DE4327476A1 - Method for operating a fossil-fuel-fired steam generator and steam-generating plant for carrying out the method - Google Patents
Method for operating a fossil-fuel-fired steam generator and steam-generating plant for carrying out the methodInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines mit fossilen Brennstoffen gefeuerten Dampferzeugers mit Erwärmung von als Verbrennungsluft eingesetzter Luft durch die Abgase des Dampferzeugers und Vorwärmung des Speisewassers für den Dampferzeuger durch Ab- oder Zwischendampf.The invention relates to a method for operating a fossil fuel fired steam generator with Heating of air used as combustion air by the exhaust gases from the steam generator and preheating the Feed water for the steam generator by waste or Intermediate steam.
Bei konventionellen Dampferzeugern dient der Abgas- Frischluft-Wärmetauscher, der im allgemeinen die abgasseitig letzte Nachschaltheizfläche ist, der Erwärmung der zur Verbrennung benötigten Luftmenge. Die für die Verbrennung benötigte Luftmenge reicht aber nicht in allen Fällen aus, die Rauchgase auf die durch den Schwefeltaupunkt bzw. Wassertaupunkt vorgegebene Grenztemperatur abzukühlen, so daß ein entsprechend hoher Abgasverlust erzeugt wird.In conventional steam generators, the exhaust gas Fresh air heat exchanger, which is generally the is the last secondary heating surface on the exhaust gas side, the heating the amount of air required for combustion. The for the The amount of air required for combustion is not sufficient in all Cases from which the flue gases on the through the Preset sulfur dew point or water dew point Cooling limit temperature, so that a correspondingly high Exhaust gas loss is generated.
Ein Dampferzeuger mit Luftvorwärmung ist aus Bild 1 des Aufsatzes "Besonderheiten der wärmetechnischen Berechnung von Abhitzedampferzeugern" aus der DE-Z VGB Kraftwerkstechnik 72 (1992), Heft 1, Seiten 29-32 bekannt. Die dort gezeugte Dampferzeugungsanlage weist nicht nur einen mit fossilen Brennstoffen befeuerten Hauptdampferzeuger, sondern zusätzlich einen einer Gasturbine nachgeschalteten Abhitzedampferzeuger auf, dessen abgasseitig letzte Heizfläche dazu dient, im ND- Speisewasservorwärmerstrang Speisewasser vorzuwärmen, wobei die Heizfläche im Dampferzeuger einer ND-Vorwärmstufe parallel geschaltet ist.A steam generator with air preheating is shown in Figure 1 of the Essay "Special features of the thermal calculation of heat recovery steam generators "from DE-Z VGB Kraftwerkstechnik 72 (1992), No. 1, pages 29-32 known. The steam generation plant created there points not just one fueled with fossil fuels Main steam generator, but also one one Gas turbine downstream heat recovery steam generator, the last heating surface on the flue gas side serves to Pre-warm feedwater preheater strand, where the heating surface in the steam generator of an LP preheating stage is connected in parallel.
Weiterhin ist es bekannt (vgl. Jahrbuch der Dampferzeugungstechnik Band 1, 5. Ausgabe, 1985/86, Seiten 471-472), Luftvorwärmer mit Heißluft-Rückführung zu betreiben, wobei ein Teil der im Luftvorwärmer erwärmten Luft nicht als Verbrennungsluft dem Feuerraum des Dampferzeugers zugeführt, sondern auf den Eingang des dem Luftvorwärmer vorgeschalteten Frischlüfters zurückgeführt wird, um dort die Temperatur der angesaugten Frischluft zu erhöhen.It is also known (see yearbook of Dampferzeugungstechnik Band 1, 5th edition, 1985/86, pages 471-472), air preheater with hot air return too operate, with some of the heated in the air preheater Air does not burn the combustion chamber of the Steam generator fed, but to the input of the Air preheater recycled upstream fresh fan is there to increase the temperature of the fresh air drawn in increase.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein gattungsgemäßes Verfahren so zu gestalten, daß die Abgasverluste, insbesondere bei mit Braunkohle gefeuerten Kesseln, verringert werden.It is the object of the present invention generic method so that the Exhaust gas losses, especially with those fired with brown coal Boilers, be reduced.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß Wärme aus zusätzlich zur Verbrennungsluft durch die Abgase des Dampferzeugers erwärmter Luft auf das Speisewasser übertragen wird, wobei die zusätzliche Luft gemeinsam mit der Verbrennungsluft oder getrennt von ihr erwärmt wird.This object is achieved in that heat from additional to the combustion air through the exhaust gases from the steam generator heated air is transferred to the feed water, whereby the additional air together with the combustion air or heated separately from it.
