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WO2012062708A2 - Fossil befeuerter dampferzeuger - Google Patents

Fossil befeuerter dampferzeuger Download PDF

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WO2012062708A2
WO2012062708A2 PCT/EP2011/069558 EP2011069558W WO2012062708A2 WO 2012062708 A2 WO2012062708 A2 WO 2012062708A2 EP 2011069558 W EP2011069558 W EP 2011069558W WO 2012062708 A2 WO2012062708 A2 WO 2012062708A2
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
flow
steam generator
fossil
economizer
flow medium
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/EP2011/069558
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English (en)
French (fr)
Other versions
WO2012062708A3 (de
Inventor
Martin Effert
Frank Thomas
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Siemens Corp
Original Assignee
Siemens AG
Siemens Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG, Siemens Corp filed Critical Siemens AG
Publication of WO2012062708A2 publication Critical patent/WO2012062708A2/de
Publication of WO2012062708A3 publication Critical patent/WO2012062708A3/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F22—STEAM GENERATION
    • F22G—SUPERHEATING OF STEAM
    • F22G5/00—Controlling superheat temperature
    • F22G5/12—Controlling superheat temperature by attemperating the superheated steam, e.g. by injected water sprays

Definitions

  • the invention relates to a fossil-fueled steam generator for a steam power plant with a number of forming a flow, flowed through by a flow medium Ecom- mizer, evaporator and superheater heating, in which in a high-pressure stage, an overflow line is connected to the inlet side with the flow path and to a in the High-pressure stage flow medium side before a superheater heating in the flow path arranged injector leads. It also relates to a method for operating such a steam generator.
  • a fossil-fueled steam generator produces superheated steam using the heat generated by burning fossil fuels.
  • Fossil fueled steam generators are mostly used in steam power plants, which are mainly used for power generation.
  • the steam is supplied to a steam turbine ⁇ leads.
  • the fossil-fueled steam generator also comprises a plurality of pressure stages with different thermal states of the respectively contained water-steam mixture.
  • the first (high) pressure level the flow medium passing through the flow path on its first economizer, use the residual heat to Vorierr ⁇ mung of the flow medium, and then various levels of dene ⁇ evaporator and superheater.
  • the evaporator the flow medium is evaporated, then separated any residual moisture in a separator and further heated the remaining steam in the superheater. Thereafter, the superheated steam in the high pressure part of the steam turbine flows, is there decompressed, and the following print ⁇ stage of the steam generator is supplied.
  • Such power changes of a power plant block in the se ⁇ customer area are possible only by a coordinated interaction of steam generator and steam turbine.
  • the contribution of fossil fuel-fired steam generator can do this is by using his memory, ie the steam but also the fuel storage, as well as rapid changes in the controlling variable ⁇ SEN feedwater, injection water, fuel and air.
  • the transfer ⁇ ström founded has two feed lines, wherein the first supply line branches off the flow medium side behind an economizer from ⁇ and the second supply line branches off the flow-medium side upstream of the economizer.
  • the invention is based on the consideration that injections of feedwater can make a further contribution to the rapid change in performance.
  • additional injections in the superheater namely the steam mass flow can be increased.
  • injections are triggered by reducing the temperature setpoint at the outlet of the respective pressure stage.
  • the higher the enthalpy level of the injection water the more injection mass flow is needed to meet the newly demanded to reach the temperature setpoint.
  • results from a higher Enthalpielic of the injection water a ver ⁇ tively larger amount of steam.
  • the injection water can be removed in front of the economizer during start-up and in circulation operation and switchover to the removal behind the economizer in load operation with frequency support.
  • the first supply line branches off on the flow medium side behind all economizer heating surfaces.
  • the second supply line branches off on the flow medium side from all economizer heating surfaces.
  • a check valve is arranged in the first supply line and arranged in the first and / or the second supply line, a flow control valve.
  • a flow measuring device is arranged in the first supply line and in the flow path on the flow medium side between the branch of the first and the second supply line.
  • a steam power plant comprises such a fossil-fired steam generator.
  • the object is achieved by depending on the operating condition of the steam generator flow medium with different enthalpy is removed.
  • ⁇ advantage adhesive enough is taken from the full load state flow medium with a higher enthalpy than in a partial load condition.
