NL8203813A

NL8203813A - Steam generator efficiency improvement method - includes burner-set, super heater, evaporator and economiser fitted in flue gas duct

Info

Publication number: NL8203813A
Application number: NL8203813A
Authority: NL
Original assignee: Hollandse Const Groep
Priority date: 1982-09-30
Filing date: 1982-09-30
Publication date: 1984-04-16

Abstract

The flue gas duct (1) is connected to a gas-turbine of which the exhaust gases flow upwards through the flue gas duct. In this duct are fitted a set of burners (3), superheater (4), evaporator (5) and economiser (6). The economiser has an inlet (7) connected to a feed-water pipe (8) and outlet (9) which via a pipe (10), is connected to the steam drum (11). Into the steam drum flows water from the economiser. The water part of the steam-drum is connected via a pipe (13) to a high pressure circulating pump (14), and connected to the evaporator. The water supplied to the evaporator leaves as steam to the steam drum, from which it feeds a superheater, then via a discharge valve (18) to the consumer.

Description

«a». ; N.O. 31.27? 1 * Werkwijze voor het verkrijgen van een zo hoog mogelljk rendement bij een stoomketel alsmede stoomketel voor het toepassen van de werkwijze."a". ; N.O. 31.27? 1 * Method for obtaining the highest possible efficiency with a steam boiler and steam boiler for applying the method.

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het verkrijgen van een zo hoog mogelijk rendement bij een stoomketel, die in het 5 stromingskanaal van de rookgassen is voorzien van een oververhitter, een verdamper en een economizer, en eventueel van een brander, waarbij het verwarmend oppervlak van de economizer zodanig wordt bepaald, dat bij maximale stoomproductie het verschil in temperatuur tussen de verdamper en de lagere uitgangstemperatuur vande economizer zo gering mogelijk 10 is.The invention relates to a method for obtaining the highest possible efficiency with a steam boiler, which in the flow channel of the flue gases is provided with an superheater, an evaporator and an economizer, and optionally with a burner, wherein the heating surface of the economizer is determined such that at maximum steam production the difference in temperature between the evaporator and the lower economizer output temperature is as small as possible.

Om bij een ketelinstallatie een hoog rendement te verkrijgen is het van belang een economizer toe te passen waarvan het verwarmend oppervlak zo groot mogelijk is teneinde aan de uitgang van de schoorsteen een temperatuur te krijgen, die zo laag mogelijk is. Op die manier kan men 15 de in de rookgassen aanwezige warmte of energie zo goed mogelijk benutten. Anderzijds mag de temperatuur van het water aan de uitgang van de economizer niet hoger zijn dan de temperatuur in de verdamper want in de economizer mag geen stoomvorming optreden. De temperatuur aan de uitgang van de economizer dient dan ook een temperatuur te zijn, die 20 lager is dan die in de verdamper, welk verschil men echter zo klein mogelijk tracht te houden. Hen noemt dit verschil ook wel de onderkoeling. Een zo gering mogelijke onderkoeling is dus gunstig voor het rendement, maar verhoogt het risico van stoomvorming in de economizer, in het bijzonder wanneer bij deellast de stoomafname daalt terwijl de 25 temperatuur van de rookgassen in de economizer stijgt.In order to obtain a high efficiency in a boiler installation, it is important to use an economizer whose heating surface is as large as possible in order to obtain a temperature at the outlet of the chimney that is as low as possible. In this way one can make the best use of the heat or energy present in the flue gases. On the other hand, the temperature of the water at the outlet of the economizer must not be higher than the temperature in the evaporator, because steam must not form in the economizer. The temperature at the output of the economizer should therefore be a temperature lower than that in the evaporator, which difference is however tried to be kept as small as possible. They also call this difference hypothermia. As little supercooling as possible is therefore favorable for the efficiency, but increases the risk of steam formation in the economizer, in particular when at partial load the steam decrease decreases while the temperature of the flue gases in the economizer rises.

Het is bekend dat bij een afgasketel, dat wil zeggen een ketel, die gebruik maakt van de energie aanwezig in de uitlaatgassen van bijvoorbeeld een verbrandingsturbine, de productie en het rendement kunnen worden verbeterd door in het rookgaskanaal tussen de gasturbine 30 en de afgassenketel een brander te plaatsen. Deze brander voert extra energie toe en maakt gebruik van de in de rookgassen nog aanwezige zuurstof. Deze toevoer van extra energie brengt weliswaar kosten met zich mee, maar levert daardoor een stoomproductie op die twee tot drie maal hoger kan zijn dan bij een ketelinstallatie, die niet is voorzien 35 van een brander. Is een brander toegevoegd dan spreekt men van een gestookte afgasketel; bij afwezigheid van de brander van een ongestookte afgasketel. Bij de gestookte afgasketel stijgt de rookgastemperatuur bij de intrede van de ketel, terwijl de rookgashoeveelheid nagenoeg constant blijft en de stoomproductie c.q. de voedingwaterhoeveelheid stijgt. Dit 8203813 - , Λ -2- heeft tot gevolg, dat de rookgas temperatuur na de economizer (de schoorsteentemperatuur) daalt.It is known that in a waste gas boiler, i.e. a boiler that uses the energy present in the exhaust gases of, for example, a combustion turbine, production and efficiency can be improved by using a burner in the flue gas channel between the gas turbine and the waste gas boiler. to place. This burner supplies extra energy and uses the oxygen still present in the flue gases. Although this supply of extra energy entails costs, it produces a steam production which can be two to three times higher than in a boiler installation which is not provided with a burner. If a burner is added, this is referred to as a fired waste gas boiler; in the absence of the burner of a non-fired waste gas boiler. With the fired waste gas boiler, the flue gas temperature rises at the entrance of the boiler, while the flue gas quantity remains almost constant and the steam production or the feed water quantity increases. As a result of this 8203813 -, Λ -2- the flue gas temperature drops after the economizer (the chimney temperature).

