DE9406659U1

DE9406659U1 - Dampfkraftanlage zur Erzeugung von Energie

Info

Publication number: DE9406659U1
Application number: DE9406659U
Authority: DE
Original assignee: Saarbergwerke AG
Current assignee: Saarbergwerke AG
Priority date: 1993-05-10
Filing date: 1994-04-21
Publication date: 1994-08-18
Anticipated expiration: 2004-04-22
Also published as: DE4315482A1

Description

G 94/03 19.04.1994

Dampfkraftanlage zur Erzeugung von Energie

Die Erfindung betrifft eine Dampfkraftanlage zur Erzeugung von Energie mit einem Luftvorwärmer zur Abkühlung der heißen Rauchgase aus dem Dampferzeuger sowie mit Einrichtungen zur Entstaubung, Entschwefelung und Ableitung der Rauchgase in die Atmosphäre.

Bei derartigen mit fossilen, d. h. gasförmigen, flüssigen bzw. festen Brennstoffen betriebenen Dampfkraftanlagen sind die Wärmestromkapazitäten (Massenstrom &khgr; spezifische Wärmekapazität) des abzukühlenden Rauchgases und der anzuwärmenden Frischluft (Verbrennungsluft) unterschiedlich, so daß sich bei einer üblichen Temperaturdifferenz zwischen Rauchgas und Frischluft von rd. 30 K am warmen Ende des Luftvorwärmers am kalten Ende dieses Wärmetauschers eine Temperaturdifferenz von bis zu 90 K einstellt. Diese hohen Temperaturdifferenzen führen zu entsprechenden Exergieverlusten und wirken sich entsprechend nachteilig auf den Gesamtwirkungsgrad der Anlage aus.

Als weiterer Nachteil kommt hinzu, daß bei Kraftwerken, bei denen keine Möglichkeit zur weiteren Nutzung der noch auf relativ hohem Temperaturniveau vorliegenden Restwärme in dem den Luftvorwärmer verlassenden Rauchgas, sei es durch Wiederaufheizung der gereinigten Rauchgase vor Eintritt in den Kamin, oder sei es durch Auskoppelung von Wärme für Fernwärmezwecke, vorhanden ist, diese in der Rauchgasent-

schwefelungsanlage vernichtet wird, was zu einer weiteren Verringerung des Gesamtwirkungsgrades des Kraftwerkes führt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Anlage der eingangs genannten Art, Energieverluste zu verringern und die Wärmenutzung des Rauchgases zu verbessern.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Dampfkraftanlage gelöst, die gekennzeichnet ist, durch ein erstes Wärmetauschersystem zu übertragung zumindest eines Teiles der vor der Entschwefelung im Rauchgas noch enthaltenen Restwärme auf die Frischluft sowie durch ein zweites Wärmetauschersystem mit einem von Rezirkulationsluft durchströmten und einem thermodynamisch mit dem Wasser-Dampf-Kreislauf der Dampfkraftanlage verbundenen Querschnitt, wobei der luftführende Querschnitt eingangsseitig mit dem Frischluftausgang des Luftvorwärmers und ausgangsseitig mit dem Frischlufteingang des Luftvorwärmers in Verbindung steht.

Die gemäß der Erfindung vorgeschlagenen Maßnahmen führen zu einer im Vergleich zum Stand der Technik deutlichen Reduzierung von Exergieverlusten im Luftvorwärmer, zu einer wesentlich verbesserten Nutzung der im Rauchgas enthaltenen Wärme und somit zu einer deutlichen Erhöhung des Gesamtwirkungsgrades einer derartigen Dampfkraftanlage. Mit dem Rezirkulationsluftstrom des zweiten Wärmetauschersystems, der der Frischluft im Bereich des Luftvorwärmers überlagert wird, gelingt eine weitgehende Angleichung der Wärmestromkapazitäten in den beiden Wärmetauscherguerschnitten mit der Folge kleiner Temperaturdifferenzen sowohl am warmen als auch am kalten Ende und entsprechend verringerten Exergieverlusten. Eine Teilmenge der im Luftvorwärmer freigesetzten Rauchgaswärme, die bei der herkömm-

lichen Schaltung auf relativ kalte Frischluft übertragen wurde, wird jetzt auf höherem Temperaturniveau direkt in den Wasser-Dampf-Kreislauf des Kraftwerkes eingekoppelt.

Da gemäß der Erfindung mit dem Rezirkulationsluftstrom ein Regulativ zur Einstellung des Gleichgewichtes der Wärmestromkapazitäten zwischen den beiden Querschnitten im Luftvorwärmer zur Verfügung steht, kann die Frischluft auch vorgewärmt dem Luftvorwärmer zugeführt werden, d. h. auch die im Rauchgas vor der Entschwefelung noch enthaltene Restwärme kann durch die gemäß der Erfindung vorgesehenen Übertragung auf die Frischluft in dem ersten Wärmetauschersystem nunmehr im Gesamtprozeß genutzt werden mit der Folge einer weiteren Verbesserung des Wirkungsgrades.

Die Erfindung erweist sich bei Kraftwerken als besonders vorteilhaft, bei denen die entschwefelten kalten Rauchgase unmittelbar in den Kühlturm des Kraftwerkes eingeleitet und zusammen mit der Kühlluft in die Atmosphäre ausgetragen werden und eine Auskoppelung von Rauchgasrestwärme für Fernwärmezwecke oder sonstige Zwecke nicht vorgesehen ist. In diesem Falle kann durch die erfindungsgemäße Schaltung die im Rauchgas noch enthaltene Restwärme in vollem Umfang unter thermodynamisch günstigen Bedingungen dem Kraftwerkskreislaufprozeß erneut zugeführt werden.