  • the advantages achieved by the invention are in particular that by the possibility of using injection water for high pressure superheating from supply lines before and after the economizer on the one hand always a sufficient supercooling of the injection water can be guaranteed even in low load operation, on the other hand with respect to Be ⁇ provision of immediate reserve With absolutely safe injection operation without vapor formation, a maximum of additional power release can be realized via a correspondingly increased injection quantity.
  • the load of all the affected components such as injection point, heating surfaces and turbine can be reduced at the same power release compared to previous concepts, since for the same power release a lesser drop in temperature of the steam is expected.
  • interconnection and the associated increase in the power deduction by using the injection system is independent of other measures, so that, for example, throttled turbine valves can be additionally opened to increase the power increase of the steam turbine yet.
  • the effectiveness of the procedure remains largely unaffected by these parallel measures.
  • FIG. 1 shows flow-medium side, schematic view of the high-pressure section of a fossil-fueled steam generator be optimized with Einspritzwasserzulei ⁇ processing.
  • the steam generator 1 also includes other, not shown, pressure levels.
  • the figure shows schematically a part of the flow path 4 of the flow medium M.
  • the medium flow ⁇ M is initially fed through a feed pump 6 into the high-pressure stage 2 ⁇ .
  • economizer 10 in which usually flue gas waste heat is used for further heating of the Strö ⁇ mung medium and evaporator heating surfaces 12, in which the flow medium M is evaporated using the heat produced from fossil fuel.
  • the spatial Anord ⁇ voltage of the individual heating surfaces 10, 12 in the hot gas channel is not shown and may vary.
  • the heating surfaces 10, 12 shown may each representative of a multi ⁇ number series-connected heating surfaces are provided, which are not shown differentiated on the basis of clarity.
  • the evaporator 12 After exiting the evaporator 12 is possibly existing residual moisture in a non-illustrated Water Separator (separator or drum) deposited and the remaining vapor of a first superheater 14, which are shown in the figure in the figure in the figure for simplicity with the evaporator heating surfaces 12 for simplicity. This is followed by further superheater heating surfaces 16, 18 and finally the overheated steam is expanded in the high-pressure section of a steam turbine. Subsequently, the Strö ⁇ mung medium M flows into the not shown medium-pressure part of the steam generator, where it heating surfaces in a number of reheater is superheated again and is then fed to the with ⁇ teldruckteil the steam turbine.
  • a non-illustrated Water Separator separatator or drum
  • an injection valve 20, 22 is arranged in each case on the flow medium side.
  • cooler and unevaporated flow medium M to be injected to control the outlet temperature at the outlet 24 of the high-pressure stage 2 of the fossil fuel-fired steam generator 1, a ⁇ .
  • the amount of flow medium M inserted ⁇ brought into the injection valves 20, 22 is controlled via a respective single injection control valve 26, 28th
  • the flow medium M is then fed through a previously branching in the flow path 4 About ⁇ strömtechnisch 30th
  • the injection system for a required, increasing the enthalpy of the water injection ⁇ is designed.
  • the overflow line has a first supply line 32, which branches off behind all economizer heating surfaces 10, so that here flow medium M with comparatively higher temperature is introduced into the overflow line 30. Thereby, a considerable amount of steam increase is achieved at a comparatively larger ⁇ A injection and the performance of the downstream steam turbine increases.
  • the flow of the first supply line 32 is controlled by a flow control valve 34.
  • the overflow line 30 has a second supply line 36 which branches off on the flow medium side between economizer heating surfaces 10 and high-pressure preheaters 8 and supplies flow medium M with a relatively low temperature to the overflow line 30.
  • the flow through the second supply line 36 is regulated by a flow control valve 38.
  • the first supply line 32 has a check valve 40, which reliably prevents a return flow of colder medium from the second supply line 36 into the region behind the economizer heating surfaces 10.
  • a first flow measuring device 42 is located directly in front of the economizer heating surfaces 10, d. H. arranged after the branch of the second supply line 36; a second flow measuring device 44 is arranged in the first supply line 32.
