DE815970C - Hochdruckdampferzeugungsanlage mit Zwischenueberhitzung - Google Patents

Hochdruckdampferzeugungsanlage mit Zwischenueberhitzung

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DE815970C
DE815970C DEW2087A DEW0002087A DE815970C DE 815970 C DE815970 C DE 815970C DE W2087 A DEW2087 A DE W2087A DE W0002087 A DEW0002087 A DE W0002087A DE 815970 C DE815970 C DE 815970C
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DE
Germany
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superheater
steam
reheater
steam generator
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Expired
Application number
DEW2087A
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English (en)
Inventor
Olivier Von Dipl Swietochowski
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Walther and Co AG
Original Assignee
Walther and Co AG
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Publication date
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01KSTEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K3/00Plants characterised by the use of steam or heat accumulators, or intermediate steam heaters, therein
    • F01K3/18Plants characterised by the use of steam or heat accumulators, or intermediate steam heaters, therein having heaters
    • F01K3/26Plants characterised by the use of steam or heat accumulators, or intermediate steam heaters, therein having heaters with heating by steam
    • F01K3/262Plants characterised by the use of steam or heat accumulators, or intermediate steam heaters, therein having heaters with heating by steam by means of heat exchangers

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Control Of Steam Boilers And Waste-Gas Boilers (AREA)

