DE4025527C1

DE4025527C1 - Steam boiler with economiser - incorporates combustion chamber with recirculation circuit

Info

Publication number: DE4025527C1
Application number: DE19904025527
Authority: DE
Inventors: Borchert Kassebohm; Johannes 4000 Duesseldorf De Breucker
Original assignee: DEUTSCHE BABCOCK ENERGIE- und UMWELTTECHNIK AG 4200 OBERHAUSEN DE
Current assignee: DEUTSCHE BABCOCK ENERGIE- und UMWELTTECHNIK AG 4200 OBERHAUSEN DE
Priority date: 1990-08-11
Filing date: 1990-08-11
Publication date: 1992-01-16
Anticipated expiration: 2010-08-12

Abstract

Steam-raising plant comprises boiler, economiser, vaporiser and superheater plus parallel flue with heating surfaces. On the gas side the flue (9) should contain in sequence a combustion chamber (10), superheater and economiser (17), and in the feedwater circuit the economiser is switched in upstream of the boiler (1) economiser (2) as compared with the superheater (12,13,14) which is circuited parallel to the boiler superheater (5) in the parallel flue (9). Pref. the superheater in the flue has two heating surface groups (12,13) and an injector (14). USE/ADVANTAGE - Parallel flue with own superheater and combustion chamber adapts easily to increased steam demand.

Description

Die Erfindung betrifft eine Dampferzeugungsanlage gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a steam generating plant according to the Preamble of claim 1.

Zur Anpassung einer Dampferzeugungsanlage an erhöhten Bedarf von Dampf und/oder Strom für kommunale oder industrielle Anwender kann der vorhandene Kessel erweitert werden oder aber ein völlig neuer Kessel installiert werden. Beide Möglichkeiten haben den Nachteil langer Stillegungszeiten. Eine Erweiterung ist darüber hinaus aus technischen oder finanziellen Gründen nicht immer möglich oder sinnvoll und ein Neubau in manchen Fällen eine zu hohe Investition.To adapt a steam generation system to increased demand of steam and / or electricity for municipal or industrial Users can extend the existing boiler or but a completely new boiler will be installed. Both Options have the disadvantage of long shutdown times. An extension is also from technical or financial reasons not always possible or useful and a new building in some cases is too high an investment.

Es ist weiterhin bekannt, eine bestehende Dampferzeugungsanlage so mit einer Gasturbine zu kombinieren, daß das Abgas der Turbine dem Kessel als Verbrennungsluft zugeführt wird. Die Vorschaltung einer Gasturbine ist nur in geringem Maße mit einer Steigerung der gesamten Leistung verbunden, weil die zusätzliche Leistung der Turbine durch eine verringerte Leistung des Kessels zum großen Teil aufgehoben wird (Gas Turbine World: February 1989, S. 18). Der weitaus größere Effekt besteht in einer Erhöhung des Wirkungsgrades der Gesamtanlage. Beim Vorschalten einer Gasturbine vor einen vorhandenen Kessel ist außerdem zu berücksichtigen, daß das Turbinenabgas auf die vom Kessel benötigte Verbrennungsluft abgestimmt sein muß. Das läßt in der Praxis kaum einen Spielraum bei der Wahl der Turbine zu. It is also known to be an existing one Steam generating plant so with a gas turbine too combine that the turbine exhaust gas as the boiler Combustion air is supplied. The upstream one Gas turbine is only slightly increasing overall performance linked because of the additional performance the turbine due to reduced boiler output is largely canceled (Gas Turbine World: February 1989, p. 18). The far greater effect is one Increase the efficiency of the entire system. At the Upstream of a gas turbine in front of an existing boiler it must also be taken into account that the turbine exhaust gas the combustion air required by the boiler must be matched got to. In practice, this leaves little scope for the Choice of the turbine too.

Eine größere Freiheit bei der Auswahl der Gasturbine und damit eine bessere Anpassung an den erhöhten Bedarf bei einer Nachrüstung bieten Kombinationsanlagen, die neben einem Kessel und einer Gasturbine auch einen parallel zu den Rauchgaszügen geschalteten, Abwärme aufnehmenden Parallelzug, auch Abluftkessel oder Abwärmeüberträger genannt, aufweisen. Bei derartigen Anlagen werden die Abgase der Gasturbine z. B. wie in der EP 1 99 902 A1 beschrieben, vollständig in den Abluftkessel geleitet, oder, wie z. B. in der EP 17 657 A1 beschrieben, auf den Kessel und den Abwärmeüberträger aufgeteilt.Greater freedom in the selection of the gas turbine and thus a better adaptation to the increased need Retrofitting offers combination systems that, in addition to a boiler and a gas turbine also one parallel to the Switched flue gas flues, absorbing waste heat Parallel train, also exhaust air boiler or waste heat exchanger called, have. In such systems, the exhaust gases the gas turbine z. B. as described in EP 1 99 902 A1, completely passed into the exhaust air boiler, or, such as. B. in EP 17 657 A1 described on the boiler and Waste heat exchanger divided.

