EP2462378A2 - Verfahren zum betreiben eines mit einer dampftemperatur von über 650°c operierenden zwangdurchlaufdampferzeugers sowie zwangdurchlauf-dampferzeuger - Google Patents

Verfahren zum betreiben eines mit einer dampftemperatur von über 650°c operierenden zwangdurchlaufdampferzeugers sowie zwangdurchlauf-dampferzeuger

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EP2462378A2
EP2462378A2 EP10752274A EP10752274A EP2462378A2 EP 2462378 A2 EP2462378 A2 EP 2462378A2 EP 10752274 A EP10752274 A EP 10752274A EP 10752274 A EP10752274 A EP 10752274A EP 2462378 A2 EP2462378 A2 EP 2462378A2
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EP
European Patent Office
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steam
forced
flow
working medium
heat
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EP10752274A
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Thoralf Berndt
Qiurong Chen
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General Electric Technology GmbH
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Alstom Technology AG
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Publication date
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    • F22—STEAM GENERATION
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    • F22D1/00—Feed-water heaters, i.e. economisers or like preheaters
    • F22D1/32—Feed-water heaters, i.e. economisers or like preheaters arranged to be heated by steam, e.g. bled from turbines
    • F22D1/325—Schematic arrangements or control devices therefor
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Definitions

  • the invention relates to a method for operating a sliding pressure and with a steam temperature of about 650 0 C operating continuous flow steam generator and lowering the forced minimum flow, wherein the forced flow steam generator is integrated into the water / steam cycle of a power plant and the economizer of the once-through steam generator in water / Steam cycle direction seen upstream at least one HD preheater and / or a heat transfer system for further preheating of the feed water, wherein the / the HP preheater is heated by turbine steam and the heat transfer system external heat to the circulation medium water / steam is supplied.
  • Continuous flow or continuous flow steam generators are known from the publication "Kraftwerkstechnik", Springer-Verlag, 2nd edition 1994, Chapter 4.4.2.4-Zwang barnelle (page 171 to 174), Prof. Dr.-Ing
  • a continuous flow or continuous flow steam generator the heating of the combustion chamber or the gas train forming evaporator tubes - in contrast to a natural circulation or forced circulation steam generator with only partial evaporation of circulating water Vapor mixture - to an evaporation of the flow or working medium in the evaporator tubes in a single pass.
  • the turbine control valve With further load reduction in forced operation, the turbine control valve would have to be throttled, the pressure loss at 30% load of the continuous steam generator would be about 40-50 bar (energetic loss, wear on the turbine control valve with frequent driving in this load range). If throttling is not desired for the aforementioned reasons, the load range for the forced continuous operation of the continuous steam generator is limited to 40-100% of the full load. In hard coal-fired power plants, a forced continuous operation of the continuous steam generator with pure coal fire up to a partial load of about 25% is theoretically feasible.
  • the object of the invention is therefore to provide a method for operating a forced-circulation steam generator operating in sliding pressure and with a steam temperature of over 65O 0 C and lowering it of the forced passage minimum load, in which the abovementioned disadvantages are avoided or lowering the forced minimum throughput to about 30%. the full load is achieved. It is a further object of the invention to provide a forced once-through steam generator for carrying out the method.
  • the solution according to the invention provides a method for operating a forced-circulation steam generator operating in sliding pressure and with a steam temperature of more than 650 ° C. and lowering the forced passage minimum load as well as a forced-circulation steam generator for carrying out the method, which has the following advantages:
  • the temperature increase is reduced by the heat absorption of the feedwater after feed water pump on the HD preheater and / or the heat transfer system by up to about 50 Kelvin, so that the water outlet temperature due economizer due to the slightly improved Temperaturgrädtechnik the economizer heating surface falls by up to about 40 Kelvin, thereby ensuring sufficient subcooling at the evaporator inlet.
  • the reduction of heat absorption by means of a control valve which regulates the amount of the HP pre-heater supplied turbine tap steam.
  • the control valve is advantageously arranged in the bleed steam line, by means of which the Turbinenanzapfdampfstrom is guided from the turbine tap to the HD preheater.
  • the amount to the HD preheater and thus at the same time the heat absorption can be changed by the working medium and controlled influence on the medium temperature at the economizer outlet.
  • the same measure can be applied to the heat transfer system, in which the supply of the external heat flow is controlled by means of a control device and at the same time the heat absorption is controlled by the working medium.
  • the control device is advantageously arranged in the supply line or the supply channel, by means of which the external heat flow is conducted from a foreign source to the heat transfer system.
  • An advantageous embodiment provides that the reduction of the heat absorption by dividing the working medium flow into two partial flows (A n , A ⁇ 2 ), wherein the first partial flow (A n ) through the HD preheater and the second partial flow (A T2 ) via a Bypass line is guided and the two partial streams (A n , A T2 ) are controlled by means of at least one control valve.
  • a further advantageous embodiment provides that the reduction of the heat absorption by dividing the working medium flow into two partial flows (A T3 , A ⁇ 4 ), wherein the first partial flow (A T3 ) through the water / steam circuit side component of the heat transfer system and the second partial flow (A T4 ) is guided via a bypass line and the two partial flows (A T3 , A T4 ) are controlled by means of at least one control valve.
  • the amount of partial flow of the working medium flowing through the HP preheater or through the water / steam circuit side component of the heat transfer system can be influenced by the heat absorption thereof by changing the partial flow amount.
  • the predetermined temperature difference T D is 20 Kelvin. This ensures that evaporation on the economizer and segregation of the circulated working medium at the inlet of the evaporator is avoided.
  • An advantageous embodiment provides that 50% of the full load is taken as a predetermined partial load point L ⁇ to reduce heat absorption.
  • An advantageous embodiment provides that the heat transfer system is arranged in the direction of circulation of the working medium circuit seen upstream of the HP preheater.
  • a further advantageous embodiment provides for the heat-displacement system to be arranged in the direction of circulation of the working-medium circuit between the high-pressure preheaters.
  • a further advantageous embodiment seen in the direction of circulation of the working medium circuit to arrange the heat transfer system parallel to the HP preheater in a parallel circuit. This measure can easily further heat be supplied to the working medium for preheating or be absorbed by this.
  • FIG. 1 schematically shows the water / steam cycle of a power plant designed with a forced once-through steam generator
  • Fig. 2 as Figure 1, but alternative embodiment
  • Fig. 3 as Figure 1, but alternative design.
  • Figure 1 shows schematically illustrated the water / steam leading Hämedium- cycle 1 with a continuous or forced once-through steam generator (both terms mean the same, namely the generation of steam within the steam generator in a single pass) formed power plant.
  • the steam expanded in the MD / LP steam turbine (medium-pressure / low-pressure steam turbine) 17 is cooled in at least one condenser 2 and the condensate is subsequently heated in at least one LP preheater (low-pressure preheater) 3.1, 3.2 and by means of a feedwater pump 4 returned to the circuit 1 or to the desired operating pressure.
  • the feedwater is then further heated in one or more HD preheaters (high-pressure preheaters) 7.1, 7.2 and the economizer 9 and evaporated in the evaporator 10 and then superheated in the superheater 13 to 700 ° C, for example.
  • the exiting from the superheater 13 700 ° C hot steam is the HD steam turbine (high-pressure steam turbine) 14, partially relaxed therein and then reheated in a reheater 16 and fed to the MD / LP steam turbine 17, in which the steam is largely relaxed before he is fed back to the aforementioned circuit 1.
  • the water / steam working medium which is passed through tubes of heating mediums arranged in the continuous steam generator, is heated in the economizer heating surfaces 9, the evaporator heating surfaces 10, the superheater heating surfaces 13 and the reheater heating surfaces 16 of flue gases the combustion of fossil fuel in the combustion chamber, not shown, of the continuous steam generator arise.
