DE1111213B

DE1111213B - Steam power plant consisting of a steam generator and a multi-stage engine

Info

Publication number: DE1111213B
Application number: DES64967A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Hans Vogler
Original assignee: Sulzer AG
Current assignee: Sulzer AG
Priority date: 1959-09-03
Filing date: 1959-09-17
Publication date: 1961-07-20

Description

Aus einem Dampferzeuger und einer mehrstufigen Kraftmaschine bestehende Dampfkraftanlage Die Erfindung betrifft eine aus einem Dampferzeuger und einer mehrstufigen Kraftmaschine bestehende Dampfkraftanlage mit mindestens bei zwei verschiedenen Druckstufen stattfindender Zwischenüberhitzung des teilweise entspannten Arbeitsmittels, für deren eine mindestens ein rauchgasbeheizter Zwischenüberhitzer und für deren andere mindestens ein dampfbeheizter Zwischenüberhitzer vorgesehen sind.Consisting of a steam generator and a multi-stage engine Steam power plant The invention relates to a steam generator and a multi-stage Engine existing steam power plant with at least two different Pressure stages of intermediate overheating of the partially relaxed working medium, for one of them at least one flue gas-heated reheater and for them others at least one steam-heated reheater are provided.

Bei einer solchen bekannten Anlage wird für die bei der niedrigeren Druckstufe stattfindende Zwischenüberhitzung. teilentspannter Dampf aus einer höheren Druckstufe der Kraftmaschine verwendet, um lange, große Durchmesser aufweisende Niederdruckleitungen zu vermeiden, die notwendig wären, wenn der Niederdruckdampf auch in einem rauchgasbeheizten W ärmeaustauscher zwischenüberhitztwürde. Diese Anlage hat unter anderem den Nachteil, daß die Zwischenüberhitzungstemperatur des Niederdruckdampfes begrenzt ist durch die Temperatur des teilentspannten Dampfes aus der Hochdruckstufe. Weiter besteht beim Anfahren des Dampferzeugers für den rauchgasbeheizten Zwischenüberhitzer die Gefahr, daß er verbrennt, wenn man ihn trocknen läßt. Wenn man dagegen den rauchgasbeheizten Zwischenüberhitzer beim Anfahren überschwemmt, besteht die Gefahr, daß Wasser in die Turbine eintritt.In such a known system is for the lower Intermediate overheating taking place in the pressure stage. partially relaxed steam from a higher Compression stage of the prime mover used to long, large diameter Avoid low pressure lines that would be necessary when the low pressure steam would also be reheated in a flue gas heated heat exchanger. These Plant has the disadvantage, among other things, that the reheating temperature of the Low pressure steam is limited by the temperature of the partially expanded steam from the high pressure stage. There is also when starting the steam generator for the flue gas-heated reheater the danger that it will burn if you use it lets dry. If, on the other hand, you use the flue gas heated reheater during start-up flooded, there is a risk of water entering the turbine.

Es ist auch eine Dampfkraftanlage bekannt, bei der teilentspannter Dampf zwecks Zwischenüberhitzung in einer Druckstufe einen rauchgasbeheizten Zwischenüberhitzer, einen mit aus dem Dampferzeuger entnommenem Dampf beaufschlagten, als Kühl- oder Heizfläche dienenden Wärrneaustauscher und einen rauchgasbeheizten Zwischenüberhitzer nacheinander durchströmt. Es ist auch eine mit bei einer Druckstufe stattfindender Zwischenüberhitzung arbeitende Dampfkraftanlage bekannt, deren Naturumlaufdampferzeuger in zwei Teile unterteilt ist, von denen der eine den Überhitzer und der andere Teil den Zwischenüberhitzer enthält.There is also a known steam power plant in which the partially relaxed Steam for the purpose of reheating in a pressure stage a flue gas heated reheater, one acted upon with steam removed from the steam generator, as a cooling or Heat exchanger serving heating surface and a flue gas heated reheater flows through one after the other. It is also one with a pressure stage Reheating working steam power plant is known, its natural circulation steam generator is divided into two parts, one of which is the superheater and the other part contains the reheater.

Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zu Grunde, bei einer Dampfkraftanlage, insbesondere für Hochdruckdampf, mit bei mindestens zwei Druckstufen stattfindender Zwischenüberhitzung, eine Anordnung zu treffen, mit deren Hilfe es möglich ist, die Anlage gefahrlos und schnell in Betrieb zu setzen und durch die die Erstellungs- und Betriebskosten der Anlage verhältnismäßig niedrig bleiben. Erfindungsgemäß ist die neue Dampfkraftanlage gekennzeichnet durch einen an sich bekannten, in zwei Teile unterteilten Dampferzeuger, dessen Teile je für sich betriebsfähig sind und dessen einer Teil in an sich bekannter Weise den rauchgasbeheizten Zwischenüberhitzer enthält, während der andere in an sich bekannter Weise den Dampf für den dampfbeheizten Zwischenüberhitzer liefert.The invention is based on the task at a Steam power plant, especially for high pressure steam, with at least two pressure levels taking place reheating, to make an arrangement with the help of which it it is possible to put the system into operation quickly and safely and through the the construction and operating costs of the system remain relatively low. According to the invention, the new steam power plant is characterized by a per se known steam generator divided into two parts, each of which is operable by itself are and one part of which is the flue gas heated reheater in a known manner contains, while the other, in a manner known per se, contains the steam for the steam-heated one Reheater supplies.

Durch diese Anordnung wird es möglich, die Anlage schnell und ohne Gefahr für den rauchgasbeheizten Zwischenüberhitzer anzufahren, indem zunächst der Kesselteil in Betrieb genommen wird, von dessen Arbeitsmittel der dampfbeheizte Zwischenüberhitzer beaufschlagt ist und indem der andere, den rauchgasbeheizten Zwischenüberhitzer enthaltende Kesselteil erst in Betrieb gesetzt wird, wenn der erste Kesselteil Dampf vom gewünschten Betriebszustand liefert, der dann nach dem Aufheizen der Turbine den rauchgasbeheiztenZwischenüberhitzer kühlend durchströmt. Die Erstellungskosten der neuen Anlage bleiben dadurch niedrig, daß die beiden je für sich betriebsfähigen Teile des Dampferzeugers im wesentlichen gleich aufgebaut sind, denn beide Teile enthalten Vorwärmer, Verdampfer und überhitzer. Der rauchgasbeheizten Zwischenüberhitzerheizfläche im einen Teil entspricht eine nach der Wärmeabgabe im dampfbeheizten Zwischenüberhitzer bemessene zusätzliche Hochdruckheizfläche im anderen Teil des Dampferzeugers. Dadurch vereinfachen sich die Berechnungen und das Herstellen der Pläne und Zeichnungen für den Dampferzeuger.This arrangement makes it possible to use the system quickly and without Danger for the flue gas heated reheater to start up by first pressing the Boiler part is put into operation, of whose working equipment the steam-heated Reheater is acted upon and by the other, the flue gas heated Boiler part containing reheater is only put into operation when the first boiler part supplies steam from the desired operating state, which then after The turbine is heated up and the flue gas heated intermediate superheater flows through it with cooling. The construction costs of the new system remain low because the two ever for itself operable parts of the steam generator constructed essentially the same because both parts contain a preheater, evaporator and superheater. The flue gas heated Reheater heating surface in one part corresponds to one after the heat release in the steam-heated reheater dimensioned additional high-pressure heating surface in other part of the steam generator. This simplifies the calculations and preparing the plans and drawings for the steam generator.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung von zwei Ausführungsbeispielen, in Verbindung mit der Zeichnung und den Unteransprüchen. Es zeigt in schematischer Darstellung Fig. 1 eine Dampfkraftanlage mit zweifacher Zwischenüberhitzung und Fig. 2 eine gleiche Anlage wie Fig. 1, jedoch mit zusätzlicher Zwischenüberhitzung durch teilweise entspannten Dampf.Further features of the invention emerge from the following description of two embodiments, in connection with the drawing and the subclaims. It shows in a schematic representation Fig. 1 a steam power plant with double reheating and FIG. 2 is the same system as FIG. 1, but with additional reheating through partially relaxed steam.

