DE19911077C2 - Steam power plant with regulation of the outlet temperature of the reheater - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Dampfkraftanlage der im Oberbegriff des Anspruches 1 genannten Art.The invention relates to a steam power plant in the preamble of Claim 1 mentioned type.

Für den Betrieb von Dampfkraftanlagen mit Zwischenüberhitzung ist es erforderlich, die ZÜ-Temperatur über einen großen Lastbereich konstant zu halten. Eine Möglichkeit, dies zu erreichen, ist die ZÜ-Einspritzung mit Wasser. Auf neuen Märkten, insbesondere in Indien und China, besteht vielfach die Forderung, die ZÜ-Temperatur über einen großen Lastbereich ohne ZÜ- Einspritzung konstant zu halten. Hierfür sind verschiedene Möglichkeiten bekannt: der Einsatz eines Regelzuges, die Verwendung von Wärmetauschern (Biflux, Triflux), der Einsatz von Schwenkbrennern oder Rauchgasrezirkulation.It is for the operation of steam power plants with reheating required to constantly increase the ZÜ temperature over a large load range hold. One way to achieve this is by means of ZÜ injection with water. In many new markets, especially in India and China, there is often Demand that the ZÜ temperature over a large load range without ZÜ- Keep injection constant. There are several ways to do this known: the use of a regular train, the use of heat exchangers (Biflux, Triflux), the use of swivel burners or flue gas recirculation.

Aus der JP-Z. IHI Engineering Review, Volume 17, Nr. 2, April 1984, S. 1-6 - "Design of 600 MW Coal-Fired Variable Pressure Operation Supercritical Once- Through Steam Generator for Tomato-Atsuma Power Station No. 2 Unit of The Hokkaido Electric Power Co., Inc.", ist eine Dampfkraftanlage der gattungsgemäßen Art bekannt, bei der dem eine einzige Heizfläche aufweisenden Zwischenüberhitzer ein geregelter dampfseitiger Bypass zugeordnet ist (vgl. Fig. 2). Gemäß S. 3, linke Spalte, 2.3.3. ist zur Verbesserung der Regelungscharakteristik der Zwischenüberhitzeraustritts­ temperatur ein geregelter Zwischenüberhitzungsdampfbypass vorgesehen, um den Zwischenüberhitzer-Austrittsdampf mit einem Teil des kalten Zwischenüberhitzer-Dampfes zu kühlen. Bei Volllast ist der geregelte dampfseitige Bypass weit geöffnet, so dass der aus dem Zwischenüberhitzer mit einer hohen Temperatur austretende Dampf mit relativ kaltem Dampf gemischt wird. Die Tatsache, dass die höchsten Dampftemperaturen in der ZÜ -Heizfläche bei Volllast und damit beim höchsten Betriebsdruck auftreten, kann zu Problemen mit der Materialauslegung dieser Heizfläche führen. From JP-Z. IHI Engineering Review, Volume 17 , No. 2, April 1984, pp. 1-6 - "Design of 600 MW Coal-Fired Variable Pressure Operation Supercritical Once-Through Steam Generator for Tomato-Atsuma Power Station No. 2 Unit of The Hokkaido Electric Power Co., Inc. ", a steam power plant of the generic type is known in which a regulated steam-side bypass is assigned to the reheater having a single heating surface (cf. FIG. 2). According to p. 3, left column, 2.3.3. a controlled reheater steam bypass is provided to improve the control characteristic of the reheater outlet temperature in order to cool the reheater outlet steam with a portion of the cold reheater steam. At full load, the controlled steam bypass is opened wide so that the steam emerging from the reheater at a high temperature is mixed with relatively cold steam. The fact that the highest steam temperatures occur in the ZÜ heating surface at full load and thus at the highest operating pressure can lead to problems with the material design of this heating surface.