  • the aforementioned heating surfaces 9, 10, 13 and 16 are all arranged in the continuous steam generator either as a radiation or as a contact heating.
  • the HP preheaters 7.1, 7.2 are heated by bleed steam, which is taken at tapping points 15 and / or 18 at the HP steam turbine 14 and / or at the MD / LP steam turbine 17.
  • the LP preheaters 3.1, 3.2 can also be heated by bleed steam from the MD / LP steam turbine 17 (not shown), which can be removed at the tapping point 18.
  • the or between the evaporator 10 and superheater 13 arranged (s) cyclone 1 1 serve only to separate in the startup and shutdown of the forced flow steam generator and in the load range below the forced minimum flow not evaporated water and upstream of the economizer 9 by means of a circulation pump 12 the water / Steam cycle 1 supply again.
  • a heat displacement system 5 is additionally integrated parallel to (see FIG. 2) or upstream (see FIG. 3) of the HP preheaters 7.1, 7.2 in the circuit 1, wherein the heat displacement system 5 is arranged in a parallel to the circuit 1 parallel circuit 28 according to the figure 2.
  • heat stream 22 such as steam, flue gas or hot air from an unillustrated external source of heat for further heating of the feed water is supplied to the heat displacement system by a foreign 5.
  • the heat transfer system 5 uses its own heat transfer medium, which circulates within the heat transfer system 5 by means of a circulation pump 5.3, the heat transfer circulation circuit also comprising a shut-off valve 5.4.
  • the component 5.2 of the heat transfer system 5 is through the supply line or supply channel (in flue gas or hot air as Fremd Anlagenstrom) 31 a Fremdtage 22 is supplied and transferred or moved by means of the heat transfer to the lying in the circuit 1 component 5.1 of the heat transfer system 5, from which the heat transferred to the feed water or to the working fluid of the circuit 1 is discharged.
  • the two components 5.1, 5.2 of the heat transfer system 5 thus each have the function of a heat exchanger.
  • the heat transfer system 5 seen in the direction of circulation of the working medium circuit 1 between the HP preheaters 7.1, 7.2 may be arranged (not shown).
  • the feedwater temperature before economizer 9 is lowered by up to about 50 Kelvin, so that a pressure throttling via the turbine control valve, not shown to achieve sufficient supercooling of the guided in the circuit 1 working fluid at the economizer outlet is no longer necessary and the live steam pressure can slide further down and
  • a forced continuous operation of the continuous steam generator down to a partial load range of 25% down with sufficient subcooling of the guided in the circuit 1 working fluid is made possible at the economizer outlet for all possible operating conditions.
  • the temperature difference T D is defined as the temperature difference of the determined boiling temperature derived from the measured medium pressure at the economizer outlet minus the measured medium temperature at the economizer outlet.
  • the method according to the invention it is ensured that with regard to the prevention of evaporation on the economizer 9 and a separation of the im Kreisl ⁇ uf 1 guided working medium at the inlet of the evaporator 10 is given sufficient security, since the medium temperature at the economizer outlet has a predetermined temperature difference T D compared to the boiling temperature at the corresponding economizer outlet pressure and the predetermined temperature difference T D represents a positive amount, the working fluid temperature at the economizer outlet below the boiling point is.
  • the predetermined temperature difference T D is preferably 20 Kelvin, ie, that the medium temperature at the economizer outlet is preferably 20 Kelvin below the boiling point based on the corresponding economizer outlet pressure.
  • the temperature difference T D can also be at least 15 Kelvin or more than 20 Kelvin.
  • a control valve 19, 20 is arranged in the tapping steam line 29, 30 by means of which or which tapping steam from the turbine tap 15, 18 to the HD preheater 7.1, 7.2 is performed.
  • the supply quantity of the turbine bleed steam flow to the / the HD preheater (s) 7.1, 7.2 and thus the heat absorption of the feedwater or working fluid after feed pump 4 can be controlled and adjusted so that the desired feedwater temperature with the predetermined temperature difference T D is achieved at the economizer outlet or sets. If, in addition to or instead of reducing the heat absorption of the HD preheater (s) 7.1, 7.2, the reduction of the heat absorption of the heat transfer system 5 is regulated, the amount of extraneous heat flow 22 supplied to the heat transfer system 5 can be regulated by a control device 21 arranged in the supply line 31 be managed.
  • the currently determined temperature difference T D at the economizer outlet is such that at the measuring point 23 at the economizer outlet, the current medium temperature and the current medium pressure are measured and these two values are fed to a process computer. From the determined current medium pressure, the process computer determines the The associated boiling temperature and compares it with the currently measured medium temperature. By this comparison, the current temperature difference T D is determined, which should have a related to the medium pressure at the economizer outlet predetermined value and, as stated above, should preferably be 20 Kelvin.
  • the process computer can send a corresponding control signal to the control valve (s) 19, 20, 24.1, 24.2, 25.1, 25.2, 26, 27 or control device 21 in order to regulate the reduction of the heat absorption in the HD preheater (s) 7.1, 7.2 and / or in the heat transfer system 5 accordingly.
  • the reduction of the heat absorption on the HD preheater (s) 7.1, 7.2 and / or on the heat transfer system 5 can be so far that by completely closing the / the control valve (s) 19, 20 and / or the control device 21 no more heat through the tap as mpfstrom to the / the HD preheater 7.1, 7.2 or passes through the external heat flow to the heat transfer system 5 and thus no heat absorption takes place.
  • the medium side pressure loss can be reduced by means of the bypass line (s) 8.1, 8.2, 6 Partial flow or the entire mass flow of the working medium is passed past the aforementioned components.
  • the HD preheater 7.1, 7.2 and / or the heat transfer system 5 can be switched off.
  • the control valve 27 is opened and the control valve 26 is closed.
  • the shutdown of the heat transfer system 5 can be done either in addition to or instead of the shutdown of the HP preheater 7.1, 7.2.
  • the two partial flows A n , A T2 can be controlled by means of at least one control valve 24.1, 24.2, 25.1, 25.2, either directly upstream or downstream (not shown) of / the HD preheater 7.1, 7.2 or in the respective bypass line 8.1 , 8.2 is arranged.
  • control valve 24.1, 24.2 or the partial flow A T2 be regulated by the arranged in the bypass line 8.1, 8.2 control valve 25.1, 25.2 or both streams A n , A T2 through the control valves 24.1, 24.2, 25.1, 25.2.
  • the partial flows A n can be different with regard to the partial flow quantity in the respective HP preheaters 7.1, 7.2, which consequently also applies to the partial flows A T2 in the respective bypass lines 8.1, 8.2 of the HP preheater 7.1, 7.2 applies.
  • the control valves can receive from a processor, not shown, the corresponding controlled variables that the processor determines or creates from the data that it receives from the measuring point 23 at the economizer outlet.
  • the reduction of the heat absorption within the / the HD preheater 7.1, 7.2 by means of the control valves 24.1, 24.2, 25.1, 25.2 can without or with the inclusion of the control valves 19, 20, the supply amount of the bleed steam to the / the HD preheater (s) 7.1, 7.2. Furthermore, the reduction of heat absorption within the component 5.1 of the heat transfer system 5 by means of the control valves 26, 27 without or with the involvement of the control device 21, which controls the supply amount of the external heat flow 22 to the component 5.2 of the heat transfer system 5, take place.
  • control device 21 In addition to the control device 21 is within the heat transfer system 5 the ability to close the shut-off 5.4 of the heat transfer circulation and turn off the circulation pump 5.3 to prevent the supply of heat to the component 5.1 of the heat transfer system 5, which is synonymous with the shutdown of the heat transfer system 5 and the heat absorption by the working medium in the heat transfer system. 5
  • a predetermined partial load point L ⁇ for reducing the heat absorption in at least one of the HP preheater 7.1, 7.2 and / or in the heat transfer system 5 preferably 50% of the full load can be taken.
