DE2637864C2

DE2637864C2 - Vorrichtung zur Erzeugung des zum Antrieb einer Dampfturbine dienenden Dampfes

Info

Publication number: DE2637864C2
Application number: DE2637864A
Authority: DE
Inventors: Gunnar Finspaang Larsen
Original assignee: Stal Laval Turbin AB
Current assignee: ABB Stal AB
Priority date: 1975-09-12
Filing date: 1976-08-23
Publication date: 1982-10-28
Also published as: JPS5236201A; JPS572961B2; FR2323872B1; FR2323872A1; SE402796B; NO763093L; SE7510165L; DE2637864A1; US4085593A; IT1071353B; GB1550688A; ES451355A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erzeugung des zum Antrieb einer Dampfturbine dienenden Dampfes gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1. Eine solche Vorrichtung ist bekannt aus der DE-PS 8 42 493.

Bei solchen Vorrichtungen besteht der Wunsch, die Überhitzung des Dampfes so hoch wie möglich zu treiben, um einen hohen thermischen Wirkungsgrad und somit eine gute Wärmewirtschaftlichkeit zu erzielen. Wenn der Dampf jedoch wesentlich über 500⁰C überhitzt wird, dann entstehen Schwierigkeiten, da die Asche von den Rauchgasen, die Vanadate mit niedrigem Schmelzpunkt enthält, welche im geschmolzenen Zustand außerordentlich korrosionsaggressiv sind, Beläge auf den Rohrwänden des Überhitzers bilden, so daß dort eine Hochtemperaturkorrosion auftritt. Solche Vanadate bilden sich aus dem in schwerem Heizöl enthaltenen Vanadium. Es hat sich gezeigt, daß aus diesem Grunde bei Ölheizung eine obere vertretbare Temperaturgrenze bei etwa 540° C liegt.

Aus der DE-PS 8 42 493 ist eine Dampferzeugungsanlage bekannt, bei der die Dampfkesselanlage mit einem integrierten Überhitzer versehen ist. Der von diesem Überhitzer gelieferte Dampf, dessen Temperatur wesentlich unter 500° C liegt, wird in einem nachgeschalteten separat beheizten Überhitzer weiter überhitzt. Dieser Nachüberhitzer hat eine separate, z. B. mit Öl betriebene Brennkammer, in der die Überhitzungsrauchgase erzeugt werden, die den Dampf auf sehr hohe Temperaturen (höher als 500⁰C) bringen sollen. Der Nachüberhitzer arbeitet mit hohen Heizgasdrücken und hohen Heizgasgeschwindigkeiten. Dank der dadurch erreichten hohen Wärmeübergänge ist für den Nachüberhitzer nur relativ wenig Baumaterial erforderlich, das wegen der hohen Temperaturen aus hochwertigem Werkstoff bestehen muß. Mit dem Problem der Hochtemperaturkorrosion befaßt sich die Druckschrift nicht. Bei Feuerung mit üblichem vanadiumhaltigem schweren Heizöl dürfen die Überhitzungstemperaturen daher 54O⁰C nicht überschreiten, da sonst eine schnelle Zerstörung durch Korrosion stattfindet.

Aus der FR-PS 11 35 508 ist eine Dampferzeugungsund Überhitzungsanlage bekannt, bei der die Verbrennung in einem Wirbelbett erfolgt. Dabei werden einer unteren Schicht des Wirbelbettes aktive Oxidationskatalysatoren zugesetzt um eine vollständige Verbrennung der Brennstoffe sowie unterschiedliche Temperaturbereiche im Wirbelbett zu erzielen. Die Anlage ist neben ihrem eigentlichen Hauptzweck auch als bloßer Überhitzer für dampf- und andere gasförmige Medien gedacht Das Problem der Hochtemperaturkorrosion wird auch in dieser Druckschrift nicht berührt