Auch aus der DE 690 02 758 T2 ist im Zusammenhang mit einer Wirbelschichtfeuerung eine gattungsgemäße Dampf-Kraft-Anlage mit Regelung der Austrittstemperatur des Zwischenüberhitzerdampfes bekannt (vgl. Fig. 2). Auch bei diesem Stand der Technik ist ein Zwischenüberhitzungsdampfbypass vorgesehen.From DE 690 02 758 T2 a generic steam power plant with regulation of the outlet temperature of the reheater steam is known in connection with a fluidized bed combustion (cf. FIG. 2). An intermediate superheat steam bypass is also provided in this prior art.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Dampfkraftanlage der gattungsgemäßen Art anzugeben, bei der diese Schwierigkeiten nicht auftreten.It is therefore the object of the present invention, a steam power plant of the generic type, in which these difficulties do not occur.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass zwischen zwei in Strömungsrichtung des die Heizfläche beaufschlagenden Rauchgases hintereinander angeordneten Zwischenüberhitzerheizflächen eine der Endheizfläche des Hochdrucküberhitzers dampfseitig vorgeschaltete Hochdrucküberhitzer­ heizfläche angeordnet ist und der geregelte dampfseitige Bypass der zwischen den beiden Zwischenüberhitzerheizflächen angeordneten Hochdrucküberhitzerheizfläche zugeordnet ist.This object is achieved in that between two in the flow direction of the flue gas acting on the heating surface one behind the other arranged reheater heating surfaces one of the final heating surface of the High pressure superheater on the steam side upstream high pressure superheater heating surface is arranged and the controlled steam-side bypass between the two reheater heating surfaces High pressure superheater heating surface is assigned.

Bei der erfindungsgemäßen Ausbildung der Dampfkraftanlage kann bei Teillast die Wärmeaufnahme des Zwischenüberhitzers dadurch erhöht werden, dass die Wärmeaufnahme der zwischengeschalteten Hochdrucküberhitzerheizfläche bei Teillast reduziert wird. Die HD-Überhitzerheizfläche wird bei Teillast dadurch entwertet, dass ein Teilstrom des HD-Dampfes mittels des geregelten Dampfbypasses an der Heizfläche vorbeigeführt und dem über die Heizfläche geführten Dampf wieder zugemischt wird. Die von der bypassierten HD- Überhitzerheizfläche nicht aufgenommene Wärme kommt dann der rauchgasseitig nachfolgenden Zwischenüberhitzerheizfläche zugute.In the inventive design of the steam power plant can at partial load the heat absorption of the reheater can be increased in that the heat absorption of the intermediate high-pressure superheater heating surface is reduced at partial load. The HD superheater heating surface is at partial load thereby devalued that a partial flow of the high-pressure steam by means of the regulated Steam bypasses past the heating surface and over the heating surface guided steam is mixed again. The bypassed HD Then the superheater heating surface does not absorb heat on the flue gas side subsequent reheater heating surface.

Vorzugsweise ist die HD-Überhitzerheizfläche zwischen den beiden Zwischenüberhitzerheizflächen im Gleichstrom zum Rauchgas angeordnet. Hierdurch werden die am Austritt der bypassierten HD-Überhitzerheizfläche auftretenden Dampftemperaturen begrenzt. Die rauchgasseitige Austrittstemperatur aus der HD-ÜberhitzerHeizfläche sollte vorzugsweise bei Volllast 620°C nicht wesentlich übersteigen. The HD superheater heating surface is preferably between the two Arranged between superheater heating surfaces in direct current to the flue gas. As a result, the bypassed HD superheater heating surface occurring steam temperatures limited. The flue gas side Outlet temperature from the HP superheater heating surface should preferably be at Do not significantly exceed full load 620 ° C.  

Weiterhin kann es zweckmäßig sein, dass die HD-Überhitzerheizfläche mit der in Strömungsrichtung des Rauchgases folgenden Zwischenüberhitzerheizfläche zumindest teilweise verschachtelt ist.Furthermore, it can be useful that the HD superheater heating surface with the intermediate superheater heating surface following in the flow direction of the flue gas is at least partially nested.

Bei Anordnung eines Einspritzkühlers am Ausgang der HD- Überhitzerheizfläche ist es von Vorteil, wenn dieser vor der Zumischung des Bypass-Stromes angeordnet ist. Hierdurch verringert sich die Temperaturdifferenz an der Mischstelle.If an injection cooler is arranged at the outlet of the HD Superheater heating surface, it is advantageous if this before the admixture of Bypass flow is arranged. This reduces the Temperature difference at the mixing point.

Die Erfindung soll nun anhand der beigefügten Figur näher erläutert werden.The invention will now be explained in more detail with reference to the attached figure.

