DE3044991A1

DE3044991A1 - Kraftwerk fuer brennstoff-muellverbrennung, insbesondere steinkohlen-muellverbrennung mit einspeisung des muellkesseldampfes in die kalte zwischenueberhitzerleitung eines turbosatzes

Info

Publication number: DE3044991A1
Application number: DE19803044991
Authority: DE
Inventors: Hellmut Dipl.-Ing. 4330 Mülheim Hein; Holger 5828 Ennepetal Rohlf; Franz Dipl.-Ing. 4330 Mülheim Thelen
Original assignee: Steag GmbH
Current assignee: Steag GmbH
Priority date: 1980-11-28
Filing date: 1980-11-28
Publication date: 1982-07-01

Description

Kraftwerk für Brennstoff-Müllverbrennung, insbesondere
Steinkohlen-Müllverbrennung mit Einspeisung des Müllkesseldampfes in die kalte Zwischenüberhitzerleitung eines Turbosatzes Die Erfindung betrifft ein Kraftwerk mit Brennstoff-tlüllverbrennung, insbesondere Steinkohlen-Müllverbrennung, mit einem Hauptkessel mit Brennstoffeuerung, einem dem Hauptkessel nachgeschalteten Dampfturbosatz bestehend aus einer Hochdruckturbine und mindestens einer der Hochdruckturbine nachgeschalteten Turbine niederen Drucks und mit einer Müllfeueruny, deren freiwerdende Wärme beim Betrieb des Turbosatzes ausgenutzt wird.
Aus der Zeitschrift "Brennstoff-Wärme-Kraft", Bd. 14 (1962) Nr. 5, Aufsatz: Müllkraftwerk München ist ein Kraftwerk der vorstehend genannten Art bekannt, bei dem ein Benson-Kessel mit getrennten Feuerräumen für Müll und Kohlenstaub und gemeinsamen Rauchgasabzug vorgesehen ist. Die durch die Verbrennung des Mülls freiwerdende Wärme dient der Vorwärmung des Speisewassers für den mit Steinkohle geheizten llauptkessel. Das Müllkraftwerk hat ein ungünstigeres Lastverhalten bei Laständerung.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Kraftwerk der vorstehend genannten Art zu schaffen, das trotz Kopplung von Müllverbrennung und Normalkraftwerk ein Fahren der beiden Teile nach unabhängigen Fahrplänen gestattet.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß der Müllkessel dampfseitig mit dem Einlaß eines zwischen der Hochdruckturbine und der Turbine niederen Drucks liegenden Zwischenüberhitzers verbunden ist.
Unabhängig von der Feuerung des Hauptkessels kann der Müllkessel bei einer Temperatur gefahren werden, bei dem die durch die Verbrennungsgase des Mülls hervorgerufenen Korrosionen am Kessel so niedrig wie möglich gehalten werden, so daß der Kessel eine lange Standzeit besitzt.
Zusätzlich erlaubt die Trennung in Hauptkessel und gesonderten Müllkessel, daß bei Ausfall des steinkohlegefeuerten Kraftwerksblockes etwaige in dem Kraftwerk mit Dampf zu versorgenden Verbraucher, wie ein Industriedampfverbrauchernetz und ein Fernwärmeverbrauchernetz, weiter versorgt werden können. Reicht hierzu die Wärmeerzeugung des mindestens einen oder weiterer Müllkessel nicht aus, kann es zweckmäßig sein, den oder die Müllkessel mit einer zusätzlichen Feuerung zu versehen, insbesondere einer Gasfeuerung.
Auch ist es möglich dem oder den Müllkesseln einen Hilfskessels parallel zu schalten, vorzugsweise ebenfalls mit Gasfeuerung, der einerseits den notwendigen Hilfsdampf beim Anfahren der Gesamtanlage und andererseits bei Ausfall des Hauptkessels zusammen mit den Müllkesseln für eine ausreichende Wärmeerzeugung für die Verbraucher Sorge trägt. Für die Zusatzfeuerungen der Müllkessel und die Feuerung des Hilfskessels können auch öl, Kohle, Kohlenstaub verwendet werden.
Durch die Trennung der Müllverbrennung von der Kohleverfeuerung im Hauptkessel und die Einspeisung des Müllkesseldampfes in die kalte Zwischenüberhitzerleitung können bei Auslegung des Kraftwerkes für Stromerzeugung und Wärmeerzeugung die entsprechenden Erzeugungsfahrpläne praktisch unabhängig voneinander erfüllt werden. Dabei ist es von besonderem Vorteil, daß der Müllkesseldampf praktisch mit konstanter Leistung erzeugt werden kann, was für den Betrieb einer Müllverbrennungsanlage optimal ist.
Weitere Unteransprüche betreffend vorteilhafter Ausgestaltungen der Erfindung.
Die Erfindung soll anhand der beigefügten Figuren genauer beschrieben werden. Es zeigt: Fig. 1 Die bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kraftwerks als Heizkraftwerk mit ohle-Müllverbrennung ohne Absperrorgane und Meßinstrumente mit zugeordneten egelangaben.