Description

  • Hochdruckdampferzeugungsanlage mit Zwischenüberhitzung Die Erfindung bezieht sich auf eine Hochdruckdampfkraftanlage, bei der der in einer Kraftmaschine, insbesondere Dampfturbine, arbeitende Dampf zur Erhöhung des thermodynamischen Wirkungsgrades des Prozesses bei einem gewählten Zwischendruck auf eine möglichst hohe Temperatur mittelbar oder unmittelbar durch Rauchgase des Dampferzeugers erhitzt wird.
  • Es sind Dampferzeugungsanlagen bekannt, bei denen die Primärüberhitzung durch im Feuerraum oder in den folgenden Kesselzügen angeordnete Strahlungsüberhitzer mit nachgeschalteten, meist in Schlangenform gewickelten Berührungsüberhitzern erfolgt und die Zwischenüberhitzung des in der Kraftmaschine teilweise entspannten Dampfes anschließend in im gleichen Dampferzeuger angeordneten Sekundärüberhitzern vorgenommen wird, die rauchgasseitig hinter dem Berührungsteil des Primärüberhitzers untergebracht sind. Es ist weiterhin bekannt, Überhitzer von Hochdruckdampferzeugern als eine Kombination von Strahlungsüberhitzer im Feuerraum und Schottenüberhitzer am Austritt des Feuerraums und als Berührungsüberhitzer in den folgenden Rauchgaszügen auszubilden, wobei der aus der Kesseltrommel entnommene Dampf, der geringe Mengen von Flüssigkeit mitführen kann, durch eine Trockenstrecke geleitet wird, die in einem Gebiet niedriger Rauchgastemperatur angeordnet ist. Die Aufhängung dieser Überhitzerheizfläche kann durch Hängerohre erfolgen, die einen Teil der Heizfläche des Überhitzers bilden.
  • Durch die Hintereinanderschaltung von Strahlungs-und Berührungsüberhitzern bei den Dampferzeugern der bisher üblichen Art verändern sich erfahrungsgemäß die Endtemperaturen des Dampfes über einen großen Lastbereich nur sehr wenig. Bei einer Schaltung nach Abb. i kehrt der primärüberhitzte Hochdruckdampf nach Wärmeabgabe an den teilweise entspannten Dampf einer Zwischenstufe der Kraftmaschine, noch erheblich überhitzt, in den Dampferzeuger zurück. Ähnliche Verhältnisse liegen auch vor, wenn der in der Kraftmaschine teilweise entspannte Dampf zwecks hoher Überhitzung auf eine Temperatur gleich oder nur wenig niedriger als die des Primärdampfes zur Aufwärmung unmittelbar in den Dampferzeuger zurückgeführt wird. Legt man den Sekundärüberhitzer des Hochdruckdampfes bzw. den Mitteldruckzwischenüberhitzer, wie bisher allgemein üblich, in Richtung des Rauchgasweges hinter den Primärberührungsüberhitzer, so ergibt sich für letzteren ein geringeres Temperaturgefälle und dementsprechend unwirtschaftlichere Heizflächengrößen. Außerdem wird die erzielte Endtemperatur mit Absinken der Belastung stark abnehmen.
  • Erfindungsgemäß wird deshalb vorgeschlagen, die dem Berührungsteil des Primärüberhitzers vorgeschalteten Strahlungs- und bzw. oder Schottenüberhitzer so anzuordnen und zu bemessen, daß die Dampftemperatur bei Eintritt in den Berührungsüberhitzer gleich oder angenähert gleich der Dampftemperatur am Eintritt in den Zwischenüberhitzer ist. Dabei wird die räumliche Zusammenfassung des Berührungsteiles des Primärüberhitzers mit dem Berührungsteil des Zwischenüberhitzers so vorgenommen, daß an jeder Stelle der beiden Überhitzergruppen angenähert gleiche Dampftemperaturen im Gebiet der gleichen Rauchgastemperaturen liegen, d. h. also, daß die beiden Überhitzergruppen ineinandergewickelt werden. Da die Dampftemperatur bei dem Berührungsüberhitzer gleich ist der Dampftemperatur am Eintritt in den Zwischenüberhitzer und infolge der gleichen Rauchgastemperaturen der Wärmeübergang für beide Überhitzergruppen ebenfalls praktisch gleich ist, ergeben sich auch gleiche Heizflächßnabmessungen. Bei den Heizflächen der beiden Überhitzergruppen wird auch dann, wenn im Betrieb bei unterschiedlichen Belastungen Abweichungen der Dampftemperaturen der beiden Überhitzer auftreten, durch gegenseitige Abstrahlung ein Temperaturausgleich stattfinden, eine Erscheinung, die im Sinne des Erfindungsgedankens liegt. Da im Primärüberhitzer infolge der Hintereinanderschaltung von Strahlungs-und Berührungsheizflächen die Endtemperatur bekanntlich über einen großen Lastbereich nur geringfügige Änderungen aufweist, kann im allgemeinen auf eine Regelung der Dampftemperatur verzichtet werden, darüber hinaus treten bei den angestrebten hohen Überhitzungstemperaturen von über 5oo ° C keine mit Gefahren verbundenen Steigerungen der Temperatur über den Sollwert auf. Dementsprechend wird auch der Zwischenüberhitzer eine günstige Temperaturcharakteristik aufweisen, weil zusätzlich noch die erwähnte gegenseitige Bestrahlung der beiden Überhitzergruppen im erwünschten Sinne ausgleichend wirkt.
  • In den Abb. i bis 6 sind verschiedene Anwendungsbeispiele der Erfindung dargestellt.