Problematisch bei der Nachrüstung eines alten Kessels zu einer Kombinationsanlage mit einem Parallelzug ist, daß die im Kessel vorhandenen Heizflächen des Economizers, des Verdampfers oder des Überhitzers bei der Verteilung der verschiedenen Heizflächentypen auf den Kessel und den Parallelzug einbezogen werden müssen. Eine neue Dimensionierung der Heizflächen oder eine Stillegung von Heizflächen, wie sie zur Erfüllung einer für Neuanlagen entwickelten Verteilung der Heizflächentypen notwendig wäre, ist meist nicht möglich oder nicht wünschenswert. Dies gilt z. B. für die in der EP 1 99 902 A1 beschriebene, kombinierte Heißluftturbinen-Dampfkraftanlage, bei der nur der Abluftkessel einen Economizer für das gesamte Speisewasser aufweist.Problematic when retrofitting an old boiler a combination system with a parallel train is that the Heating surfaces of the economizer in the boiler Evaporator or superheater in the distribution of different types of heating surfaces on the boiler and Parallel move must be included. A new Dimensioning of the heating surfaces or set aside Heating surfaces as they are required for new systems developed distribution of the heating surface types would be necessary is usually not possible or undesirable. this applies e.g. B. for the combination described in EP 1 99 902 A1 Hot air turbine steam power plant, in which only the Exhaust air boiler an economizer for all feed water having.

Aus der eine gattungsbildende Anlage beschreibenden EP 17 657 A1 (Fig. 1) ist dagegen ein Abwärmeüberträger mit einem Economizer, einem Verdampfer und einem Überhitzer, d. h. mit einer völligen Parallelschaltung von Speisewasser bzw. Dampf im Abwärmeüberträger, bekannt. Dieser Abwärmeüberträger mit einer eigenständigen Dampfproduktion ist jedoch relativ aufwendig. Mögliche Vorteile, die sich durch Ausschöpfung von Kapazitätsreserven von z. B. Heizflächen im Kessel ergeben, können nicht genutzt werden. In contrast, EP 17 657 A1 ( FIG. 1), which describes a generic system, discloses a waste heat exchanger with an economizer, an evaporator and a superheater, ie with a complete parallel connection of feed water or steam in the waste heat exchanger. However, this waste heat exchanger with independent steam production is relatively expensive. Possible advantages, which are exploited by utilizing capacity reserves of e.g. B. heating surfaces in the boiler can not be used.

Ein weiteres Problem dieser Kombinationsanlagen mit Kessel, Gasturbine und Parallelzug ist, daß eine Gasturbine immer dieselbe Abgasmenge liefert. Teillastbetrieb ist daher kaum zu realisieren. Problematisch ist außerdem, daß bei einem Ausfall der Turbine zumindest ein Vollastbetrieb mit der gesteigerten Leistung nicht möglich ist.Another problem with these combination systems with boilers, Gas turbine and parallel train is always a gas turbine delivers the same amount of exhaust gas. Partial load operation is therefore hardly to realize. Another problem is that with one Failure of the turbine at least a full load operation with the increased performance is not possible.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine kostengünstige, in der Zusatzleistung variable Erweiterung einer Dampferzeugungsanlage gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zu entwickeln.The object of the invention is to provide an inexpensive, in the Additional service variable extension of a Steam generating plant according to the preamble of claim 1 to develop.

Durch die Merkmale des Kennzeichens des Anspruchs 1 wird die Aufgabe gelöst.Due to the features of the characterizing part of claim 1 Task solved.

Mit der Einrichtung eines Parallelzuges mit einer eigenen Brennkammer kann die bestehende Dampferzeugungsanlage mit einfachen Mitteln kostengünstig an einen erhöhten Bedarf an Dampf und/oder Strom angepaßt werden.With the establishment of a parallel train with its own Combustion chamber can be used with the existing steam generator simple means inexpensively to an increased need Steam and / or electricity can be adjusted.

