NL8300406A - Door afvalgas verhitte stoomgenerator met een ontgassingsinrichting. - Google Patents

Description

' ’ - * . * N.0. 31598 1

Door afvalgas verhitte stoomgenerator met een ontgassingsinrichting.

De uitvinding heeft betrekking op een door afvalgas verhitte stoomgenerator met een ontgassingsinrichting, in het bijzonder voor gecombineerde gasturbine en met stoom werkende installaties, waarbij de hoofdstroom van het werkmedium via de ontgassingsinrichting, een voe-5 dingspomp en een economiser in een verdampingsinrichting gebracht wordt en waarbij de ontgassingsinrichting door warmte van niet ontspannen werkmedium verwarmd wordt.

Bij een dergelijke bekende inrichting voor het opwekken van stoom geschiedt de warmtetoevoer naar de ontgassingsinrichting door het werk-10 medium, dat door een circulatiepomp via de ontgassingsinrichting en een in het einddeel van de verwarmende stroom afvalgas aangebrachte inrichting voor het overdragen van warmte gecirculeerd wordt. Deze inrichting heeft het nadeel dat - ten opzichte van de geleverde hoeveelheid stoom van de stoomgenerator - de inrichting voor het overdragen van warmte 15 bij deellast aanzienlijk meer warmte opneemt dan bij volle belasting, hetgeen tot een aanzienlijk verhoogde druk in de ontgassingsinrichting leidt, waarvoor de ontgassingsinrichting bemeten moet zijn.

Het is het doel van de uitvinding met zo gering mogelijke constructieve inspanning dit nadeel op te heffen.

20 Dit doel wordt volgens de uitvinding bereikt doordat het voor de verwarming van de ontgassingsinrichting gebruikte werkmedium uit de hoofdstroom van het werkmedium als deelstroom tussen de economiser en de verdampingsinrichting weggenomen wordt, doordat de warmte van deze deelstroom van het werkmedium door convectieve overdracht aan de ont-25 gassingsinrichting toegevoerd wordt en doordat de weggenomen deelstroom van het werkmedium, tussen de voedingspomp en de economiser weer aan het hoofdstroom van het werkmedium toegevoerd wordt. Door deze inrichting wordt de voor het verhitten van de ontgassingsinrichting en van de daarin naar binnen stromende hoofdstroom van het werkmedium gebruikte 30 rookgaswarmte door voedingswater afgegeven dat van de economiser afkomstig is. Dit voedingswater heeft een zo hoge druk dat het bij normale circulatie in de economiser niet verdampt. Een extra is dat de constructie van de door afvalgas verhitte stoomgenerator aanzienlijk vereenvoudigd wordt.

35 Bij voorkeur is bovengenoemde inrichting voor het uit afvalgas op wekken van stoom op trommelvormige wijze uitgevoerd en heeft een circulatiepomp waarmee water door de verdamper en de trommel gecirculeerd wordt, en waarbij de deelstroom van het werkmedium tussen de circula- 8300 40 6 2 tiepomp en de verdampingsinrichting weggenomen wordt. Hierdoor ontstaat het voordeel dat van een speciale clrculatiepomp voor de deelstroom van het werkmedium alsmede van de bijbehorende aandrijving, de schakelin-richtingen en dergelijke afgezien kan worden.

5 Bij voorkeur vindt het overdragen van warmte door convectie in de ontgassingsinrichting plaats, waardoor een huis voor een voorverwar-mingsinrichting voor condensaat bespaard wordt.

Bij voorkeur vindt het overdragen van warmte door convectie in de inrichting voor het overdragen van warmte plaats welke voor de ontgas-10 singsinrichting in de hoofdstroom van het werkmedium geschakeld is. Dit maakt het mogelijk om in plaats van een bijzondere verwarming van de ontgassingsinrichting een commercieel te verkrijgen voorverwarmingsin-richting voor condensaat te gebruiken.

Bij voorkeur is in de leiding waarin de deelstroom van het werkme-15 dium geleid wordt een door de druk in de ontgassingsinrichting te beïnvloeden smoororgaan aanwezig. Hierdoor wordt het stijgen van de druk in de ontgassingsinrichting tot de afblaasdruk van de veiligheidsafsluiters vermeden. Er ontstaat bijgevolg geen stoomverlies door afblazen van de veiligheidsafsluiters en ook geen afblaasgeluid; bovendien blij-20 ven de veiligheidsafsluiters dicht.