Der aus der Feuerung der Dampfkraftanlage austretende Rauchgasstrom RG durchströmt zunächst eine ZÜ-Heizfläche ZÜ2, die im Gegenstrom zum Rauchgas RG angeordnet ist. Danach tritt das Rauchgas in eine Hochdruck- Überhitzerheizfläche HD ein, die nicht die Endheizfläche eines mehrere Heizflächen aufweisenden HD-Überhitzers ist. Die HD-Überhitzerheizfläche HD ist im Gleichstrom zu dem Rauchgas angeordnet. Das die Heizfläche HD verlassende Rauchgas tritt in eine weitere ZÜ-Heizfläche ZÜ1 ein, die ebenfalls im Gegenstrom zum Rauchgas RG geschaltet ist und zusammen mit der Heizfläche ZÜ 2 den Zwischenüberhitzer bildet.The flue gas flow RG emerging from the firing of the steam power plant first flows through a ZÜ heating surface ZÜ2, which flows in counterflow to the Flue gas RG is arranged. Then the flue gas enters a high pressure Superheater heating surface HD one that is not the final heating surface of one HD superheater having heating surfaces. The HD superheater heating surface HD is arranged in cocurrent to the flue gas. That the heating surface HD leaving flue gas enters another ZÜ heating surface ZÜ1, which also is switched in counterflow to the flue gas RG and together with the Heating surface ZÜ 2 forms the reheater.

Es ist möglich, dass die Heizfläche ZÜ2 im Gleichstrom zum Rauchgas angeordnet sind. Die Heizfläche ZÜ1 wird mit Dampf von einer ersten Turbine der Dampfkraftanlage beaufschlagt. Der aus der Heizfläche ZÜ1 austretende Dampf wird ggf. nach einer Zwischenkühlung der Heizfläche ZÜ2 zugeführt und der zwischenüberhitzte Dampf dient dann einer Beaufschlagung einer weiteren Turbine der Dampfkraftanlage.It is possible that the heating surface ZÜ2 co-current with the flue gas are arranged. The heating surface ZÜ1 is powered by steam from a first turbine of the steam power plant. The one emerging from the heating surface ZÜ1 If necessary, steam is supplied to the heating surface ZÜ2 after intermediate cooling the reheated steam then serves to act upon another Turbine of the steam power plant.

Wie in der Figur dargestellt, ist der Heizfläche HD ein geregelter Dampfbypass DB zugeordnet, in dem ein Bypass-Ventil oder -schieber S angeordnet ist und mit dessen Hilfe geregelt Dampf an der Heizfläche HD vorbeigeführt werden kann. Der aus der Heizfläche HD austretende Dampf wird über eine HD- Endheizfläche ggf. unter Zwischenschaltung weiterer HD-Überhitzerheizflächen der ersten Turbine der Dampfkraftanlage zugeführt. As shown in the figure, the heating surface HD is a controlled steam bypass DB assigned in which a bypass valve or spool S is arranged and with the help of which steam is guided past the heating surface HD can. The steam emerging from the heating surface HD is Final heating surface, possibly with the interposition of additional HD superheater heating surfaces fed to the first turbine of the steam power plant.  

In der Figur ist der Zwischenüberhitzer nur aus zwei Heizflächen aufgebaut. Diese Ausführungsform wird bevorzugt. Es ist jedoch auch möglich, den Zwischenüberhitzer aus mehr als zwei Heizflächen aufzubauen, z. B. kann der Heizfläche ZÜ2 in Strömungsrichtung des Rauchgases gesehen eine weitere Zwischenüberhitzerheizfläche vorgeschaltet werden.In the figure, the reheater is made up of only two heating surfaces. This embodiment is preferred. However, it is also possible to To build reheaters from more than two heating surfaces, e.g. B. can Heating surface ZÜ2 seen in the direction of flow of the flue gas another Intermediate superheater heating surface.

Vor der Einmischstelle des Bypasses DB ist noch ein Einspritzkühler K angeordnet.An injection cooler K is located in front of the mixing point of the bypass DB arranged.

Durch die Zuordnung des Dampfbypasses zu einer HD-Überhitzerheizfläche in der erfindungsgemäßen Weise treten an der Einmischstelle des bypassierten Dampfes in den über die Heizfläche HD geführten Dampfes keine zu hohen Temperaturen auf. Weiterhin wird der Bypass überwiegend bei Teillast - und nicht wie beim Stand der Technik bei Volllast - genutzt, so dass die höheren Dampftemperaturen an der bypassierten Heizfläche bei Teillast und damit bei deutlich niedrigeren Drücken auftreten.By assigning the steam bypass to an HD superheater heating surface in the manner according to the invention occur at the mixing point of the bypassed Steam in the steam passed over the heating surface HD is not too high Temperatures on. Furthermore, the bypass is predominantly at partial load and not used as in the prior art at full load - so that the higher Steam temperatures on the bypassed heating surface at partial load and thus at significantly lower pressures occur.