und Fig. 2 einen Teilschaltplan mit Absperrorganen, Meßinstrumenten und Regelgeräten zur Erläuterung einer weiterbevorzugten dampfseitigen Verbindung zwischen Müllkessel, Hauptkessel und zwei Dampfverbrauchern in Form eines Industriedampfnetzes und eines Fernwärmenetzes.
Gemäß dem Wärmeschaltplan des iieizkraftwerks mit Kohle-lüllverbrennung nach Fig. 1 führt ein vorzugsweise mit Steinkohlestaub gefeuerter Hauptkessel 1 von seinem überhitzer über eine Dampfleitung 2 einer Hochdruckturbine 3 eines Turbosatzes Dampf (z.B. 190 bar/5300) zu. Der Abdampf der Hochdruckturbine 2 wird über eine Zwischenüberhitzerleitung 4a einem Zwischenüberhitzer 4 zugeführt und in diesem erhitzt und danach einer Turbine 5 niederen Drucks zugeführt, die zusammen mit der Hochdruckturbine 3 einen Generator 6 antreibt (anstelle der einen Turbine 5 niederen Drucks können selbstverständlich auch eine gesonderte MD-Turbine und eine dieser nachgeschaltete ND-Turbine vorgesehen sein).
Bei der in der Fig. 1 gezeigten Ausführungsform des Kraftwerks sind zwei Müllkessel 7 vorgesehen, die von ihren über hitzern über eine Leitung 8 dem Zwischenüberhitzer 4 ihren Frischdampf zuführen, der kälter ist als der Frischdampf des Hauptkessel und unter einem geringeren Druck steht (z.B.
50 bar/3200). Ein Industriedampfverbrauchernetz 10 ist mit einer Anzapfleitung 11 der Turbine 5 über eine Leitung 11a verbunden. Zur instelung der Temperatur des in das Industriedampfverbrauchernetz 10 eingespeisten Dampfes liegt zwischen der Turbine 5 und dem Verbrauchernetz 10 ein Einspritzkühler 11a'. Der Verbindungspunkt 9 ist mit der Anzapfleitung 11 und der Leitung 11a über Leitungen 12 und 13 verbunden und steht über die Leitung 12 und eine Leitung 14 mit einer Wärmeaustauscherbaugruppe 15 für die Übergabe von Wärme in ein Fernwärmenetz t7 in Verbindung.
Von der Turbine 5 führt weiterhin eine Anzapfleitung 16 mit einem niedrigeren Druck als in der Anzapfleitung 11 ebenfalls zur Wärmeaustauscherbaugruppe 15. Zur Abfuhr der Wärme aus den Müllkesseln 7 bei Blockstillstand und fehlender Wärmeabnahme durch die Netze 1o und 17, z.B. im Sommer, ist zwischen der Leitung 12 und der Kondensatorleitung des Turbosatzes eine schaltbare Leitung 12a gelegt. Gffs. kann zusätzlich ein Hilfskondensator zur Aufnahme der Abwärme vorgesehen sein.
In der Fig. 1 ist die Strömungsrichtung des Heizwassers im Fernwärmenetz 17 durch Pfeile gekennzeichnet. Das Heizwasser durchströmt zunächst einen mit der Anzapfleitung 16 verbundenen Wärmeaustauscher 18 und danach einen mit der Leitung 14 verbundenen Wärmeaustauscher 19. Zur Wärmeaustauscherbaugruppe 15 gehört eine Verbindungsleitung 15a zwischen der Leitung 14 und der Anzapfleitung 16. Neben dem Wärmeaustauscher 18, der von der Anzapfleitung 16 gespeist wird, kann mindestens ein weiterer, stromaufwärts des Wärmeaustauschers 18 angeordneter Wärmeaustauscher vorgesehen sein, der von einer Anzapfleitung der Turbine 5 gespeist wird, die einen niedrigeren Heizdampfdruck als die Anzapfleitung 16 besitzt.
(Vgl. Fig. 2) In der Speisewasserleitung 20 des Hauptkessels 1 liegen von einem der Turbine 5 nachgeschalteten Kondensator 21 aus gesehen ein Niederdruckwärmer 22, der über eine Zweigleitung 16' der Anzapfleitung 16 gespeist wird und deren Heizdampfkondensat mittels einer Pumpe 23 in die Speisewasserleitung gefördert wird, ein Warmspeicher 24, der über eine Anzapfleitung 25 mit etwas höherem Druck als die Anzapfleitung 16 erwärmt wird, eine Speisewasserpumpe 26 und ein Hochdruckvorwärmer 27.
Die Turbine 5 wird durch die Anzapfleitung 25 derart angezapft, daß über eine mit der Anzapfleitung 25 verbundene Zweigleitung 25' eine Speisepumpenantriebsturbine 28 angetrieben werden kann. Der Abdampf der Antriebsturbine 28 wird in einem Kondensator 29 kondensiert. Zwischen der Anzapfleitung 25 und der mit dem Verbindungspunkt 9 verbundenen Leitung 12 liegt eine Leitung 25a, die ein Erwärmen des Warmspeichers 24 ermöglicht, wenn der aus llauptkessel 1 und Turbinen 3,5 bestehende Block still steht (alleiniger Müllkesselbetrieb.
