DE1932721B2

DE1932721B2 - Dampferzeuger

Info

Publication number: DE1932721B2
Application number: DE1932721A
Authority: DE
Inventors: Emmanuel Stephen Winchester Mass. Miliaras (V.St.A.)
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1968-06-28
Filing date: 1969-06-27
Publication date: 1979-04-19
Also published as: GB1244891A; US3485048A; DE1932721A1; FR2011780A1; DE1932721C3

Description

Die Erfindung betrifft einen mit fossilen Brennstoffen beheizten Dampferzeuger für eine Dampfkraftanlage, der einen der Brennkammer nachgeschalteten Rauchgaszug aufweist, in dem ein Überhitzer und rauchgasseitig dahinter ein Economiser angeordnet ist, wobei dem Economiser speisewasserseitig von Turbinenanzapfdampf beheizte Speisevorwärmer vorgeschaltet sind.

Durch die Einführung des Economisers, von dem den den Dampfkessel verlassenden Rauchgasen bei geringer Temperatur noch Wärme entnommen werden konnte, erfolgte eine Erhöhung des Kesselwirkungsgrades von Dampfkraftanlagen.

Von den drei Hauptkomponenten eines mit fossilen Brennstoffen arbeitenden Dampfkraftwerkes bietet die Turbine eine beachtliche Überlastbarkeit Auch der Kondensator läßt sich unter Hinnahme einer gewissen Wirkungsgradeinbuße mit Überlast betreiben. Lediglich der Dampferzeuger ist aufgrund der üblichen konstruktiven Überlegungen über die vom Hersteller festgelegte Nennlast hinaus nur begrenzt überlastbar.

Aus der DE-PS 5 91 417 ist ein Wasserrohrkessel mit zwei im Rauchgasstrom hintereinander angeordneten, durch ein Wasserrohrbündel voneinander getrennten

ίο Verbrennungskammer bekannt bei dem außer dem gewöhnlichen Brennstoff noch ein Hilfsbrennstoff mit höherer Verbrennungstemperatur als die des gewöhnlichen Brennstoffes verfeuert wird. Die Anordnung der Teile und die Zuleitung der Rauchgase kann dabei so erfolgen, daß die Verbrennungsgase des Hilfsbrennstoffes bei ihrem Eindringen in die Kammer annähernd die gleiche Temperatur haben, wie die dort einströmenden Verbrennungsgase des normalen Brennstoffes. Ein Hinweis auf die Überlastbarkeit des Kessels im Zusammenhang mit einer Dampfkraftanlage ist dieser Druckschrift nicht entnehmbar.

Ähnliche Einrichtungen, aber ohne eine Verbindung mit Dampfkraftwerksanlagen für verschiedene Brennstoffe mit verschiedenen Brennkammern ergeben sich aus der GB-PS 10 27 888 und der FR-PS 11 94 730.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen Dampferzeuger der eingangs genannten Gattung derart weiterzubilden, daß eine zeitweilige Erhöhung der Leistung des Dampferzeugers auf

■i" einfachste Weise wirkungsvoll möglich ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß eine Vorrichtung zum gesteuerten Einleiten von heißen Verbrennungsgasen in den Raum zwischen Überhitzer und Economiser bei Spitzenlast

« vorgesehen ist.

Durch diese Lösungsmerkmale erfolgt eine zusätzliche Wärmezufuhr zum Economiser, wodurch hinsichtlich einer erhöhten elektrischen Leistungsabgabe die Dampfzufuhr zu mehreren Speisewasservorwärmern abgeschaltet werden kann, so daß der Dampffluß ohne Abschaltung des Speisewasserentgasers durch die Turbine erhöht wird. Der nichtabgeschaltete Spcisewasserentgaser ist von wesentlicher Bedeutung, da er den Sauerstoff aus dem Speisewasser entfernt. Die Erfindung ermöglicht somit zur Deckung des Spitzenbedarfs an elektrischer Energie die Erhöhung der Dampferzeugung eines Kraftwerkes, indem unter Hinnahme einer gewissen Wirkungsgradeinbuße, jedoch mit geringem Mehraufwand, die bekannte Überlastbarkeit von Turbine und Kondensator ausgenutzt und die Wärmezufuhr zum Economiser erhöht wird.

Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. I eine schematische Darstellung einer Dampfkraftanlage, und

Fig. 2 und 3 eine der Fig. 1 entsprechende Darstellung einer unterschiedlichen Ausführungsform eines Dampferzeugers.

Der Dampferzeuger umfaßt eine Brennkammer 6 und einen Rauchgaszug 7 (die beide weiter unterteilt sein können), verkleidet mit eng nebeneinanderliegenden wasser- und/oder dampfgekühlten Rohren 8, Brenner 9, Rohrbündel 10a zur Überhitzung des Dampfes, Rohrbündel lOözur Nachüberhitzung und Economiserrohre 12.

Bei der Anordnung nach Fig. 1 wird zusätzlicher

Brennstoff in einer feuerfest ausgekleideten, neben dem Rauchgaszug 7 liegenden und mit diesem verbundenen Hilfsbrennkammer 13 verbrannt und die heißen Verbrennungsprodukte oberhalb des Eco.iomisers 12 abgegeben. Der zusätzliche Brennstoff wird durch einen Brenner 14 zugeführt, während die Verbrennungsluft von einem Ventilator 15 aus der Umgebungsluft oder über einen Verbindungszug aus dem Haupnvindsystem geliefert wird. Wenn die Vorrichtung zur Erhöhung der Ausgangsleistung des Dampferzeugers außer Betrieb ι ο ist, ist die Drosselklappe 17 geschlossen.

Die zusätzliche Verbrennung kann alternativ oder zusätzlich im Raum direkt über dem Economiser im Rauchgaszugraum erfolgen, wobei der Brennstoff durch Brenner 16 derart zugeführt wird, wie es der den Feuerungsraum verlassende übrige Sauerstoff erlaubt, wenn mit hohem Luftüberschuß in der Brennkammer gearbeitet wird, oder durch Einleiten zusätzlicher Verbrennungsluft und/oder Sauerstoff rr.ttels eines zusätzlichen Ventilalors. ;>o

Nach Fig. 2 erfolgt die zusätzliche Verbrennung in der angrenzenden Hilfsbrennkammer 18, wobei Brennstoff und Verbrennungsluft ähnlich wie in Fig. 1 durch einen Brenner 19 zugeführt werden, mit der Ausnahme, daß durch einen Ventilator 20 eine teilweise Rezirkula- .!5 tion der mit den zusätzlichen Verbrennungsgasen gemischten Rauchgase im Rauchgaszug bewirkt wird, wobei der Ventilator 20 über einen Verbindungskanal

21 mit dem Rauchgaszug unterhalb des Economisers 12 verbunden ist und der Wärmeübergang auf die Rohre des Economisers durch den verstärkten Fluß der Rauchgasmassen verbessert wird. Die Drosselklappen

22 und 23 dienen zum Steuern des rezirkulierenden Rauchgasflusses sowie zur Abtrennung der angrenzenden Hilfsbrennkammer vom Rauchgaszug, wenn die ..n Vorrichtung zur Erhöhung der Ausgangsleistung des Dampferzeugers nicht arbeitet.

Nach Fig.3 gelangen die heißen Verbrennungsgase, die durch Verbrennen zusätzlichen Brennstoffes erzeugt werden, über den feuerfest ausgekleideten Rauchgaskanal 24, der über mehrere Öffnungen mit der Brennkammer in Verbindung steht, unter Umgehung der Überhitzungs- und Zwischenüberhitzungsrohrbündel zu stromaufwärts des Economisers liegenden Öffnungen und werden mit den kühleren Verbrennungs- ''i gasen durchmischt, wodurch die Temperatur und der Massenfluß der Rauchgase, die an den Economiserrohren vorbeifließen, und damit auch die Wärmezufuhr zum Economiser erhöht wird. Der Rauchgasfluß durch den Rauchgaskanal 24 wird durch den im Bereich oberhalb w des Economisers gegenüber der Brennkammer vorhandenen Unterdruck ermöglicht. Der erwähnte Rauchgasfluß wird im Bedarfsfall durch die Wirkung einer Strahlpumpe unterstützt, wobei das Medium höheren Drucks in der Strahlpumpe aus kühleren Verbrennungs- 'u gasen besteht, die durch einen Verbindungskanal 25 aus dem Bereich unterhalb des Economisers entnommen wurden, oder aus Umgebungsluft, wobei die Druckerhöhung durch einen Ventilator 26 erfolgt. Das Medium mit dein geringeren Druck in der Strahlpumpe bilden die w> erwähnten Überschußverbrennungsgase, die vom Feuerungsraum durch einen Verbindungskanal 25a strömen. Drosselklappen 27, 28 und 29 steuern den Rauchgasfluß durch die entsprechenden Kanäle. Sie bleiben geschlossen und trennen dadurch die Brennkammer vom t5 Rauchgaszug, wenn die Vorrichtung zur Erhöhung der Dampferzeugung nicht in BeU ieb ist.