  • this partial load point L ⁇ is then according to the invention as described above, the heat absorption in one or more of the HP preheater 7.1, 7.2 and / or reduced in the heat transfer system 5.
  • the predetermined partial load point L ⁇ can also be in the range between 40 and 60% of the full load.

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Abstract

Verfahren zum Betreiben eines im Gleitdruck und mit einer Dampftemperatur von über 650°C operierenden Zwangdurchlaufdampferzeugers und dessen Absenken der Zwangdurchlaufmindestlast, wobei der Zwangdurchlaufdampferzeuger in den Wasser/Dampf führenden Arbeitsmedium-Kreislauf eines Kraftwerkes eingebunden ist und der Economiser des Zwangdurchlaufdampferzeugers in Arbeitsmedium-Kreislaufrichtung gesehen stromaufwärts wenigstens einen HD-Vorwärmer und/oder ein Wärmeverschiebesystem zur Vorwärmung des Arbeitsmediums aufweist, wobei das Arbeitsmedium innerhalb des/der HD-Vorwärmer Wärme von einem zugeführten Turbinenanzapfdampfstrom und im Wärmeverschiebesystem Wärme von einem zugeführten Fremdwärmestrom aufnimmt, wobei bei Unterschreitung eines vorbestimmten Teillastpunktes ( LT ) die Wärmeaufnahme des Arbeitsmediums innerhalb wenigstens einem HD-Vorwärmer und/oder dem Wärmeverschiebesystem derart reduziert wird, dass die Temperatur des Arbeitsmediums Wasser/Dampf am Austritt des Economisers im Abstand einer vorbestimmten Temperaturdifferenz ( TD ) unterhalb der auf den entsprechenden Economiseraustrittsdruck bezogenen Siedetemperatur liegt sowie Zwangdurchlaufdampferzeuger zur Durchführung des Verfahrens.

Description

Beschreibung '
Verfahren zum Betreiben eines mit einer Dampftemperatur von über 6500C operierenden Zwangdurchlaufdampferzeugers sowie Zwangdurchlaufdampferzeuger
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Betreiben eines im Gleitdruck und mit einer Dampftemperatur von über 6500C operierenden Zwangdurchlaufdampferzeugers und dessen Absenken der Zwangdurchlaufmindestlast, wobei der Zwangdurchlaufdampferzeuger in den Wasser/Dampf-Kreislauf eines Kraftwerkes eingebunden ist und der Economiser des Zwangdurchlaufdampferzeugers in Wasser/Dampf-Kreislaufrichtung gesehen stromaufwärts wenigstens einen HD-Vorwärmer und/oder ein Wärmeverschiebesystem zur weiteren Vorwärmung des Speisewassers aufweist, wobei der/die HD-Vorwärmer mittels Turbinenanzapfdampf beheizt wird und über das Wärmeverschiebesystem Fremdwärme dem Kreislaufmedium Wasser/Dampf zugeführt wird.
Durchlauf- bzw. Zwangdurchlaufdampferzeuger sind aus der Druckschrift „Kraftwerkstechnik", Springer-Verlag, 2. Auflage 1994, Kapitel 4.4.2.4-Zwangdurchlauf (Seite 171 bis 174), Prof. Dr.-Ing. Karl Strauß bekannt, die in Kraftwerken zur Erzeugung von elektrischer Energie durch Verfeuerung von beispielsweise fossilen Brennstoffen zum Einsatz kommen. Bei einem Durchlauf- bzw. Zwangdurchlaufdampferzeuger führt die Beheizung der die Brennkammer oder den Gaszug bildenden Verdampferrohre - im Gegensatz zu einem Naturumlauf- oder Zwangsumlaufdampferzeuger mit nur teilweiser Verdampfung des im Umlauf geführten Wasser-Dampf-Gemisches - zu einer Verdampfung des Strömungs- bzw. Arbeitsmediums in den Verdampferrohren in einem einmaligen Durchlauf.
Der Wunsch nach Dampferzeugern mit höheren Wirkungsgraden und die bezüglich des Arbeitsmediums Dampf daraus resultierende Entwicklung des „700° C Kraftwerkes" zur Wirkungsgradssteigerung, die unter anderem den CGyAusstoß in die Atmosphäre verringern helfen, führt unter anderem zur Erhöhung der Dampfparameter des Dampferzeugers. Die Erzielung bzw. Realisierung von höheren Dampfparametern, d.h. höheren Drücken und Temperaturen des Arbeitsmediums Dampfes am Austritt des Dampferzeugers, stellt hohe Anforderungen an den Dampferzeuger selbst bzw. an das Verfahren zum Betreiben eines solchen Dampferzeugers. Die momentan geplanten und gebauten Durchlaufdampferzeuger mit hohen Dampfparametern von bis zu 600° C / 285 bar, bezogen auf den Frischdampfzustand, sind mit den z. Zt. vorhandenen bzw. zugelassenen Werkstoffen realisierbar und ein Zwischenschritt zu Durchlaufdampferzeugern mit noch höheren Dampfparametern von über 650° C / ca. 320 bar, bezogen auf den Frischdampfzustand, die in Zukunft realisiert werden sollen.
Bei den zukünftigen Kraftwerksanlagen mit einer Dampftemperatur von über 650° C (mit den 650° C ist die Frischdampftemperatur gemeint) wird derzeit von einem Betrieb analog der 600° C Kraftwerksanlagen ausgegangen, d.h. modifizierter Gleitdruck herab bis ca. 40 % Last und festgehaltenem Druck < ca. 40 % Last. Auf Grund der höheren Dampf parameter im Turbinen- bzw. Wasser/Dampfkreislauf steigt die Speisewassertemperatur über die Vorwärmstrecke um ca. 30 Kelvin gegenüber einem vergleichbaren 600° C-Prozess bzw. einer 600° C Kraftwerksanlage. Trotz Auslegung des Economisers mit geringer Aufwärmspanne kann eine ausreichende Unterkühlung am Economiser-Austritt bei Teillast (< 40%) im Zwangdurchlaufbetrieb für alle möglichen Betriebszuständen nicht mehr sichergestellt werden. Bei weiterer Lastabsenkung im Zwangdurchlauf betrieb müsste das Turbinenregelventil angedrosselt werden, der Druckverlust bei 30% Last des Durchlaufdampferzeugers wäre ca. 40-50 bar (energetischer Verlust, Verschleiß am Turbinenregelventil bei häufiger Fahrweise in diesem Lastbereich). Wird ein Androsseln aus vorgenannten Gründen nicht gewünscht, so wird der Lastbereich für den Zwangdurchlaufbetrieb des Durchlaufdampferzeugers auf 40-100% der Volllast eingeschränkt. Bei mit Steinkohle befeuerten Kraftwerksanlagen ist ein Zwangdurchlaufbetrieb des Durchlaufdampferzeugers mit reinem Kohlefeuer bis zu einer Teillast von ca. 25% theoretisch machbar. Die oben beschriebene Einschränkung auf einen Dampferzeugerlastbereich von 40-100% ist für den Kraftwerks betreiber ein Nachteil in der Flexibilität der Anlage, da der Dampferzeuger bei Lastfällen < 40% in den Umwälzbetrieb geht, was gleichbedeutend ist mit einem Temperaturabsturz an den dickwandigen Bauteilen des Durchlaufdampferzeugers und einer damit verbundenen Verkürzung der Lebensdauer dieser Bauteile. Am Umschαltpunkt vom Zwαngdurchlαuf- in den Umwälzbetrieb stürzen üblicherweise die Mediumtemperaturen des Arbeitsmediums Wasser/Dampf am HD-Austritt (HD = Hockdruck), ZÜ-Austritt (ZU = Zwischenüberhitzer) und in den Zyklonabscheidern deutlich ab. Liegt der Umschaltpunkt anstatt bei etwa 100 bar (600° C -Anlage) bei etwa 150 bar (700° C -Anlage), so ist der Temperaturabsturz des Mediums Dampf bei vergleichbarer Auslegung der Heizflächen wesentlich größer. Grund hierfür ist der unterschiedliche Verlauf der Isothermen und der Sattdampflinie im Nassdampfgebiet im h-p-Diagramm.