Zowel bij de ongestookte ketels alsook bij gestookte ketels kunnen zich problemen voordoen bij economizers en eventueel ook bij 5 condensaatvoorverwarmers wanneer deze in het rookgaskanaal geplaatst zijn. Wanneer het temperatuurverschil tussen de uitgang van de economizer en de verdamper, dat wil zeggen de onderkoeling, zeer klein is, dan zal reeds als gevolg van de ongelijke verdeling van de temperatuur van de rookgassen over de pijpen van de economizer de kans 10 bestaan, dat in de economizer reeds bij vollast stoomvorming optreedt. Bij deellast van de gasturbine of van de brander waarbij de stoomafname vermindert, kan stoomvorming in ernstige mate optreden, want door de gedaalde stoomproduktie is ook de voedingwaterhoeveelheid in de economizer afgenomen, terwijl de rookgastemperatuur gestegen is bij 15 vrijwel constante rookgashoeveelheid. Stoomvorming in de economizer leidt tot erosie van de pijpwand en lekkage.Both with the unburnt boilers and with the fired boilers, problems can arise with economizers and possibly also with 5 condensate preheaters when they are placed in the flue gas duct. If the temperature difference between the output of the economizer and the evaporator, that is to say subcooling, is very small, then already as a result of the uneven distribution of the temperature of the flue gases over the pipes of the economizer, there is a chance that steam formation already occurs at full load in the economizer. At partial load of the gas turbine or of the burner where the steam decrease decreases, steam formation can seriously occur, because the decreased steam production has also reduced the feed water quantity in the economizer, while the flue gas temperature has risen at almost constant flue gas quantity. Steaming in the economizer leads to pipe wall erosion and leakage.

Bij afgasketels kan men dit voorkomen door van meet af aan het verwarmend oppervlak van de economizer zodanig te ontwerpen, dat wil zeggen zo klein te maken, dat de temperatuur aan de uitgang ook bij 20 deellasten nooit te hoog wordt. Dit betekent echter, dat bij maximale stoomproductie de zogenaamde onderkoeling relatief groot is, hetgeen nadelig is voor het rendement van de ketel.With waste gas boilers this can be prevented by designing from the outset the heating surface of the economizer in such a way that it is so small that the temperature at the outlet never becomes too high even at 20 partial loads. This means, however, that at maximum steam production the so-called subcooling is relatively large, which is detrimental to the efficiency of the boiler.

Bij ketels met bijstookinrichting (de gestookte afgasketel) bestaat de kans op stoomvorming in veel grotere mate daar bij deellast van de 25 brander of bij het bedrijven van de ketel met een gedoofde brander de stoomproduktie met het twee tot circa drievoudige daalt.In boilers with a co-firing device (the fired off-gas boiler), there is a much greater chance of steam formation because, at partial load of the burner or when the boiler is operated with an extinguished burner, the steam production decreases by two to about three times.

De onderhavige uitvinding is dan ook in het bijzonder, doch niet uitsluitend, bestemd voor toepassing bij afgassenketels deel uitmakend van systemen waarbij de belasting sterk variëren kan.The present invention is therefore particularly, but not exclusively, intended for use in waste gas boilers forming part of systems in which the load can vary widely.

30 De uitvinding beoogt nu in de eerste plaats een werkwijze te verschaffen waarmee het mogelijk is bij een afgasketel de onderkoeling in de economizer bij alle belastingen zo klein mogelijk en constant te houden en op deze wijze het rendement op een zo hoog mogelijk niveau te houden en stoomvorming (dus schade) te voorkomen.The object of the invention is now primarily to provide a method with which it is possible in a waste gas boiler to keep the supercooling in the economizer at all loads as small and constant as possible, and in this way to keep the efficiency at the highest possible level and prevent steam formation (i.e. damage).

35 Dit doel wordt overeenkomstig de uitvinding bereikt doordat bij afname van de stoomproduktie aan het voedingwater van de economizer water wordt toegevoerd van een temperatuur, die hoger is dan de begintemperatuur aan de ingang van de economizer en wel in zodanige mate, dat het genoemde temperatuurverschil in wezen gelijk blijkt.This object is achieved according to the invention in that, when the steam production decreases, the feed water of the economizer is supplied with water of a temperature which is higher than the initial temperature at the entrance of the economizer, such that the said temperature difference in essentially turns out to be right.

40 De uitvinding 'bestaat dus uit de eenvoudige maatregel om door 8203813 ··*** ' * 3 verhoging van de begintemperatuur van het in de economizer tredende water het totale temperatuurniveau aan de uitgang van de economizer op een ten naaste bij vaste waarde houden. Bij toename van de stoomproduk-tie zal immers de temperatuur aan de uitgang van de economizer dalen.The invention therefore consists of the simple measure of increasing the initial temperature of the water entering the economizer by keeping the total temperature level at the output of the economizer at an approximately fixed value by increasing the initial temperature of the water entering the economizer. After all, as the steam production increases, the temperature at the output of the economizer will drop.

