DE846255C - United feed water and air preheating in steam power plants - Google Patents

Description

Vereinigte Speisewasser- und Luftvorwärmung in Dampfkraftwerken Es ist bekannt, in Dampfkraftwerken eine Vorwärmung des Kesselspeisewassers durch Anzapfdampf der Hauptmaschinen oder durch Abdampf von Hilfsmaschinen durchzuführen. Dabei wird der Abdampf der Hilfsmaschinen besonders dann herangezogen, wenn entweder betrieblich der Wunsch besteht, Hilfsmaschinen, insbesondere Kesselspeisepumpen, mit Turbinenantrieb zu betreiben, oder aber wenn bei Errichtung von Vorschaltanlagen die vorhandenen Niederdruckmaschinen keine geeignete Anzapfstelle aufweisen, bzw. wenn bedingt durch die Bauart der Turbine, z. B. Ljungströmturbine, die gewünschten Anzapfungen nur schwer herzustellen sind. Es ist ferner des öfteren der Vorschlag gemacht worden, auch die Hilfsmaschinen der Kessel, insbesondere die Gebläse für Frischluft und Saugzug, durch Turbinen anzutreiben, ohne daß dieser Vorschlag bereits in nennenswertem :Maße verwirklicht wurde, da bei den bisher verwendeten Kesselgrößen die Antriebsleistungen so gering blieben, daß bei den kleinen erforderlichen Turbinen der Wirkungsgrad zu sehr beeinträchtigt wurde. Bei steigender Einheitsleistung der Kessel wird diesem Gedanken jedoch größere Bedeutung zukommen.Combined feed water and air preheating in steam power plants Es It is known to preheat the boiler feed water in steam power plants by means of bleed steam the main engines or by exhaust steam from auxiliary machines. It will The exhaust steam of the auxiliary machines is used especially when either operational there is a desire to have auxiliary machines, in particular boiler feed pumps, with turbine drive to operate, or if the existing ones when installing ballast systems Low-pressure machines do not have a suitable tapping point, or if this is limited by the type of turbine, e.g. B. Ljungström turbine, the desired taps only are difficult to manufacture. Furthermore, the suggestion has often been made also the auxiliary machines of the boiler, especially the fans for fresh air and Induced draft, driven by turbines, without this suggestion already in any significant way : Dimensions was realized, because the drive power of the boiler sizes used up to now remained so low that the efficiency of the small turbines required has been affected too much. With increasing unit output of the boiler this Thoughts, however, take on greater importance.

Es ist ferner bereits seit langer Zeit der Vorschlag gemacht worden, die Verbrennungsluft der Kessel in dampfbeheizten Vorwärmapparaten vorzuwärmen, bevor sie dem rauchgasbeheizten Luftvorwärmer oder dem Kessel unmittelbar zugeführt wird. Bisher wurde dieser Vorschlag auch nur in geringem Maße ausgeführt. In der letzten Zeit steht jedoch diese Aufgabe stärker zur Erörterung. Es ist nun nach den räumlichen Gegebenheiten naheliegend, bei Wahl von turboangetriebenen Gebläsen den Abdampf dieser Gebläse für die dampfbeheizten Luftvorwärmer zu verwenden. Dabei ergibt sich aber, daß die Wärmeaufnahmefähigkeit der Luft und die Wärmelieferung im Abdampf der Gebläse nicht ohne weiteres in Übereinstimmung zu bringen sind, so daß je nach Art des Kesselbrennstoffes, der gewählten Luftvorwärmer und der Dampfschaltung der Antriebsturbinen entweder an keinem Punkt eine Übereinstimmung zu erzielen ist oder in einem Teilbereich ein Überschußdampf, in einem anderen Bereich ein Unterschuß an Dampf entsteht. Um diese Schwierigkeiten zu beheben, wird gemäß der Erfindung vorgeschlagen, an das Abdampfnetz der Gebläseturbinen außer einem Vorwärmer für die Verbrennungsluft einen den Überschußdampf aufnehmenden, in den Speisewasserkreislauf eingeschalteten Vorwärmapparat anzuschließen. Zur Deckung des Heizdampfbedarfes bei zu geringem Abdampfanfall aus den Gebläseturbinen ist ferner das gemeinsame Heizdampfnetz für den Luft- und den Speisewasservorwärmer über ein gegendruckgesteuertes Druckminderventil mit einem Dampfnetz höheren Druckes verbunden, so daß auch bei allen Betriebszuständen der Druck in diesem Dampfnetz gleichbleibend erhalten wird. Auf diese `''eise wird ein einwandfreier selbständiger Betrieb gewährleistet und eine gleichmäßige Luftvorwärmung erzielt.Furthermore, the proposal has long been made that to preheat the combustion air of the boiler in steam-heated preheaters, before they are fed directly to the flue gas heated air preheater or the boiler will. So far, this proposal has only been implemented to a limited extent. In the Recently, however, this issue has been the subject of greater discussion. It is now after Obvious to the spatial conditions, with the choice of turbo-driven blowers to use the exhaust steam from these fans for the steam-heated air preheaters. Included but it results that the heat absorption capacity of the air and the heat delivery in the exhaust steam of the fan cannot easily be brought into agreement, so that depending on the type of boiler fuel, the selected air preheater and the Steam circuit of the drive turbines either at no point a match is to be achieved or an excess steam in one area, in another area there is a deficit of steam. In order to remedy these difficulties, according to the invention proposed to the exhaust steam network of the blower turbines except one Preheater for the combustion air absorbing the excess steam into the To connect the preheater with the feed water circuit switched on. For cover the heating steam requirement when the amount of exhaust steam from the blower turbines is too low also the common heating steam network for the air and feed water preheaters Via a back pressure controlled pressure reducing valve with a steam network of higher pressure connected, so that the pressure in this steam network in all operating conditions is consistently maintained. In this way, a flawless self-employed person becomes Guaranteed operation and uniform air preheating achieved.

