DE1112992B

DE1112992B - Device for multi-stage regenerative feed water preheating at very high pressures and temperatures

Info

Publication number: DE1112992B
Application number: DES38579A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Richard Biersack; Dr-Ing Rupprecht Michel
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1954-04-06
Filing date: 1954-04-06
Publication date: 1961-08-24

Description

Einrichtung zur mehrstufigen Regenerativ-Speisewasservorwärmung bei sehr hohen Drücken und Temperaturen Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur mehrstufigen Regenerativ-Spei&ewasservorwärmung bei sehr hohen Drücken. und Temperaturen, wobei zwischen den hinter der Speisewasserpumpe angeordneten Hochdruck-Regenerativ-Vorwärmern mindestens ein Teil der Speisewassermenge entnommen und einem Rauchgasvorwärmer zugeführt wird.Facility for multi-stage regenerative feed water preheating very high pressures and temperatures The invention relates to a method for multi-stage Regenerative storage and water preheating at very high pressures. and temperatures, between the high-pressure regenerative preheaters arranged behind the feedwater pump at least part of the feed water is taken and a flue gas preheater is fed.

Eine bei jeder neuzeitlichen Dampfkraftanlage auftretende Forderung ist die Erzielung eines hohen Wirkungsgrades der Regenerativvorwärmung bei einer tiefliegenden Abgastemperatur des Kessels, eine Forderung, die sich im Gebiete der mittleren Drücke und Temperaturen ohne Schwierigkeit erfüllen läßt. Dagegen stehen - die - Betriebsverhältnisse bei sehr hohen Drücken und den -damit verbundenen sehr hohen Temperaturen, z. B: 300 ata und 550° C,@ einer befriedigenden Lösung dieser Aufgabe.. nach beiden Richtungen hin im. Wege.. Anlagen für derart hohe Betriebswerte müssen mit Zwischenüberhitzung und meist sogar mit zweifacher Zwischenüberhitzung arbeiten. Berechnet man einen solch6n`'.-Kessel`# so zeigt sich, daß der überwiegende Teil der Heizfläche (schätzungsweise bis 80%) überhitzten Dampf führt. Dadurch läßt sich eine tiefliegende Abgastemperatur nur schwer erreichen. Denn die hohe Überhitzungstemperatur erfordert eine entsprechend hohe Rauchgastemperatur, oder mit anderen Worten, die Rauchgastemperatur kann nicht weit genug abgesenkt werden. Hieran ändert auch die Nachschaltung von Lufterhitzer-Heizflächen wenig, da ja auch in ihnen eine entsprechend hohe Lufttemperatur erzielt werden muß. Wollte man andererseits zur Absenkung der Rauchgastemperatur die Speisewasservorwärmung durch Rauchgase entsprechend hochtreiben, so stünde dem als Nachteil die wesentliche Verschlechterung des Regenerativ-Verfahrens gerade in den unteren Stufen gegenüber. Es muß also eine neue Heizflächenanordnung gesucht werden, die ohne wesentliche Beeinträchtigung des Regenerativ-Verfahrens die Absenkung der Rauchgastemperatur ermöglicht.A requirement that occurs in every modern steam power plant is the achievement of a high efficiency of the regenerative preheating with a low flue gas temperature of the boiler, a requirement that is in the area of the Can meet medium pressures and temperatures without difficulty. Stand against it - the - operating conditions at very high pressures and the associated very high temperatures, e.g. B: 300 ata and 550 ° C, @ a satisfactory solution of this Task .. in both directions im. Ways .. Systems for such high operating values must with reheating and usually even with double reheating work. If one calculates such a `` - boiler` # it is shown that the predominant Part of the heating surface (estimated to be 80%) carries superheated steam. This lets It is difficult to reach a low exhaust gas temperature. Because the high overheating temperature requires a correspondingly high flue gas temperature, or in other words, the Flue gas temperature cannot be lowered far enough. This also changes the Subsequent installation of air heater heating surfaces, there is a corresponding one in them high air temperature must be achieved. On the other hand, if you wanted to lower the Flue gas temperature increase the feed water preheating by flue gases accordingly, the disadvantage of this would be the substantial deterioration in the regenerative process just in the lower steps opposite. So it has to be a new heating surface arrangement are sought that do not significantly affect the regenerative process allows the flue gas temperature to be lowered.