  • a equipped with such a fossil fuel-fired steam generator 1 steam power plant is able to provide a so ⁇ diate power delivery of the steam turbine fast an increase in power, which serves to support the composite frequency of the power system. Because it is power ⁇ reserve achieved by a double use of the injection valves in addition to the usual temperature control, a permanent throttling of the steam valves for providing ⁇ position a reserve can be reduced or eliminated, whereby a particularly high efficiency is achieved during normal operation.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Control Of Turbines (AREA)
  • Control Of Steam Boilers And Waste-Gas Boilers (AREA)

Abstract

Ein fossil befeuerter Dampferzeuger (1) für ein Dampfkraftwerk mit einer Anzahl von einen Strömungsweg (4) bildenden, von einem Strömungsmedium (M) durchströmten Economizer-, Verdampfer- und Überhitzerheizflächen (10, 12, 14, 16, 18), bei dem in einer Hochdruckstufe (2) eine Überströmleitung (30) eingangsseitig mit dem Strömungsweg (4) verbunden ist und zu einem in der Hochdruckstufe (2) strömungsmediumsseitig vor einer Überhitzerheizfläche (16, 18) im Strömungsweg (4) angeordneten Einspritzventil (20, 22) führt, soll den Wirkungsgrad des Dampfprozesses nicht über Gebühr beeinträchtigen. Gleichzeitig soll eine kurzfristige Leistungssteigerung unabhängig von der Bauform des fossil befeuerten Dampferzeugers ohne invasive bauliche Modifikationen am Gesamtsystem ermöglicht werden. Dazu hat die Überströmleitung (30) zwei Zuleitungen, wobei die erste Zuleitung (32) strömungsmediumsseitig hinter einer Economizerheizfläche (10) abzweigt und die zweite Zuleitung (36) strömungsmediumsseitig vor der Economizerheizfläche (10) abzweigt.

Description

Beschreibung
Fossil befeuerter Dampferzeuger
Die Erfindung betrifft einen fossil befeuerten Dampferzeuger für ein Dampfkraftwerk mit einer Anzahl von einen Strömungsweg bildenden, von einem Strömungsmedium durchströmten Econo- mizer-, Verdampfer- und Überhitzerheizflächen, bei dem in einer Hochdruckstufe eine Überströmleitung eingangsseitig mit dem Strömungsweg verbunden ist und zu einem in der Hochdruckstufe strömungsmediumsseitig vor einer Überhitzerheizfläche im Strömungsweg angeordneten Einspritzventil führt. Sie be¬ trifft weiter ein Verfahren zum Betreiben eines derartigen Dampferzeugers .
Ein fossil befeuerter Dampferzeuger erzeugt überhitzten Dampf mit Hilfe der durch Verbrennung fossiler Brennstoffe erzeugten Wärme. Fossil befeuerte Dampferzeuger kommen meist in Dampfkraftwerken zum Einsatz, die überwiegend der Stromerzeugung dienen. Der Dampf wird dabei einer Dampfturbine zuge¬ führt .
Analog zu den verschiedenen Druckstufen einer Dampfturbine umfasst auch der fossil befeuerte Dampferzeuger eine Mehrzahl von Druckstufen mit unterschiedlichen thermischen Zuständen des jeweils enthaltenen Wasser-Dampf-Gemisches. In der ersten (Hoch- ) Druckstufe durchläuft das Strömungsmedium auf seinem Strömungsweg zunächst Economizer, die Restwärme zur Vorwär¬ mung des Strömungsmediums nutzen, und anschließend verschie¬ dene Stufen von Verdampfer- und Überhitzerheizflächen. Im Verdampfer wird das Strömungsmedium verdampft, danach eventuelle Restnässe in einer Abscheideeinrichtung abgetrennt und der übrig behaltene Dampf im Überhitzer weiter erhitzt. Danach strömt der überhitzte Dampf in den Hochdruckteil der Dampfturbine, wird dort entspannt und der folgenden Druck¬ stufe des Dampferzeugers zugeführt. Dort wird er erneut über¬ hitzt und dem nächsten Druckteil der Dampfturbine zugeführt. Auf Grund unterschiedlichster äußerer Einflüsse kann die an die Überhitzer übertragene Wärmeleistung stark schwanken. Daher ist es häufig notwendig, die Überhitzungstemperatur zu regeln. Üblicherweise wird dies sowohl in der Hochdruckstufe als auch in den Mitteldruckstufen zur Zwischenüberhitzung meistens durch eine Einspritzung von Speisewasser vor oder nach einzelnen Überhitzerheizflächen zur Kühlung erreicht, d. h., eine Überströmleitung zweigt vom Hauptstrom des Strömungsmediums ab und führt zu dort entsprechend angeordneten Einspritzventilen, nämlich Einspritzkühlern. Die Einspritzung wird dabei üblicherweise über die Temperaturabweichung von einem vorgegebenen Temperatursollwert am Austritt des Über¬ hitzers der jeweiligen Druckstufe geregelt.
