SE463220B

SE463220B - Saett att oeka verkningsgraden i en pfbc-kraft-anlaeggning samt kraftanlaeggning

Info

Publication number: SE463220B
Application number: SE8900384A
Authority: SE
Inventors: L Kemmer
Original assignee: Abb Stal Ab
Priority date: 1989-02-03
Filing date: 1989-02-03
Publication date: 1990-10-22
Also published as: WO1990008887A1; SE8900384L; FI913694A7; FI913694A0; SE8900384D0; EP0456702A1; CA2046617A1; JPH04503235A

Description

465 220 2 Temperaturen hos den lågvärdiga värmekällan måste vara så hög att ånga med för injicering lämpligt tryck, cirka 20 bar, erhålles. Den injicerade ångan upptar energi från bädden. Vid oförändrad termisk effekt i kraftanlägg- ningen medför ånginjiceringen att ånggenereringen i bäddtuberna minskar och därmed ångflödet i ångturbincykeln. Totalt uppnås en eleffektökning i an- läggningen eftersom effektökningen i gasturbincykeln är större än effekt- minskningen i ångcykeln.

Ett utförande av uppfinningen beskrives under hänvisning till bifogade figur.

I figuren betecknar 10 en brännkammare med förbränning av ett bränsle, företrädesvis kol, i en fluidiserad bädd 12. Brännkammaren 10 och en reningsanläggning för avskiljning av stoft i förbränningsgaserna, symbo- liserad av en cyklon 14, är inneslutna i ett tryckkärl 16 och omges av komprimerad förbränningsluft i rummet 18 mellan tryckkärlet 16 och bränn- kammaren 10 och cyklonen 14. Bränsle tillföres brännkammarens 10 bädd 12 genom inmatningsledningen 20. För fluidisering av bädden 12 och förbrän- ning av tillfört bränsle tillföres brännkammaren 10 luft från rummet 18 via en luftfördelande botten 22 med munstycken 24. Förbränningsgaserna samlas i fribordet 26 och föres efter rening i cyklonen 14 genom ledningen 28 till en gasturbin 30. Denna driver en kompressor 32 som matar rummet 18 i tryck- kärlet 16 med komprimerad förbränningsluft och en generator 34. Gasturbinen kan vara enaxlig som i figuren eller tvåaxlig, varvid ena axeln driver kompressorn 32 och den andra axeln driver generatorn 34. Kompressorn 32 är försedd med en mellankylare 36. Värme från denna kan utnyttjas för förvärm- ning av matarvatten.

I brännkammaren 10 finns tubsatser 38 och 40 för kylning av bädden och för alstring och överhettning av ånga resp mellanöverhettning av ånga. I tuberna 38 alstrad och överhettad ånga föres i en ledning 42 till hög- trycksturbinen 44, från denna i ledningen 46 till mellanöverhettaren 40 och härifrån i ledningen 48 till lågtrycksturbinen 50. Turbinerna 44 och 50 driver generatorn 52. Ånga för matarvattenförvärmning kan uttagas från 1 turbinen 50 genom avtappningsledningen 54. Lågtrycksturbinen 50 är ansluten till kondensorn 56 via ledningen 58. Kondensatet uppsamlas i kondensat- * tanken 60. Matarvattenpumpen 62 pumpar kondensatet genom matarvattenför- värmarna 64, 66 och 68 och ledningen 70 till ångtuberna 38 i brännkammaren 10. Värme från kompressorns mellankylare 36 och värme från avtappningsånga 463 220 från turbinen 50 kan utnyttjas för förvärmningen i matarvattenförvärmarna 64 och 66. Avgaser från gasturbinen 30 föres till matarvattenförvärmaren 68 via ledningen 71 och från denna till ångpannan 72, matarvattenförvärma- ren 74 för värmning av matarvatten till ångpannan 72, gasfiltret 76, ekonomisern 78 och därifrån till skorstenen 80. I det visade utförandet utnyttjas även en askkylare 82 som förvärmare för ångpannans 72 matar- vatten. Vatten från ångpannans 72 ångdom 84 cirkuleras genom tuberna 86 med en cirkulationspump 88. Ångdomen är ansluten till ånginjektionsmun- stycken i brännkammaren med ångledningen 90. Spädvatten till anläggningen tillföres via ledningen 92. Ekonomisern 78 är med en ledning 94 ansluten till matarvattenledningen 96 nedströms matarvattenpumpen 62 och utnyttjas för matning till såväl tuberna 38 i brännkammaren 10 som för matning till ångpannan 72. Matarvattenflödet till ångpannan 70 regleras med en ventil 98 i ledningen 100 mellan ekonomisern 78 och askkylaren/matarvattenför- värmaren 82.