Bij voorkeur is aan de leiding die de deelstroom van het werkmedium geleidt een omloopleiding met omloopafsluiter toegevoegd, welke door de uitlaattemperatuur van de economiser beïnvloed wordt. Hierdoor wordt met minimale kosten belet dat verdampingsverschijnselen in de economi-25 ser optreden.

De uitvinding wordt nu aan de hand van de tekeningen met behulp van drie uitvoeringsvoorbeelden nader verduidelijkt. Daarbij tonen: fig. 1 het schakelschema van een door afvalgas verhitte stoomgenerator volgens de uitvinding, 30 fig. 2 een schakelschema van een gewijzigde door afvalgas verhitte stoomgenerator en fig. 3 een schakelschema van een verdere, gewijzigde, door afvalgas verhitte stoomgenerator.

In fig. 1 wordt een hoofdstroom van het werkmedium - bestaande uit 35 condensaat - middels een condensaatpomp 2 uit een condensor 1 via een condensaatleiding 3 in de cascadetoren 4 van een ontgassingsinrichting 5 geleid. De ontgassingsinrichting 5 dient gelijktijdig als voedingswa-terhouder voor de door afvalgas verhitte stoomgenerator. Aan de onderkant van de voedingwaterhouder 5 is een voedingsleiding 8 aangesloten, 40 welke een voedingspomp 10 bevat en naar een economiser 12 leidt. De 8300406 Λ* 3 uitlaat van de economiser 12 is middels een leiding 14 met een damp/wa-ter-trommel 16 verbonden. Aan de onderkant van de trommel 16 is een leiding 18 aangesloten, welke een circulatiepomp 20 bevat en naar een verdampingsinrichting 22 leidt. De uitlaat van de verdampingsinrichting 5 is via een leiding 24 met de trommel 16 verbonden. Van de ruimte voor stoom van de trommel 16 takt een stoomleiding 26 af, die naar een over-verhitter 28 leidt. Op de uitlaat van de oververhitter 28 is een leiding 30 voor verse stoom aangesloten, welke naar een stoomturbine 32 leidt, welke aan een electrische generator 34 gekoppeld is en waaraan 10 condensor 1 aangesloten is.

De oververhitter 28, de verdampingsinrichting 22 en de economiser 12 zijn in deze volgorde in een door warme rookgassen - bijvoorbeeld de afvalgassen van een niet afgebeeld gasturbinegroep - doorstroomd afval-gaskanaal 37 ondergebracht.

15 Volgens de uitvinding wordt van de hoofdstroom van het werkmedium tussen de economiser 12 en de verdampingsinrichting 22 een deelstroom -van het werkmedium weggenomen. Hiertoe is op de leiding 14 een aftak-leiding 40 aangesloten, wélke via een inrichting 42 voor het overdragen van warmte - in de vorm van een in het benedendeel van de ontgassingin-20 richting 5 aangebrachte slangpijp - en een leiding 44 met een in de hoofdstroom van het werkmedium tussen de voedingspomp 10 en de economiser 12 gelegen plaats 45 verbonden is. De leiding 44 bevat een circulatiepomp 50 en een daarachter geschakelde smoorafsluiter 48, welke door een op de ontgassingsinrichting 5 aangesloten drukvoeler 46 beïnvloed 25 wordt.

De installatie volgens fig. 1 werkt als volgt. Tijdens bedrijf wordt koud condensaat via de condensaatleiding 3 in de cascadetoren 4 toegevoerd, waar het over de cascaden vloeit en door condenserende stoom, waarvan de afkomst hieronder verder beschreven wordt, tot aan de 30 verzadigingstemperatuur van de stoom verwarmd wordt. Daarbij worden uit het condensaat gassen afgescheiden welke via een op de cascadetoren 4 aangebrachte afvoerleiding 6 voor lucht naar buiten stromen. Het zich in de ontgassinginrichting 5 op iets boven de atmosferische druk bevindende water in verzadigde toestand wordt door de voedingspomp 10 in de 35 economiser 12 geperst, waar het tot juist onder de verdampingstempera-tuur verhit wordt. Het werkmedium stroomt vervolgens door de leiding 14 in trommel 16, waaruit het voor een deel door de circulatiepomp 20 via de verdampingsinrichting 22 gecirculeerd wordt; daarbij ontstaat een water-stoom-mengsel dat in trommel 16 komt. Voor het andere deel wordt 40 werkmedium in de vorm van verzadigde stoom aan de oververhitter 28 toe- 8300406 -3- '',' 4 gevoerd en daar oververhit. Deze oververhitte stoom wordt via de leiding 30 voor verse stoom aan de stoomturbine 32 toegevoerd, waarin het zich ontspant en dan in condensor 1 wordt neergeslagen.