Aufgabe der Erfindung ist es nun, ein Verfahren zum Betreiben eines im Gleitdruck und mit einer Dampftemperatur von über 65O0C operierenden Zwangdurchlaufdampferzeugers und dessen Absenken der Zwangdurchlaufmindestlast zu schaffen, bei dem die vorgenannten Nachteile vermieden werden bzw. ein Absenken der Zwangdurchlaufmindestlast auf etwa 30 % der Volllast erreicht wird. Es ist ferner eine Aufgabe der Erfindung, einen Zwangdurchlaufdampferzeuger zur Durchführung des Verfahrens zu schaffen.
Die vorstehend genannte Aufgabe wird hinsichtlich des Verfahrens durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 1 und hinsichtlich des
Zwangdurchlaufdampferzeugers zur Durchführung des Verfahrens durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 10 gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
Durch die erfindungsgemäße Lösung wird ein Verfahren zum Betreiben eines im Gleitdruck und mit einer Dampftemperatur von über 6500C operierenden Zwangdurchlaufdampferzeugers und dessen Absenken der Zwangdurchlaύfmindestlast sowie ein Zwangdurchlaufdampferzeuger zur Durchführung des Verfahrens geschaffen, das bzw. der die nachfolgenden Vorteile aufweist:
- Größere Flexibilität für den Betrieb des Zwangdurchlaufdampferzeugers und somit der
Kraftwerksanlage,
- längere Lebensdauer der dickwandigen Bauteile des Zwangdurchlaufdampferzeugers,
- geringere Belastung des Turbinenregelventils hinsichtlich Verschleiß, - Eventuell energetischer Vorteil für den Gesαmtprozess (statt 50 bar Druckverlust über Turbinenregelventil mit 30 Grad kälterem Speisewasser).
Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen wird erreicht, dass die Temperaturerhöhung durch die Wärmeaufnahme des Speisewassers nach Speisewasserpumpe über die HD- Vorwärmer und/oder das Wärmeverschiebesystem um bis zu ca. 50 Kelvin reduziert wird, so dass die Wasseraustrittstemperatur nach Economiser bedingt durch die leicht verbesserte Temperaturgrädigkeit an der Economiserheizfläche um bis zu ca. 40 Kelvin fällt und dadurch eine ausreichende Unterkühlung am Verdampfereintritt sichergestellt ist.
In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung erfolgt die Reduzierung der Wärmeaufnahme mittels eines Regelventils, das die Menge des dem HD-Vorwärmer zugeführten Turbinenanzapfdampfstromes regelt. Das Regelventil ist dabei vorteilhaft in der Anzapf- Dampfleitung angeordnet, mittels der der Turbinenanzapfdampfstrom von der Turbinenanzapfstelle zum HD-Vorwärmer geführt wird. Durch diese Maßnahme kann gezielt bzw. geregelt die Menge zu dem HD-Vorwärmer und damit gleichzeitig die Wärmeaufnahme durch das Arbeitsmedium verändert werden und auf die Mediumtemperatur am Economiseraustritt Einfluss genommen werden. Die gleiche Maßnahme kann an dem Wärmeverschiebesystem angewandt werden, in dem die Zufuhr des Fremdwärmestromes mittels einer Regeleinrichtung geregelt wird und damit gleichzeitig die Wärmeaufnahme durch das Arbeitsmedium geregelt wird. Die Regeleinrichtung ist dabei vorteilhaft in der Zufuhrleitung bzw. dem Zufuhrkanal angeordnet, mittels der der Fremdwärmestrom von einer Fremdquelle zum Wärmeverschiebesystem geführt wird.
Zweckmäßig kann es sein, dass die Reduzierung der Wärmeaufnahme mittels eines Regelventils erfolgt, wobei die Zufuhr des Turbinenanzapfdampfstromes zu dem(n) HD- Vorwärmer(n) mittels Regelventil(en) bzw. die Zufuhr des Fremdwärmestromes zu dem Wärmeverschiebesystem völlig unterbunden wird und zumindest ein Teil des Arbeitsmediumstromes an dem HD-Vorwärmer bzw. an dem Wärmeverschiebesystem mittels Bypassleitung vorbeigeführt wird. Durch das Bypassen eines Teiles des Arbeitsmediumstromes wird der Druckverlust im HD-Vorwärmer bzw. im Wärmeverschiebesystem verringert. Im Falle der kompletten Bypassung des Arbeitsmediumstromes kann der/die Vorwärmer bzw. das Wärmeverschiebesystem abgeschaltet und außer Betrieb genommen werden.
Eine vorteilhafte Ausbildung sieht vor, dass die Reduzierung der Wärmeaufnahme durch Aufteilung des Arbeitsmediumstromes in zwei Teilströme ( An, Aτ2 ) erfolgt, wobei der erste Teilstrom ( An ) durch den HD-Vorwärmer und der zweite Teilstrom ( AT2 ) über eine Bypassleitung geführt wird und die zwei Teilströme ( An, AT2 ) mittels wenigstens einem Regelventil geregelt werden. Eine weitere vorteilhafte Ausbildung sieht vor, dass die Reduzierung der Wärmeaufnahme durch Aufteilung des Arbeitsmediumstromes in zwei Teilströme ( AT3, Aτ4 ) erfolgt, wobei der erste Teilstrom ( AT3 ) durch die Wasser/Dampf- kreislaufseitige Komponente des Wärmeverschiebesystem und der zweite Teilstrom ( AT4 ) über eine Bypassleitung geführt wird und die zwei Teilströme ( AT3, AT4 ) mittels wenigstens einem Regelventil geregelt werden. Damit kann auf die durch den HD-Vorwärmer bzw. durch die Wasser/Dampf-kreislaufseitige Komponente des Wärmeverschiebesystems strömende Teilstrommenge des Arbeitsmediums Einfluss auf deren Wärmeaufnahme genommen werden, indem die Teilstrommenge verändert wird.
Vorteilhaft ist es, dass die vorbestimmte Temperaturdifferenz TD 20 Kelvin beträgt. Damit ist sichergestellt, dass eine Verdampfung am Economiser sowie eine Entmischung des im Kreislauf geführten Arbeitsmediums am Eintritt des Verdampfers vermieden wird.
Eine vorteilhafte Ausbildung sieht vor, dass als vorbestimmter Teillastpunkt Lτ zur Reduzierung der Wärmeaufnahme 50% der Volllast genommen wird.
Eine vorteilhafte Ausbildung sieht vor, dass das Wärmeverschiebesystem in Kreislaufrichtung des Arbeitsmedium-Kreislaufes gesehen stromaufwärts des HD-Vorwärmers angeordnet ist. Bei mehreren vorhandenen HD-Vorwärmern sieht eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung vor, das Wärmeverschiebesystem in Kreislaufrichtung des Arbeitsmedium-Kreislaufes gesehen zwischen den HD-Vorwärmern anzuordnen. Schließlich sieht eine weitere vorteilhafte Ausbildung , vor, das Wärmeverschiebesystem in Kreislaufrichtung des Arbeitsmedium- Kreislaufes gesehen parallel zu dem HD-Vorwärmer in einem Parallel- Kreislauf anzuordnen. Durch diese Maßnahme kann in einfacher Weise weitere Wärme dem Arbeitsmedium zur Vorwärmung zugeführt werden bzw. von diesem aufgenommen werden.
Nachstehend sind Ausführungsbeispiele der Erfindung an Hand der Zeichnung und der Beschreibung näher erläutert.