5 Verhoogt men nu volgens de uitvinding de temeratuur van het water aan de ingang van de economizer waardoor het temperatuurverschil met de rookgas temperatuur kleiner wordt en doet men dit in de juiste mate dan zal men dardoor de temperatuur aan de uitgang constant kunnen houden.According to the invention, if the temperature of the water at the entrance of the economizer is increased, as a result of which the temperature difference with the flue gas temperature becomes smaller and if this is done to the correct degree, the temperature at the outlet can thereby be kept constant.

Dit betekent, dat de onderkoeling klein en constant kan blijven.This means that the hypothermia can remain small and constant.

10 Deze temperatuurverhoging van het voedingwater aan de ingang van de economizer kan men op eenvoudige wijze bereiken door water met de uit-gangstemperatuur van de economizer terug te voeren naar de ingang van de economizer, dus recirculatie van een deel van het voedingwater*10 This temperature increase of the feed water at the entrance of the economizer can easily be achieved by returning water with the exit temperature of the economizer to the entrance of the economizer, so recirculation of part of the feed water *

Overeenkomstig de uitvinding is het uiteraard ook mogelijk aan de 13 voedingwaterleiding voor de ingang van de economizer water toe te voeren uit de stoomtrommel. In«deze stoomtrommel bevindt zich immers het uit.de economizer komende voorverwarmde voedingwater, dat vandaaruit met behulp van een pomp in de verdamper wordt geperst, waarbij de in de verdamper gevormde stoom terugkeert in de stoomtrommel. De temperatuur van dit 20 water zal hoger zijn dan de temperatuur van het water aan de uitgang van de economizer.In accordance with the invention, it is of course also possible to supply water from the steam drum to the feed water pipe for the entrance of the economizer. After all, this steam drum contains the preheated feed water coming out of the economizer, which is then forced into the evaporator by means of a pump, the steam formed in the evaporator returning to the steam drum. The temperature of this water will be higher than the temperature of the water at the exit of the economizer.

Voor het voedingwater wordt geheel of ten dele gebruik gemaakt van condensaat. Dit wordt gewoonlijk voorverwarmd en daarbij ontgast voordat het aan de ingang van de economizer wordt toegevoegd. Dit voorverwarmen 25 van het condensaat kan plaatsvinden met een aparte warmtewisselaar, die eveneens in de rookgasstroom is geplaatst. Ook daar kan zich reeds het gevaar van stoomvorming voordoen wanneer het verwarmend oppervlak onder bepaalde omstandigheden relatief te groot is.Condensate is used in whole or in part for the feed water. This is usually preheated and degassed before being added to the economizer inlet. This preheating of the condensate can take place with a separate heat exchanger, which is also placed in the flue gas flow. There too, the danger of steam formation can already arise if the heating surface is relatively too large under certain circumstances.

Voor het voorverwarmen en ontgassen van voedingwater, respectieve-30 lijk condensaat, is het ook bekend om in de rookgasstroom na de ketel een verdamper te installeren, die lagedrukstoom opwekt en deze te gebruiken voor het voorverwarmen en ontgassen van het voedingwater. Volgens de uitvinding is nu ten aanzien van dit voorverwarmen en ontgassen een verdere vereenvoudiging mogelijk doordat aan de economizer 35 een zodanige verwarmend oppervlak wordt gegeven, dat een deel van het aan de uitgang van de economizer ter beschikking komende water kan worden toegevoerd aan de voorverwarmer-ontgasser en aldaar worden gemengd met het in de voorverwarmer-ontgasser gevoerde voedingwater of condensaat, waarbij de hoeveelheid aan de uitgang van de economizer af 40 te tappen water wordt bestuurd in afhankelijkheid van de druk in de 8203813 * * -4- voorverwarmer-ontgasser.For preheating and degassing feed water, respectively condensate, it is also known to install an evaporator in the flue gas flow after the boiler, which generates low-pressure steam and to use it for preheating and degassing the feed water. According to the invention, a further simplification is now possible with regard to this preheating and degassing, in that the economizer 35 is given a heating surface such that part of the water available at the exit of the economizer can be supplied to the preheater. deaerator and there are mixed with the feed water or condensate fed into the preheater deaerator, the amount of water to be drained at the exit of the economizer being controlled depending on the pressure in the 8203813 * * -4 preheater deaerator.

Een deel van het aan de uitgang van de economizer ter beschikking * komende voedlngwater kan dus nu In plaats van of samen met bestuurde toevoer van dit water van hogere temperatuur aan de Ingang van de 5 economizer, worden toegevoerd aan de voorverwarmer-ontgasser, daar worden gemengd met het erin toegevoerde condensaat en vervolgens als ontgast voedlngwater aan de Ingang van de economizer worden toegevoerd. Men heeft dan als het ware de voorverwarmer-ontgasser in de economizer opgenomen. Een aparte voorverwarmer In het rookgaskanaal is dan niet 10 meer nodig, evenmin een lagedruk stoomgedeelte. Wel zal het verwarmend oppervlak van de economizer groter moeten zijn. Men krijgt echter naast het behoud van rendement en de vermijding van stoomvorming een aanmerkelijk eenvoudigere installatie en daarmede een kostenbesparing.Therefore, part of the feed water available at the exit of the economizer can now be supplied to the preheater-degasser instead of or together with the controlled supply of this water of higher temperature to the inlet of the economizer. mixed with the condensate supplied therein and then supplied as degassed feed water to the Inlet of the economizer. It is then as it were, the pre-heater-degasser included in the economizer. A separate preheater No more 10 is then required in the flue gas channel, nor is a low-pressure steam section. However, the heating surface of the economizer must be larger. However, in addition to retaining efficiency and avoiding steam formation, a considerably simpler installation is obtained, and thus a cost saving.