Die Brennkammer im Parallelzug ermöglicht eine variable Zusatzleistung. Die im Parallelzug umgesetzte Wärmemenge kann im Gegensatz zu der konstanten Wärmemenge des Turbinenabgases durch die der Brennkammer zugeführten Brennstoffmenge variiert werden. Die Ausfallgefahr einer solchen Brennkammer ist geringer als die einer Gasturbine. Darüber hinaus ermöglicht dieser zusätzliche Parallelzug auch ein einfaches Vorschalten einer Gasturbine.The combustion chamber in the parallel train enables a variable Additional service. The amount of heat converted in parallel Contrary to the constant amount of heat of the Turbine exhaust gas through the supplied to the combustion chamber Amount of fuel can be varied. The risk of failure one such a combustion chamber is smaller than that of a gas turbine. This also enables additional parallel pull also a simple upstream connection of a gas turbine.

Durch den Überhitzer und den Economizer des Parallelzuges, sowie ihre Schaltung im Speisewasserkreislauf wird eine zusätzliche Dampfproduktion von 20 bis 60% bei Beibehaltung der Dampfparameter, insbesondere Druck und Temperatur, ermöglicht. Durch den vorgeschalteten Economizer des Parallelzuges wird die Temperatur des Speisewassers vor dem Verdampfer des Kessels angehoben, so daß im Verdampfer eine größere Menge Dampf gebildet wird. Im parallel geschalteten Überhitzer des Parallelzuges wird der zusätzliche Dampf überhitzt und zusammen mit dem Dampf aus dem Überhitzer des Kessels einer Dampfturbine zugeführt. Dadurch wird die erzeugte Strommenge angehoben. Zusätzlich benötigter Dampf z. B. für einen Produktionsprozeß kann hinter der Dampfturbine entnommen werden.Through the superheater and the economizer of the parallel train, as well as their connection in the feed water circuit becomes a additional steam production of 20 to 60% if maintained the steam parameters, in particular pressure and temperature, enables. Through the upstream economizer of the Parallel pull is the temperature of the feed water before Evaporator of the boiler raised so that one in the evaporator larger amount of steam is formed. In parallel The additional steam becomes superheater of the parallel train overheated and together with the steam from the superheater of the Boiler fed to a steam turbine. This will make the generated amount of electricity raised. Additional steam required e.g. B. for a production process can behind Steam turbine can be removed.

Die Erweiterung kann ohne große Betriebsunterbrechung installiert werden. Der Kessel kann während des Baus des Parallelzuges weiterbetrieben werden; es entsteht nur während des Anschlusses des Parallelzuges an den Kessel eine kurze Außerbetriebsetzung.The expansion can be done without major business interruption be installed. The boiler can be used during construction Parallel train continue to operate; it just arises while connecting the parallel train to the boiler short decommissioning.

Die Ausführung des Überhitzers mit zwei Heizflächenbündeln und dazwischen geschalteter Einspritzung gemäß Anspruch 2 ermöglicht eine einfache Regelung der Dampfparameter.The superheater is designed with two bundles of heating surfaces and interposed injection according to claim 2 enables easy regulation of the steam parameters.

Bei der Dampferzeugungsanlage gemäß Anspruch 3 wird der Luftvorwärmer des Dampferzeugers vorteilhaft zur Vorwärmung der Verbrennungsluft für die Brennkammer des Parallelzuges genutzt.In the steam generating plant according to claim 3, the Air preheater of the steam generator advantageous for preheating the combustion air for the combustion chamber of the parallel train used.

Ein wesentlicher Vorteil der Zuschaltung einer Gasturbine vor den Parallelzug und den Kessel gemäß Anspruch 4 ist die Verbesserung des Wirkungsgrades. Diese Kombination weist eine hohe Flexibilität bei der Leistungssteigerung auf, auch durch die Aufheizmöglichkeit der Turbinenabgase in der Brennkammer des Parallelzuges. Bei gleichzeitigem Zubau von Parallelzug und Turbine sind die Leistung bzw. Größe der Turbine und die Größe der Heizflächen des Parallelzuges aufeinander abstimmbar.A major advantage of connecting a gas turbine before the parallel train and the boiler according to claim 4 is the Improve efficiency. This combination points a high degree of flexibility in increasing performance, too due to the possibility of heating the turbine exhaust gases in the Combustion chamber of the parallel train. With simultaneous addition of Parallel pull and turbine are the performance or size of the Turbine and the size of the heating surfaces of the parallel train can be coordinated.