Es zeigt:
Fig. 1 schematisch dargestellt den Wasser/Dampf-Kreislauf eines mit einem Zwangdurchlaufdampferzeuger ausgebildeten Kraftwerkes,
Fig. 2 wie Figur 1 , jedoch alternative Ausführung, Fig. 3 wie Figur 1 , jedoch alternative Ausführung.
Figur 1 zeigt schematisch dargestellt den Wasser/Dampf führenden Arbeitsmedium- Kreislauf 1 eines mit einem Durchlauf- bzw. Zwangdurchlaufdampferzeuger (beide Bezeichnungen meinen dasselbe, nämlich die Erzeugung des Dampfes innerhalb des Dampferzeugers in einem Durchlauf) ausgebildeten Kraftwerkes auf. Der in der MD-/ND- Dampfturbine (Mitteldruck-/Niederdruck- Dampfturbine) 17 entspannte Dampf wird in wenigstens einem Kondensator 2 gekühlt und das Kondensat anschließend in wenigstens einem ND-Vorwärmer (Niederdruck-Vorwärmer) 3.1 , 3.2 erwärmt und mittels einer Speisewasserpumpe 4 wieder in den Kreislauf 1 bzw. auf den gewünschten Betriebsdruck gebracht. Das Speisewasser wird anschließend in einem oder mehreren HD-Vorwärmern (Hochdruck- Vorwärmern) 7.1 , 7.2 sowie dem Economiser 9 weiter erwärmt und im Verdampfer 10 verdampft sowie anschließend im Überhitzer 13 auf beispielsweise 700° C überhitzt. Der aus dem Überhitzer 13 austretende 700° C heiße Frischdampf wird der HD- Dampfturbine (Hochdruck-Dampfturbine) 14 zugeführt, darin teilweise entspannt und anschließend nochmals in einem Zwischenüberhitzer 16 überhitzt und der MD-/ND- Dampfturbine 17 zugeführt, in der der Dampf weitestgehend entspannt wird, bevor er wieder dem eingangs erwähnten Kreislauf 1 zugeführt wird. Das Wasser/Dampf- Arbeitsmedium, das durch Rohre von im Durchlaufdampferzeuger entsprechend angeordneten Heizflächen geführt wird, wird in den Economiser-Heizflächen 9, den Verdampfer-Heizflächen 10, den Überhitzer- Heizflächen 13 und den Zwischenüberhitzer- Heizflächen 16 von Rauchgasen erhitzt, die bei der Verbrennung des fossilen Brennstoffes in der nicht dargestellten Brennkammer des Durchlaufdampferzeugers entstehen. Die vorgenannten Heizflächen 9, 10, 13 und 16 sind sämtlich im Durchlaufdampferzeuger entweder als Strahlungs- oder als Berührungsheizflächen angeordnet. Die HD-Vorwärmer 7.1 , 7.2 werden durch Anzapfdampf beheizt, der an Anzapfstellen 15 und/oder 18 an der HD-Dampfturbine 14 und/oder an der MD-/ND-Dampfturbine 17 entnommen wird. Die ND-Vorwärmer 3.1 , 3.2 können ebenfalls durch Anzapfdampf aus der MD-/ND- Dampfturbine 17 beheizt werden (nicht dargestellt), der an der Anzapfstelle 18 entnommen werden kann.
Der bzw. die zwischen Verdampfer 10 und Überhitzer 13 angeordnete(n) Zyklonabscheider 1 1 dienen lediglich dazu, im Anfahr- bzw. Abfahrbetrieb des Zwangdurchlaufdampferzeugers sowie im Lastbereich unterhalb der Zwangdurchlaufmindestlast nicht verdampftes Wasser abzuscheiden und stromaufwärts des Economisers 9 mittels einer Umwälzpumpe 12 dem Wasser/Dampf-Kreislauf 1 wieder zuzuführen.
Bei dem Wasser/Dampf-Kreislauf 1 gemäß der Figuren 2 und 3 ist zusätzlich noch ein Wärmeverschiebesystem 5 parallel zu (siehe Figur 2) bzw. stromaufwärts (siehe Figur 3) der HD-Vorwärmer 7.1 , 7.2 im Kreislauf 1 integriert, wobei das Wärmeverschiebesystem 5 gemäß der Figur 2 in einem parallel zu dem Kreislauf 1 gelegenen Parallel-Kreislauf 28 angeordnet ist. In den ' Anordnungen gemäß Figur 2 und 3 wird durch einen Fremd Wärmestrom 22, beispielsweise Dampf, Rauchgas oder Heißluft aus einer nicht dargestellten Fremdquelle, Wärme zur weiteren Erwärmung des Speisewassers dem Wärmeverschiebe-System 5 zugeführt. Das Wärmeverschiebe-System 5 benutzt einen eigenen Wärmeträger, der innerhalb des Wärmeverschiebe-Systems 5 mittels einer Zirkulationspumpe 5.3 zirkuliert, wobei der Wärmeträger-Zirkulationskreislauf noch ein Absperrventil 5.4 umfasst. Der Komponente 5.2 des Wärmeverschiebe-Systems 5 wird durch die Zufuhrleitung bzw. Zufuhrkanal (bei Rauchgas oder Heißluft als Fremdwärmestrom) 31 ein Fremdwärmestrom 22 zugeführt und mittels des Wärmeträgers an die im Kreislauf 1 liegende Komponente 5.1 des Wärmeverschiebe-Systems 5 übertragen bzw. verschoben, von der aus die übertragene Wärme an das Speisewasser bzw. an das Arbeitsmedium des Kreislaufes 1 abgegeben wird. Die beiden Komponenten 5.1 , 5.2 des Wärmeverschiebe-Systems 5 haben somit jeweils die Funktion eines Wärmetauschers. Bei Vorhandensein von mehreren HD-Vorwärmern 7.1 , 7.2 kann das Wärmeverschiebesystem 5 in Kreislaufrichtung des Arbeitsmedium-Kreislaufes 1 gesehen zwischen den HD-Vorwärmern 7.1 , 7.2 angeordnet sein (nicht dargestellt).
Im Volllastbetrieb sowie im Teillastbetrieb bis zu einem vorbestimmten Teillastpunkt Lτ herab wird das Wasser/Dampf-Arbeitsmedium in der Regel durch alle in Figur 1 bzw. Figur 2 bzw. Figur 3 aufgeführten Heizflächen bzw. Wärmetauscher des Wasser/Dampf-Kreislaufes 1 hindurchgeleitet und mit Ausnahme des Kondensators 2 darin erwärmt bzw. erhitzt. Erfindungsgemäß wird bei Unterschreitung des vorbestimmten Teillastpunktes Lτ die Wärmeaufnahme einzelner oder mehrerer HD-Vorwärmer 7.1 , 7.2 und/oder des Wärmeverschiebesystems 5 derart reduziert, , dass die Temperatur des Arbeitsmediums Wasser/Dampf am Austritt des Economisers im Abstand einer vorbestimmten Temperaturdifferenz TD unterhalb der auf den entsprechenden Economiseraustrittsdruck bezogenen Siedetemperatur liegt. Dadurch wird die Speisewassertemperatur vor Economiser 9 um bis zu ca. 50 Kelvin abgesenkt, so dass eine Druckandrosselung über das nicht dargestellte Turbinenregelventil zur Erreichung ausreichender Unterkühlung des im Kreislauf 1 geführten Arbeitsmediums am Economiseraustritt nicht mehr notwendig ist und der Frischdampfdruck weiter nach unten gleiten kann und somit ein Zwangdurchlaufbetrieb des Durchlaufdampferzeugers bis zu einem Teillastbereich von 25% herab mit ausreichender Unterkühlung des im Kreislauf 1 geführten Arbeitsmediums am Economiseraustritt für alle möglichen Betriebsbedingungen ermöglicht wird. Die Temperaturdifferenz TD wird definiert als die Temperaturdifferenz der ermittelten Siedetemperatur hergeführt aus dem gemessenen Mediumsdruck am Economiseraustritt minus der gemessenen Mediumstemperatur am Economiseraustritt.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird sichergestellt, dass hinsichtlich der Verhinderung einer Verdampfung am Economiser 9 sowie einer Entmischung des im Kreislαuf 1 geführten Arbeitsmediums am Eintritt des Verdampfers 10 eine ausreichende Sicherheit gegeben ist, da die Mediumtemperatur am Economiseraustritt eine vorbestimmte Temperaturdifferenz TD gegenüber der Siedetemperatur bei dem entsprechenden Economiseraustrittsdruck aufweist und die vorbestimmte Temperaturdifferenz TD einen positiven Betrag darstellt, wobei die Arbeitsmediumstemperatur am Economiseraustritt unterhalb der Siedetemperatur liegt. Die vorbestimmte Temperaturdifferenz TD beträgt vorzugsweise 20 Kelvin, d.h., dass die Mediumtemperatur am Economiseraustritt vorzugsweise 20 Kelvin unterhalb der auf den entsprechenden Economiseraustrittsdruck bezogenen Siedetemperatur liegt. Die Temperaturdifferenz TD kann auch minimal 15 Kelvin oder mehr als 20 Kelvin betragen.