Dies wird dadurch erreicht, daß in an sich bekannter Weise die gesamte Speisewassermenge entnommen, in dem in Strömungsrichtung der Rauchgase einem Luftvorwärmer vorgeschalteten Rauchgasvorwärmer eines Zwangdurchlauf-Dampferzeugers weiter erhitzt und dem nächsten Regenerativ-Vorwärmer zugeführt wird.This is achieved in that, in a manner known per se, the entire The amount of feed water is taken from an air preheater in the direction of flow of the flue gases Upstream flue gas preheater of a once-through steam generator is heated further and fed to the next regenerative preheater.

Es ist bereits eine Dampfkraftanlage mit Anzapfdampf-Speisewasservorwärmung bekanntgeworden, bei der nur ein Teil des Speisewassers sämtliche Anzapfdampf-Speisewasservorwärmer durchströmt, wähsend der Übrige Teil nur einen Teil der Anzapfdampf-Speisewasservorwärmer und anschließend einen Rauchgas-Speisewasservorwärmer durchströmt. Es ist weiterhin eine ebenfalls mit Regenerativ-Vorwärmung arbeitende Dampfkraftanlage bekanntgeworden, bei der hochdruckseitig hinter der Kesselspeisepumpe ein rauchgasbeheizter Speisewasservorwärmer eingeschaltet ist. Bei dieser bekannten Anordnung befindet sich der rauchgasbeheizte Hochdruckvorwärmer, in Strömungsrichtung des Speisewassers betrachtet, unmittelbar hinter der Kesselspeisepumpe und ist sämtlichen Hochdruck-Regenerativ-Vorwärmern vorgeschaltet.It is already a steam power plant with bleed steam feed water preheating became known in which only part of the feed water is used for all bleed steam feed water preheaters flows through, while the remaining part is only part of the bleed steam feed water preheater and then flows through a flue gas feedwater preheater. It is still a steam power plant also working with regenerative preheating became known, a flue gas heated feed water preheater on the high pressure side behind the boiler feed pump is switched on. In this known arrangement, the flue gas-heated one is located High pressure preheater, viewed in the direction of flow of the feed water, directly behind the boiler feed pump and is all high-pressure regenerative preheaters upstream.

Bei dem Verfahren nach der Erfindung kommt es demgegenüber darauf an, daß der Regenerativvorwärmprozeß zwischen zwei Hochdruck-Regenerativstufen unterbrochen wird und hier ein rauchgasbeheizter Vorwärmer zwischengeschaltet ist, der derart im Rauchgasstrom untergebracht ist, daß in Strömungsrichtung der Rauchgase hinter dem Vor- -wärmer noch Luftvorwärmer liegen. Bei der erstgenannten der beiden bekannten Anlagen wird der zwischen zwei Anzapfvorwärmem entnommene Teilstrom des Speisewassers nur in einem rauchgasbeheizten Economiser vorgewärmt, während die Erfindung vorsieht, nach dem rauchgasbeheizten Vorwärmer noch eine Regenerativstufe entsprechend dem hohen Frischdampfdruck einzuschalten. Die Erfindung nimmt dabei bewußt einen Verlust an Regenerativ-Vorwärmung in Kauf, der aber nicht größer ist als der ermöglichte Gewinn durch tiefere Absenkung der Abgastemperatur. Dadurch ergibt sich die Möglichkeit, weitere Regenerativstufen nachzuschalten, was einen weiteren Gewinn bedeutet.In contrast, this is the case with the method according to the invention indicates that the regenerative preheating process is interrupted between two high-pressure regenerative stages is and here a flue gas heated preheater is interposed, the such is housed in the flue gas flow that in the direction of flow of the flue gases behind There are still air preheaters next to the preheater. In the first of the two known ones Systems is the partial flow of the feed water withdrawn between two tap preheaters only preheated in a flue gas-heated economiser, while the invention provides after the flue gas heated preheater another regenerative stage according to the switch on high live steam pressure. The invention deliberately takes a loss in purchase of regenerative preheating, but it is not greater than that made possible Profit through lowering the exhaust gas temperature. This results in themselves the possibility of adding further regenerative stages, which is another benefit means.