  • In Abb. i ist eine Schaltung des Primärüberhitzers mit einem Zwischenüberhitzer dargestellt, bei welcher der hoch überhitzte Hochdruckdampf aus dem Dampferzeuger nicht unmittelbar der Kraftmaschine zugeführt wird, sondern vorher einen Oberflächenvorwärmer passiert, durch den nach Maßgabe der erwünschten Zwischenüberhitzung des teilweise entspannten Dampfes ein entsprechender Teil der Überhitzungswärme des Hochdruckheißdampfes abgeführt und der auf diese Weise abgekühlte Hochdruckdampf zwecks Wiedererhitzung dem Zwischenüberhitzer zugeführt wird. Dieser wird dann von neuem überhitzt und dem Hochdruckteil der Kraftmaschine zugeführt. Nach Verlassen dieses Hochdruckteiles wird er in einem Oberflächenvorwärmer durch den vom Primärüberhitzer kommenden Dampf zwischenüberhitzt und dann dem Niederdruckteil der Kraftmaschine zugeführt.
  • In der Abbildung bedeutet: Teil i die Trockenstrecke, Teil 2 die einen Teil der Primärüberhitzerheizfläche bildenden Aufhängerohre, Teil 3 den Strahlungsüberhitzer, Teil 4 den Schottenüberhitzer und Teil 5 den Berührungsteil des Primärüberhitzers, während Teil 6 den Zwischenüberhitzer, Teil 7 den Oberflächenvorwärmer des Dampferzeugers 8 darstellt. Die Teile 9 und io versinnbildlichen den Hoch- und Niederdruckteil der Kraftanlage, während Teil ii ein in einer Nebenschlußleitung eingebautes Regelorgan und Teil 12 einen in die zum Zwischenüberhitzer führende Leitung eingebauten Einspritz-oder Oberflächenkühler darstellt.
  • Abb.2 zeigt eine andere Schaltung der Zwischenüberhitzung. Hier wird der vom Dampferzeuger kommende hocherhitzte Dampf unmittelbar dem Hochdruckteil der Kraftmaschine zugeführt und nach Entspannung auf einen Teildruck dem Dampferzeugerzwecks Zwischenüberhitzung wieder zugeleitet, um dann nach Verlassen dieses dem Niederdruckteil zugeführt zu werden. Die Bezeichnung der einzelnen Überhitzer und Kesselelemente sowie der Kraftmaschine sind die gleichen wie bei Abb. i. Bei beiden Schaltungen unterscheidet sich die Endtemperatur des Dampfes hinter dem Primärüberhitzer nicht oder nur wenig von der Endtemperatur des Z«rischenüberhitzers, nur führt der Zwischenüberhitzer bei der Schaltung nach Abb. i Hochdruckdampf, bei der Schaltung nach Abb. 2 teilweise entspannten Dampf. Während im Primärüberhitzer eine Wärmemenge entsprechend der Differenz zwischen Wärmeinhalt des Sattdampfes und Wärmeinhalt des Heißdampfes hinter dem Primärüberhitzer aufzuwenden ist, beträgt die Wärmeaufnahme im Zwischenüberhitzer nur einen Teil dieses Wärmeaufwandes, da bei Abb. i der Primärdampf aus dem Wärmeaustauscher noch erheblich überhitzt dem Dampferzeuger wieder zugeführt wird und bei einer Anordnung nach Abb. 2 der Wärmeaufwand für die Zwischenüberhitzung schon wegen der niedrigeren spezifischen Wärme bei niedrigerem Druck stets unter dem Wärmeaufwand der primären Hochdruckdampfüberhitzung liegt.
  • Bei den in den Abb. i und 2 gezeigten Schaltungsarten ist angedeutet, daß der Zwischenüberhitzer mit dem Berührungsteil des Primärüberhitzers gleichsinnig angeordnet gewickelt ist, wobei beide entweder im Gleichstrom oder im Gegenstrom mit den Rauchgasen geführt werden können.
  • Das in der in Abb. i dargestellten Nebenschluß- Leitung eingebaute Regelorgan dient dazu, den durch die Ineinanderwicklung des Berührungsteiles des Primärüberhitzers und des Zwischenüberhitzers erzielten Regeleffekt auch dann zu erreichen, wenn die Temperatur und die Druckcharakteristik der Kraftmaschine hinter dem Hochdruckteil mit der Temperaturcharakteristik der Überhitzer nicht übereinstimmt. Ebenso wird der in Abb. i angedeutete Einspritz- oder Oberflächenkühler dann vorgesehen, wenn die Überhitzungstemperatur vor dem Hochdruckteil der Kraftmaschine dann nicht überschritten werden soll, wenn bei Verschmutzung der Kesselheizfläche im Betrieb eine allgemeine, Erhöhung der Überhitzungstemperatur eintritt.
  • Zu erwähnen ist noch, daß die verschiedenen Dampfvolumen in den ineinandergewickelten Überhitzergruppen bei unterschiedlichen Dampftemperaturen und -drücken durch unterschiedlichen Rohrdurchmesser oder durch Parallelschaltung einer größeren Zahl von Rohren gleichen Durchmessers o. dgl. Maßnahmen bei gleicher Heizfläche ausgeglichen werden können.
  • Wenn die Auslegung einer Dampfkraftanlage für den Zweitüberhitzer nach Abb. i einen Unterschied der Endtemperatur gegenüber dem Primärüberhitzer vorsieht, so kann dieses unter grundsätzlicher Beibehaltung des Erfindungsgedankens durch mehr oder weniger Windungen erreicht werden. Eine beispielsweise Ausführung zeigt Abb.3. Die analoge Ausführung für eine Anordnung nach Abb. 2 zeigt Abb. 4. Es können auch Gründe vorliegen, die Temperatur am Eintritt in den Berührungsteil des Primärüberhitzers höher oder niedriger zu wählen als die Eintrittstemperatur in den Zwzschenüberhitzer. Eine höhere Temperatur wird beispielsweise dann angestrebt, wenn sich bei niedrigem Schlackenerweichungspunkt des verwendeten Brennstoffes eine möglichst große Strahlungs- und bzw. oder Schottenheizfläche ergibt. In solchen Fällen werden die Berührungsüberhitzer zusätzliche Windungen am Eintritt aufweisen müssen. In jedem Fall jedoch wird ein großer Teil der beiden Heizflächen die erfindungsgemäße Ineinanderwicklung aufweisen. Entsprechend analoge Lösungen zeigen die Abb. 5 und 6 für Schaltungen nach den Abb. i und 2.