Weiterhin erfolgt bei der bekannten Schaltung mit ZÜ-Bypass bei Teillast eine zusätzliche Absenkung der Rauchgastemperatur vor dem üblicherweise dem Zwischenüberhitzer nachgeschalteten Speisewasservorwärmer ECO und damit vor dem üblicherweise dort vorgesehenen DENOX-Katalysator KAT und vor Luftvorwärmer LUVO. Bei der erfindungsgemäß ausgebildeten Dampfkraftanlage kann durch den Dampfbypass DB an der HD- Überhitzerheizfläche eine Stützung der Katalysatoreingangstemperatur bei Teillast erreicht werden.Furthermore, one takes place in the known circuit with ZÜ bypass at partial load additional lowering of the flue gas temperature before that usually Intermediate superheater downstream feedwater preheater ECO and thus in front of the DENOX catalyst KAT usually provided there and in front Air heater LUVO. In the trained according to the invention Steam power plant can be operated through the steam bypass DB on the HD Superheater heating surface supports the catalyst inlet temperature Part load can be reached.

In der Figur und in der Beschreibung sind die üblicherweise zusätzlich in dem Wasser-Dampf-Kreislauf einer Dampfkraftanlage noch zusätzlich vorhandenen Heizflächen, Vorwärmer oder dgl., sowie die Turbinen nicht mit dargestellt bzw. beschrieben.In the figure and in the description, they are usually also in the Water-steam cycle of a steam power plant still additionally available Heating surfaces, preheaters or the like, and the turbines are not shown or described.

Claims (4)

1. Dampfkraftanlage mit Regelung der Austrittstemperatur des aus einem mindestens eine Heizfläche aufweisenden und zwischen zwei Turbinen eingeschalteten Zwischenüberhitzers austretenden Dampfes über einen größeren Lastbereich, bei der die erste Dampfturbine von einem mindestens eine Heizfläche aufweisenden Hochdrucküberhitzer beaufschlagbar ist und einer Heizfläche ein geregelter dampfseitiger Bypass zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen zwei in Strömungsrichtung des die Heizfläche beaufschlagenden Rauchgases (RG) hintereinander angeordneten Zwischenüberhitzerheizflächen (ZÜ2, ZÜ1) eine der Endheizfläche des Hochdrucküberhitzers dampfseitig vorgeschaltete Hochdrucküberhitzerheizfläche (HD) angeordnet ist und der geregelte dampfseitige Bypass (DB) der zwischen den beiden Zwischenüberhitzerheizflächen angeordneten Hochdrucküberhitzerheizfläche (HD) zugeordnet ist.1.Steam power plant with regulation of the outlet temperature of the steam emerging from an intermediate superheater having at least one heating surface and switched on between two turbines over a larger load range, in which the first steam turbine can be acted upon by a high-pressure superheater having at least one heating surface and a controlled steam-side bypass is assigned to a heating surface , characterized in that between two intermediate superheater heating surfaces (ZÜ2, ZÜ1) arranged one behind the other in the flow direction of the flue gas (RG) acting on the heating surface, there is arranged a high-pressure superheater heating surface (HD) upstream of the final heating surface of the high-pressure superheater and the regulated steam-side bypass (DB) between the two High pressure superheater heating surface (HD) arranged between superheater heating surfaces is assigned. 2. Dampfkraftanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die HD-Überhitzerheizfläche (HD) zwischen den beiden Zwischenüberhitzerheizflächen (ZÜ1, ZÜ2) im Gleichstrom zum Rauchgas (RG) angeordnet ist. 2. steam power plant according to claim 1, characterized, that the HD superheater heating surface (HD) between the two Reheater heating surfaces (ZÜ1, ZÜ2) in direct current to the flue gas (RG) is arranged.   3. Dampfkraftanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die HD-Überhitzerheizfläche (HD) mit der in Strömungsrichtung des Rauchgases folgenden Zwischenüberhitzerheizfläche (ZÜ1) zumindest teilweise verschachtelt ist.3. steam power plant according to claim 1 or 2, characterized, that the HD superheater heating surface (HD) with the in the flow direction of the Flue gas following reheater heating surface (ZÜ1) at least is partially nested. 4. Dampfkraftanlage nach mindestens einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, dass bei Anordnung eines Einspritzkühlers (K) am Ausgang der HD- Überhitzerheizfläche (HD) dieser vor der Zumischung des Bypass-Stromes angeordnet ist.4. steam power plant according to at least one of claims 1-3, characterized, that if an injection cooler (K) is arranged at the outlet of the HD Superheater heating surface (HD) before adding the bypass flow is arranged.