Die Reduzierung der Wärmeaufnahme des/der HD-Vorwärmer(s) 7.1 , 7.2 bzw. des Wärmeverschiebesystems 5 kann dabei, abhängig von der aktuell ermittelten oben genannten Temperaturdifferenz TD, vorzugsweise geregelt erfolgen, um eine ausreichende Unterkühlung am Austritt des Economisers 9 bei optimalem Wirkungsgrad des Wasser/Dampf-Prozesses zu erreichen. Dazu wird in der Anzapf-Dampfleitung 29, 30 mittels der bzw. denen Anzapfdampf von der Turbinenanzapfung 15, 18 zum HD- Vorwärmer 7.1 , 7.2 geführt wird, ein Regelventil 19, 20 angeordnet. Mittels dieses Regelventils 19, 20 kann die Zufuhrmenge des Turbinen-Anzapfdampfstromes zu dem/den HD-Vorwärmer(n) 7.1 , 7.2 und somit die Wärmeaufnahme des Speisewassers bzw. Arbeitsmediums nach Speisepumpe 4 so geregelt und eingestellt werden, dass die gewünschte Speisewassertemperatur mit der vorbestimmten Temperaturdifferenz TD am Economiser-Austritt erzielt wird bzw. sich einstellt. Wird zusätzlich zu oder anstatt der Reduzierung der Wärmeaufnahme des/der HD-Vorwärmer(s) 7.1 , 7.2 die Reduzierung der Wärmeaufnahme des Wärmeverschiebesystems 5 geregelt, so kann durch eine in der Zufuhrleitung 31 angeordnete Regeleinrichtung 21 die Menge des dem Wärmeverschiebesystem 5 zugeführten Fremdwärmestromes 22 geregelt werden.
Die aktuell ermittelte Temperaturdifferenz TD am Economiser-Austritt erfolgt derart, dass an der Messstelle 23 am Economiser-Austritt die aktuelle Mediumtemperatur und der aktuelle Mediumdruck gemessen werden und diese beiden Werte einem Prozessrechner zugeführt werden. Aus dem ermittelten aktuellen Mediumdruck ermittelt der Prozessrechner die dαzugehörige Siedetemperatur und vergleicht sie mit der aktuell gemessenen Mediumtemperatur. Durch diesen Vergleich wird die aktuelle Temperaturdifferenz TD ermittelt, die einen auf den Mediumdruck am Economiseraustritt bezogenen vorbestimmten Wert haben soll und der, wie oben schon angeführt, vorzugsweise 20 Kelvin betragen soll. Weicht die aktuell ermittelte Temperaturdifferenz TD von dem Soll-Wert ab, so kann der nicht dargestellte Prozessrechner ein entsprechendes Regelsignal an das/die Regelventil (e) 19, 20, 24.1 , 24.2, 25.1 , 25.2, 26, 27 bzw. Regeleinrichtung 21 geben, um die Reduzierung der Wärmeaufnahme in den/dem HD-Vorwärmer(n) 7.1 , 7.2 und/oder in dem Wärmeverschiebesystem 5 entsprechend zu regeln.
Wenn es die aktuell ermittelte Temperaturdifferenz TD erfordert, kann die Reduzierung der Wärmeaufnahme an dem/den HD-Vorwärmer(n) 7.1 , 7.2 und/oder an dem Wärmeverschiebesystem 5 so weit erfolgen, dass durch völliges Schließen des/der Regelventils(e) 19, 20 und/oder der Regeleinrichtung 21 keine Wärmezufuhr mehr durch den Anzapf da mpfstrom an den/die HD-Vorwärmer 7.1 , 7.2 bzw. durch den Fremdwärmestrom an das Wärmeverschiebesystem 5 gelangt und somit auch keine Wärmeaufnahme mehr erfolgt. In diesem Fall kann durch das Bypassen des Arbeitsmediums an dem/den HD-Vorwärmer(n) 7.1 , 7.2 und/oder an dem Wärmeverschiebesystem 5 der mediumseitige Druckverlust reduziert werden, indem mittels der/den Bypassleitung(en) 8.1 , 8.2, 6 ein Teilstrom oder der gesamte Massenstrom des Arbeitsmediums an den vorgenannten Komponenten vorbeigeleitet wird. Im Falle des Bypassens des kompletten Arbeitsmediummassenstromes kann der/die HD-Vorwärmer 7.1 , 7.2 und/oder das Wärmeverschiebesystem 5 abgeschaltet werden. Dazu wird bezüglich des/der HD-Vorwärmer 7.1 , 7.2 das/die Regelventil(e) 25.1 , 25.2 geöffnet und das/die Regelventil(e) 24.1 , 24.2 geschlossen und bezüglich des Wärmeverschiebesystems 5 das Regelventil 27 geöffnet und das Regelventil 26 geschlossen. Die Abschaltung des Wärmeverschiebesystems 5 kann entweder zusätzlich zur oder anstatt der Abschaltung der HD-Vorwärmer 7.1 , 7.2 erfolgen.
Femer kann die Reduzierung der Wärmeaufnahme innerhalb des/der HD-Vorwärmer(s) 7.1 , 7.2 und/oder des Wärmeverschiebesystems 5 durch Aufteilung des Arbeitsmediumstromes in zwei Teilströme An, Aτ2 und/oder AT3, AT4 erfolgen, wobei der erste Teilstrom An durch den/die HD-Vorwärmer 7.1 , 7.2 und/oder Aτ3, durch das Wärmeverschiebesystem 5 (genaugenommen durch die im Kreislauf 1 liegende Komponente 5.1 des Wärmeverschiebesystems 5) und der zweite Teilstrom AT2 über eine Bypassleitung 8.1 , 8.2 des jeweiligen HD-Vorwärmers und/oder AT4 über eine Bypassleitung 6 des Wärmeverschiebesystems 5 geführt wird. Die zwei Teilströme An, AT2 können dabei mittels wenigstens einem Regelventil 24.1 , 24.2, 25.1 , 25.2 geregelt werden, das entweder direkt stromaufwärts oder stromabwärts (nicht dargestellt) des/der HD-Vorwärmer 7.1 , 7.2 liegt oder in der jeweiligen Bypassleitung 8.1 , 8.2 angeordnet ist. D.h., dass bezüglich des/der HD-Vorwärmer(s) 7.1 , 7.2 entweder der Teilstrom An durch das direkt stromaufwärts oder stromabwärts (nicht dargestellt) des/der HD-Vorwärmer 7.1 , 7.2 angeordnete Regelventil 24.1 , 24.2 oder der Teilstrom AT2 durch das in der Bypassleitung 8.1 , 8.2 angeordnete Regelventil 25.1 , 25.2 oder beide Teilströme An, AT2 durch die Regelventile 24.1 , 24.2, 25.1 , 25.2 geregelt werden. Bei mehreren HD-Vorwärmern 7.1 , 7.2 können die Teilströme An hinsichtlich der Teilstrommenge in den jeweiligen HD- Vorwärmern 7.1 , 7.2 unterschiedlich ausfallen, was dann konsequenterweise auch für die Teilströme AT2 in den jeweiligen Bypassleitungen 8.1 , 8.2 der HD-Vorwärmer 7.1 , 7.2 zutrifft.