Von modernen Kraftwerken werden nicht nur hohe Wirkungsgrade gefordert, sondern auch eine möglichst flexible Betriebswei¬ se. Hierzu gehört außer kurzen Anfahrzeiten und hohen Laständerungsgeschwindigkeiten auch die Möglichkeit, Frequenzstörungen im Stromverbundnetz auszugleichen. Um diese Anforderungen zu erfüllen, muss das Kraftwerk in der Lage sein, Mehrleistungen von beispielsweise 5 % und mehr innerhalb we¬ niger Sekunden zur Verfügung zu stellen.
Derartige Leistungsänderungen eines Kraftwerksblockes im Se¬ kundenbereich sind nur durch ein abgestimmtes Zusammenwirken von Dampferzeuger und Dampfturbine möglich. Der Beitrag, den der fossil befeuerte Dampferzeuger hierfür leisten kann, ist die Nutzung seiner Speicher, d. h. des Dampf- aber auch des BrennstoffSpeichers, sowie schnelle Änderungen der Stellgrö¬ ßen Speisewasser, Einspritzwasser, Brennstoff und Luft.
Dies kann beispielsweise durch das Öffnen teilweise angedros¬ selter Turbinenventile der Dampfturbine oder eines so genann¬ ten Stufenventils geschehen, wodurch der Dampfdruck vor der Dampfturbine abgesenkt wird. Dampf aus dem DampfSpeicher des vorgeschalteten fossil befeuerten Dampferzeugers wird dadurch ausgespeichert und der Dampfturbine zugeführt. Mit dieser Maßnahme wird innerhalb weniger Sekunden ein Leistungsanstieg erreicht .
Eine permanente Androsselung der Turbinenventile zur Vorhal¬ tung einer Reserve führt jedoch immer zu einem Wirkungsgrad¬ verlust, so dass für eine wirtschaftliche Fahrweise der Grad der Androsselung so gering wie unbedingt notwendig gehalten werden sollte. Zudem weisen einige Bauformen von fossil befeuerten Dampferzeugern, so z. B. Zwangdurchlauf-Dampferzeu¬ ger unter Umständen ein erheblich kleineres Speichervolumen auf als z. B. Naturumlauf-Dampferzeuger. Der Unterschied in der Größe des Speichers hat im oben beschriebenen Verfahren Einfluss auf das Verhalten bei Leistungsänderungen des Kraftwerksblocks .
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, einen fossil befeuerten Dampferzeuger der oben genannten Art anzugeben, bei dem der Wirkungsgrad des Dampfprozesses nicht über Gebühr beeinträch¬ tigt wird. Gleichzeitig soll die kurzfristige Leistungsstei¬ gerung unabhängig von der Bauform des fossil befeuerten
Dampferzeugers ohne invasive bauliche Modifikationen am Ge¬ samtsystem ermöglicht werden.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst, indem die Über¬ strömleitung zwei Zuleitungen hat, wobei die erste Zuleitung strömungsmediumsseitig hinter einer Economizerheizfläche ab¬ zweigt und die zweite Zuleitung strömungsmediumsseitig vor der Economizerheizfläche abzweigt.
Die Erfindung geht dabei von der Überlegung aus, dass Einspritzungen von Speisewasser einen weiteren Beitrag zur schnellen Leistungsänderung leisten können. Durch zusätzliche Einspritzungen im Bereich der Überhitzer kann nämlich der Dampfmassenstrom erhöht werden. Regeltechnisch werden Einspritzungen dabei ausgelöst, indem der Temperatursollwert am Austritt der jeweiligen Druckstufe reduziert wird. Je höher dabei das Enthalpieniveau des Einspritzwassers ist, desto mehr Einspritzmassenstrom wird benötigt, um den neu geforder- ten Temperatursollwert zu erreichen. Demnach resultiert aus einem höheren Enthalpieniveau des Einspritzwassers eine ver¬ gleichsweise größere Dampfmenge.