Die Zeichnung stellt ein vereinfachtes Schaltschema des Gegenstandes der Erfindung. dar. Vom. Arbeitsmittelkreislauf des Zwangdurchlaufkessels .1 ist im wesentlichen nur der Höchdruckteil dargestellt, wobei hinter einem Regenerativ-Niederdruck-Vorwärmer und einem Speisewasserbehälter die Speisewasserpumpe 2 das Arbeitsmittel durch die Hochdruck-Regenerativ-Vorwärmer -3, 4 und 5 treibt. Im letzten Kesselzug des Zwangdurchlaufkessels 1 befinden sich die Luftvorwärmer 6i, 7 und B. The drawing represents a simplified circuit diagram of the subject matter of the invention. dar. From. Working medium circuit of the once-through boiler .1 essentially only the high-pressure part is shown, with the feed water pump 2 driving the working medium through the high-pressure regenerative preheaters -3, 4 and 5 behind a regenerative low-pressure preheater and a feedwater tank. The air preheaters 6i, 7 and B are located in the last boiler pass of the once-through boiler 1.

Die Verbindungsleitung zwischen den Hochdruck-Regenerativ-Vorwärmern 3 und 4 kann durch einen Absperrschieber 9 geschlossen werden. Das Arbeitsmittel strömt dann in Richtung der Pfeile durch die Verbindungsleitungen mit dem Rauchgasvorwärmer 10, so daß nach Aufheizung des Arbeitsmittels im Rauchgasvorwärmer 10 dieses dem Regenerativ-Vorwärmer 4 zugeleitet wird. In dem Rauchgasvorwärmer 10 kann eine Aufwärmung von beispielsweise 20° C erfolgen. Bei Ausnutzung der Möglichkeit einer höheren Aufwärmung könnte man daran denken, wie durch die gestrichelte Umführungsleitung um den Hochdruck-Regenerativ-Vorwärmer 4 angedeutet ist, diesen teilweise zu umgehen, d. h. also zumindest einen Teil des im Rauchgasvorwärmer 10 aufgewärmten Speisewassers erst vor dem Hochdruck-Regenerativ-Vorwärmer 5 einzuleiten.The connecting line between the high-pressure regenerative preheaters 3 and 4 can be closed by a gate valve 9. The working medium then flows in the direction of the arrows through the connecting lines to the flue gas preheater 10, so that after the working medium has been heated in the flue gas preheater 10, it is fed to the regenerative preheater 4. In the flue gas preheater 10 , heating of 20 ° C., for example, can take place. If the possibility of higher heating is used, one could think of, as indicated by the broken bypass line around the high-pressure regenerative preheater 4, of partially bypassing it, i.e. at least part of the feed water heated in the flue gas preheater 10 before the high-pressure regenerative -To initiate preheater 5.

Durch diese Anordnung wird dem Rauchgasstrom durch den Rauchgasvorwärmer 10 Wärme entzogen, um die Abgastemperatur abzusenken, ohne aber hierdurch den Wirkungsgrad des Regenerativ-Prozesses merklich zu beeinflussen. Eine gewisse Rückwirkung auf den Regenerativ-Prozeß wird nicht zu vermeiden sein, denn da das Speisewasser vor Eintritt in eine Regenerativ-Stufe jetzt höher erwärmt wird, verringert- sich dadurch die Temperaturdifferenz im Regenerativ-Vorwärmer. Aber die rechnerische Behandlürig der Anläge zeigt, daß der Wirkungsgradgewinn durch die zusätzliche Heizfläche des Rauchgasvorwärmers größer ist als die Wirkungsgradabsenkung des Regenerativ-Prozesses. Die Rückwirkung auf den Regenerativ-Prozeß wird dabei um so geringer, je höher man mit der Temperatur der Regenerativ-Vorwärmung gehen kann.With this arrangement, the flue gas flow through the flue gas preheater 10 heat is withdrawn in order to lower the exhaust gas temperature, but without reducing the efficiency noticeably influence the regenerative process. Some repercussion on the regenerative process cannot be avoided because the feed water is in front of it Entry into a regenerative stage is now heated higher, is reduced as a result the temperature difference in the regenerative preheater. But the mathematical treatment the plant shows that the gain in efficiency through the additional heating surface of the Flue gas preheater is greater than the reduction in efficiency of the regenerative process. The effect on the regenerative process becomes less, the higher you go can go with the temperature of the regenerative preheating.

Claims

PATENT CLAIM: A method for multi-stage regenerative feed water preheating at very high pressures and temperatures, with at least a portion of the feed water being removed from between the high-pressure regenerative preheaters arranged behind the feed water pump and fed to a flue gas preheater, characterized in that the entire amount of feed water is taken, in which in the flow direction of the flue gases an air preheater (8) upstream flue gas preheater (10) of a once-through steam generator (1) is further heated and fed to the next regenerative preheater (4). Documents considered: German Patent No. 803 299; British Patent No. 176,817; Book by Oliver Lyle, "The Efficient Use of Steam" (1947), Section 736, p. 753.