Für Kraftwerke, bei denen die Rauchgasrestwärme entweder für Fernwärmezwecke oder für die Aufheizung der über einen Kamin in die Atmosphäre abzuleitenden entschwefelten Rauchgase benötigt wird, läßt sich eine Verbesserung des Wirkungsgrades auch dadurch erzielen, daß nunmehr die Frischluft vor Eintritt in den Luftvorwärmer in einem Dampf-Luft -Vorwärmer durch Übertragung von Niedertemperaturwärme aus dem Wasser-Dampf-Kreislauf vorgewärmt wird.

Im Grunde ist es durch die erfindungsgemäße Anlagenkonzeption generell möglich, im Kraftwerk anfallende Niedertemperaturwärme durch Übertragung auf die Frischluft und Einkoppelung in den Luftvorwärmer auf höheres Temperaturniveau anzuheben und dem Wasser-Dampf-Kreislauf erneut zuzuführen.

Weitere Erläuterungen zu der Erfindung sind dem in der Figur schematisch dargestellten Ausführungsbeispiel zu entnehmen .

Gemäß der Figur wird heißes Rauchgas aus einem Dampferzeuger eines Steinkohlenkraftwerkes über eine Leitung 1 zunächst einer Entstickungsanlage 2 und dann unter einer Temperatur von etwa 380° C einem Luftvorwärmer 3 zugeführt. Im Luftvorwärmer 3 wird das Rauchgas im Wärmetausch mit Luft auf etwa 130° C abgekühlt. Nach Passieren eines Elektrofilters 4 und eines Saugzuggebläses 5 erfolgt eine weitere Abkühlung von etwa 130° C auf etwa 80-90° C in einem Wärmetauscher 6 eines aus Wärmetauschern 6 und 11 sowie einem Kreislaufwassersystem 12 bestehenden ersten Wärmetauschersystems. Anschließend wird das abgekühlte Rauchgas über eine Leitung 7 in eine Rauchgasentschwefelungsanlage 8 eingespeist und schließlich über den hier nicht dargestellten Kühlturm des Kraftwerkes zusammen mit der Kühlluft in die Atmosphäre abgeleitet.

Die im Dampferzeuger benötigte Verbrennungsluft wird über eine Leitung 9 und ein Gebläse 10 dem Kraftwerk zugeführt und zunächst in einem Wärmetauscher 11 auf eine Temperatur von etwa 70-80° C vorgewärmt. Die zur Vorwärmung benötigte Wärme wird mittels eines geschlossenen Kreislaufwassersystems 12 vom Wärmetauscher 6 in den Wärmetauscher 11 übertragen . ;

Der im Wärmetauscher 11 vorgewärmten Frischluft wird an einer Mischstelle 13 Rezirkulationsluft zugemischt, deren Temperatur und Massenstrom so bemessen sind, daß im Luftvorwärmer 3 sich in etwa ein Wärmestromgleichgewicht einstellt, d. h., daß sowohl am kalten als auch am warmen Ende des Luftvorwärmers nunmehr die gewünschten kleinen Temperaturdifferenzen zwischen dem Rauchgas und der Luft vorliegen.

Nach Passieren des Luftvorwärmers wird der Rezirkulationsluftstrom an einer Abzweigstelle 14 erneut von dem Frischluftstrom abgetrennt. Während die Frischluft unter einer Temperatur von 350° C über eine Leitung 15 der Feuerung des Dampferzeugers zugeführt wird, wird die Rezirkulationsluft in einem zweiten Wärmetauschersystem zunächst in einem Wärmetauscher 16 im Wärmetausch mit Hochdruckspeisewasser und, falls erforderlich, in einem weiteren Wärmetauscher 17 im Wärmetausch mit Niederdruckspeisewasser erneut abgekühlt und über ein regelbares Gebläse 18 wieder zur Mischstelle 13 gefördert.

Claims

G 94/03 19.04.1994 Schutzansprüche

1. Dampfkraftanlage zur Erzeugung von Energie mit einem Luftvorwärmer zur Abkühlung der heißen Rauchgase aus dem Dampferzeuger sowie mit Einrichtungen zur Entstaubung, Entschwefelung und Ableitung der Rauchgase in die Atmosphäre, gekennzeichnet durch ein erstes Wärmetauschersystem (6, 11, 12) zur übertragung zumindest eines Teiles der vor der Entschwefelung im Rauchgas noch enthaltenen Restwärme auf die Frischluft sowie durch ein zweites Wärmetauschersystem (16, 17, 18) mit einem von Rezirkulationsluft durchströmten und einem thermodynamisch mit dem Wasser-Dampf-Kreislauf der Dampfkraftanlage verbundenen Querschnitt, wobei der luftführende Querschnitt eingangsseitig (14) mit dem Frischluftausgang des Luftvorwärmers (3) und ausgangsseitig (13) mit dem Frischlufteingang des Luftvorwärmers (3) in Verbindung steht.

2. Dampfkraftanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Wärmetauschersystem (6, 11, 12) als geschlossenes System mit Wasser als Wärmeträger ausgebildet ist.

3. Dampfkraftanlage nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Rezirkulationsluftstrom des zweiten Wärmetausehersystems regelbar (18) ist.

4. Dampfkraftanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die im zweiten Wärmetauschersystem abzugebende Wanne überwiegend auf Hochdruckspeisewasser des Wasser-Dampf-Kreislaufes übertragbar ist (16).

5. Dampfkraftanlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die nach dem Wärmetausch mit dem Hochdruckspeisewasser von der Rezirkulationsluft noch mitgeführte Restwärme auf Niederdruckspeisewasser des Wasser-Dampf-Kreislaufes übertragbar ist (17).