Eine derartige Erhöhung der Enthalpie ist möglich, indem das Wasser nicht am Economizereintritt entnommen wird, sondern erst hinter einer Economizerheizflache . Wird bei einer sol¬ chen Verschaltung der Temperatursollwert reduziert, hat dies also eine vergleichsweise größere Dampfmenge und somit eine größere Leistungsentbindung zur Folge. Dabei ist allerdings zu beachten, dass im gesamten Lastbereich das Einspritzwasser einen ausreichenden Abstand zur Siedelinie des Dampfes und somit eine zufriedenstellende Unterkühlung aufweist. Gerade z. B. im Anfahrbetrieb ist es im unteren Lastbereich durchaus möglich, dass die Enthalpie hinter einer Economizerheizflache im Hinblick auf die gewünschte Unterkühlung des Einspritzwas¬ sers zu groß sein kann und sich im Fall offener Einspritzarmaturen an der Einspritzstelle unter Umständen Nassdampf bildet. Dieser Dampf kann im ungünstigsten Fall das Einspritzventil blockieren, so dass der Einspritzmassenstrom nicht aufrecht erhalten werden kann. Auch kann die Druckdifferenz zwischen Entnahme- und Einspritzstelle unter Umständen zu gering sein.
Dem sollte begegnet werden, indem die Enthalpie des Ein- spritzwassers bedarfsweise geregelt werden kann. Dies ist er¬ reichbar, indem das hinter einer Economizerheizfläche entnommene Einspritzwasser mit einem geringfügigen Anteil von vor der Einspritzstelle entnommenen Einspritzwasser gemischt wird, so dass auf diesem Weg die gewünschte Enthalpie des Einspritzwassers eingestellt werden kann. Dazu führen zwei Zuleitungen jeweils von strömungsmediumsseitig vor und hinter einer Economizerheizfläche zur Überströmleitung zum Einspritzventil der Hochdruckstufe. Somit kann beim Anfahren und im Umwälzbetrieb das Einspritzwasser vor dem Economizer entnommen werden und im Lastbetrieb mit Frequenzstützung eine Umschaltung auf die Entnahme hinter dem Economizer erfolgen. Vorteilhafterweise zweigt dabei die erste Zuleitung strö- mungsmediumsseitig hinter allen Economizerheizflachen ab. Dadurch ist die größtmögliche Enthalpie für das Einspritzwasser gewährleistet, so dass ein Optimum hinsichtlich der Dampfmenge und Leistungsentbindung erzielt wird. In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung zweigt die zweite Zuleitung strömungs- mediumsseitig vor allen Economizerheizflachen ab. Durch die Entnahme im kältesten Bereich kann nämlich schon bei kleiner Beimischungsmenge eine Reduzierung der Temperatur des Ein- spritzmediums erreicht werden, die einen ausreichenden Ab¬ stand zur Siedelinie gewährleistet. Insgesamt ist durch die Entnahme vor und hinter allen Hochdruckvorwärmern die größtmögliche Temperaturvarianz erreichbar.
In vorteilhafter Ausgestaltung ist in der ersten Zuleitung eine Rückschlagklappe angeordnet und in der ersten und/oder der zweiten Zuleitung ein Durchflussregelventil angeordnet. Dies ermöglicht in besonders einfacher Weise die Einstellung der Einspritzmenge aus jeder der beiden Zuleitungen, wobei die Rückschlagklappe ein Zurückströmen von Medium geringerer Temperatur verhindert. Eine derartige Ausgestaltung ermög¬ licht auch eine Realisierung der Erfindung mit besonders einfachen Mitteln.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung ist in der ersten Zuleitung und im Strömungsweg strömungsmediumsseitig zwischen dem Abzweig der ersten und der zweiten Zuleitung eine Durch- flussmesseinrichtung angeordnet. Somit kann auf besonders einfache Weise der Verdampfermassenstrom durch Differenzbildung ermittelt werden. Insbesondere bei einem Zwangsdurchlaufdampferzeuger ist die Kenntnis des Verdampfermassenstroms notwendig, da im Schwachlastbetrieb ein Mindestmassenstrom eingestellt werden muss.