Das Merkmal des Anspruchs 5 ersetzt vorteilhaft die Abkühlung des Rauchgases des Dampferzeugers durch einen Luftvorwärmer, der bei der Verwendung von Turbinenabgas als Verbrennungsluft stillgelegt wird. The feature of claim 5 advantageously replaces the Cooling of the flue gas from the steam generator by a Air preheater used when using turbine exhaust Combustion air is shut down.

Vorteil des Anspruchs 6 ist, daß das dem Dampferzeuger als Verbrennungsluft zugeführte Turbinenabgas auf die für die vorhandene Feuerung notwendige Temperatur abgekühlt wird.Advantage of claim 6 is that the steam generator as Turbine exhaust gas supplied to the combustion air for the existing furnace is cooled to the necessary temperature.

Die Zeichnung dient der weiteren Erläuterung der Erfindung anhand schematisch dargestellter Beispiele.The drawing serves to further explain the invention based on schematically illustrated examples.

Fig. 1 zeigt eine Schaltskizze einer Dampferzeugungsanlage mit einem nachträglich angeschlossenen Parallelzug (Beispiel 1) und Fig. 2 eine Schaltskizze einer Dampferzeugungsanlage mit einem Parallelzug und einer Gasturbine (Beispiel 2), ebenfalls nachträglich angeschlossen. Die eingezeichneten Pfeile geben die Strömungsrichtungen der Gase (Verbrennungsluft, Rauchgas, Turbinenabgas usw.) und des Speisewassers bzw. Dampfes an. Fig. 1 shows a circuit diagram of a steam generating plant with a retrofitted parallel train (example 1) and Fig. 2 shows a circuit diagram of a steam generating plant with a parallel train and a gas turbine (example 2), also retrofitted. The arrows indicate the flow directions of the gases (combustion air, flue gas, turbine exhaust gas, etc.) and the feed water or steam.

Example 1 Steam generating plant with parallel train

In einem, z. B. als Naturumlaufkessel ausgebildeten und mit zwei Rauchgaszügen versehenen, Kessel 1 einer Dampferzeugungsanlage sind ein Economizer 2, ein Verdampfer 3, eine Trommel 4 und ein Überhitzer 5 angeordnet. Die Dampferzeugungsanlage weist außerdem einen Luftvorwärmer 6, eine Dampfturbine 7 mit einem Kondensator 8 und einen Parallelzug 9 auf.In a, e.g. B. trained as a natural circulation boiler and provided with two flue gas, boiler 1 of a steam generating system, an economizer 2 , an evaporator 3 , a drum 4 and a superheater 5 are arranged. The steam generation system also has an air preheater 6 , a steam turbine 7 with a condenser 8 and a parallel train 9 .

Der Parallelzug 9 ist i. w. ein Blechkanal, in dem sich in Rauchgasrichtung hintereinandergeschaltet eine Brennkammer 10 mit einem Kanalbrenner 11, ein Überhitzer mit zwei Heizflächenbündeln 12, 13 und einer Einspritzvorrichtung 14, eine Rauchgassteuerklappe 15, eine Mischvorrichtung 16 und ein Economizer 17 befinden. Der Economizer 17 ist als Rippenrohreconomizer ausgebildet. The parallel train 9 is essentially a sheet metal duct, in which a combustion chamber 10 with a duct burner 11 , a superheater with two heating surface bundles 12, 13 and an injection device 14 , a flue gas control valve 15 , a mixing device 16 and an economizer 17 are located one behind the other in the flue gas direction. The economizer 17 is designed as a finned tube economizer.

Eine Speisewasserleitung 18 verbindet den Kondensator 8 der Dampfturbine 7 mit dem Economizer 17 des Parallelzuges 9, diesen mit dem Economizer 2 des Kessels 1 und diesen wiederum mit der Trommel 4 des Kessels 1.A feed water line 18 connects the condenser 8 of the steam turbine 7 to the economizer 17 of the parallel train 9 , this to the economizer 2 of the boiler 1 and this in turn to the drum 4 of the boiler 1 .