Bij de toepassing van de uitvinding kan de capaciteit benodigd voor 15 de voorverwarming en ontgassing van het voedlngwater (condensaat) geheel aangepast worden naar gelang de warmtevraag vanuit de ontgasser-voorverwarmer. Dit in tegenstelling tot het toepassen van een lagedrukstoomgedeelte, waarbij de warmteproductie omgekeerd evenredig is met de warmtevraag vanuit de ontgasser-voorverwarmer.In the application of the invention, the capacity required for the preheating and degassing of the feed water (condensate) can be fully adapted according to the heat demand from the degasser preheater. This is in contrast to the use of a low-pressure steam section, where the heat production is inversely proportional to the heat demand from the degasser preheater.

20 De uitvinding heeft tevens betrekking op een inrichting voor het uitvoeren van de werkwijze, welke inrichting bestaat uit een in het • rookgaskanaal geplaatste oververhitter, een verdamper, een economizer, en eventueel een brander en verder voorzien van een stoomtrommel waarop zijn aangesloten de uitgang van de economizer en de uitgang van de 25 verdamper en waarbij de ingang van de verdamper met de stoomtrommel is verbonden via een leiding met een pomp, die water uit de trommel in de verdamper kan persen en deze inrichting is overeenkomstig de uitvinding daardoor gekenmerkt, dat zich tussen de ingang van de economizer en de uitgang van de economizer, respectievelijk het watergedeelte van de 30 trommel een tweede leiding bevindt voorzien van een pomp alsmede van een regelventiel, welk ventiel is gekoppeld met een regelapparaat, dat wordt bestuurd door een temperatuurmeter nabij de uitgang van de economizer. Met deze eenvoudige voorziening is het dus mogelijk bij stijging van de temperatuur aan de uitgang van de economizer via het regelventiel zoveel 35 voorverwarmd water uit de economizer of trommel te recirculeren, dat de temperatuur aan de uitgang van de economizer weer zijn oorspronkelijke waarde terug krijgt.The invention also relates to a device for carrying out the method, which device consists of a superheater placed in the flue gas duct, an evaporator, an economizer, and possibly a burner, and further provided with a steam drum to which the output of the economizer and the outlet of the evaporator and wherein the inlet of the evaporator is connected to the steam drum via a pipe with a pump, which can press water from the drum into the evaporator and this device is characterized according to the invention in that between the entrance of the economizer and the exit of the economizer, respectively the water portion of the drum, a second line is provided with a pump and with a control valve, which valve is coupled to a control device, which is controlled by a temperature meter near the output of the economizer. With this simple provision it is therefore possible to recirculate so much preheated water from the economizer or drum when the temperature at the economizer outlet via the control valve increases, that the temperature at the economizer outlet regains its original value.

Bij de inrichting, die is voorzien van een voorverwarmer-ontgasser van het daaraan toe te voeren condensaat of voedingwater, welke 40 voorverwarmer-ontgasser is aangesloten op de ingang van de economizer, 8203813 *r k -5- kan volgens de uitvinding tussen de uitgang van de economizer en de voorverwarmer-ontgasser een verbinding bestaan met regelventiel, welk ventiel is gekoppeld met een temperatuurregelaar, die afhankelijk van de druk in de voorverwarmer-ontgasser een hoeveelheid van het water aan de 5 uitgang van de economizer toevoert aan het water in de voorverwarmer-ontgasser. Hiermee is het mogelijk een deel van het uit de vergrote economizer komende water te gebruiken voor het voorverwarmen en ontgassen en tegelijkertijd voor het beheersen van de temperatuur aan de ingang van de economizer en daarmee aan de uitgang van de economizer. .In the device, which is provided with a pre-heater-degasser of the condensate or feed water to be supplied thereto, which pre-heater-degasser is connected to the entrance of the economizer, according to the invention, 8203813 * rk -5- can be placed between the outlet of the economizer and the pre-heater-degasser have a connection to the control valve, which valve is coupled to a temperature controller, which, depending on the pressure in the pre-heater-degasser, supplies an amount of water at the outlet of the economizer to the water in the pre-heater degasser. This makes it possible to use part of the water coming out of the enlarged economizer for preheating and degassing and at the same time for controlling the temperature at the input of the economizer and thus at the output of the economizer. .

10 De uitvinding zal thans nader worden toegelicht aan de hand van de tekeningen* - Fig. 1 toont schematisch een bestaande afgasketel.The invention will now be further elucidated with reference to the drawings * - FIG. 1 schematically shows an existing waste gas boiler.

Fig. 2 is een diagram, dat weergeeft het temperatuurverloop in de ketel en in het rookgaskanaal.Fig. 2 is a diagram showing the temperature trend in the boiler and in the flue gas duct.

15 Fig. 3 toont een deel van het diagram van fig. 2 ter verdere toelichting.FIG. 3 shows part of the diagram of FIG. 2 for further explanation.

Fig. 4 toont schematisch een eerste uitvoeringsvorm van de werkwijze en inrichting volgens de uitvinding.Fig. 4 schematically shows a first embodiment of the method and device according to the invention.

Fig·. 5 toont schematisch een tweede uitvoeringsvorm.Fig. 5 schematically shows a second embodiment.

20 Fig. 1 toont schematisch een rookgaskanaal 1, dat is aangesloten op een niet-getoonde gasturbine waarvan de uitlaatgassen volgens de pijl 2 omhoog door het rookgaskanaal 1 stromen.FIG. 1 schematically shows a flue gas duct 1, which is connected to a gas turbine (not shown) whose exhaust gases flow upward through flue gas duct 1 according to the arrow 2.

