DE808587C - Steam power plant with pre-heating of the combustion air and regenerative pre-heating of the feed water - Google Patents

Description

Dampfkraftanlage mit Vorwärmung der Verbrennungsluft und Regenerativ-Vorwärmung des Speisewassers Bei Dampfkraftanlagen hat die Vorw<irmung des Speisewassers niitTurbinenal>-und-entnalunedamlif, also die Vorwärmung des Speisewassers im sog. Regenerativverfahren dazu geführt, daß das Speisewasser mit verhältnismäßig hoher Temperatur dem Kessel zugeführt wird und infolgedessen die Wärme der Rauchgase nicht mehr hinreichend zur Vorwärmung des Speisewassers ausgenutzt werden konnte. Zur Erzielung eines hinreichenden Kesselwirkungsgrades sah man sich daher veranlaßt, zusätzliche Lufterhitzer einzubauen, mit deren Hilfe die Wärme der Verbrennungsgase auf die Verbrennungsluft übertragen wird. Diese Lufterhitzer, bei denen also der Wärmeübergang von Gas zu Gas erfolgt und die demgemäß sehr große Wärmeaustauschflächen verlangen, haben sich in der Bauweise und in der Ver«vendung als sehr schwierig erwiesen; sie sind, insbesondere bei schwefelhaltigen Rauchgasen, einer schnellen Korrosion unterworfen, verlangen sehr viel Raum, verbrauchen einen wesentlichen Teil des 'Kesselzuges und sind ferner einer starken Verschmutzung ausgesetzt. Man kann zwar einige dieser Nachteile vermeiden, wofür dann aber andere Nachteile um so größer werden. So hat man z. B., um die Verschmutzungsgefahr und den Zugverlust zu verringern, die Lufterhitzer in Form von Röhrenerhitzern gebaut, braucht dann aber wieder sehr viel mehr Raum. Da die Lufterhitzer im letzten Kesselzug untergebracht werden, die Verbrennungsluft aber vorn dem Kessel zuzuführen ist, so werden auch lange Kanäle notwendig, die zudem sehr weit sein müssen.Steam power plant with preheating of the combustion air and regenerative preheating of the feed water In steam power plants, the pre-heating of the feed water has niitTurbinenal> -und-entnalunedamlif, i.e. the preheating of the feed water in the so-called Regenerative process led to the fact that the feed water with a relatively high Temperature is fed to the boiler and, as a result, the heat of the flue gases is not could be used more sufficiently to preheat the feed water. To the Achieving a sufficient boiler efficiency was therefore compelled to to install additional air heaters, with the help of which the heat of the combustion gases is transferred to the combustion air. These air heaters, with which the Heat transfer from gas to gas takes place and the consequently very large heat exchange surfaces have proven to be very difficult to construct and use proven; they are fast, especially in the case of sulfur-containing smoke gases Subject to corrosion, require a great deal of space, consume a substantial amount Part of the 'boiler train and are also exposed to severe pollution. Man can avoid some of these disadvantages, but then avoid other disadvantages so get bigger. So one has z. B. to reduce the risk of pollution and loss of draft then needs to reduce the air heater built in the form of tube heaters but again a lot more space. Because the air heater is housed in the last boiler pass but the combustion air has to be fed to the front of the boiler, so will long channels are necessary, which also have to be very wide.

Gegenstand der Erfindung ist eine Lösung, die gestattet, die rauchgasbeheizten Lufterhitzer ganz zu vermeiden oder doch.. bei dem .einzelnen Kessel wesentlich einzuschränken, ohne aber-die sehr weitgehende Vorwärmung des Speisewassers im Regenerativverfahren aufzugeben. Die neue Lösung besteht darin, daß dem Kessel ein Wärmeaustauscher vorgeschaltet ist, dem einerseits das im Regenerativverfahren vorgewärmte Speisewasser und andererseits die Verbrennungsluft zugeführt wird im Sinne der Übertragung eines Teils des Wärmeinhalts-des vorgewärmten Speisewassers auf die Verbrennungsluft.The invention relates to a solution that allows the flue gas heated Air heater completely to avoid or at least .. with the .individual boiler to significantly restrict, but without - the very extensive preheating of the feed water give up in the regenerative process. The new solution is that the boiler a heat exchanger is connected upstream, on the one hand the regenerative process preheated feed water and on the other hand the combustion air is fed in Meaning of the transfer of part of the heat content of the preheated feed water on the combustion air.