Der Verdampfer 3 ist über die Leitungen 19 an die Trommel 4 angeschlossen. Von der Trommel 4 ist eine Dampfleitung 20 zum Überhitzer 5 des Kessels 1 und vom Überhitzer 5 zur Dampfturbine 7 eine weitere Dampfleitung 21 geschaltet. Außerdem führt von der Trommel eine mit einem Ventil versehene Dampfleitung 22 zu dem Heizflächenbündel 13 des Überhitzers des Parallelzuges 9. In eine Verbindungsleitung 23 vom Heizflächenbündel 13 des Überhitzers zum in Rauchgasrichtung davor angeordneten Heizflächenbündel 12 des Überhitzers ist die Einspritzvorrichtung 14 zwischengeschaltet. An die Einspritzvorrichtung 14 ist eine Leitung 24, die vor dem Economizer 17 des Parallelzuges 9 von der Speisewasserleitung 18 abzweigt, angeschlossen. Das Heizflächenbündel 12 des Überhitzers des Parallelzuges 9 ist über eine Dampfleitung 25 an die zur Dampfturbine 7 führende Dampfleitung 21 angeschlossen.The evaporator 3 is connected to the drum 4 via the lines 19 . A steam line 20 is connected from the drum 4 to the superheater 5 of the boiler 1 and from the superheater 5 to the steam turbine 7 a further steam line 21 is connected. In addition, a steam line 22 provided with a valve leads from the drum to the heating surface bundle 13 of the superheater of the parallel train 9 . The injection device 14 is interposed in a connecting line 23 from the heating surface bundle 13 of the superheater to the heating surface bundle 12 of the superheater arranged in front of it in the flue gas direction. A line 24 , which branches off from the feed water line 18 in front of the economizer 17 of the parallel train 9 , is connected to the injection device 14 . The heating surface bundle 12 of the superheater of the parallel train 9 is connected via a steam line 25 to the steam line 21 leading to the steam turbine 7 .

Eine Luftleitung 26 führt von einem Gebläse 27 über ein Ventil 28 zum Luftvorwärmer 6 und von dort zum Anschluß für die Verbrennungsluft des Kessels 1. Am Ventil 28 und an der Luftleitung 26 ist eine um den Luftvorwärmer 6 herumgeführte Bypassleitung 29 angeschlossen. Hinter dieser Anschlußstelle zweigt von der Luftleitung 26 eine an der Brennkammer 10 des Parallelzuges 9 angeschlossene Gasleitung 30 ab. Eine mit einer Dosiereinrichtung versehene Brennstoffleitung 31 führt zum Kessel 1. Vor ihr zweigt eine weitere, mit einer Dosiereinrichtung versehene Brennstoffleitung 32, die zur Brennkammer 10, führt ab. Ein Rauchgaskanal 33 des Kessels 1, in dem sich der Luftvorwärmer 6 befindet, mündet in der Mischvorrichtung 16 in den Parallelzug 9. Vom Parallelzug 9 führt hinter dem Economizer 17 ein Abgaskanal 34 zu einem nicht dargestellten Kamin. Die Dampfturbine 7 ist über parallel geschaltete Dampfleitungen 35, wobei eine oder mehrere an einen Verbraucher 36 angeschlossen sind, mit dem Kondensator 8 verbunden. Hinter dem Kondensator 8 ist in der Speisewasserleitung 18 eine Pumpe 37 angeordnet.An air line 26 leads from a blower 27 via a valve 28 to the air preheater 6 and from there to the connection for the combustion air of the boiler 1 . A bypass line 29 which is guided around the air preheater 6 is connected to the valve 28 and to the air line 26 . A gas line 30 connected to the combustion chamber 10 of the parallel train 9 branches off from the air line 26 behind this connection point. A fuel line 31 provided with a metering device leads to the boiler 1 . A further fuel line 32 , which is provided with a metering device and leads to the combustion chamber 10 , branches off in front of it. A flue gas duct 33 of the boiler 1 , in which the air preheater 6 is located, opens in the mixing device 16 into the parallel train 9 . An exhaust duct 34 leads from the parallel train 9 behind the economizer 17 to a chimney (not shown). The steam turbine 7 is connected to the condenser 8 via steam lines 35 connected in parallel, one or more of which are connected to a consumer 36 . A pump 37 is arranged behind the condenser 8 in the feed water line 18 .