In dit rookgaskanaal bevinden zich van onder naar boven een stel branders 3, een oververhitter 4, een verdamper 5 en een economizer 6. De 25 economizer heeft een ingang 7 waarop aansluit de voedingwaterleiding 8 en een uitgang 9, die via de leiding 10 in verbinding staat met een stoomtrommel 11.In this flue gas channel are from bottom to top a set of burners 3, a superheater 4, an evaporator 5 and an economizer 6. The economizer has an input 7 to which the feed water pipe 8 and an output 9, which connect via the pipe 10, connect. stands with a steam drum 11.

In deze stoomtrommel bevindt zich het uit de economizer 6 komende water waarvan de waterspiegel is aangeduid bij 12.This steam drum contains the water coming out of the economizer 6, the water level of which is indicated at 12.

30 Het watergedeelte van deze stoomtrommel 11 staat via de leiding 13 met hogedrukcirculatiepomp 14 en leiding 15 in verbinding met de verdamper 5. In deze verdamper 5 wordt het toegevoerde water verdampt en als stoom via de leiding 16 weer aa de trommel 11 toegevoerd.The water part of this steam drum 11 is connected to the evaporator 5 via the line 13 with the high-pressure circulation pump 14 and the line 15. In this evaporator 5 the water supplied is evaporated and the steam 11 is fed back to the drum 11 via the line 16.

Vandaaruit kan de stoom via de leiding 17 worden gevoerd door de 35 oververhitter 4 en vanaf de uitgang 18 naar de verbruiker.From there, the steam can be fed via line 17 through superheater 4 and from outlet 18 to the consumer.

In fig. 2 is met de lijn a-b-c-d-e het temperatuurverloop in de ketel aangegeven voor een gestookte afgassenketel, ontworpen voor het bedrijven zonder toepassen van de uitvinding. De lijn f-g geeft het temperatuurverloop aan van de rookgassen door deze ketel.In Fig. 2 the line a-b-c-d-e indicates the temperature trend in the boiler for a fired waste gas boiler, designed for operation without applying the invention. The line f-g indicates the temperature trend of the flue gases through this boiler.

40 Het trajekt a-b betreft het temperatuurverloop in de oververhitter 8203813 6 •V-'-'*. 4, de lijn b-c geeft het temperatuurniveau aan in de verdamper 5, de lijn d-e het temperatuurverloop bij de economizer met de begintemperatuur bij 'e en de eindtemperatuur bij d en de verticale lijn c-d geeft de onderkoeling weer. In het getoonde diagram is de 5 eindtemperatuur van de oververhitter 480°C, de temperatuur in de verdamper 257°C en bedraagt de onderkoeling c-d 33°C uitgaande van een. \ -begintemperatuur bij 7 van 105°C. De warmte nodig om het onderkoelde voedingwater tot de verzadigingstemperatuur op te warmen wordt door het verdampergedeelte geleverd.40 The route a-b concerns the temperature trend in the superheater 8203813 6 • V -'- '*. 4, line b-c indicates the temperature level in the evaporator 5, line d-e shows the temperature trend at the economizer with the start temperature at 'e and the end temperature at d and the vertical line c-d shows the subcooling. In the diagram shown, the superheater's final temperature is 480 ° C, the evaporator temperature is 257 ° C, and the subcooling c-d is 33 ° C, assuming one. \ starting temperature at 7 of 105 ° C. The heat required to heat the supercooled feed water to the saturation temperature is supplied by the evaporator section.

10 De grootte van het verwarmend oppervlak van de economizer is zodanig bepaald dat er in ongestookte toestand geen stoomvorming in de economizer optreedt.The size of the heating surface of the economizer is determined in such a way that steam does not form in the economizer when not fired.

Bij toepassing vandë uitvinding kan het verwarmend oppervlak van de economizer groter gekozen worden, waardoor de onderkoeling kleiner wordt 15 en de verdamper minder warmte behoeft te leveren. In fig. 2 is deze verminderde warmtehoeveelheid aangegeven met het lijnstuk h-c. Bijgelijkblijvende stoomcondities kan nu de rookgaslijn verlaagd worden naar de lijn k-1, met andere woorden, de bijstookcapaciteit van de ketelbrander wordt kleiner.When applying the invention, the heating surface of the economizer can be chosen to be larger, so that the subcooling becomes smaller and the evaporator need to supply less heat. In Fig. 2, this reduced amount of heat is indicated by the line segment h-c. If steam conditions remain the same, the flue gas line can now be lowered to line k-1, in other words, the auxiliary combustion capacity of the boiler burner will decrease.

20 In voorbeeld- 1 is de brandstofbesparing voor dit geval aangegeven.20 Example 1 shows fuel savings for this case.

Fig. 3 dient nu om de betekenis van de uitvinding toe te lichten.Fig. 3 now serves to explain the meaning of the invention.