Middels de aftakleiding 40 wordt een deelstroom van het werkmedium 5 van het in de economiser 12 verhitte voedingswater aan de slangpijp 42 toëgevoerd. Omdat bij deze slangpijp verhoudingsgewijs grote temperatuursverschillen optreden,· kan deze klein bemeten zijn. In de omgeving van de slangpijp 42 wordt het zich in de ontgassingsinrichting 5 bevindende water van de hoofdstroom van het werkmedium verdampt. Deze damp 10 stijgt in de cascadetoren 4 op, waar deze voor een groot deel condenseert en daarbij het over de cascade stromende condensaat verwarmt. Een klein deel van de stoom die niet in de toren 4 condenseert, verlaat deze toren samen met de uit het condensaat gedreven gassen via de leiding 6 voor af te voeren lucht, in welke voor het terugwinnen van condensaat 15 een koelinrichting aangebracht kan zijn.

De drukvoeler 46 en de smoorafsluiter 48 zijn zodanig ingesteld, dat - zodra de druk in de ontgassingsinrichting 5 vooraf bepaalde grenswaarde overschrijdt - de door de pijpslang 42 stromende hoeveelheid werkmedium met behulp van de afsluiter 48 gesmoord wordt.

20 Volgens fig· 2 is de aftakleiding 40 niet op de leiding 14, maar op een plaats met hogere druk, n.1. op de leiding 18 tussen circulatie-pomp 20 en de verdampingsinrichting 22 aangesloten, zodat de in het uitvoeringsvoorbeeld volgens fig. 1 gebruikte circulatiepomp 50 kan vervallen. Bovendien is tussen de aftakleiding 40 en een leiding 8 een 25 omloopleiding 51 met omloopafsluiter 52 aanwezig, welke om de slangpijp 42 en de smoorafsluiter 48 heen loopt en welke het mogelijk maakt werkmedium uit de trommel 16 direct in de economiser 12 terug te leiden.

De omloopafsluiter 52 wordt door een in de leiding 14 aangebrachte temperatuurvoeler 44 zodanig beïnvloed dat bij toenemende temperatuur 30 van het werkmedium de omloopafsluiter 52 in de leiding 14 in de sluit-richting versteld wordt. Door het genoemde terugleiden van water, dat nagenoeg de verzadigingstemperatuur heeft, in de economiser 12, wordt de inlaattemperatuur daarvan verhoogd en zo het opnemen van warmte in de economiser verminderd, hetgeen tot een stabilisering van de uitlaat-35 temperatuur van de economiser leidt. Deze wijze van regelen belet verdamping van water in de economiser 12, maar heeft echter het nadeel dat met het openen van de omloopafsluiter 52 het afvalgas-warmteverlies toeneemt.

Afwijkend van de uitvoeringsvorm volgens fig. 2 is bij de uitvoe-40 rlngsvorm volgens fig. 3 in de condensaatleiding 3 een inrichting voor 8300406 • r 5 si ** het overdragen van warmte 60 aangebracht, welke in plaats van in de slangpijp 42 in de aftakleiding 40 geschakeld is. De zich aan de primaire zijde bevindende uitlaat van de inrichting voor het overdragen van warmte 60 is met de, de smoorafsluiter 48 bevattende, leiding 44 5 verbonden. Bij deze inrichting wordt tijdens normaal bedrijf in de inrichting voor het overdragen van warmte 60 het condensaat tot verzadigde toestand verhit en voor een zeer gering deel verdampt. In vergelijking met de inrichtingen volgens figuur 1 en 2 heeft die volgens fig.