Bezüglich des Wärmeverschiebesystems 5 wird entweder der Teilstrom Aτ3 durch das direkt stromaufwärts oder stromabwärts (nicht dargestellt) der Komponente 5.1 des Wärmeverschiebesystems 5 angeordnete Regelventil 26 oder der Teilstrom AT4 durch das in der Bypassleitung 6 angeordnete Regelventil 27 oder beide Teilströme AT3, AT4 durch die Regelventile 26, 27 geregelt. Die Regelventile können beispielsweise von einem nicht dargestellten Prozessor die entsprechenden Regelgrößen erhalten, die der Prozessor aus den Daten ermittelt bzw. erstellt, die er von der Messstelle 23 am Economiseraustritt erhält. Durch die Veränderung der Menge des durch den HD-Vorwärmer 7.1 , 7.2 und/oder durch die Komponente 5.1 des Wärmeverschiebesystems 5 strömenden Arbeitsmediumstromes kann gleichzeitig die Wärmeaufnahme dieses Teilstromes verändert bzw. geregelt werden.
Die Reduzierung der Wärmeaufnahme innerhalb des/der HD-Vorwärmer 7.1 , 7.2 mittels der Regelventile 24.1 , 24.2, 25.1 , 25.2 kann ohne oder mit Einbeziehung der Regelventile 19, 20, die die Zufuhrmenge des Anzapfdampfstromes zu dem/den HD-Vorwärmer(n) 7.1 , 7.2 regelt, erfolgen. Des weiteren kann die Reduzierung der Wärmeaufnahme innerhalb der Komponente 5.1 des Wärmeverschiebesystems 5 mittels der Regelventile 26, 27 ohne oder mit Einbeziehung der Regeleinrichtung 21 , die die Zufuhrmenge des Fremdwärmestromes 22 zu der Komponente 5.2 des Wärmeverschiebesystems 5 regelt, erfolgen. Neben der Regeleinrichtung 21 besteht innerhalb des Wärmeverschiebesystems 5 die Möglichkeit, das Absperrventil 5.4 des Wärmeträger-Zirkulationskreislaufes zu schließen und die Zirkulationspumpe 5.3 abzustellen, um die Wärmezufuhr zu der Komponente 5.1 des Wärmeverschiebesystems 5 zu unterbinden, was gleichbedeutend ist mit der Abschaltung des Wärmeverschiebesystems 5 und der Wärmeaufnahme seitens des Arbeitsmediums im Wärmeverschiebesystem 5.
Als vorbestimmten Teillastpunkt Lτ zur Reduzierung der Wärmeaufnahme in wenigstens einem der HD-Vorwärmer 7.1 , 7.2 und/oder im Wärmeverschiebesystem 5 kann vorzugsweise 50% der Volllast genommen werden. Bei der Unterschreitung dieses Teillastpunktes Lτ wird dann wie oben beschrieben erfindungsgemäß die Wärmeaufnahme in einem oder mehreren der HD-Vorwärmer 7.1 , 7.2 und/oder im Wärmeverschiebesystem 5 reduziert. Der vorbestimmte Teillastpunkt Lτ kann jedoch auch im Bereich zwischen 40 und 60 % der Volllast betragen.
Durch den Zwangdurchlaufbetrieb des Durchlaufdampferzeugers bis zu einem Teillastbereich von 25% herab wird vermieden, dass innerhalb des Teillastbereiches des Durchlaufdampferzeugers der Zwangdurchlaufbetrieb auf Umwälzbetrieb verändert werden muss und somit an dessen Umschaltpunkt die Arbeitsmediumtemperaturen am HD-Austritt (Frischdampfaustritt am Überhitzer 13), ZÜ-Austritt (Zwischenüberhitzer-Dampfaustritt am Zwischen Überhitzer 16) und in den Zyklonabscheidern 1 1 nicht mehr so stark abstürzen. Ferner wird die Androsselung der Turbinenregelventile und deren Verschleiß vermieden. Die Verschiebung des Umschaltpunktes zu kleinerer Last führt aufgrund des Verlaufs der Isothermen und Sattdampf linie im h-p-Diagramm zu geringeren Temperaturstürzen an den dickwandigen Bauteilen. Bezυgszeichenliste:
1 Wαsser/Dαmpf- bzw. Arbeitsmedium-Kreislαuf
2 Kondensator
3.1 N D-Vorwärmer
3.2 ND-Vorwärmer
4 Speisewasserpumpe
5 Wärmeverschiebesystem
5.1 Komponente
5.2 Komponente
5.3 Zirkulations-Pumpe
5.4 Absperrventil
6 Bypassleitung
7.1 HD-Vorwärmer
7.2 HD-Vorwärmer
8.1 Bypassleitung
8.2 Bypassleitung
9 Economiser
10 Verdampfer
1 1 Zyklonabscheider
12 Umwälzpumpe
13 Überhitzer
14 HD-Dampfturbine
15 Anzapfungen an HD-Turbine
1 ό Zwischenüberhitzer
17 MD/ND-Dampfturbine
18 Anzapfungen an MD-/ND-Turbine
19 Regelventil für Anzapfdampf von HD-Turbine
20 Regelventil für Anzapfdampf von MD-/ND-Turbine
21 Regeleinrichtung für Fremdwärme
22 Fremdwärmestrom
23 Messstelle am Economiser-Austritt 24.1 Regelventil
24.2 Regelventil
25.1 Regelventil
25.2 Regelventil
26 Regelventil
27 Regelventil
28 Paralleler Kreislauf zu Kreislauf 1 im Bereich der HD-Vorwärmer
29 Anzapf-Dampfleitung
30 Anzapf-Dampfleitung
31 Zufuhrleitung bzw. Zufuhrkanal

Claims

Pαtentαnsprüche
1. Verfahren zum Betreiben eines im Gleitdruck und mit einer Dampffemperatur von über 6500C operierenden Zwangdurchlaufdampferzeugers und dessen Absenken der Zwangdurchlaufmindestlast, wobei der Zwangdurchlaufdampferzeuger in den Wasser/Dampf führenden Arbeitsmedium-Kreislauf eines Kraftwerkes eingebunden ist und der Economiser des Zwangdurchlaufdampferzeugers in Arbeitsmedium- Kreislaufrichtung gesehen stromaufwärts wenigstens einen HD-Vorwärmer und/oder ein Wärmeverschiebesystem zur Vorwärmung des Arbeitsmediums aufweist, wobei das Arbeitsmedium innerhalb des/der HD-Vorwärmer Wärme von einem zugeführten Turbinenanzapfdampfstrom und im Wärmeverschiebesystem Wärme von einem zugeführten Fremdwärmestrom aufnimmt,
dadurch gekennzeichnet, dass bei Unterschreitung eines vorbestimmten Teillastpunktes ( Lτ ) die Wärmeaufnahme des Arbeitsmediums innerhalb wenigstens einem HD- Vorwärmer und/oder dem Wärmeverschiebesystem derart reduziert wird, dass die Temperatur des Arbeitsmediums Wasser/Dampf am Austritt des Economisers im Abstand einer vorbestimmten Temperaturdifferenz ( TD ) unterhalb der auf den entsprechenden Economiseraustrittsdruck bezogenen Siedetemperatur liegt.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Reduzierung der Wärmeaufnahme mittels eines Regelventils erfolgt, das die Menge des dem HD- Vorwärmer zugeführten Tυrbinenanzapfdampfstromes regelt.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Reduzierung der Wärmeaufnahme mittels eines Regelventils erfolgt, wobei die Zufuhr des Turbinenanzapfdampfstromes zu dem HD-Vorwärmer mittels des Regelventils völlig unterbunden wird und zumindest ein Teil des Arbeitsmediumstromes Wasser/Dampf an dem HD-Vorwärmer mittels Bypassleitung vorbeigeführt wird.