Der hier erforderliche Wärmeaustauscher wird im Gegensatz zu den rauchgasbeheizten Lufterhitzern klein, da der Wärmeübergang zwischen Wasser und der Verbrennungsluft erfolgt. Der Wärmeaustauscher läßt sich auch wesentlich einfacher unterbringen, denn er ist nicht in den Aufbau des eigentlichen Kessels einbezogen. Insbesondere kann er in der Nähe der Feuerung Aufstellung finden, womit lange Kanäle für die Verbrennungsluft vermieden werden. Ferner ist die Verschmutzung dieses Wärmeaustauschers sehr gering, da ihm auf beiden Seiten verhältnismäßig reine Arbeitsmittel, die Verbrennungsluft einerseits, das Speisewasser andererseits, zugeführt werden.The heat exchanger required here is heated in contrast to the flue gas Air heaters are small because of the heat transfer between the water and the combustion air he follows. The heat exchanger can also be accommodated much more easily, because it is not included in the construction of the actual boiler. In particular it can be set up near the furnace, with long channels for the Combustion air can be avoided. Furthermore, the pollution of this heat exchanger very little, as the combustion air is a relatively pure working medium on both sides on the one hand, and the feed water on the other.

Es sei noch hervorgehoben, daß bei der neuen Lösung das Regenerativverfahren nicht nur unmittelbar für die Vorwärmung des Speisewassers, sondern mittelbar auch für die Vorwärmung der Verbrennungsluft Anwendung findet, da bei der neuen Lösung im Regenerativverfahren das Speisewasser um den Betrag höher erhitzt wird, den es in dem Wärmeaustauscher alsdann an die Verbrennungsluft abgibt. Die Verbrennungsluft ist somit über das Speisewasser in das Regenerativverfahren einbezogen.It should also be emphasized that the regenerative process is used in the new solution not only directly for preheating the feed water, but also indirectly for the preheating of the combustion air is used, as with the new solution In the regenerative process, the feed water is heated by the amount that it is in the heat exchanger then gives off to the combustion air. The combustion air is thus included in the regenerative process via the feed water.

Die Temperatur, mit der das Speisewasser dem eigentlichen Kessel zugeführt wird, wird so bemessen, daß in dem hier wieder vorgesehenen Ekonomiser die Rauchgase im Sinne eines guten Kesselwirkungsgrades hinreichend äbgekühlt werden.The temperature at which the feed water is fed to the actual boiler is dimensioned so that the flue gases in the economizer provided here again be adequately cooled in the interests of good boiler efficiency.

