuger 1 sowie durch entsprechende Dosierung der in den Injektor 37 und in den Rauchgas/Luft-Mischer 44 abzuzweigenden abgekühlten Rauchgase bzw. Verbrennungsluft kann die Dampfleistung in einem weiten Bereich variiert bzw. geregelt werden.With the two aforementioned bypass flow control circuits and the three bypass
Der Teil der Rauchgase, der hinter dem Zyklonabscheider 35 nach der Abzweigung der Leitung 39 noch übrigbleibt, naturgemäss der Hauptteil der im Dampferzeuger 1 gebildeten Rauchgase, gelangt nach Passieren eines Elektrofilters 48, aus dem der dort abgeschiedene Reststaub durch eine Staubableitung 49 entfernt wird, über eine Turbinenrauchgaszuleitung 50 zur Arbeitsleistung in die Gasturbine 4.The part of the flue gases that remains behind the
Wie bei allen Dampferzeugern mit Fliessbettfeuerung werden die Heizflächen des Dampfsystems infolge des hohen Staubgehalts der Rauchgase nach der Wirbelschicht verhältnismässig rasch verschmutzen, so dass auch für diese Anlage eine Reinigungseinrichtung, beispielsweise nach dem Prinzip des Abklopfens oder Kugelstrahlens, vorgesehen werden muss. Die Mittel, mit denen die Ziele der Erfindung erreicht werden, bestehen also aus den drei Regelklappen 31, 32, 33 im Dampferzeuger, den Rauchgasnebenstromleitungen 39, 40, 46 und den in diesen Leitungen vorgesehenen Klappen 41, 47 sowie dem Kühler 42 und dem Ventilator 43. Durch die Stellung der . Klappen, den Kühlmitteldurchfluss durch den Kühler und die Förderleistung des Ventilators lässt sich die Wirbelschicht unter Vermeidung der Nachteile, die in der Wirbelschicht verlegte Kühlrohre mit sich bringen, durch die Wärmeabfuhr im Kühler 42 auf einer zulässigen Temperatur halten und die auf die Heizflächen im Dampfkessel übertragene Wärme der jeweils erforderlichen Dampfleistung optimal anpassen.As with all steam generators with fluid bed firing, the heating surfaces of the steam system will become soiled relatively quickly due to the high dust content of the flue gases after the fluidized bed, so that a cleaning device must also be provided for this system, for example based on the principle of tapping or shot peening. The means with which the objectives of the invention are achieved thus consist of the three
- 1 Dampferzeuger1 steam generator
- 2 Ladegruppe2 loading group
- 3 Lufthauptleitung3 main air duct
- 4 Gasturbine4 gas turbine
- 5 Verdichter5 compressors
- 6 Startmotor6 start motor
- 7 Luftzuführleitung7 air supply line
- 8 Anströmboden8 inflow floor
- 9 Kühlluftleitung9 Cooling air line
- 10 Eintrittsstelle der Kühlluft10 entry point of the cooling air
- 11 Aussenmantel des Dampferzeugers11 outer jacket of the steam generator
- 12 Innenmantel des Dampferzeugers12 Inner jacket of the steam generator
-
13 Schlitze im Innenmantel 1213 slots in the
inner jacket 12 - 14 Aschenaustrageinrichtung14 ash discharge device
- 15 Kohlezuführeinrichtung15 coal supply device
- 16 Additivzuführeinrichtung16 Additive feed device
- 17 Wirbelschicht17 fluidized bed
- 18 Vorverdampferrohrbündel18 pre-evaporator tube bundles
- 19 Ueberhitzerrohrbündel19 superheater tube bundles
- 20 Verdampferrohrbündel20 evaporator tube bundles
- 21 Dampfsammler21 steam collectors
- 22 Dampfleitung22 steam pipe
- 23 Dampfturbogeneratorgruppe23 steam turbine generator group
- 24 Dampfturbine24 steam turbine
- 25 Generator25 generator
- 26 Kondensator26 capacitor
- 27 Speisewasserpumpe27 Feed water pump
- 28 Trennwand28 partition
- 29 Trennwand29 partition
- 30 Trennwand30 partition
- 31 Nebenstromregelklappe31 Bypass flow control valve
- 32 Nebenstromregelklappe32 Bypass flow control valve
- 33 Nebenstromregelklappe33 Bypass flow control valve
- 34 Rauchgasableitung34 Flue gas discharge
- 35 Zyklonstaubabscheider35 cyclone dust separators
- 36 Staubrückführleitung36 Dust return line
- 37 Injektor37 injector
- 38 Staubeinführleitung38 dust introduction line
- 39, 40 Rauchgasnebenstromleitung39, 40 flue gas bypass
- 41 Rauchgasnebenstromklappe41 flue gas bypass valve
- 42 Rauchgaskühler42 flue gas cooler
- 43 Ventilator43 fan
- 44 Rauchgas/Luft-Mischer44 flue gas / air mixer
- 45 Leitung45 line
- 46 Sekundäre Rauchgasnebenstromleitung46 Secondary flue gas bypass
- 47 Sekundäre Rauchgasnebenstromregelklappe47 Secondary flue gas bypass control valve
- 48 Elektrofilter48 electrostatic precipitators
- 49 Staubableitung49 Dust removal
- 50 Turbinenrauchgaszuleitung50 turbine flue gas feed line
Claims (2)
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