Aus der Zeitschrift »Schweizer Archiv für angewandte Wissenschaft und Technik«, Mai 1961, S. 181 bis 183 und 195, ist es bekannt zur Bekämpfung der Hochtemperaturkorrosion in der Überhitzerzone von Dampferzeugern den in einer normalen Brennkammer erzeugten Rauchgasen bestimmte Chemikalien, insbesondere bestimmte Oxyde, durch Einblasen in Stai'bform am richtigen Ort zuzusetzen, um den Schmelzbereich der Heizölaschen, die Vanadate mit niedrigem Schmelzpunkt enthalten, heraufzusetzen und an betroffenen Teilen Temperaturen von über 530⁰C zuzulassen, ohne daß sich V^Os-Korrosion entwickeln kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu entwickeln, bei welcher trotz Befeuerung mit vanadiumhaltigem öl eine Überhitzung des Dampfes auf höhere als übliche Temperaturen möglich ist ohne daß die Gefahr einer Hochtemperaiurkorrosion besteht.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 vorgeschlagen, welche erfindungsgemäß die im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 genannten Merkmale hat.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Vorrichtung nach der Erfindung ist im Anspruch 2 genannt.

In der Zeitschrift »Mitteilungen der VG B«, Oktober 1958, Seite 313, wird im Zusammenhang mit der Korrosion in Kesselanlagen auf eine Entwicklung hingewiesen, nach der sowohl die Ansatzbildung als auch die hohen Spitzentemperaturen der Überhitzerrohrwandungen dadurch vermieden werden sollen, daß die Verbrennung in einer Wirbelschicht bei niedrigen Temperaturen durchgeführt wird. Dadurch soll die Freisetzung von Mineralbestandteiien unterdrückt werden. Als Brennstoff ist hierbei offenbar an Kohle gedacht In der Zeitschrift »Energie«, Dezember 1974, S. 444, wird ein Kessel erwähnt, der unter Druck mit Wirbelbett betrieben wird. Als Heizmaterial dient offenbar auch Kohle. Dieser Kesseltyp arbeitet bei niedrigeren Temperaturen, so daß Verunreinigungen im Brennstoff nicht verdampfen, sondern als Festteile mit der Asche abgeführt werden. Diesen Vorschlägen liegt also die Idee zugrunde, die kleineren Abmessungen einer Wirbelbettheizanlage, die eine Folge des höheren Verbrennungswirkungsgrades und der höheren Wärmeübertragung sind, in der Weise nutzbar zu machen, daß man sich mit einer niedrigeren Betriebstemperatur begnügt und somit den Temperaturbereich, in welchem die Korrosion verursachenden Verbindungen auftreten, vermeidet.

Verglichen mit Verbrennungen in einer üblichen Dampfkesselanlage ist es mit einer separaten Heizung des Überhitzers im Wirbelbett gemäß der Erfindung möglich, die Bildung korrosionsaggressiver Verbindungen herabzusetzen und die Asche durch die Wahl eines geeigneten Bettmaterials zu binden und zu neutralisieren. Die Hochtemperaturkorrosion wird daher durch die Lehre nach der Erfindung im wesentlichen vermieden.

Anhand des in der Figur gezeigten Ausführungsbei-

X Spieles einer Vorrichtung gemäß der Erfindung sol!

\ diese näher erläutert werden.

\ Die Figur zeigt eine Dampfkesselanlage 1, die Dampf

an die Hochdruckturbine 2 und die Zwischendruckturbine 3 liefert. Von der Zwischendruckturbine strömt der Dampf zu einer nicht dargestellten Niederdruckturbine mit zugehörendem Kondensator. Das Kondensat wird durch verschiedene nicht dargestellte Apparate und Niederdruckvorwärmer geleitet und zur Dampfkesselanlage über die Hochdruckvorwärmer 4 und 5 zurückgeführt, die durch Ablaßdampf von der Zwischendruckturbine 3 bzw. der Hochdruckturbine 2 erwärmt werden.