Bei Vorwärmung des Kesselspeisewassers durch den Abdampf von Kesselspeisepumpenturbinen ergibt sich insbesondere bei Hochdruckanlagen, daß nur von einer gewissen Mindestlast ab der Abdampf der Kesselspeisepumpenturbinen im Speisewasserkreislauf wirtschaftlich niedergeschlagen werden kann, während unterhalb dieses Teillastpunktes ein Überschuß an Dampf besteht infolge der Verschlechterung des Wirkungsgrades des Speisepumpenaggregats einschließlich der Antriebsturbine. Diese Charakteristik verläuft entgegengesetzt dem Verhalten bei der Luftvorwärmung, bei der der Überschuß an Dampf bei hoher Kessellast entsteht. Wenn nun erfindungsgemäß das den Vorwärmer für die Verbrennungsluft der Kessel und die erste Stufe der Speisewasservorwärmung versorgende Abdampfnetz der Gebläseturbine über ein gegendruckgesteuertes Druckminderventil an das Abdampfnetz höheren Druckes der Kesselspeisepumpenturbine angeschlossen ist, ergibt sich in dieser Hinsicht ein gewisser Ausgleich.When the boiler feed water is preheated by the exhaust steam from boiler feed pump turbines it results especially in high pressure systems that only from a certain minimum load From the exhaust steam from the boiler feed pump turbines in the feed water circuit, it is economical can be precipitated, while below this part-load point an excess there is steam as a result of the deterioration in the efficiency of the feed pump unit including the drive turbine. This characteristic runs in the opposite direction the behavior during air preheating, in which the excess of steam at high boiler load arises. If now, according to the invention, the preheater for the combustion air Boiler and the first stage of feed water preheating of the exhaust steam network The blower turbine is connected to the exhaust steam network via a back pressure controlled pressure reducing valve higher pressure of the boiler feed pump turbine is connected, results in a certain compensation in this regard.