Durch eine zusätzliche Verbrennung im Parallelzug 9 kann im Betrieb die Dampfproduktion um z. B. 40% erhöht werden. Dazu wird im Kanalbrenner 11 in der Brennkammer 10 des Parallelzuges 9 zusätzlicher Brennstoff mit im Luftvorwärmer 6 vorgewärmter Verbrennungsluft verbrannt. Das entstandene Rauchgas durchströmt die Heizflächenbündel 12, 13 des Überhitzers 5, die Rauchgassteuerklappe 15, die Mischvorrichtung 16, in der das vom Kessel 1 stammende Rauchgas zugemischt wird, sowie den Economizer 17 und verläßt zusammen mit dem vom Kessel 1 stammenden Rauchgas den Parallelzug 9 durch den Rauchgaskanal 34. Die Rauchgastemperatur hinter dem Economizer 17 beträgt etwa 160°C.Through an additional combustion in the parallel train 9 , the steam production can be z. B. 40% can be increased. For this purpose, additional fuel is burned in the duct burner 11 in the combustion chamber 10 of the parallel train 9 with combustion air preheated in the air preheater 6 . The resulting flue gas flows through the heating surface bundles 12, 13 of the superheater 5 , the flue gas control valve 15 , the mixing device 16 in which the flue gas originating from the boiler 1 is admixed, and the economizer 17 and leaves the parallel train 9 together with the flue gas originating from the boiler 1 the flue gas duct 34 . The flue gas temperature behind the economizer 17 is approximately 160 ° C.

Die erhöhte Dampfproduktion führt zu einer entsprechend größeren Menge an Speisewasser. Das gesamte aus dem Kondensator 8 entnommene Speisewasser durchfließt den Economizer 17 des Parallelzuges 9, bevor es durch den Economizer 2 des Kessels 1 in die Trommel 4 geleitet wird. Im Economizer 17 des Parallelzuges 9 wird dem Speisewasser zusätzliche Energie zugeführt, die die zusätzliche Menge Speisewasser erwärmt und ggf. zu einer Temperaturerhöhung des gesamten Speisewassers führt. Das gesamte Speisewasser wird im Verdampfer 3 des Kessels 1 verdampft und der Dampf der Trommel 4 zugeführt. Der Dampf wird im Überhitzer 5 des Kessels 1 und in den Heizflächenbündeln 12, 13 des Parallelzuges 9 überhitzt und durch die Dampfleitung 21 zur Dampfturbine 7 geleitet. Dem aus der Dampfturbine 7 austretenden Dampf wird in einem oder mehreren Verbrauchern 36 weiter Energie entzogen, bevor er in den Kondensator 8 geleitet wird. The increased steam production leads to a correspondingly larger amount of feed water. All of the feed water removed from the condenser 8 flows through the economizer 17 of the parallel train 9 before it is passed through the economizer 2 of the boiler 1 into the drum 4 . In the economizer 17 of the parallel train 9 , additional energy is supplied to the feed water, which heats the additional amount of feed water and possibly leads to a temperature increase in the entire feed water. The entire feed water is evaporated in the evaporator 3 of the boiler 1 and the steam is fed to the drum 4 . The steam is overheated in the superheater 5 of the boiler 1 and in the heating surface bundles 12, 13 of the parallel train 9 and passed through the steam line 21 to the steam turbine 7 . Energy is withdrawn from the steam emerging from the steam turbine 7 in one or more consumers 36 before it is conducted into the condenser 8 .

Durch den Zubau des Parallelzuges 9 kann eine 20 bis 50% größere Dampfmenge bei gleichen Dampfparametern, z. B. 500°C und 60 bar, vor Eintritt in die Dampfturbine produziert werden.By adding the parallel train 9 , a 20 to 50% larger amount of steam with the same steam parameters, eg. B. 500 ° C and 60 bar, are produced before entering the steam turbine.