Die Zeichnung veranschaulicht in den Fig. i und a zwei Ausführungsbeispiele: Gemäß Fig. i liefert der Kessel i über den Überhitzer 2 den Dampf an die Frischdampfsammelleitung 3. Aus dieser werden die Verbraucher gespeist. In Fig. i ist als Hauptverbraucher eine Turbine 4 angenommen, die über ein Regelventil 5 gespeist wird und den Generator 6 antreibt. Der Abdampf der Turbine fließt über die Leitung 7 dem Kondensator 8 zu. Aus diesem wird das Kondensat durch die Kondensatpumpe 9 und die Leitung io dem Wärmeaustauscher i i zugeleitet, in dem das aus dem Kondensat gewonnene Speisewasser nach dem sog. Regenerativverfahren vorgewärmt wird, z. B. auf eine Temperatur von 13o°. Hierzu wird dem Wärmeaustauscher i i aus der Turbine 4 über die Leitung 12 Entnahmedampf zugeleitet; das daraus entstandene Kondensat wird über die Leitung 13 abgeführt und alsdann zusammen mit dem Kondensat des Kondensators 8 über die Kpndensatpumpe 9 und die Leitung io in den Speisewasserkreislauf zurückgeführt. Das nach dem Regenerativv erfahren vorgewärmte Speisewasser wird über die Leitung 14 dem Wärmeaustauscher 15 zugeführt, in dem durch das vorgewärmte Speisewasser die Verbrennungsluft erhitzt wird. Die Verbrennungsluft wird über den Ventilator 16 und die Leitung 17 dem Wärmeaustauscher 15 zugeleitet und aus diesem über die Leitung 18 dem. Kessel i zugeführt. Das in dem Wärmeaustauscher 15 z. B. auf eine Temperatur von 85° abgekühlte Speisewasser wird über die Leitung i9 dem Behälter 2o zugeleitet, der zugleich über die Leitung 21 den Abdampf der Antriebsturbine 22 für die Speisewasserpumpe 23 aufnimmt. Die Leitung 21 ist ferner über die Leitung 24 und das Regelventil 25 an die Frischdampfsammelleitung 3 angeschlossen. Die Einstellung des Regelventils 25 erfolgt über die Stellvorrichtung 26, die in Abhängigkeit von dem an die Leitung 24 angeschlossenen Druckmeßgerät 27 das Regelventil 25 einstellt. Der über die Leitung 24, 21 dem Behälter 20 zugeleitete Dampf schlägt sich in diesem nieder und erhöht die Temperatur des Speisewassers auf etwa i io°. Von hier aus wird das Speisewasser dem Speisewasserbehälter 28 zugeführt, aus dem es durch die Speisewasserpumpe 23 in den Kessel i gefördert wird.The drawing illustrates two exemplary embodiments in FIGS. I and a: According to FIG. A turbine 4, which is fed via a control valve 5 and drives the generator 6, is assumed to be the main consumer in FIG. The exhaust steam from the turbine flows to the condenser 8 via line 7. From this, the condensate is fed through the condensate pump 9 and the line io to the heat exchanger ii, in which the feed water obtained from the condensate is preheated according to the so-called regenerative process, e.g. B. to a temperature of 13o °. For this purpose, extraction steam is fed to the heat exchanger ii from the turbine 4 via the line 12; the resulting condensate is discharged via the line 13 and then returned to the feed water circuit together with the condensate from the condenser 8 via the condensate pump 9 and the line io. The feed water, which is preheated after the regenerative process, is fed via line 14 to the heat exchanger 15, in which the combustion air is heated by the preheated feed water. The combustion air is fed to the heat exchanger 15 via the fan 16 and the line 17 and from there via the line 18 to the. Boiler i supplied. The in the heat exchanger 15 z. B. feed water cooled to a temperature of 85 ° is fed via line i9 to container 2o, which at the same time receives the exhaust steam from drive turbine 22 for feed water pump 23 via line 21. The line 21 is also connected to the live steam collecting line 3 via the line 24 and the control valve 25. The adjustment of the control valve 25 takes place via the adjusting device 26, which adjusts the control valve 25 as a function of the pressure measuring device 27 connected to the line 24. The steam fed to the container 20 via the line 24, 21 is precipitated in the latter and increases the temperature of the feed water to about 10 °. From here the feed water is fed to the feed water tank 28, from which it is conveyed by the feed water pump 23 into the boiler i.

Es war schon eingangs erwähnt, daß der Kessel i in üblicher Weise mit einem, Ekonomiser ausgerüstet ist, in dein die Rauchgase des Kessels ihre Wärme an das Speisewasser abgeben.It was already mentioned at the beginning that the boiler i in the usual way is equipped with an economizer in which the flue gases from the boiler take their heat to the feed water.