Es besteht damit auch die Möglichkeit, die dampfbeheizten Luftvorwärmer in den Heizflächen klein auszulegen, d. h. mit größerer Temperaturdifferenz zu bauen, denn es muß nicht mehr das Bestreben sein, unbedingt den Spitzenanfall an Abdampf der Gebläseturbinen in den Luftvorwärmern niederzuschlagen. Es wird demnach in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgeschlagen, den Lliftvorwärmer so auszulegen, daß bei einem bestimmten Teillastpunkt die gewünschte Luftvorwärmung erzielt wird und bei Abweichung von diesen Verhältnissen, sei es bei hoher Kessellast, sei es bei einer Steigerung der Luftmenge infolge von veränderter Seuerführung, die Temperatur der Verbrennungsluft in geringem Maße absinken zu lassen: Der Gegenstand der Erfindung ist in der Zeichnung in einem Ausführungsbeispiel veranschaulicht. Hierin stellen Abb. i ein Wärmeschaltbild und Abb. 2 ein Kurvenblatt dar, welches die Verhältnisse der Luft-und der Speisewasservorwärmung bei verschiedenen Betriebsverhältnissen wiedergibt.It is also possible to use the steam-heated air preheater design small in the heating surfaces, d. H. to build with a larger temperature difference, because it no longer has to be the endeavor, necessarily the peak accumulation of exhaust steam the blower turbines in the air preheaters. It will therefore be in further Proposed embodiment of the invention to design the Lliftvorwärmer so that the desired air preheating is achieved at a certain partial load point and if there is a deviation from these conditions, be it with a high boiler load, be it with an increase in the amount of air as a result of changed control of the temperature, the temperature to let the combustion air sink to a small extent: The object of the invention is illustrated in the drawing in an exemplary embodiment. Put in here Fig. I is a thermal circuit diagram and Fig. 2 is a graph showing the relationships the air and feed water preheating in different operating conditions reproduces.

In Abb. i bezeichnet a einen Höchstdruckkessel für eine Dampferzeugung von 115 ata und 5oo°, aus dessen Dampfnetz b eine Gegendruckturbine c gespeist wird. Der Abdampf der Turbine c wird einem Dampfnetz d von i9 ata zugeführt, welches außerdem mit dem Dampfnetz b über ein Druckminderventil c mit nachgeschaltetem Dampfkühler f verbunden ist. An das i9-ata-Netz d ist über einen Zwischenüberhitzer g ein Dampfnetz h von 16,5 ata und 400° sowie über ein Druckminderventil i ein 4,5-ata-Dampfnetz k angeschlossen. Aus dem Dampfnetz h werden die Antriebsturbine l der Kesselspeisepumpe m, die Turbine n für das Saugzuggebläse o und die Turbine p des Frischluftgebläses q gespeist. Der Abdampf der Turbine L geht in das Dampfnetz k von 4,5 ata, derjenige der Turbinen n, p in das Dampfnetz r von r,i ata, welches noch über ein druckgesteuertes Druckminderventil s bei zu geringem Dampfanfall aus den Turbinen n, p zusätzlichen Dampf aus dem Dampfnetz k bezieht. Zur Vorwärmung der Verbrennungsluft des Kessels a dient der von dem Abdampf der Gebläseturbinen n, p beheizte Luftvorwärmer t.In Fig. I, a denotes a high pressure boiler for steam generation of 115 ata and 500 °, from whose steam network b a back pressure turbine c is fed. The exhaust steam from the turbine c is fed to a steam network d from i9 ata, which is also connected to the steam network b via a pressure reducing valve c with a downstream steam cooler f. A steam network h of 16.5 ata and 400 ° is connected to the i9-ata network d via an intermediate superheater g and a 4.5-ata steam network k via a pressure reducing valve i. The drive turbine l of the boiler feed pump m, the turbine n for the induced draft fan o and the turbine p of the fresh air fan q are fed from the steam network h. The exhaust steam from the turbine L goes into the steam network k of 4.5 ata, that of the turbines n, p into the steam network r from r, i ata, which is additionally supplied via a pressure-controlled pressure reducing valve s when there is insufficient steam from the turbines n, p Obtains steam from the steam network k. The air preheater t heated by the exhaust steam from the blower turbines n, p serves to preheat the combustion air of the boiler a.

DerÜberschußdampf der Gebläseturbinen wird einem in den Speisewasserkreislauf eingeschaltetenVorwärmapparat u zugeführt. Das aus dem Luftvorwärmer t anfallende Kondensat wird zusammen mit dem Kondensat aus dem Speisewasservorwärmer u dem Speisewasserkreislauf durch eine Pumpe v zugeführt. In dem Speisewasserbehälter w wird das Speisewasser durch Abdampf der Antriebsturbine l der Kesselspeisepumpe m aus dem Dampfnetz k weiter auf Z47` erwärmt, worauf es vor dem Eintritt in den Kessel a in dem an das Dampfnetz d angeschlossenen Wärmeaustauschapparat x auf eine Temperatur von 1950 gebracht wird. Da das aus dem Vorwärmer u kommende Speisewasser durch den Abdampf der Antriebsturbine L der Kesselspeisepumpe rra auf i:17° erwärmt wird, bedeutet die Dampfabführung aus dem 4,5-ata-Netz k in das i,i-ata-Netz r keine Verschlechterung gegenüber dem Zustand, der sich ergeben würde, wenn man den Druck schwanken lassen und nur den Überschußdampf aus dem i,i-ata-Netz r etwa durch ein Überstromventil in den Speisewasservorwärmer zc überleiten würde.The excess steam from the blower turbines is fed to a preheater u connected to the feed water circuit. The condensate from the air preheater t is fed together with the condensate from the feed water preheater u to the feed water circuit by a pump v. In the feedwater tank w, the feedwater is further heated to Z47` by exhaust steam from the drive turbine l of the boiler feed pump m from the steam network k , whereupon it is brought to a temperature of 1950 in the heat exchanger x connected to the steam network d before entering the boiler a . Since the feed water coming from the preheater u is heated to i: 17 ° by the exhaust steam of the drive turbine L of the boiler feed pump rra, the steam discharge from the 4,5-ata network k into the i, i-ata network r does not mean any deterioration compared to the state that would result if the pressure were allowed to fluctuate and only the excess steam from the i, i-ata network r would be transferred into the feed water preheater zc, for example through an overflow valve.