Fig. 3 toont van fig. 2 een deel van de lijn b-c, de lijn c-d en de lijn d-e zijnde het verloop van de temperatuur van e naar d in de economizer bij een gestookte afgasketel met de onderkoeling d-c ten 25 opzichte van de temperatuur in de verdamper. Een deel van de lijn f~g is getoond zijnde het verloop van de rookgastemperatuur bij de gestookte afgasketel. Ook is getoond het eindgedeelte van de lijn m-n betrekking hebbende op het verloop van de rookgastemperatuur bij dezelfde afgasketel in ongestookte toestand. De lijn o geeft aan het 30 temperatuurverloop van het voedingwater in de economizer als de ketelbrander 3 uit bedrijf is. De begintemperatuur blijft constant, de eindtemperatuur stijgt, waarbij stoomvorming kan optreden.Fig. 3 of FIG. 2 shows part of the line bc, the line cd and the line being the variation of the temperature from e to d in the economizer with a fired off-gas boiler with the subcooling dc relative to the temperature in the evaporator . Part of the line f ~ g is shown, being the course of the flue gas temperature at the fired waste gas boiler. Also shown is the end portion of the line m-n relating to the evolution of the flue gas temperature at the same off-gas boiler in the unburned state. The line o indicates the temperature trend of the feed water in the economizer when the boiler burner 3 is out of operation. The initial temperature remains constant, the final temperature increases, whereby steam can form.

Wordt nu de uitvinding toegepast dan wordt door het toevoegen van heet water uit de drum aan het voedingwater bij de inlaat van de 35 economizer de voedingwatertemperatuur verhoogd tot bijvoorbeeld punt q van de lijn p, waarbij zoveel water uit de drum wordt toegevoegd, dat een kleine onderkoeling gehandhaafd blijft.Now when the invention is applied, adding hot water from the drum to the feed water at the inlet of the economizer raises the feed water temperature to, for example, point q of the line p, adding so much water from the drum that a small hypothermia is maintained.

Ten opzichte van de lijn o is nu bij lijn p het temperatuurverschil met de rookgastemperatuur verkleind, waardoor de hoeveelheid warmte 40 overgedragen vanuit de rookgassen naar de economizer lager is en 8203813 r · -7- - » stooovormlng voorkomen wordt*With respect to line o, the temperature difference with the flue gas temperature has now been reduced at line p, so that the amount of heat 40 transferred from the flue gases to the economizer is lower and 8203813 r · -7- - »puff formation is prevented *

Hoe een en ander op eenvoudige wijze kan worden gerealiseerd toont fig. 4. Deze -figuur toont op een wijze enigszins vergelijkbaar met fig.Fig. 4 shows how this can be realized in a simple manner. This figure shows in a manner somewhat comparable to fig.

1, boven elkaar de oververhitter 4, de verdamper 5 en de economizer 6 5 geplaatst in een verder niet aangeduid rookgaskanaal· Verder is aangegeven de stoomtrommel 11. De ingang van de economizer 6 is weer aangeduid met 7 met een voedingwaterleiding 8 en de uitgang 9 mondt uit via leiding 10 in de trommel 11. Vandaaruit gaat weer de leiding 13 via pomp 14 en leiding 15 naar de verdamper 5, die met een leiding 16 in de 10 trommel 11 uitmondt.1, one above the other, the superheater 4, the evaporator 5 and the economizer 6 5 placed in a flue gas channel not further indicated · Furthermore, the steam drum 11 is indicated. opens via line 10 into drum 11. From there, line 13 again passes through pump 14 and line 15 to evaporator 5, which opens into line 11 with line 16.

Overeenkomstig de uitvinding heeft nu de leiding 13 een aftakking 18 met pomp 19 en regelventiel 20. Deze leiding 18 mondt voorbij het regelventiel 20 uit in de voedingwaterleiding 8 en wel bij 21.In accordance with the invention, the pipe 13 now has a branch 18 with pump 19 and control valve 20. This pipe 18 opens out of the control valve 20 into the feed water pipe 8 at 21.

Bij 22 is een temperatuurmeter aangegeven, die via de schematisch 15 met 23 aangegeven besturingsleiding het regelventiel 20 kan bedienen. De temperatuurmeter 22 meet de temperatuur aan de uitgang van de economizer 6.At 22 a temperature meter is indicated, which can operate the control valve 20 via the control line indicated diagrammatically by 23. The temperature gauge 22 measures the temperature at the output of the economizer 6.

Om een maximum rendement te behalen is de grootte van de economizer zodanig bepaald dat bij maximale stoomproduktie er slechts een geringe 20 onderkoeling aanwezig is.In order to achieve a maximum efficiency, the size of the economizer is determined such that at maximum steam production there is only slight subcooling.

Stijgt nu de temperatuur aan de uitgang van de economizer boven een ingestelde waarde (beneden de verzadigingstemperatuur), bijvoorbeeld bij . het terugregelen van de brander als de stoomvraag afneemt of bij deellast van de gasturbine, dan zal pomp 19 gestart worden en 25 regelventiel 20 open gestuurd worden. Uit trommel 11 zal heet water via pomp 19 geperst woren naar inlaat 21 van de voedingleiding 8 van de economizer, waardoor de voedingwaterinlaattemperatuur stijgt. De hoeveelheid water naar inlaat 21 is zo groot, dat onder alle bedrijfsomstandigheden de temperatuur bij 22 op de ingestelde waarde 30 gehandhaafd blijft. De temperatuurverhoging bij 21 heeft tot gevolg dat de capaciteit van de economizer verkleind wordt en stoomvorming voorkomen wordt.Now the temperature at the output of the economizer rises above a set value (below the saturation temperature), for example at. regulating the burner back when the steam demand decreases or at partial load of the gas turbine, then pump 19 will be started and control valve 20 will be opened. Hot water will be forced from drum 11 via pump 19 to inlet 21 of the feed line 8 of the economizer, as a result of which the feed water inlet temperature rises. The amount of water to inlet 21 is so great that under all operating conditions the temperature at 22 is maintained at the set value 30. The temperature increase at 21 has the consequence that the capacity of the economizer is reduced and steam formation is prevented.