Das Regeneiativverfahren wird nach dem Ausführungsbeispiel lediglich in einer einzigen Stufe durchgeführt; es kann natürlich auch, wie an sich bekannt, in mehreren Stufen durchgeführt werden. Der erforderliche Dampf wird den verschiedenen Stufen der Turbine 4 entnommen. Ebenso könnte auch der für den Behälter 2o benötigte Dampf aus der Turbine 4 abgezapft werden.According to the exemplary embodiment, the regenerative method is only performed in a single stage; it can of course also, as is known, be carried out in several stages. The steam required will be the various Taken from the stages of the turbine 4. The one required for the container 2o could also be used Steam can be drawn off from the turbine 4.

Die Ausführung nach Fig. 2 stimmt weitgehend mit der nach Fig. i überein. Für die einander entsprechenden Teile sind in Fig. i und 2 die gleichen Bezugszeichen verwendet. Bei der Ausführung nach Fig. 2 wird jedoch das Speisewasser aus dem nach dem Regenerativverfahren arbeitenden Wärmeaustauscher i i unmittelbar dem Behälter 20 zugeführt, dort zur weiterenErhöhung seinerTemperatur mit dem Abdampf der Hilfsturbine 22 und mit dem Entnahmedampf der Frischdampfsammelleitung 3 und gegebenenfalls auch mit dem aus der Hauptturbine 4 über die Leitung 29 entnommenen Entnahmedampf gemischt und alsdann dem Speisewasserbehälter 28 zugeleitet. Von hier aus wird das Speisewasser durch die Pumpe 23 dem Wärmeaustauscher 15 und von dort über die Leitung 3o dem Kessel i zugeführt. Der anderen Seite des Wärmeaustauschers 15 wird durch den Ventilator 16 über die Leitung 17 die Verbrennungsluft zugeleitet und von dort über die Leitung i8 an den Kessel i gegeben.The embodiment according to FIG. 2 largely corresponds to that according to FIG. The same reference numerals are used in FIGS. 1 and 2 for parts that correspond to one another used. In the embodiment according to FIG. 2, however, the feed water is from the after the regenerative process heat exchanger i i directly to the container 20, there to further increase its temperature with the exhaust steam from the auxiliary turbine 22 and with the extraction steam of the main steam manifold 3 and possibly also mixed with the extraction steam withdrawn from the main turbine 4 via line 29 and then fed to the feed water tank 28. This is where the feed water comes from by the pump 23 to the heat exchanger 15 and from there via the line 3o the Boiler i supplied. The other side of the heat exchanger 15 is through the fan 16 the combustion air is supplied via line 17 and from there via the line i8 given to boiler i.

Die Temperaturen werden bei der Ausführung nach Fig. 2 beispielsweise so gewählt, daß in dem Behälter 20 und demgemäß auch in dem Speisewasserbehälter 28 eine Temperatur von 13o° herrscht und alsdann das Speisewasser in dem Wärmeaustauscher 15 durch die Wärmeabgabe an die Verbrennungsluft auf etwa 85° abgekühlt wird. Es betritt also mit 85° den Kessel i bzw. den darin eingebauten Ekonomiser.The temperatures are, for example, in the embodiment according to FIG chosen so that in the container 20 and accordingly also in the feed water tank 28 a temperature of 130 ° prevails and then the feed water in the heat exchanger 15 due to the release of heat to the combustion air to about 85 ° is cooled. It therefore enters boiler i or the one built into it at 85 ° Economizer.

Auch bei der Ausführung nach Fig. i ist angenommen, daß das Speisewasser in dem Wärmeaustauscher 15 durch Wärmeabgabe an die Verbrennungsluft von etwa Qo° auf 85° abgekühlt, alsdann aber in dem Behälter 20 wieder auf i io° erwärmt wird und mit dieserTemperatur denKessel i bzw. den Ekonomiser betritt.Also in the embodiment according to FIG. I it is assumed that the feed water in the heat exchanger 15 by giving off heat to the combustion air of about Qo ° cooled to 85 °, but then heated again to 10 ° in the container 20 and at this temperature enters boiler i or the economizer.