Claims (5)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Hochdruckdampferzeugungsanlage mit Zwischenüberhitzer und Abkühlung des überhitzten Dampfes außerhalb des Dampferzeugers, insbesondere zwecks Zwischenüberhitzung des teilweise entspannten Dampfes und erneuter Überhitzung des Hochdruckdampfes innerhalb des Dampferzeugers, dadurch gekennzeichnet, daß der Primärüberhitzer aus hintereinandergeschaltetem Strahlungsüberhitzer und bzw. oder Schottenüberhitzer und nachgeschaltetem Berührungsüberhitzer besteht, wobei der Berührungsüberhitzer gleichsinnig gemeinsam mit dem Zwischenüberhitzer in Gleich- oder Gegenstrom zu den Heizgasen gewickelt ist.
  2. 2. Hochdruckdampferzeugungsanlage mit Zwischenüberhitzer innerhalb des Dampferzeugers, dadurch gekennzeichnet, daß der Primärüberhitzer aus hintereinandergeschaltetem Strahlungsteil und bzw. oder Schottenüberhitzer und Berührungsüberhitzer besteht, wobei dieser gleichsinnig mit dem Zwischenüberhitzer im Gleich- oder Gegenstrom zu den Heizgasen gewickelt ist.
  3. 3. Dampferzeuger nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur des zweitüberhitzten Dampfes mittels eines Regelorgans in einer Kurzschlußverbindung auf der Niederdruckseite des Wärmeaustauschers geregelt wird.
  4. 4. Dampferzeuger nach Anspruch i oder 2 dadurch gekennzeichnet, daß dem Strahlungs- bzw. Schottenüberhitzer des Primärüberhitzers eine aus Berührungsheizfläche bestehende Trockenstrecke vorgeschaltet ist.
  5. 5. Dampferzeuger nach Anspruch i oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein als Aufhängungsrohr dienender Teil des Überhitzers dem Strahlungs-bzw. Schottenüberhitzer vorgeschaltet ist.
DEW2087A 1950-05-17 1950-05-17 Hochdruckdampferzeugungsanlage mit Zwischenueberhitzung Expired DE815970C (de)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1003755B (de) * 1953-05-27 1957-03-07 Parsons & Marine Eng Turbine Waermeaustauschkreislauf fuer Dampfkraftanlagen
DE1003757B (de) * 1953-11-13 1957-03-07 Duerrwerke Ag Dampf- und Luftkessel mit Waermeaustauscher
DE1155455B (de) * 1958-06-13 1963-10-10 Sulzer Ag Einrichtung zur Regelung der Zwischenueberhitzungstemperaturen bei einem Dampferzeuger
DE977109C (de) * 1954-02-10 1965-02-11 Sulzer Ag Dampfkraftanlage mit Zwischenueberhitzung

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DE977109C (de) * 1954-02-10 1965-02-11 Sulzer Ag Dampfkraftanlage mit Zwischenueberhitzung
DE1155455B (de) * 1958-06-13 1963-10-10 Sulzer Ag Einrichtung zur Regelung der Zwischenueberhitzungstemperaturen bei einem Dampferzeuger

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