Gemäß Fig. 1 ist ein nach dem Zwangdurchlaufprinzip ausgebildeter Kessel 1 in zwei Hälften 2 und 3 unterteilt. Jede Kesselhälfte ist für sich beheizbar. Dies kann entweder dadurch geschehen, daß die beiden Hälften durch eine gegebenenfalls aus Kesselrohren bestehende Wand voneinander getrennt sind und in jeder Hälfte mindestens eine von der anderen unabhängig betreibbare Feuerung vorgesehen ist, oder daß auf eine Trennwand verzichtet wird und eine gegebenenfalls in mehrere schwenkbar angeordnete Brenner unterteilte, regelbare und in bezug auf die Rohrsysteme einstellbare Feuerung vorgesehen ist. Bei der zuletzt erwähnten Anordnung wird beim Anfahren mindestens ein Teil der Brenner auf das Rohrsystem in der in Fig. 1 rechten Kesselhälfte 2 gerichtet, während bei Normalbetrieb alle Brenner so eingestellt sind, daß die Rohrsysteme beider Hälften gleichmäßig befeuert sind. Die Rohrsysteme der beiden Kesselhälften 2 und 3 sind mit je einer Speiseregelstation 4 bzw. 5 versehen, die jeweils in an sich bekannter Weise aus einem Speiseregelorgan 6 bzw. 7 und einem Druckdifferenzventil8 bzw. 9 bestehen. Jedes Rohrsystem der beiden Kesselhälften 2 und 3 weist außerdem eine Dampfdruckregelstation 10 bzw. 11 auf. Vor den Speiseregelstationen 4 und 5 und hinter den Dampfdruckregelstationen 10 und 11 sind die Rohrsysteme der beiden Kesselhälften zusammengefaßt. Die gemeinsame Frischdampfleitung 12 führt über eine Turbinenregelstation 13 zu einer ersten Druckstufe 14 einer mehrstufigen Turbinenanlage, die einen elektrischen Generator 15 antreibt. Von der ersten Druckstufe 14 führt eine Leitung 16 zu einem in der Kesselhälfte 3 untergebrachten, rauchgasbeheizten, ersten Zwischenüberhitzer 17, dessen Austritt über eine Leitung 18 und ein Ventil 19 mit einer zweiten Druckstufe 20 der Turbinenanlage verbunden ist. Von der zweiten Stufe 20 führt eine Leitung 21 zu einem zweiten, in der Nähe der Turbinenanlage aufgestellten Zwischenüberhitzer 22, der vom Hochdruckdampf aus dem Rohrsystem der Kesselhälfte 2 beheizt ist. Der Austritt des Zwischenüberhitzers 22 ist über eine Leitung 23 und ein Ventil 24 mit einer dritten Druckstufe 25 der Turbinenanlag° verbunden. Von der Stufe 25 führt eine Leitung 26 in die letzte, doppelflutig ausgebildete Druckstufe 27 der Turbinenanlage. Diese Stufe 27 ist mit einem Kondensator 29 verbunden, von dem aus eine Kondensatleitung 30 über eine Kondensatpumpe 31. und drei Kondensatvorwärmer 32 zu einem Entgaser 33 führt. Der Entgaser 33 ist über eine Leitung 34 mit den beiden Speiseregelstationen 4 und 5 des Dampferzeugers 1 verbunden. In der Leitung 34 sind in Reihe zwei Speisepumpen 35 und 36 eingebaut, sowie drei Speisewasservorwärmer 37. Die Speisewasservorwärmer 37 und die Kondensatvorwärmer 32 werden durch Anzapfdampf aus der Turbinenanlage beheizt; die Verbindungsleitungen hierfür sind der übersichtlichkeit halber weggelassen. Die Speisepumpe 36 wird über einen Elektromotor 38 mit konstanter Drehzahl angetrieben, die Pumpe 35 dagegen von einem Elektromotor 39 unter Zwischenschaltung eines Getriebes 40, mit dessen Hilfe die Antriebsdrehzahl der Pumpe 35 geändert werden kann. An die Kondensatleitung 30 ist zwischen der Kondensatpumpe 31 und dem ersten Kondensatvorwärmer 32 ein Kondensatausgleichsbehälter 41 angeschlossen. Die Rohrsysteme der beiden Kesselhälften 2 und 3 sind mit je einer Bypaßleitung 42 bzw. 43 ausgerüstet, die hinter den zugehörigen Bypaßventilen 44 bzw. 45 zu einer gemeinsamen Leitung 46 zusammengefaßt sind, die über einen Anfahrkühler 47 in den Kondensator 29 führt. Zwischen den Leitungen 12 und 16 ist eine die erste Druckstufe 14 der Turbinenanlage umgehende Bypaßleitung 48 mit Ventil 49 und zwischen der Leitung 18 und der Leitung 46 eine die restlichen Druckstufen 20, 25 und 27 der Turbinenanlage umgehende Bypaßleitung 50 mit Ventil 51 vorgesehen.According to FIG. 1, a boiler 1 designed according to the forced flow principle is divided into two halves 2 and 3. Each half of the boiler can be heated individually. This can be done either by separating the two halves from each other by a wall possibly consisting of boiler tubes and providing at least one independently operated furnace in each half, or by dispensing with a partition and one optionally in several pivotable burners Subdivided, controllable and adjustable with respect to the pipe systems furnace is provided. In the last-mentioned arrangement, when starting up, at least some of the burners are directed towards the pipe system in the boiler half 2 on the right in FIG. The pipe systems of the two boiler halves 2 and 3 are each provided with a feed control station 4 and 5, each consisting of a feed control element 6 and 7 and a pressure differential valve 8 and 9, respectively, in a manner known per se. Each pipe system of the two boiler halves 2 and 3 also has a steam pressure control station 10 and 11, respectively. Before the feed control stations 4 and 5 and after the steam pressure control stations 10 and 11, the pipe systems of the two boiler halves are combined. The common live steam line 12 leads via a turbine control station 13 to a first pressure stage 14 of a multi-stage turbine system which drives an electrical generator 15. From the first pressure stage 14 a line 16 leads to a flue gas-heated first reheater 17 housed in the boiler half 3, the outlet of which is connected via a line 18 and a valve 19 to a second pressure stage 20 of the turbine system. A line 21 leads from the second stage 20 to a second reheater 22, which is set up in the vicinity of the turbine system and which is heated by the high-pressure steam from the pipe system of the boiler half 2. The outlet of the reheater 22 is connected via a line 23 and a valve 24 to a third pressure stage 25 of the turbine system. A line 26 leads from stage 25 into the last, double-flow pressure stage 27 of the turbine system. This stage 27 is connected to a condenser 29, from which a condensate line 30 leads via a condensate pump 31 and three condensate preheaters 32 to a degasser 33. The degasser 33 is connected to the two feed control stations 4 and 5 of the steam generator 1 via a line 34. In the line 34 two feed pumps 35 and 36 are installed in series, as well as three feed water preheaters 37. The feed water preheaters 37 and the condensate preheaters 32 are heated by bleed steam from the turbine system; the connecting lines for this are omitted for the sake of clarity. The feed pump 36 is driven at a constant speed via an electric motor 38, while the pump 35 is driven by an electric motor 39 with the interposition of a gear 40 with the aid of which the drive speed of the pump 35 can be changed. A condensate expansion tank 41 is connected to the condensate line 30 between the condensate pump 31 and the first condensate preheater 32. The pipe systems of the two boiler halves 2 and 3 are each equipped with a bypass line 42 and 43, which are combined behind the associated bypass valves 44 and 45 to form a common line 46 which leads via a start-up cooler 47 into the condenser 29. A bypass line 48 with valve 49, which bypasses the first pressure stage 14 of the turbine system, is provided between the lines 12 and 16 and a bypass line 50 with valve 51, which bypasses the remaining pressure stages 20, 25 and 27 of the turbine system, is provided between the line 18 and the line 46.