In fig. 5 is het schema, wat betreft het ketelgedeelte, nog eenvoudiger gehouden en zijn alleen getoond de economizer 6 en de 35 stoomtrommel 11.In Fig. 5 the schematic with regard to the boiler part is kept even simpler and only the economizer 6 and the steam drum 11 are shown.

Verdamper, oververhitter en bijbehorende leidingen zijn duidelijkheidshalve weggelaten.Evaporator, superheater and associated pipes have been omitted for clarity.

Bij 24 is een voorverwarmer-ontgasser getoond waaraan condensaat kan' worden toegevoerd via de leiding 25.At 24, a pre-heater degasser is shown to which condensate can be supplied through line 25.

^ De economizer is tevens ontworpen om de warmte aan de rookgassen 8203813 « * * t 8 * » te onttrekken die nodig is om het condensaat voor te warmen en te ontgassen·^ The economizer is also designed to extract heat from flue gases 8203813 «* * t 8 *» required to preheat and degas the condensate ·

Op de ingang 7 van de economizer 6 sluit weer aan een voedingwater-leiding 8 en vlakbij de uitgang 9 van de economizer is weer een leiding 5 18 getoond met pomp 19 waarmee uit de economizer komend water kan worden toegevoerd aan de voedingsleiding 8 en wel bij 26.At the inlet 7 of the economizer 6, a supply water line 8 is connected again, and near the outlet 9 of the economizer is again shown a line 5 18 with pump 19 with which water coming out of the economizer can be supplied to the supply line 8 at 26.

27 Is een pomp, die uit de voorverwarmer-ontgasser 24 komend voorverwarmd water in de voedingwaterleiding 8 brengt. Verder is getoond de leiding 10 waarmee het uit de economizer komende water kan worden ge-10 voerd naar de stoomtrommel 11.27 Is a pump which introduces pre-heated water from the preheater-degasser 24 into the feed water pipe 8. Also shown is the conduit 10 with which the water coming out of the economizer can be fed to the steam drum 11.

Bij 28 is een leiding getoond met een regelventiel 29 welke leiding voorbij dit regelventiel met het gedeelte 30 uitmondt in de voorverwarmer-ontgasser 24. De stand van het regelventiel 29 is afhankelijk van een temperatuurregeling aangeduid met de lijn 31 en betrekking hebbende 15 op de druk in de voorverwarmer 24.At 28 a pipe with a control valve 29 is shown, which pipe past this control valve with the part 30 ends in the pre-heater degasser 24. The position of the control valve 29 depends on a temperature control indicated by the line 31 and relating to the pressure in the preheater 24.

In de leiding 10 bevindt zich een regelventiel 32 dat eveneens door een regelaar kan worden bestuurd afhankelijk van het waterniveau in de trommel 11. Verder is voorzien in een regelkring 33 voor de capaciteits-regeling van de pomp 19 afhankelijk van de aan de uitgang van de econo-20 mizer gemeten temperatuur.In the line 10 there is a control valve 32 which can also be controlled by a controller depending on the water level in the drum 11. Furthermore, a control circuit 33 is provided for the capacity control of the pump 19 depending on the output at the econo-20 mizer measured temperature.

Mede door middel van het toepassen van de uitvinding is het mogelijk onder alle bedrijfsomstandigheden de hoeveelheid warmte uit de rookgassen aan te passen aan de warmtebehoefte van de voorverwarmer-ontgasser zonder de noodzaak te veel overgedragen warmte te moeten dum-25 pen in andere systemen.Partly by applying the invention, it is possible under all operating conditions to adapt the amount of heat from the flue gases to the heat requirement of the preheater degasser without the need to dump too much transferred heat in other systems.

De regeling volgens de uitvinding is in wezen een regeling van de capaciteit van de economizer.The control according to the invention is essentially a control of the capacity of the economizer.

Door de werkwijze en inrichting volgens de uitvinding is het bij een afgasketel mogelijk geworden dat deze ketel onder alle belastings-30 omstandigheden maximaal kan functioneren zonder schadelijke Stoomvorming in de economizer.Due to the method and device according to the invention it has become possible with a waste gas boiler that this boiler can function maximally under all load conditions without harmful steam formation in the economizer.

De betekenis van het voorstel volgens de uitvinding kan aan de hand van de volgende voorbeelden verder worden aangetoond.The significance of the proposal according to the invention can be further demonstrated by the following examples.

Voorbeeld 1.Example 1.

35 Gestookte afgasketel van een gasturbine.35 Fired gas boiler from a gas turbine.

In tabel 1 zijn een aantal gegevens opgenomen volgens de stand der techniek. Deze hebben dus betrekking op het diagram van fig. 2 en de uitvinding aangegeven in fig. 1.Table 1 contains a number of prior art data. Thus, they relate to the diagram of Figure 2 and the invention shown in Figure 1.

40 Tabel 2 geeft dezelfde gegevens echter nu onder toepassing van de 8203813 . «l 9 werkwijze en inrichting volgens de uitvinding.40 Table 2, however, now provides the same data using 8203813. 9 method and device according to the invention.

De weerstand voor de turbine aan de rookgaszijde is in beide gevallen gelijk.The resistance for the turbine on the flue gas side is the same in both cases.