In dem Kurvenblatt (Abb.2) sind die Betriebsverhältnisse der Luftvorwärmung und der Gebläseturbine bei der normalen Auslegung (ausgezogene Kurven) eines 250-t'h-Höchstdruckkessels und bei den maximal in der Auslegung zu berücksichtigenden Verhältnissen und verschmutzter Heizfläche und bei schlechtem C02 Gehalt (gestrichelte Kurven) dargestellt.The operating conditions of the air preheating are shown in the graph (Fig. 2) and the fan turbine in the normal design (solid curves) of a 250 t'h high pressure boiler and with the maximum conditions to be taken into account in the design and contaminated Heating surface and with poor C02 content (dashed curves) shown.

Die Kurve i zeigt, in welchem Bereich der Speisewasservorwärmung ein Dampfmangel (unterhalb der Nullinie) auftritt und wann ein Dampfüberschuß (oberhalb der Nullinie) nicht mehr niedergeschlagen werden 'kann. Dies gilt für eine Vorwärmstufe, die durch den Abdampf der Kesselspeisepumpenantriebsturbine beheizt wird.The curve i shows in which area the feed water preheating is on There is a lack of steam (below the zero line) and when an excess of steam (above the zero line) can no longer be knocked down '. This applies to a preheating stage, which is heated by the exhaust steam from the boiler feed pump drive turbine.

Die Kurven 8 und 9 zeigen die Charakteristik des Luftvorwärmers, wobei der Temperaturpunkt der Kurve 9 bei 165 t/h Kesselleistung der festgelegte Auslegungspunkt ist. Es zeigt sich also, daß, wenn der Luftvorwärmer für die Vorwärmung auf 73° bei 165 t/h Kessellast bemessen wird, die Lufttemperatur bei 250 t/h Kesselleistung nur auf 69° absinkt und die niedrigste Temperatur bei dem Höchstwert nur auf W gesenkt wird. E s kann also mit dieser verhältnismäßig geringen Veränderung der Lufttemperatur eine starke Begrenzung der Heizfläche des Luftvorwärmers erzielt werden.Curves 8 and 9 show the characteristics of the air preheater, with the temperature point of curve 9 at 165 t / h boiler output being the specified design point. It can therefore be seen that if the air preheater for preheating is dimensioned to 73 ° at 165 t / h boiler load, the air temperature at 250 t / h boiler output only drops to 69 ° and the lowest temperature at the maximum value is only lowered to W. . With this relatively small change in the air temperature, a strong limitation of the heating surface of the air preheater can be achieved.

Die Kurven 6 und 7 zeigen die entsprechenden Wärmeaufnahmen der Luft in dem dampfbeheizten Luftvorwärmer und die Kurven .l und 5 die aus den Antriebsturbinen der Gebläse anfallenden Wärmemengen.Curves 6 and 7 show the corresponding heat absorption of the air in the steam-heated air preheater and the curves .l and 5 from the drive turbines the amount of heat generated by the fan.

Die Kurven ? und 3 zeigen die Differenz zwischen den Kurven .1 und 6 bzw. j und 7, d. h. sie zeigen, in welchem Maße ein Cberschuß an Wärmeabgabe der Gebläseturbine eintritt. Bei anderen Kesselverhältnissen und bei anderem Brennstoff kann eine Verschiebung dieser Kurven gegenüber der Nullinie eintreten.The curves ? and 3 show the difference between curves .1 and 6 or j and 7, d. H. they show the extent to which an excess of heat is emitted Blower turbine enters. With different boiler ratios and with different fuel a shift of these curves with respect to the zero line can occur.