Beim Anfahren der Dampfkraftanlage wird zunächst nur die in der Zeichnung rechte Kesselhälfte 2 in Betrieb gesetzt, wobei das Speisewasser über die Speiseregelstation 4 in den Vorwärmerteil, den Verdampferteil und den Vorüberhitzerteil des Rohrsystems strömt, durch den zweiten Zwischenüberhitzer 22, den Endüberhitzerteil, die Bppaßleitung 42, 46 und den Anfahrkühler 47 in den Kondensator 29 und von da schließlich durch die Leitungen 30 und 34 zurück zum Kessel. Wenn in der Kesselhälfte 2 die überhitzungstemperatur erreicht ist, wird mit einem Teil des Dampfes die erste Druckstufe 14 der Turbinenanlage aufgeheizt und gleichzeitig die Kesselhälfte 3 in Betrieb genommen. Der aus der Stufe 14 austretende Dampf kühlt dann zusammen mit dem restlichen, durch die Bypaßleitung 48 strömenden Dampf den rauchgasbeheizten, ersten Zwischenüberhitzer 17 in der Kesselhälfte 3. Der aus dem Zwischenüberhitzer 17 austretende Dampf heizt dann die übrigen Stufen der Turbinenanlage auf oder strömt - gegebenenfalls nur zum Teil - durch die Bypaßleitung 50, 46 zum Anfahrkühler 47. Wenn auch die linke Kesselhälfte 3 ihre überhitzungstemperatur erreicht hat, kann die Turbinenanlage hochgefahren werden.When starting up the steam power plant, only the boiler half 2 on the right in the drawing is initially put into operation, with the feed water flowing via the feed control station 4 into the preheater part, the evaporator part and the preheater part of the pipe system, through the second reheater 22, the final superheater part, the Bppaßleitung 42 , 46 and the start-up cooler 47 into the condenser 29 and from there finally through the lines 30 and 34 back to the boiler. When the overheating temperature is reached in the boiler half 2, the first pressure stage 14 of the turbine system is heated up with part of the steam and at the same time the boiler half 3 is put into operation. The steam emerging from stage 14, together with the remaining steam flowing through the bypass line 48, then cools the flue gas-heated, first reheater 17 in boiler half 3. The steam emerging from reheater 17 then heats the remaining stages of the turbine system or flows - if necessary only partially - through the bypass line 50, 46 to the start-up cooler 47. When the left boiler half 3 has also reached its overheating temperature, the turbine system can be started up.