Die Wirkungsweise eines von der Erfindung Gebrauch machenden Dampferzeugers läßt sieh wie folgt beschreiben:

Wenn der Dampferzeuger mit Nennleistung oder geringerer Leistung arbeitet, sind die Drosselklappen 27, 28, 29 der Hilfsbrennkammern 13, 18 des Rauchgaskanals 24 bzw. der Verbindungskanäle 25,25a für die Zirkulation der zusätzlichen Verbrennungsgase geschlossen. Eine zusätzliche Verbrennung findet nicht statt und die Vorrichtung zur Bewegung der zusätzlichen Verbrennungsgase ist außer Betrieb. Der Wirkungsgrad des Dampferzeugers wird durch das Vorhandensein der Vorrichtung zur erhöhten Dampferzeugung nicht beeinträchtigt.

Zu gewünschten Erhöhung der Dampferzeugung werden die Drosselklappen 27, 28, 29 geöffnet. Die zusätzlichen Rauchgasströme und die zusätzliche Verbrennung findet in dem Maße statt, wie sie zur Erhöhung der Dampferzeugung benötigt wird. Die Menge der zusätzlichen Verbrennungsluft, die zusätzliche Verbrennung und die Rezirkulation der Gase werden durch die Stellung der Drosselklappen reguliert, wobei die Vorrichtung zur Steuerung der Ausgangsleistung die Bewegung der Rauchgase unterstützt. Der Luftzug für die Brennkammer wird an die neuen Strömungsverhältnisse des Rauchgasstromes angepaßt und der Spüsewasserfluß entsprechend der erhöhten Leistung des Dampferzeugers eingestellt.

Der Wirkungsgrad des Dampferzeugers geht etwas zurück, da die Verbrennungsgase den Dampferzeuger mit höherer Temperatur verlassen.

Eine Anwendung der Erfindung ist in Fig. 1 gezeigt. Eine Dampfkraftanlage besteht dabei aus einer Hochdruckturbine 30, einer Niederdruckturbine 31, die den nacherhitzten Dampf aufnimmt, einem mit der Turbine gekuppelten Generator 32, einem Kondensator 34, Speisewasservorwärmer 35, Ventilen 37 zur Steuerung der Dampfentnahme zu den Vorwärmern, einen Entgasungs-Vorwärmer 36 und einer Meß- und Steuereinrichtung 38.

Ein Teil des Dampfes wird infolge der verstärkten Wärmezufuhr zum Economiser erhöhten Ausgangsleistung des Dampferzeugers durch ein Ventil 33 abgeleitet, umgeht den Hochdruckturbinenteil 30 und den Nachüberhitzer 10i> und vermischt sich auf dem Wege zur Niederdruckturbine 31 mit annähernd gleichem Druck und Temperatur mit dem nacherhitzten Dampf.