Die Dampfkesselanlage kann außer dem eigentlichen Dampfkessel (Verdampfer) 15 einen Speisewasservorwärmer (Ekonomiser) 10, einen Dampfdom 11 und einen Überhitzer 12 enthalten. Der Dampfdom kann einen Wärmeaustauscher zur Kühlung des Dampfes enthalten, der von einer Abzweigstelle hinter dem Überhitzer 12 zu einer besonderen Anzapfung 13 geleitet wird. Alternativ kann man rückgekühlten Danipf dadurch erhalten, daß Dampf von einer Abzweigstelle hinter dem Überhitzer 12 durch Einspritzen von Speisewasser gekühlt wird.

Gemäß der Erfindung wird ein separat beheizter Überhitzer 6 eingeführt, dessen Rohre in ein Wirbelbett abgesenkt sind, um dieses zu kühlen. Aufgrund der speziellen verbrennungstechnischen, physikalischen und mechanischen Eigenschaften des Wirbelbetts ist es möglich, eine Überhitzung auf 700⁰C oder mehr zu erreichen, ohne daß einige der bei Dampfkesselanlagen mit üblichen Verbrennungsanordnungen und Heizräumen bekannten Nachteile, wie beispielsweise Hochtemperaturkorrosion, auftreten.

Ein Zwischenüberhitzer 7 zwischen den beiden Turbinen 2 und 3 ist — wie die Figur zeigt — in gleicher Weise wie ein Wirbelbettüberhitzer ausgeführt

Die Dampferzeugungsanlage wird so ausgeführt daß der Überhitzer 6 und/oder der Zwischenüberhitzer 7 bei Betriebsstörungen, unvorhergesehenen Abbruchen und speziellen Betriebsfällen abgestellt und der Dampf ίο umgeleitet werden kann, damit die Darnpfkesselanlage 1 und der Turbinenteil einschließlich der Hochdruckturbine 2 und der Zwischendruckturbine 3 sowie die übrigen in der Dampfturbinenanlage enthaltenen Hilfsturbinen und dampfgetriebenen Apparate weiterhin unbehindert benutzt werden können.

Die Abgase von den Wirbelbetten der Überhitzer 6

und 7 haben eine Temperatur von ungefähr 850⁰C und

werden vorzugsweise zum Verdampfer 14 geleitet, der

so ausgeformt sein kann, daß er diese Abgase

wirtschaftlich ausnutzt Auch die Dampfkesselanlage 1

ist so ausgebildet daß sie dem Dampfbedarf entspricht

der in speziellen Betriebsfälien besteht, wenn die

Wirbelbetten der Überhitzer 6 und 7 abgestellt sind und

daher keinen Wärmezuschuß an die Dampfkesselanlage

1 liefern.

Ferner hat das Wirbelbett sehr gute Wärmeüberführungseigenschaften. Dies ergibt in Verein mit einer geeigneten Plazierung der Wirbelbettüberhitzer 6 und 7 zwischen der Dampfkesselanlage und den Turbinen einen minimalen Verbrauch von hochlegiertem Stahl in den Überhitzern und den Rohrleitungen für den zu den Turbinen 2 und 3 strömenden überhitzten Dampf.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Erzeugung des zum Antrieb einer Dampfturbine dienenden Dampfes, wobei der

in einer Dampfkesselanlage erzeugte Dampf zunächst in einem in der Dampfkesselanlage integrierten Oberhitzer überhitzt und anschließend in einem zusätzlichen, separat beheizten, mit vanadiumhaltigem öl befeuerten Überhitzer weiter überhitzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der zusätzliehe Oberhitzer mit einer Wirbelbettfeuerung ausgestattet ist, durch die die Überhitzung auf über 540⁰C erfolgt

2. Vorrichtung nach Anspruch 1 zur Speisung einer Dampfturbine, die eine Hoch- und eine Zwischendruckstufe und einen Zwischenüberhitzer zwischen den beiden Stufen enthält, dadurch gekennzeichnet, daß der genannte Zwischenüberhitzer (7) mit einer separaten Wirbelbettheizung versehen ist