Vergleicht man die beiden Ausführungen nach Fig. i und 2 miteinander, so ist ersichtlich, daß bei der Ausführung nach Fig. i in den Behältern 20 und 28 eine geringe Temperatur und demgemäß auch ein geringerer Druck herrscht. Die Behälter werden in ihrer Bauweise einfacher; das gleiche gilt für den Wärmeaustauscher 15 der Fig. i.If one compares the two versions according to Fig. I and 2 with each other, it can be seen that in the embodiment according to FIG there is a low temperature and accordingly also a lower pressure. The containers become simpler in their construction; the same applies to the heat exchanger 15 of Fig. i.

Der Einfachheit halber ist vorstehend und in den Patentansprüchen stets von Speisewasser gesprochen; es ist indes klar, daß die Erfindung auch anwendbar ist, wenn an Stelle von Wasser ein anderes Arbeitsmittel, z. B, Quecksilber, verwendet wird. Der Ausdruck Speisewasser ist somit in einem allgemeineren Sinne zu verstehen.For simplicity is above and in the claims always spoken of feed water; however, it is clear that the invention is also applicable is when, instead of water, another working medium, e.g. B, mercury, is used will. The term feed water is therefore to be understood in a more general sense.

Claims (4)

PATENTANSPRÜCHE: i. Dampfkraftanlage mit Vorwärmung der Verbrennungsluft und Regenerativ-Vorwärmung des Speisewassers, dadurch gekennzeichnet, daß dem Kessel ein Wärmeaustauscher (15) vorgeschaltet ist, dem einerseits das im Regenerativverfahren vorgewärmte Speisewasser und andererseits die Verbrennungsluft zugeführt wird im Sinne der Übertragung eines Teils des Wärmeinhalts des vorgewärmten Speisewassers auf die Verbrennungsluft. PATENT CLAIMS: i. Steam power plant with preheating of the combustion air and regenerative preheating of the feed water, characterized in that a heat exchanger (15) is connected upstream of the boiler, to which on the one hand the feed water preheated in the regenerative process and on the other hand the combustion air is fed in the sense of transferring part of the heat content of the preheated feed water on the combustion air. 2. Anlage nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß speisewasserseitig die Einrichtung (i i) zur Regenerativ-Vorwärmtzng des Speisewassers, der Wärmeaustauscher (i5) für den Wärmeaustausch zwischen Speisewasser und Verbrennungsluft, der Behälter (20) zur erneuten Regenerativ-Vorwärmung des Speisewassers und die Speisewasserpumpe (23) in Reihe geschaltet sind (Fig. i). 2. Plant according to claim i, characterized in that On the feed water side the device (i i) for regenerative preheating of the feed water, the heat exchanger (i5) for the heat exchange between feed water and combustion air, the container (20) for renewed regenerative preheating of the feed water and the Feed water pump (23) are connected in series (Fig. I). 3. Anlage nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (i i) zur Regenerativ-Vorwärmung des Speisewassers und der Behälter (20) zur weiteren Regenerativ-Vorwärmung des Speisewassers in Reihe geschaltet sind und auf diese Reihenschaltung erst der Wärmeaustauscher (15) zum Wärmeaustausch zwischen dem Speisewasser und der Verbrennungsluft folgt und an diesen Wärmeaustauscher (15) Luft- und wasserseitig der Kessel (i) angeschlossen ist (Fig. 2). 3. Plant according to claim i, characterized in that the device (i i) for regenerative preheating of the feed water and the container (20) for further regenerative preheating of the Feed water are connected in series and only the heat exchanger is connected to this series connection (15) for heat exchange between the feed water and the combustion air follows and the boiler (i) is connected to this heat exchanger (15) on the air and water side is (Fig. 2). 4. Anlage nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter 20 zur erneuten Regenerativ-Vorwärmung des Speisewassers an die Abdampfseite einer Hilfsturbine (22) und/oder an die Frischdampfsammelleitung (3) und/oder an einen Entnahmeanschluß der Hauptturbine (4) angeschlossen ist.4. Plant according to claim 2 or 3, characterized in that the Container 20 for renewed regenerative preheating of the feed water on the exhaust steam side an auxiliary turbine (22) and / or to the main steam collecting line (3) and / or to an extraction connection of the main turbine (4) is connected.