Die Erhöhung der Wärmezufuhr zum Economiser soll noch im Zusammenhang mit einer kurzzeitigen Abschaltung der Dampfzufuhr für den Höchstdruckspeisewasservorwärmer betrachtet werden, um dadurch den Dampfstrom der Turbine und damit die elektrische Ausgangsleistung des Turbogenerators zu erhöhen. Das in den Economiser eintretende Speisewasser besitzt dann eine niedrigere Temperatur, so daß, da der Dampferzeuger eine zusätzliche Wärmezufuhr benötigt, das Abschalten der Dampfversorgung für den Speisewasservorwärmer nur von begrenzter Dauer ist. Die Erfindung sorgt für eine zusätzliche Wärmezufuhr zum Economiser, erlaubt durch das Abschalten der Dampfzufuhr zu mehreren Speisewasservorwärmern eine erhöhte elektrische Leistungsabgabe, so daß ohne Abschaltung des Speisewasserentgasers, der Dampffluß durch die Turbine erhöht wird. Der nicht abgeschaltete Speisewasserentgiiser ist von wesentlicher Bedeutung, da er den Sauerstoff aus dem Speisewasser entfernt.

Die in Fig. I gezeigte Ausführungsform der Erfindung kann auf folgende Weise betrieben werden:

Beim Eingang eines Signals vom Überwachungsgerät 38, das einen erhöhten Strombedarf anzeigt, wir die Vorrichtung zur Lieferung der zusätzlichen Turbinenleistung ausgelöst. Vom Überwachungsgerät 38 ausgehende Signale schließen die Ventile 37 für die Speisewasservorwärmer 35, wodurch sich der Dampfstrom durch die Turbine erhöht, öffnen die Drosselklappen 17, betätigen den Ventilator 15 und entzünden den zusätzlichen Brennstoff des Brenners 14 (und/oder 16) und erhöhen dadurch die Wärmezufuhr zum Economiser. Der Economiser erhält nach dem Abschalten der Dampfzufuhr zu den Vorwärmern 35 Speisewasser von niedrigerer Temperatur. Wenn das Überwachungsgerät 38 oder andere Geräte oder Computer die Leistungserhöhung des Dampferzeugers erfaßt haben, wird das Ventil 33 geöffnet und der Niederdruckturbine 31 zusätzlicher Dampf zugeführt.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Mit fossilen Brennstoffen beheizter Dampferzeuger für eine Dampfkraftanlage, der einen der Brennkammer nachgeschalteten Rauchgaszug aufweist, in dem ein Oberhitzer und rauchgasseitig dahinter ein Economiser angeordnet ist, wobei dem Economiser speisewasserseitig von Turbinenanzapfdampf beheizte Speisewasservorwärmer vorgeschaltet sind, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vorrichtung zum gesteuerten Einleiten von heißen Verbrennungsgasen in den Raum zwischen Überhitzcr(10a,Jund Economiser(12)bei Spitzenlast vorgesehen ist

2. Dampferzeuger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung aus mindestens einem Zusetzbrenner (16) ziim Verbrennen von fossilen Brennstoffen besteht.

3. Dampferzeuger nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung eine außerhalb des Rauchgaszuges (7) angeordnete Hilfsbrennkammer (13, 18) aufweist, in die mindestens ein Brenner (14; 19) gerichtet ist und die über ein Absperrorgan (17; 22) mit dem Raum zwischen Überhitzer (1Oa^ und Economiser (12) verbunden ist.

4. Dampferzeuger nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfsbrennkammer (18) über ein Absperrorgan (23) mit dem Rauchgaszug (7) rauchgasseitig stromabwärts des Economisers (12) verbunden ist und daß in dem Verbindungskanal (21) ein in die Hilfskammer (18) förderndes Gebläse (20) angeordnet ist.

5. Dampferzeuger nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung aus einem Rauchgaskanal (24) besteht, der über Mengenregelorgane (27, 28) mit der Brennkammer (6) einerseits und mit dem Raum zwischen Überhitzer (10a,) und Economiser (12) andererseits verbunden ist.

6. Dampferzeuger nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Rauchgaskanal (24) mittels eines in diesen fördernden Gebläses (26) über ein Absperrorgan (29) mit dem Rauchgaszug (7) rauchgasseitig stromabwärts des Economisers (12) verbunden ist.

7. Dampferzeuger nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Einleitung der aus dem Gebläse (26) austretenden Rauchgase als Strahlpumpe für aus der Brennkammer (6) zu entnehmende Rauchgase ausgebildet ist.