Example 2 Steam generating plant with a parallel train and a gas turbine

Die Dampferzeugungsanlage des Beispiels 2 unterscheidet sich von der des Beispiels 1 durch folgende Vorrichtungen:
eine Gasturbine 38 mit einem Frischlüfter 39, einer Gasturbinen- Brennkammer 40 und einem Schalldämpfer 41, die über eine in die Luftleitung 26 vor der Abzweigung der Gasleitung 30 mündende Abgasleitung 42 an den Kessel 1 und den Parallelzug 9 angeschlossen ist,
eine Bypassleitung 43, die an einem 3-Wegeventil 44 von der Abgasleitung 42 abzweigt und hinter dem Parallelzug 9 in den Abgaskanal 34 mündet,
ein vor der Mündung der Abgasleitung 42 in der Luftleitung 26 angeordnetes Ventil 45,
einen Saugzug 46 im Parallelzug 9, der hinter dessen Economizer 17 angeordnet und an den Abgaskanal 34 angeschlossen ist,
einen Zwangsumlaufverdampfer 47, der über mit einer Pumpe 48 versehene Leitungen 49 an die Trommel 4 des Kessels 1 angeschlossen und in der Luftleitung 26 hinter der Abzweigung der Gasleitung 30 zur Brennkammer 10 des Parallelzuges 9 angeordnet ist und
eine mit einer Dosiereinrichtung versehene, von der Brennstoffleitung 31 ausgehende und zur Brennkammer 40 der Gasturbine 38 führende Brennstoffleitung 50.The steam generating plant of Example 2 differs from that of Example 1 by the following devices:
a gas turbine 38 with a fresh fan 39 , a gas turbine combustion chamber 40 and a muffler 41 , which is connected to the boiler 1 and the parallel train 9 via an exhaust line 42 opening into the air line 26 before the gas line 30 branches off,
a bypass line 43 which branches off from the exhaust line 42 on a 3-way valve 44 and opens into the exhaust gas duct 34 behind the parallel train 9 ,
a valve 45 arranged in the air line 26 before the outlet of the exhaust gas line 42 ,
a suction train 46 in the parallel train 9 , which is arranged behind the economizer 17 and connected to the exhaust duct 34 ,
a forced circulation evaporator 47 , which is connected to the drum 4 of the boiler 1 via lines 49 provided with a pump 48 and is arranged in the air line 26 behind the branch of the gas line 30 to the combustion chamber 10 of the parallel train 9 and
a fuel line 50 provided with a metering device, starting from the fuel line 31 and leading to the combustion chamber 40 of the gas turbine 38 .

Das Gebläse 27 des Beispiels 1 ist durch den Saugzug 46 nicht mehr notwendig.The fan 27 of example 1 is no longer necessary due to the suction draft 46 .

Im Betrieb verschließt das 3-Wegeventil 44 die Bypassleitung 43 und das Ventil 45 die Zufuhr von Frischluft durch die Luftleitung 26 in den Kessel 1 und die Brennkammer 10. Der Luftvorwärmer 6 ist außer Betrieb.In operation, the 3-way valve 44 closes the bypass line 43 and the valve 45 closes the supply of fresh air through the air line 26 into the boiler 1 and the combustion chamber 10 . The air preheater 6 is out of operation.

Das Turbinenabgas strömt durch die Abgasleitung 42 in die Luftleitung 26 zum Kessel 1 und durch die Gasleitung 30 in die Brennkammer 10 des Parallelzuges 9. Der in den Parallelzug 9 strömende Anteil des Turbinenabgases beträgt 50 bis 70% und wird durch die Stellung der Rauchgassteuerklappen 15 im Parallelzug 9 eingestellt.The turbine exhaust gas flows through the exhaust line 42 into the air line 26 to the boiler 1 and through the gas line 30 into the combustion chamber 10 of the parallel train 9 . The proportion of the turbine exhaust gas flowing into the parallel train 9 is 50 to 70% and is set by the position of the flue gas control flaps 15 in the parallel train 9 .

Das in die Brennkammer 10 geleitete Turbinenabgas wird mit Hilfe des Kanalbrenners 11 von z. B. 500°C um 50 bis 100°C erwärmt. In den Heizflächenbündeln 12, 13 des Überhitzers wird das so erzeugte Rauchgas auf 300 bis 400°C abgekühlt und über die Rauchgassteuerklappe 15 in die Mischvorrichtung 16 geleitet.This led into the combustion chamber 10 turbine exhaust gas is, for using the channel 11 of the burner. B. 500 ° C heated by 50 to 100 ° C. In the heating surface bundles 12, 13 of the superheater, the flue gas thus generated is cooled to 300 to 400 ° C. and passed into the mixing device 16 via the flue gas control valve 15 .