In vorteilhafter Ausgestaltung umfasst ein Dampfkraftwerk einen derartigen fossil befeuerten Dampferzeuger. Bezüglich des Verfahrens, bei dem in einer Hochdruckstufe Strömungsmedium aus dem Strömungsweg entnommen wird und zu einem in der Hochdruckstufe strömungsmediumsseitig vor einer Überhitzerheizfläche im Strömungsweg angeordneten Einspritz¬ ventil geführt wird, wird die Aufgabe gelöst, indem abhängig vom Betriebszustand des Dampferzeugers Strömungsmedium mit jeweils unterschiedlicher Enthalpie entnommen wird. Vorteil¬ hafterweise wird dabei im Volllastzustand Strömungsmedium mit höherer Enthalpie entnommen als in einem Teillastzustand .
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, dass durch die Möglichkeit der Verwendung von Einspritzwasser für die Hochdrucküberhitzung aus Zuleitungen vor und hinter dem Economizer einerseits stets eine ausreichende Unterkühlung des Einspritzwassers auch im Schwachlastbetrieb gewährleistet werden kann, andererseits hinsichtlich der Be¬ reitstellung einer Sofortreserve bei absolut sicherem Ein- spritzbetrieb ohne Dampfbildung ein Maximum an zusätzlicher Leistungsentbindung über eine entsprechend erhöhte Einspritzmenge realisiert werden kann. Alternativ kann bei gleicher Leistungsentbindung im Vergleich zu bisherigen Konzepten die Belastung sämtlicher betroffener Bauteile wie Einspritzstelle, Heizflächen und Turbine reduziert werden, da für die gleiche Leistungsentbindung ein geringerer Temperaturabfall des Dampfes zu erwarten ist.
Darüber hinaus ist die Verschaltung und die damit verbundene Erhöhung der Leistungsentbindung durch Nutzung des Einspritzsystems unabhängig von anderen Maßnahmen, so dass auch beispielsweise angedrosselte Turbinenventile zusätzlich geöffnet werden können, um die Leistungserhöhung der Dampfturbine noch zu verstärken. Die Wirksamkeit des Verfahrens bleibt durch diese parallelen Maßnahmen zum größten Teil unberührt.
Dabei ist hervorzuheben, dass bei einer fest vorgegebenen Anforderung an zusätzlicher Leistung der Androsselungsgrad der Turbinenventile vermindert werden kann, sollte die Verwendung des Einspritzsystems für die Leistungserhöhung zur Anwendung kommen. Die gewünschte Leistungsentbindung kann unter diesen Umständen dann auch mit geringerer, im günstigsten Fall sogar gänzlich ohne zusätzliche Androsselung erreicht werden. Somit kann die Anlage im gewöhnlichen Lastbetrieb, in der sie für eine Sofortreserve zur Verfügung stehen muss, mit einem vergleichsweise größeren Wirkungsgrad betrieben werden, was auch die betrieblichen Kosten vermindert.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand einer
Zeichnung näher erläutert. Darin zeigt die Figur strömungs- mediumsseitig schematisch den Hochdruckteil eines fossil be¬ feuerten Dampferzeugers mit optimierter Einspritzwasserzulei¬ tung .
Vom fossil befeuerten Dampferzeuger 1 ist in der Figur nur die Hochdruckstufe 2 dargestellt, der dem Hochdruckteil einer nicht näher gezeigten Dampfturbine vorgeschaltet ist. Der Dampferzeuger 1 umfasst auch noch weitere, nicht gezeigte Druckstufen. Die Figur stellt schematisch einen Teil des Strömungswegs 4 des Strömungsmediums M dar. Das Strömungs¬ medium M wird zunächst durch eine Speisepumpe 6 in die Hoch¬ druckstufe 2 eingespeist. Dort wird es zunächst von Hoch¬ druckvorwärmern 8 auf eine erhöhte Temperatur gebracht, die beispielsweise mit Anzapfdampf betrieben werden können. Anschließend folgen Economizerheizflächen 10, in denen üblicherweise Rauchgas-Abwärme zur weiteren Erwärmung des Strö¬ mungsmediums genutzt wird und Verdampferheizflächen 12, in denen das Strömungsmedium M mit Hilfe der aus fossilem Brennstoff gewonnenen Wärme verdampft wird. Die räumliche Anord¬ nung der einzelnen Heizflächen 10, 12 im Heißgaskanal ist nicht dargestellt und kann variieren. Die dargestellten Heizflächen 10, 12 können jeweils stellvertretend für eine Mehr¬ zahl seriell geschalteter Heizflächen stehen, die jedoch auf Grund der Übersichtlichkeit nicht differenziert dargestellt sind .