Das Kondensat der Kondensatoren 21 und 29 wird über Pumpen 30 bzw. 31 in die Speisewasserleitung 20 eingespeist. Das Kondensat vom Wärmeaustauscher 18 wird in Strömungsrichtung des Speisewassers gesehen vor dem Vorwärmer 22 in die Leitung 20 eingespeist, während das Kondensat von rVärmeaustauscher 19 direkt in den Warmspeicher 24 eingespeist wird.
Der Hochdruckvorwärmer 27 wird von einer lknzapfleitung 32 der Hochdruckturbine 3 versorgt, die mit der Zwischenüberhitzerleitung verbunden ist. Das anfallende Kondensat läuft über die Leitung 33 in den Warmspeicher ab.
Den beiden Müllkesseln 7 ist bei der bevorzugten Ausführungsform ein Hilfskessel 34 parallel geschaltet, da die beiden Müllkessel 7 die für die beiden Netze 10 und 17 erforderlichen Dampfmengen nicht alleine erzeugen können. Selbstverständlich ist dies eine Auslegungsfrage. Weiterhin ist es möglich, daß ein weiterer Müllkessel 7 parallel geschaltet wird, um bei Stillsetzen eines der Müllkessel das Kraftwerk mit zwei tüllkesseln weiterfahren zu können. Die Müllkessel 7 und der Hilfskessel 34 werden über Speisewasserpumpen 35 mit Speisewasser aus dem Warmspeicher 24 versorgt. Die Müllkessel 7 sind mit einer Gaszusatzfeuerung von 100 -° versehen, um auch bei fehlender oder nicht ausreichender Wärmeerzeucsung durch Müllverbrennung und den llauptkessel 1 die beiden Verbrauchernetze speisen zu können. Als Zusatzfeuerung ist vorzugsweise eine Gasfeuerung vorgesehen, die auch die bevorzugte Feuerung des Hilfskessels 34 ist.
In der Fig. 2 sind für die Absperrorgane, die "Icßinstrumente und die Charakterisierung der Regelungen die Symbole aus der DIN 2481 verwendet worden. In der Fig. 2 finden sich Druckfühler 36 und Temperaturfühler 37, sowie Absperrschieber 38, Druck und Massenstrom reyelnde Ventile 39 und Rückschlagorgane 40. In der Leitung 14 ist dem Regelventil 39 ein Einspritzkühler 41 mit vorgeschaltetem Reyelventil 42 nachgeschaltet.
Die Stellgeräte der Regelkreise sind nicht darcjestellt. Das ZeichenObedeutet ein Öffnen bei Zunahme der Regelgröße, zein Öffnen bei Zunahme der Regelgröße und C) ein Öffnen bei Absinken der Regelgröße unter einen vorgegebenen Wert.
Hinsichtlich der Zusammenschaltung der einzelnen Komponenten wird ausdrücklich auf die Fig. 1 und 2 verwiesen.
Wie aus der Fig. 2 ablesbar ist, erfolgt bei Vollast des aus Kessel 1 und Turbosatz 3,5 bestehenden Blocks die Entnahme von Dampf zur Versorgung des Industriedampfverbrauchernetzes 1o aus der Anzapfleitung 11. Reicht der Anzapfdruck bei sinkender Last für die Industriedampfversorgung nicht mehr aus, so wird die Dampfentnahme aus der Leitung 11 beendet und die Versorgung von Punkt 9 über die Leitungen 12 und 13 übernommen. Bei Stillstand des Blockes erfolgt eine alleinige Dampfzufuhr über Leitung 8 von den Müllkesseln 7 und dem Hilfskessel 34 (in der Fig. 2 ist der Einfachheit halber nur ein Müllkessel 7 dargestellt.
Der Wärmeaustauscher 18 wird bei Vollast des Blockes von der Anzapfleitung 16 beaufschlagt. Bei Teillast des Blockes wird die Dampfzufuhr über die Anzapfleitung 16 verringert und es erfolgt gleichzeitig eine Dampfzufuhr über die Leitung 14 zur Stützung der erforderlichen Fernwärmetemperatur, d.h.
eine Zufuhr von Kesseldampf aus Leitung 8 und von Dampf aus der Zwischenüberhitzerleitung 4a. Bei Stillstand des Blockes ist der Schieber 38 geschlossen und es erfolgt eine Beaufschlagung des Wärmeaustauschers 19 über die Leitung 3 und eine Eeaufschlagung des Wärmeaustauschers 18 aus derselben Leitung über die sich öffnende Leitung 15a.
Über das Ventil in Leitung 25a ist auch bei Stillstand des Blockes eine Vorwärmung des Speisewassers für die nlüllkessel 7 und den Hilfskessel 34 gewährleistet.
Es soll nochmals darauf hingewiesen werden, daß auch bei Nichtvorhandensein von Wärmeverbrauchern in Form des Industriedampfverbrauchernetzes 10 und des Fernwärmenetzes 17 der Zuführung des Müllkesseldampfes über die Leitung 8 in die kalte Zwischenüberhitzerleitung 4a allein erfinderische Bedeutung zukommt, da hierdurch die Gestaltung der Lastfahrpläne von Müllverbrennung und Hauptkessel unabhängig von einander vorgenommen werden kann. In diesem Falle braucht kein Hilfskessel vorgesehen zu sein.
Je nach Auslegung der Anlage können in der Speisewasserleitung noch weitere Hochdruck- und/oder Niederdruckvorwärmer eingeschaltet sein, die mit weiteren Anzapfleitungen des Turobsatzes verbunden sind.