I en PFBC-kraftanläggning, som vid full effekt arbetar med cirka 16 bars tryck i brännkammaren 10, dimensioneras högtemperaturekonomisern/matar- vattenförvärmaren 68 så att avgaserna från ångturbinen som lämnar matar- vattenförvärmaren 68 har en sådan temperatur att ånga med ett tryck över- stigande 16 bar kan genereras. I ângpannan 72 kan lämplig mängd ånga med ett tryck på cirka 20 bar genereras. I en anläggning med en effekt på 800 Mwt är den lämpliga mängden cirka 25 kg/s. Ångan injiceras i bränn- kammaren och ökar massflödet genom turbinen och således gasturbineffekten.

Uppvärmningen av den i brännkammren injicerade ångan medför minskad ång- generering i ångcykeln och minskad effekt. Effektvinsten i gasturbincykeln är minst dubbelt så stor som effektförlusten i ångturbincykeln. Netto- effektvinsten kan uppgå till 10-15 Mwe i en 800 Mwt-anläggning. Detta motsvarar cirka 1-2 % ökning av anläggningens totalverkningsgrad. En totalverkningsgrad på ~ 46 är uppnåbar.

Effektvinsten uppnås utan ökning av anläggningskostnaden. Kostnadsökningen för gastubincykeln är obetydlig och kompenseras av minskade kostnader i ångturbincykeln. Ångturbinerna och konden -rn blir mindre och därigenom billigare. Den ökade förbrukningen av matarvatten för alstring av ånga i avgasångpannan 72 för bäddinjicering innebär en viss ökad driftkostnad för beredning av matarvatten.

Claims

465 220 PATENTKRAV

1. Sätt att öka totalverkningsgraden i kraftanläggning med förbränning av ett bränsle, främst kol, i en fluidiserad bädd av partikulärt material, vid ett tryck överstigande atmosfärstrycket, en s k PFBC kraftanläggning innefattande en brännkammare (10) med en botten (22) med munstycken (24) för att till- föra brännkammaren luft för fluidisering av en bädd (12) och förbränning av till bädden (12) tillfört bränsle en gasturbin (30) som drives av förbränningsgaser från brännkammaren (10) en av gasturbinen (30) driven kompressor (32) som komprimerar fluidise- rings- och förbränningsluft en av gasturbinen (30) driven generator (34) i brännkammaren (10) anordnade tuber (30, 40) för kylning av bädden och alstring av ånga för en ângturbin (44, 50) som driver en generator (52) k ä n n e t e c k n a d av att massflödet genom gasturbinen (30) och därmed gasturbineffekten ökas genom att ånga injiceras i brännkammaren (10) och att ånga med nödvändigt tryck för injicering i brännkammaren (10) antingen genereras av lågvärdig värme i en separat ånggenerator (72, 84) eller avtappas från en ångturbin (50) som drives av den i brännkammaren (10) alstrade ångan.f

2. Sätt enligt patentkrav 1, k ä n n e t e c k n a t av att avlopps- gaserna från gasturbinen (30) utnyttjas som värmemedium i en lågtrycks- ånggenerator (72, 84) för alstring av ånga med ett tryck överstigande drifttrycket i brännkammaren (10) och att den alstrade ångan injiceras i brännkammaren (10) och ökar massflödet genom gasturbinen (30) och därmed gasturbineffekten.

3. Kraftanläggning med förbränning av ett bränsle, främst kol, i en ~ fluidiserad bädd av partikulärt material, vid ett tryck överstigande atmosfärstrycket, en s k PFBC kraftanläggning innefattande 465 220 en brännkammare (10) med en botten (22) med munstycken (24) för att tillföra brännkammaren (10) luft för fluidisering av en bädd (12) och förbränning av till bädden (12) tillfört bränsle, en gasturbin (30) som drives av förbränningsgaser från brännkammaren (10) en av gasturbinen (30) driven kompressor (32) som komprimerar fluidise- rings- och förbränningsluft en av gasturbinen (30) driven generator (32) i brännkammaren anordnade tuber för kylning av bädden och alstring av ånga för en ångturbin (44, 50) som driver en generator (52), k ä n n e t e c k n a d av att munstycken för injicering av ånga i bränn- kammaren (10) antingen är anslutna till en lågtrycksånggenerator (72, 84), som uppvärms med avloppsgaser från gasturbinen (30), eller till ett uttag (54) för avtappning av ånga hos ångturbinen (50) i en punkt där trycket hos ångan något överstiger trycket i brännkammaren (10).