Nach dem Austritt aus den Verdampferheizflächen 12 wird eventuell vorhandene Restnässe in einer nicht näher dargestellten Wasserabscheideeinrichtung (Abscheider oder Trommel) abgeschieden und der verbleibende Dampf einer ersten Überhitzerheizfläche 14 zugeführt, die der Einfachheit halber in der Figur in Einheit mit den Verdampferheizflachen 12 dargestellt sind. Anschließend folgen weitere Überhitzerheizflächen 16, 18 und schließlich wird der überhitzte Dampf im Hochdruckteil einer Dampfturbine entspannt. Anschließend strömt das Strö¬ mungsmedium M in den nicht dargestellten Mitteldruckteil des Dampferzeugers, wo es in einer Anzahl von Zwischenüberhitzer- heizflächen nochmals überhitzt wird und anschließend dem Mit¬ teldruckteil der Dampfturbine zugeführt wird.
Vor den beiden letzten Überhitzerheizflächen 16, 18 ist strö- mungsmediumsseitig jeweils ein Einspritzventil 20, 22 ange- ordnet. Hier kann kühleres und unverdampftes Strömungsmedium M zur Regelung der Austrittstemperatur am Austritt 24 der Hochdruckstufe 2 des fossil befeuerten Dampferzeugers 1 ein¬ gespritzt werden. Die in die Einspritzventile 20, 22 einge¬ brachte Menge an Strömungsmedium M wird über jeweils ein Ein- spritzregelventil 26, 28 geregelt. Das Strömungsmedium M wird dabei über eine zuvor im Strömungsweg 4 abzweigende Über¬ strömleitung 30 zugeführt.
Um das Einspritzsystem nicht nur zur Regelung der Austritts- temperatur, sondern auch zur Bereitstellung einer sofortigen Leistungsreserve nutzen zu können, ist das Einspritzsystem für eine bedarfsweise Erhöhung der Enthalpie des Einspritz¬ wassers ausgelegt. Dazu hat die Überströmleitung eine erste Zuleitung 32, die hinter allen Economizerheizflächen 10 ab- zweigt, so dass hier Strömungsmedium M mit vergleichsweise höherer Temperatur in die Überströmleitung 30 eingebracht wird. Dadurch wird bei einer vergleichsweise größeren Ein¬ spritzung eine erhebliche Dampfmengenerhöhung erreicht und die Leistung der nachgeschalteten Dampfturbine erhöht. Der Durchfluss der ersten Zuleitung 32 ist über ein Durchflussregelventil 34 geregelt. Um gerade im Schwachlastbetrieb oder beim Anfahren eine aus¬ reichende Unterkühlung des Einspritzmediums zu gewährleisten, hat die Überströmleitung 30 eine zweite Zuleitung 36, die strömungsmediumsseitig zwischen Economizerheizflächen 10 und Hochdruckvorwärmern 8 abzweigt und Strömungsmedium M mit verhältnismäßig geringer Temperatur der Überströmleitung 30 zuführt. Damit kann in diesen Lastzuständen immer eine ausreichende Unterkühlung des Einspritzmediums gewährleistet wer¬ den. Der Durchfluss durch die zweite Zuleitung 36 wird durch ein Durchflussregelventil 38 geregelt.
Weiterhin weist die erste Zuleitung 32 eine Rückschlagklappe 40 auf, die ein Rückströmen von kälterem Medium aus der zweiten Zuleitung 36 in den Bereich hinter den Economizerheizflächen 10 sicher verhindert. Eine erste Durchflussmesseinrich- tung 42 ist direkt vor den Economizerheizflächen 10, d. h. nach dem Abzweig der zweiten Zuleitung 36 angeordnet; eine zweite Durchflussmesseinrichtung 44 ist in der ersten Zuleitung 32 angeordnet. Durch Differenzbildung kann so vergleichsweise einfach der Durchfluss durch die Verdampferheizflächen 12 ermittelt werden.