Claims

Neuanmeldung Kraftwerk für Brennstoff-Müllverbrennung, insbesondere Steinkohlen-Müllverbrennung, mit Einspeisung des Müllkesseldampfes in die kalte Zwischenüberhitzerleitung eines Turbosatzes Kraftwerk mit Brennstoff-Müllverbrennung, insbesondere Steinkohlen-Müllverbrennung, mit einem Hauptkessel mit Brennstoffeuerung, einem dem Hauptkessel nachgeschalteten Dampfturbosatz bestehend aus einer Hochdruckturbine und mindestens einer der Hochdruckturbine nachgeschalteten Turbine niederen Drucks und mit einer Müllfeuerung, deren freiwerdende Wärme im Betrieb des Turbosatzes ausgenutzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Müllkessel (7) dampfseitig mit dem Einlaß (4a) eines zwischen Hochdruckturbine (3) und der Turbine niederen Drucks (5) liegenden Zwischenüberhitzers (4) verbunden ist.
2. Kraftwerk nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß der Müllkessel (7) zusätzlich mit mindestens einem über eine Anzapfleitung (11; 16) mit dem Turbosatz (3,5) verbundenen Dampfverbrauchernetz (10, 17) verbunden ist.
3. Kraftwerk nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß dem Müllkessel (7)ein Hilfskessel (34) parallel geschaltet ist.
4. Kraftwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Müllkessel mit einer Zusatzfeuerung versehen ist.
5. Kraftwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Dampfverbraucher eine Wärmeaustauscherbaugruppe (15) für die Übergabe von Wärme in ein Fernwärmenetz (17) und/oder ein Industriedampfverbrauchernetz (10) ist.
6. Kraftwerk nach Anspruch (5), dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmeaustauscherbaugruppe (15) in Vorlaufrichtung des Heizmediums des Fernwärmenetzes (17) gesehen aus mindestens einem mit einer Turbinenanzapfleitung (16) verbundenen Wärmeaustauscher (18) und einem diesem nachgeschalteten und mit der kalten Zwischenüberhitzerleitung (4a;9) verbundenen zweiten Wärmeaustauscher (19) besteht.