4. Verfahren nach wenigstens einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Reduzierung der Wärmeaufnahme durch Aufteilung des Arbeitsmediumstromes in zwei Teilströme ( An, Aτ2 ) erfolgt, wobei der erste Teilstrom ( ATi ) durch den HD-Vorwärmer und der zweite Teilstrom ( AT2 ) über eine Bypassleitung des HD-Vorwärmers geführt wird und die zwei Teilströme ( An, AT2 ) mittels wenigstens einem Regelventil geregelt werden.
5. Verfahren nach wenigstens einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Reduzierung der Wärmeaufnahme mittels einer Regeleinrichtung erfolgt, die die Menge des dem Wärmeverschiebesystem zugeführten Fremdwärmestromes regelt.
6. Verfahren nach wenigstens einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Reduzierung der Wärmeaufnahme mittels einer Regeleinrichtung erfolgt, wobei die Zufuhr des Fremdwärmestromes zu dem Wärmeverschiebesystem mittels der Regeleinrichtung völlig unterbunden wird und zumindest ein Teil des Arbeitsmediumstromes Wasser/Dampf an der im Wasser/Dampf-Kreislauf gelegenen Komponente des Wärmeverschiebesystems mittels Bypassleitung vorbeigeführt wird.
7. Verfahren nach wenigstens einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Reduzierung der Wärmeaufnahme durch Aufteilung des Arbeitsmediumstromes in zwei Teilströme ( A13, AT4 ) erfolgt, wobei der erste Teilstrom
( AT3 ) durch die Wasser/Dampf-kreislaυfseitige Komponente des Wärmeverschiebesystems und der zweite Teilstrom ( AT4 ) über eine Bypassleitung des Wärmeverschiebesystems geführt wird und die zwei Teilströme ( AT3, AT4 ) mittels wenigstens einem Regelventil geregelt werden.
8. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die vorbestimmte Temperaturdifferenz ( TD ) 20 Kelvin beträgt.
9. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass als vorbestimmter Teillastpunkt ( Lτ ) 50% der Volllast genommen wird.
10. Zwαngdurchlαufdαmpferzeuger zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 , umfassend einen im Gleitdruck und mit einer Dampftemperatur von über 6500C betreibbaren und zum Absenken der Zwangdurchlaufmindestlast geeigneten Zwangdurchlaufdampferzeuger, wobei der Zwangdurchlaufdampferzeuger in den Wasser/Dampf führenden Arbeitsmedium-Kreislauf ( 1 ) eines Kraftwerkes eingebunden ist und der Economiser ( 9 ) des Zwangdurchlaufdampferzeugers in Arbeitsmedium- Kreislaufrichtung gesehen stromaufwärts wenigstens einen HD-Vorwärmer ( 7.1 , 7.2 ) und/oder ein Wärmeverschiebesystem ( 5 ) zur Vorwärmung des Arbeitsmediums aufweist, wobei seitens des Arbeitsmediums Wärme innerhalb des/der HD- Vorwärmer(s) ( 7.1 , 7.2 ) von einem durch wenigstens eine Anzapf-Dampfleitung ( 29, 30 ) zugeführten Turbinenanzapfdampfstrom und im Wärmeverschiebesystem ( 5 ) Wärme von einem durch eine Zufuhrleitung ( 31 ) zugeführten Fremdwärmestrom ( 22 ) aufnehmbar ist,
dadurch gekennzeichnet, dass bei Unterschreitung eines vorbestimmten Teillastpunktes ( Lτ ) die Wärmeaufnahme des Arbeitsmediums innerhalb wenigstens einem HD- Vorwärmer ( 7.1 , 7.2 ) und/oder dem Wärmeverschiebesystem ( 5 ) derart reduzierbar ist, dass die Temperatur des Arbeitsmediums Wasser/Dampf am Austritt des Economisers im Abstand einer vorbestimmten Temperaturdifferenz ( TD ) unterhalb der auf den entsprechenden Economiseraustrittsdruck bezogenen Siedetemperatur einstellbar ist.
1 1. Zwangdurchlaufdampferzeuger nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzapf-Dampfleitung ( 29, 30 ) zur Regelung des Turbinenanzapfdampfstromes mit einem Regelventil ( 19, 20 ) und/oder die Zufuhrleitung ( 31 ) von Fremdwärme ( 22 ) zur Regelung des Fremdwärmestromes mit einer Regeleinrichtung ( 21 ) ausgebildet ist.
12. Zwangdurchlaufdampferzeuger nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Wärmeverschiebesystem ( 5 ) in Kreislaufrichtung des Arbeitsmedium-Kreislaufes ( 1 ) gesehen stromaufwärts des HD-Vorwärmers ( 7.1 , 7.2 ) angeordnet ist.
13. Zwangdurchlaufdampferzeuger nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass bei Vorhandensein von mehreren HD-Vorwärmern ( 7.1 , 7.2 ) das Wärmeverschiebesystem ( 5 ) in Kreislαufrichtung des Arbeitsmedium-Kreislαufes ( 1 ) gesehen zwischen den HD- Vorwärmern ( 7.1 , 7.2 ) angeordnet ist.
14. Zwangdurchlaufdampferzeuger nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Wärmeverschiebesystem ( 5 ) in Kreislaufrichtung des Arbeitsmedium-Kreislaufes ( 1 ) gesehen parallel zu dem HD-Vorwärmer ( 7.1 , 7.2 ) in einem Parallel-Kreislauf ( 28 ) angeordnet ist.
15. Zwangdurchlaufdampferzeuger nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der HD-Vorwärmer ( 7.1 , 7.2 ) eine Bypassleitung ( 8.1 , 8.2 ) aufweist.
16. Zwangdurchlaufdampferzeuger nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Wärmeverschiebesystem ( 5 ) eine Bypassleitung ( 6 ) aufweist.
17. Zwangdurchlaufdampferzeuger nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der HD-Vorwärmer ( 7.1 , 7.2 ) in Kreislaufrichtung des Arbeitsmedium-Kreislaufes ( 1 ) gesehen stromaufwärts oder stromabwärts des HD-Vorwärmers ( 7.1 , 7.2 ) ein Regelventil ( 24.1 , 24.2 ) aufweist.
18. Zwangdurchlaufdampferzeuger nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Wärmeverschiebesystem ( 5 ) in Kreislaufrichtung des Arbeitsmedium-Kreislaufes ( 1 , 28 ) gesehen stromaufwärts oder stromabwärts des Wärmeverschiebesystems ( 5 ) ein Regelventil ( 26 ) aufweist.
19. Zwangdurchlaufdampferzeuger nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Bypassleitung ( 6, 8.1 , 8.2 ) ein Regelventil ( 25.1 , 25.2, 27 ) aufweist.
EP10752274.0A 2009-08-04 2010-07-30 Verfahren zum betreiben eines mit einer dampftemperatur von über 650°c operierenden zwangdurchlaufdampferzeugers sowie zwangdurchlauf-dampferzeuger Active EP2462378B1 (de)

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