Ein mit einem derartigen fossil befeuerten Dampferzeuger 1 ausgestattetes Dampfkraftwerk ist in der Lage, über eine so¬ fortige Leistungsentbindung der Dampfturbine schnell eine Leistungserhöhung zu leisten, die zur Stützung der Frequenz des Verbundstromnetzes dient. Dadurch, dass diese Leistungs¬ reserve durch eine Doppelnutzung der Einspritzarmaturen neben der üblichen Temperaturregelung erreicht wird, kann auch eine permanente Androsselung der Dampfturbinenventile zur Bereit¬ stellung einer Reserve verringert werden oder ganz entfallen, wodurch ein besonders hoher Wirkungsgrad während des normalen Betriebs erreicht wird.

Claims

Patentansprüche
1. Fossil befeuerter Dampferzeuger (1) für ein Dampfkraftwerk mit einer Anzahl von einen Strömungsweg (4) bildenden, von einem Strömungsmedium M durchströmten Economizer-, Verdampfer- und Überhitzerheizflächen (10, 12, 14, 16, 18), bei dem in einer Hochdruckstufe (2) eine Überströmleitung (30) eingangsseitig mit dem Strömungsweg (4) verbunden ist und zu einem in der Hochdruckstufe (2) strömungsmediumsseitig vor einer Überhitzerheizfläche (16, 18) im Strömungsweg (4) ange¬ ordneten Einspritzventil (20, 22) führt,
wobei die Überströmleitung (30) zwei Zuleitungen hat, wobei die erste Zuleitung (32) strömungsmediumsseitig hinter einer Economizerheizfläche (10) abzweigt und die zweite Zuleitung (36) strömungsmediumsseitig vor der Economizerheizfläche (10) abzweigt .
2. Fossil befeuerter Dampferzeuger (1) nach Anspruch 1, bei dem die erste Zuleitung (32) strömungsmediumsseitig hinter allen Economizerheizflächen (10) abzweigt.
3. Fossil befeuerter Dampferzeuger (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die zweite Zuleitung (36) strömungsmediumsseitig vor allen Economizerheizflächen (10) abzweigt.
4. Fossil befeuerter Dampferzeuger (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem in der ersten Zuleitung (32) eine Rückschlagklappe (40) angeordnet ist.
5. Fossil befeuerter Dampferzeuger (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem in der ersten und/oder in der zweiten Zuleitung (32, 36) jeweils ein Durchflussregelventil (34, 38) angeordnet ist.
6. Fossil befeuerter Dampferzeuger (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem in der ersten Zuleitung (32) eine Durchflussmesseinrichtung (44) angeordnet ist.
7. Fossil befeuerter Dampferzeuger (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem im Strömungsweg (4) strömungs- mediumsseitig zwischen dem Abzweig der ersten und der zweiten Zuleitung (32, 36) eine Durchflussmesseinrichtung (44) angeordnet ist.
8. Dampfkraftwerk mit einem fossil befeuerten Dampferzeuger
(1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
9. Verfahren zum Betreiben eines fossil befeuerten Dampferzeugers (1) für ein Dampfkraftwerk mit einer Anzahl von einen Strömungsweg (2) bildenden, von einem Strömungsmedium M durchströmten Economizer-, Verdampfer- und Überhitzerheizflächen (10, 12, 14, 16, 18), bei dem in einer Hochdruckstufe
(2) Strömungsmedium aus dem Strömungsweg (4) entnommen wird und zu einem in der Hochdruckstufe (2) strömungsmediumsseitig vor einer Überhitzerheizfläche (16, 18) im Strömungsweg (4) angeordneten Einspritzventil (20, 22) geführt wird,
wobei abhängig vom Betriebszustand des Dampferzeugers (1) Strömungsmedium M mit jeweils unterschiedlicher Enthalpie entnommen wird.
10. Verfahren nach Anspruch 9, bei dem im Volllastzustand Strömungsmedium M mit höherer Enthalpie entnommen wird als in einem Teillastzustand .
PCT/EP2011/069558 2010-11-10 2011-11-07 Fossil befeuerter dampferzeuger Ceased WO2012062708A2 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE201010043683 DE102010043683A1 (de) 2010-11-10 2010-11-10 Fossil befeuerter Dampferzeuger
DE102010043683.6 2010-11-10

Publications (2)

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