TABEL 1: gestookt ongestooktTABLE 1: fired non-fired

Stoomproductie t/h 100 51Steam production up to 100 51

Druk bar 40 40Pressure bar 40 40

Temperatuur °C 480 394Temperature ° C 480 394

Bijstook capaciteit xl0^kcal/h 35,79Co-firing capacity xl0 ^ kcal / h 35.79

Schoorsteentemp. eC 171 192 TABEL 2:Chimney temp. eC 171 192 TABLE 2:

Stoomproductie t/h 100 50,7Steam production t / h 100 50.7

Druk bar 40 40Pressure bar 40 40

Temperatuur °G 480 403Temperature ° G 480 403

Bijstookcapaciteit xlO^kcal/h 31,81Co-firing capacity x10 ^ kcal / h 31.81

Schoorsteentemp» °C 136 192 TABEL 3;Chimney temp »° C 136 192 TABLE 3;

Brandstofbesparing 1. Ccal/h 3.98 * 11,1% 2. nm^/h 526 3. nm^ per jaar 3.945.000 bij 7500 vollast bedrijf 4. in guldens per jaar 1.460.000 bij een tarief van 37c/nm^ (volgens krachtwerktuigen maart 1982).Fuel savings 1. Ccal / h 3.98 * 11.1% 2. nm ^ / h 526 3. nm ^ per year 3,945,000 at 7500 full load operation 4. in guilders per year 1,460,000 at a rate of 37c / nm ^ ( according to power tools March 1982).

De extra investering bedraagt ca 12% meer = ca fl. 600.000,--.The extra investment is approximately 12% more = approximately NLG 600,000.

Deze extra investering kan terug verdiend worden in: 600.000 / 1.460.000 5 maanden 12This extra investment can be earned back in: 600,000 / 1,460,000 5 months 12

Voorbeeld 2:Example 2:

Ongestookte afgasketel behorende bij een gasturbine.Unfired gas boiler belonging to a gas turbine.

Tabel 1 vermeldt de gegevens zonder toepassing van de uitvinding.Table 1 lists the data without application of the invention.

Tabel 2 vermeldt de gegevens met toepassing van de uitvinding.Table 2 lists the data using the invention.

8203813 β 108203813 β 10

Tabel 1 Tabel 2Table 1 Table 2

Stoomproductie t/h 29.880 30.330Steam production t / h 29,880 30,330

Druk bar 46 46Pressure bar 46 46

Temperatuur °C 461 461Temperature ° C 461 461

Schoorsteentemp. °C 184 179Chimney temp. ° C 184 179

Weerstand m bar 9 9Resistance m bar 9 9

Tabel 3: 1. Extra stoomproductie kg/h 450 2. Extra energie-opwekking kW/h 350 3. Extra inkomsten per jaar bij een tarief van 14c/kWh (vlgs. krachtwerktuigen 1982) bij een bedrijfstijd van 6000 uur guldens 286.000Table 3: 1. Extra steam production kg / h 450 2. Extra energy generation kW / h 350 3. Extra income per year at a rate of 14c / kWh (according to power tools 1982) with an operating time of 6000 hours guilders 286,000

De extra investering bedraagt ca fl. 50.000, — .The extra investment is approximately fl. 50,000.

Extra investering kan terug verdiend worden in: 50.000 / 286.000 a ca 2 maanden 12 \ 8203813Extra investment can be earned back in: 50,000 / 286,000 a ca 2 months 12 \ 8203813

Claims

1. Method for obtaining the highest possible efficiency with a steam boiler, which is provided in the flue gas flow channel with an superheater, an evaporator and an economizer, and optionally with a burner, wherein the heating surface of the economizer determined in such a way that at maximum steam production the difference in temperature between the evaporator and the lower output temperature of the economizer is as small as possible, characterized in that, when the steam production decreases, the feed water of the economizer is supplied with a temperature, which is higher than the initial temperature at the entrance of the economizer, to such an extent that the said temperature difference remains essentially the same and vice versa.

2. Method according to claim 1, characterized in that water is recirculated to the inlet of the economizer at the exit temperature of the economizer.

Method according to claim 1, characterized in that water from the steam drum is supplied to the feed water before the entrance of the economizer.

4. A method according to claim 1 in a boiler, which is provided with a device for preheating and degassing the feed water, such as the condensate serving for this purpose, characterized in that the economizer is given a heating surface such that a part of the water available at the exit of the economizer can be supplied to the pre-heater degasser and mixed there with the feed water or condensate fed into the pre-heater degasser, the amount of water to be drained at the exit of the economizer is controlled depending on the pressure in the preheater-degasser.

5. Device for carrying out the method of claim 1, 2 or 3, consisting of a superheater placed in the flue gas duct, an evaporator, an economizer, and optionally a burner, and further provided with a steam drum to which the output of the economizer and the evaporator outlet and where the input of the 8203813 12 evaporator is connected to the steam drum through a pipe with pump, which can press water from the drum into the evaporator, characterized in that located between the economizer inlet and the output of the economizer, respectively the water portion of the drum, comprises a second pipe provided with a pump and with a control valve, which valve 5 is coupled to a control device, which is controlled by a temperature meter near the output of the economizer.

6. Device according to claim 5, in particular for carrying out the method according to claim 4, which device is provided with a pre-heater degasser of the condensate or feed water to be supplied thereto, which pre-heater degasser is connected to the entrance of the economizer, characterized in that between the output of the economizer and the pre-heater-degasser there is a connection with a control valve, which valve is coupled to a temperature controller, which, depending on the pressure in the pre-heater-15, degasses a quantity of the water. the output of the economizer supplies to the water in the preheater-degasser. tp 8203813