Die in Fig. 2 dargestellte Dampfkraftanlage ist im wesentlichen gleich aufgebaut wie die Anlage nach Fig. 1. Abweichend davon ist, daß in die von der zweiten Druckstufe 20 der Turbinenanlage kommende Leitung 21 ein Zwischenüberhitzer 55 eingeschaltet ist, der von dem teilweise entspannten Dampf aus der ersten Druckstufe 14 der Turbinenanlage beheizt wird. Der teilweise entspannte und in dem Zwischenüberhitzer 55 abgekühlte Dampf wird dann über die Leitung 16' zu dem rauchgasbeheizten, ersten Zwischenüberhitzer 17 in der Kesselhälfte 3 geleitet. Durch das Einschalten des Zwischenüberhitzers 55 wird es möglich, die Zwischenüberhitzungstemperaturen zwischen der ersten und der zweiten Druckstufe und der zweiten und der dritten Druckstufe bei gleichen Belastungen der beiden Kesselhälften 2und3 auszugleichen. Die Primärseiten der beiden dampfbeheizten Zwischenüberhitzer 22 und 55 sind mit Bypaßventilen 56 bzw. 57 versehen, wodurch die Regelmöglichkeit für die Zwischenüberhitzertemperaturen durch Ändern der dem jeweiligen Zwischenüberhitzer zuströmenden Dampfmenge erhöht wird.The steam power plant shown in FIG. 2 is constructed essentially the same as the plant according to FIG. 1. The difference is that in the line 21 coming from the second pressure stage 20 of the turbine plant, a reheater 55 is switched on, which operates from the partially expanded steam the first pressure stage 14 of the turbine system is heated. The steam, which has been partially expanded and cooled in the reheater 55, is then passed via the line 16 ′ to the flue gas-heated first reheater 17 in the boiler half 3. By switching on the reheater 55, it is possible to equalize the reheating temperatures between the first and the second pressure stage and the second and the third pressure stage with the same loads on the two boiler halves 2 and 3. The primary sides of the two steam-heated reheaters 22 and 55 are provided with bypass valves 56 and 57, whereby the possibility of regulating the reheater temperatures is increased by changing the amount of steam flowing to the respective reheater.

Unter bestimmten Umständen kann beim Anfahren oder bei ähnlichen Zuständen der Anlage ohne angekuppelten Generator auch die gesamte Dampfmenge durch die Bypaßleitungen 48 und 50 an der Turbinenanlage vorbeigeführt werden.Under certain circumstances it can occur when starting up or under similar conditions the system without a connected generator also the entire amount of steam by the bypass lines 48 and 50 are routed past the turbine system.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. From a steam generator and a multi-stage Engine existing steam power plant with at least two different Pressure stages of intermediate overheating of the partially relaxed working medium, for one of them at least one flue gas-heated reheater and for them others at least one steam-heated reheater are provided by a known, divided into two parts steam generator, its Parts are each operable per se and one part of which is known per se Way contains the flue gas heated reheater, while the other one in as is known, the steam for the steam-heated reheater is supplied.

2. Plant according to claim 1, characterized in that the flue gas-heated reheater in a known manner between the first and the second pressure stage and that of the steam reheater heated from the steam generator between the second and third Pressure stage of the engine are arranged.

3. Plant according to claim 1, characterized characterized in that in addition to the reheater heated by the steam from the other boiler part a known per se, from the partially expanded steam from a stage of the engine heated reheater is provided.

4. Plant according to claims 1 to 3, characterized in that the partially expanded steam from an engine stage heated reheater arranged in the supply line for the working medium that is reheated in the reheater heated by the steam from the other part of the boiler will. Documents considered: German Auslegeschrift No. 1029 010; Swiss Patent No. 322 433; British Patent No. 781750.