Das zum Kessel 1 geleitete Turbinenabgas wird in dem Zwangsumlaufverdampfer 47 von z. B. 500°C um 150 bis 200°C abgekühlt und als Verbrennungsluft in den Kessel 1 geleitet. Das durch die Verbrennung von Brennstoff mit dem Turbinenabgas im Kessel 1 erzeugte Rauchgas wird im Verdampfer 3, im Überhitzer 5 und im Economizer 2 des Kessels 1 auf 300 bis 400°C abgekühlt, durch den Rauchgaskanal 33 in die Mischvorrichtung 16 des Parallelzuges 9 geleitet und gemeinsam mit dem Rauchgas des Parallelzuges 9 im Economizer 17 auf etwa 160°C abgekühlt. Das gesamte Rauchgas durchströmt anschließend den Saugzug 46 und wird in den zum Kamin führenden Rauchgaskanal 34 geleitet.The turbine exhaust gas passed to the boiler 1 is in the forced circulation evaporator 47 from z. B. 500 ° C cooled by 150 to 200 ° C and passed as combustion air into the boiler 1 . The flue gas generated by the combustion of fuel to the turbine exhaust gas in the boiler 1 is cooled in the evaporator 3, in the superheater 5 and the economizer 2 of the boiler 1 at 300 to 400 ° C, passed through the flue gas channel 33 in the mixing device 16 of the parallel train 9 and cooled together with the flue gas of the parallel train 9 in the economizer 17 to about 160 ° C. The entire flue gas then flows through the suction duct 46 and is passed into the flue gas duct 34 leading to the chimney.

Der Speisewasserkreislauf unterscheidet sich von dem des Beispiels 1 nur durch den parallel zu dem Verdampfer 3 des Kessels 1 geschalteten Zwangumlaufverdampfer 47, in dem ein Teil des Speisewassers verdampft wird.The feed water circuit differs from that of Example 1 only by the forced circulation evaporator 47 connected in parallel to the evaporator 3 of the boiler 1 , in which part of the feed water is evaporated.

Bei Ausfall der Gasturbine 38 oder bei Teillastbetrieb verschließt das 3-Wegeventil 44 die Abgasleitung 42 zur Luftleitung 26 hin. Das Ventil 45 öffnet die Luftleitung 26 zur Frischluftzufuhr. Durch den Saugzug 46 im Parallelzug 9 wird Frischluft von außen angesaugt und durch das Ventil 28 teils über den Luftvorwärmer 6, teils über die Bypassleitung 29 durch die Luftleitung 26 zum Kessel 1 und durch die Gasleitung 30 zur Brennkammer 10 geleitet. Dabei ist der Luftvorwärmer 6 in Betrieb.If the gas turbine 38 fails or during part-load operation, the 3-way valve 44 closes the exhaust line 42 to the air line 26 . The valve 45 opens the air line 26 for the supply of fresh air. Fresh air is drawn in from the outside by the suction train 46 in the parallel train 9 and passed through the valve 28 partly via the air preheater 6 , partly via the bypass line 29 through the air line 26 to the boiler 1 and through the gas line 30 to the combustion chamber 10 . The air preheater 6 is in operation.

Claims

1. Steam generation system which has a boiler with an economizer, with an evaporator and with a superheater and which has a parallel train with heating surfaces, characterized in that the parallel train ( 9 ) arranged on the gas side one behind the other is a combustion chamber ( 10 ), a superheater and an economizer ( 17 ) and in the feed water circuit the economizer ( 17 ) in parallel train ( 9 ) in series in front of the economizer ( 2 ) of the boiler ( 1 ) and the superheater ( 12; 13; 14 ) of the parallel train ( 9 ) parallel to the superheater ( 5 ) of the boiler ( 1 ) is switched.

2. Steam generation system according to claim 1, characterized in that the superheater of the parallel train ( 9 ) has two heating surface bundles ( 12 ), ( 13 ) and an injection device ( 14 ).

3. Steam generation system according to claim 1 or 2, characterized in that from an air line ( 26 ) of the boiler ( 1 ) behind an air preheater ( 6 ) branches off a gas line ( 30 ) to the combustion chamber ( 10 ) of the parallel train ( 9 ).

4. Steam generation system according to one of claims 1 to 3, characterized by a gas turbine ( 38 ), the exhaust pipe ( 42 ) before the branching of the gas line ( 30 ) to the combustion chamber ( 10 ) of the parallel train ( 9 ) to the air line ( 26 ) of the boiler connected.

5. Steam generation system according to one of claims 1 to 4, characterized in that a flue gas duct ( 33 ) of the boiler ( 1 ) opens before the economizer ( 17 ) of the parallel train ( 9 ) in the parallel train ( 9 ).

6. Steam generation system according to claim 4 or 5, characterized in that a forced circulation evaporator ( 47 ) connected in parallel in the feed water circuit is arranged in the air line ( 26 ) behind the branching of the gas line ( 30 ).