3 het voordeel dat in de cascadetoren 4 het ontgassen reeds op de bo-10 venste verdieping van de cascade begint. Bij gelijk bedrijf van het ontgassen kan de cascadetoren bijgevolg kleiner geconstrueerd worden.

In plaats van een cascade-ontgassingsinrichting is ook een sproei-ontgassingsinrichting te gebruiken.

Van de drie afgebeelde uitvoeringsvoorbeelden is de eerste niet 15 tot stoomgeneratoren met gedwongen omloop beperkt; deze is ook bij een stoomgenerator met gedwongen doorloop alsmede ook op stoomgeneratoren met natuurlijke omloop te gebruiken.

De voorbeelden volgens de figuren 2 en 3 zijn te combineren doordat evenwijdig met een slangpijp 42 een als verdamper uitgevoerde in-20 richting voor het overdragen van warmte 60 aangebracht wordt.

Bij het voorbeeld volgens fig. 3 kan de inrichting voor het overdragen van warmte 60 ook zodanig uitgevoerd zijn dat het condensaat niet tot de verzadigingstemperatuur verwarmd wordt. De ontgassing geschiedt dan bijvoorbeeld door niet geregelde toevoer van stoom uit 25 trommel 16.

Ten opzichte van bekende stoomgeneratoren, waarin het condensaat door afgetapte stoom voorverwarmd wordt, heeft de uitvinding het voordeel dat deze eenvoudiger is en dat een goedkopere stoomturbine gebruikt kan worden. Bovendien geeft deze turbine door het wegvallen van 30 van het aftappen van stoom een groter vermogen af. Dit grotere vermogen wordt door het tot een lagere temperatuur afkoelen van het rookgas verschaft.

De uitvinding is in het bijzonder voor stoomgeneratorinstallaties interessant waarbij een hoger rendement nagestreeft wordt maar waarbij 35 de investeringskosten laag gehouden moeten worden. De uitvinding leidt tot zeer eenvoudige, bedrijfszekere en wat betreft de kosten voordelige installaties.

8300406

Claims (6)

1. Door afvalgas verhitte stoomgenerator met een ontgassingsinrichting, in het bijzonder voor gecombineerde gasturbine- en met stoom 5 werkende installaties, waarbij een hoofdstroom van het werkmedium via de ontgassingsinrichting, een voedingspomp en een economiser in een verdampingsinrichting geleid wordt en waarbij de ontgassingsinrichting door de warmte van niet ontspannen werkmedium verwarmd wordt, met het kenmerk, dat het voor de verwarming van de ontgassingsinrichting beno-10 digde werkmedium uit de hoofdstroom van het werkmedium als deelstroom tussen de economiser en de verdamper weggenomen wordt, dat warmte van deze deelstroom van het werkmedium door het overdragen van warmte door convectie aan de ontgassingsinrichting toegevoerd wordt en dat de weggenomen deelstroom van het werkmedium tussen de voedingspomp en de eco-15 nomiser weer aan de hoofdstroom van het werkmedium toegevoerd wordt*

2. Stoomgenerator volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de door afvalgas verhitte stoomgenerator trommelvormig uitgevoerd is en een circulatiepomp heeft, waarmee water via de verdamper en de trommel gecirculeerd wordt, en dat de deelstroom van het werkmedium tussen de 20 circulatiepomp en de verdamper weggenomen wordt.

3. Stoomgenerator volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat het overdragen van warmte door convectie in de ontgassingsinrichting plaatsvindt.

4. Stoomgenerator volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat 25 het overdragen van warmte door convectie in een inrichting voor het overdragen van warmte plaatsvindt, die vöör de ontgassingsinrichting in de hoofdstroom van het werkmedium geschakeld is.

5. Stoomgenerator volgens één van de voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat in de leiding waarin de deelstroom van het werkmedium 30 geleid wordt een door de druk in de ontgassingsinrichting te beïnvloeden smoororgaan aanwezig is.

6. Stoomgenerator volgens één van de voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat aan de leiding waarin de deelstroom van het werkmedium geleid wordt, een omloopleiding met omloopafsluiter toegevoegd is, wel- 35 ke door de uitlaattemperatuur van de economiser beïnvloed wordt. ---oooOooo--- 8300406