Bei der hier vorgeschlagenen Vereinigung der Speisewasser- und Luftvorwärmung erfolgt zwischen der Kurve i einerseits und den Kurven 2 und 3 andererseits ein gewisser Ausgleich, wie die Kurven io und i i zeigen, so daß der Dampfmangel in dem Vorwärmnetz der hesselspeisepumpenturbine verringert wird. Wird bei anderen Verhältnissen die Kurve 3 niedriger liegen als in dem vorliegenden Beispiel, so kann auch eine Erweiterung des Bereiches erzielt werden, von (lern ;in der Abdampf der Kesselspeisepumpenturbine niedergeschlagen werden kann.With the combination of feed water and air preheating proposed here occurs between curve i on the one hand and curves 2 and 3 on the other hand some compensation, as the curves io and i i show, so that the lack of steam in the preheating network of the Hessel feed pump turbine is reduced. Will with others Ratios the curve 3 are lower than in the present example, see above an expansion of the range can also be achieved from (learn; in the exhaust steam the boiler feed pump turbine can be knocked down.

Claims (3)

PATE NTANSPHÜCHE: i. Vereinigte Speisewasser- und Luftvorwärmung in Dampfkraftwerken, bei welcher die Verbrennungsluft der Kessel vor ihrer Zuführung zii rauchgasbeheizten Luftvorwärmern in einem durch den Abdampf von Hilfsturbinen betriebenen Wärmeaustauschapparat vorgewärmt wird, dadurch gekennzeichnet, daß an das Abdampfnetz (r) der Gebläseturbinen (n, p) außer einem Vorwärmer (t) für die Verbrennungsluft ein den tTberschußdampf aufnehmender, in den Speisewasserkreislauf eingeschalteter Vorwärmapparat (u) angeschlossen ist. PATE NTANSPHÜCHE: i. Combined feed water and air preheating in steam power plants, in which the combustion air of the boiler is preheated in a heat exchange apparatus operated by the exhaust steam from auxiliary turbines before it is fed to the flue gas-heated air preheaters, characterized in that the exhaust system (r) of the blower turbines (n, p) except a preheater (t) for the combustion air is connected to a preheater (u) which absorbs the excess steam and is switched into the feed water circuit. 2. Speisewasser- und Luftvorwärmung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß zur Deckung des Heizdampfbedarfes bei zu geringem Dampfanfall das Abdampfnetz (r) der Gebläseturbinen über ein gegendruckgesteuertes Druckminderventil (s) mit einem Dampfnetz (k) höheren Druckes verbunden ist. 2. Feed water and air preheating according to claim i, characterized in that it contributes to covering the heating steam requirement Too little steam the exhaust steam network (r) of the blower turbines via a counterpressure controlled Pressure reducing valve (s) is connected to a steam network (k) of higher pressure. 3. Speisewasser- und Luftvorwärmung nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß (las Heizdampfnetz (r) des Luftvorwärmers über ein gegendruckgesteuertes Druckminderventil (s) an das mit Abdampf der Antriebsturbine der Kesselspeisepumpe gespeiste Dampfnetz (k) der Speisewasservorwärmung angeschlossen ist. :1. Speisewasser- und Luftvorwärmung nach Anspruch i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der dampfbeheizte Luftvorwärmer (t) zwecks möglichsterKleinhaltung seiner Heizfläche so ausgelegt ist, daß bei einem gewissen Teillastpunkt die gewünschte Temperatur erzielt wird, bei Abweichung von diesen Verhältnissen dagegen ein Absinken der Temperatur der Verbrennungsluft in geringem Maße zugelassen ist.3. Feed water and air preheating according to claims 1 and 2, characterized in that that (read heating steam network (r) of the air preheater via a back pressure controlled pressure reducing valve (s) to the steam network fed with exhaust steam from the drive turbine of the boiler feed pump (k) the feed water preheating is connected. :1. Feed water and air preheating according to claims i to 3, characterized in that the steam-heated air preheater (t) for the purpose of keeping its heating surface as small as possible the desired temperature is achieved at a certain partial load point, if there is a deviation from these conditions, however, a decrease in the temperature of the combustion air in is permitted to a small extent.