Durch das Rauchgas wird also eine größere Luftmenge als die zur Verbrennung erforderliche Luftmenge erwärmt, so daß die Wärme des Dampferzeugerabgases im wesentlichen vollständig ausgenutzt werden kann.The flue gas therefore causes a larger amount of air than that Air required for combustion heated so that the Heat of the steam generator exhaust gas is essentially complete can be exploited.
Nach der Übertragung von Wärme auf das Speisewasser kann zumindest ein Teil der zusätzlichen Luft als Heißluft rückgeführt werden. Es ist jedoch auch möglich, daß die durch die Übertragung von Wärme auf das Speisewasser abgekühlte zusätzliche Luft ganz oder teilweise an die Umgebung abgeführt wird.After the transfer of heat to the feed water can at least part of the additional air as hot air be returned. However, it is also possible that the by transferring heat to the feed water completely or partially cooled additional air to the Environment is dissipated.
Wenn die Speisewasservorwärmung in an sich bekannter Weise in eine ND-Speisewasservorwärmung und eine nachfolgende HD- Speisewasservorwärmung unterteilt ist, ist es sinnvoll, allerdings auch apparativ aufwendiger, möglichst viel Wärme aus der erwärmten Luft auf das Speisewasser im Bereich der HD-Speisewasservorwärmung zu übertragen, da so kostbare Dampfanzapfungen an der dem Dampferzeuger nachgeschalteten Dampfturbine reduziert werden können. Apparativ weniger aufwendig ist es, wenn Wärme aus der erwärmten zusätzlichen Luft im Bereich der ND-Speisewasservorwärmung übertragen wird. Es ist auch denkbar - und in der Figurenbeschreibung dargestellt -, Wärme sowohl im Bereich der HD- Speisewasservorwärmung als auch im Bereich der ND- Speisewasservorwärmung zu übertragen.If the feed water preheating in a manner known per se into an LP feed water preheating and a subsequent HD Feed water preheating is divided, it makes sense but also more expensive in terms of equipment, as much heat as possible from the heated air to the feed water in the area of Transfer HD feed water preheating because it is so precious Steam taps on the downstream of the steam generator Steam turbine can be reduced. Apparently less It is expensive when heat from the heated additional Transfer air in the area of LP feed water preheating becomes. It is also conceivable - and in the description of the figures shown -, heat both in the area of HD Feed water preheating as well as in the area of LP To transfer feed water preheating.
Es ist nicht nur möglich, daß Rauchgas bis in die Nähe oder auf Schwefeltaupunkt abzukühlen, sondern auch bis auf den Wassertaupunkt, wenn die entsprechenden Rauchgaskanalbereiche korrosionsgeschützt sind, indem z. B. gummierte Rauchgaskanäle hinter E-Filter eingesetzt werden. Die gemeinsame Erwärmung der Verbrennungsluft und der zusätzlichen Luft erfolgt dann zweistufig, wobei das Abgas vorzugsweise nach der in Strömungsrichtung des Abgases gesehen ersten Wärmetauscherstufe entstaubt wird.It is not only possible that flue gas is close to or to cool down to sulfur dew point, but also to the Water dew point if the appropriate Flue gas duct areas are protected against corrosion by z. B. rubberized flue gas ducts are used behind the e-filter. The common heating of the combustion air and the Additional air then takes place in two stages, with the exhaust gas preferably after in the flow direction of the exhaust gas seen the first heat exchanger stage is dedusted.
Die HD- und/oder die ND-Speisewasservorwärmung mit Dampf erfolgt üblicherweise mehrstufig. Es ist dann vorzugsweise vorgesehen, daß die Übertragung von Wärme von der erwärmten Luft in das Speisewasser jeweils in Reihe mit mindestens einer dampfbeheizten Vorwärmstufe oder parallel zu mindestens einer dampfbeheizten Vorwärmstufe erfolgt.The HP and / or LP feed water preheating with steam usually takes place in several stages. It is then preferred provided that the transfer of heat from the heated Air in the feed water in series with at least a steam-heated preheating stage or in parallel at least one steam-heated preheating stage.
Die Erfindung richtet sich auch auf eine Dampferzeugungsanlage mit einem Dampferzeuger, mindestens einem dem Dampferzeuger abgasseitig nachgeschalteten Luft- Dampferzeugerabgas-Wärmetauscher für die Erwärmung von über einen Frischlüfter herangeführter Frischluft und einem Strang zur Vorwärmung des dem Dampferzeuger zuzuführenden Speisewassers.The invention is also directed to a Steam generating plant with a steam generator, at least an air downstream of the steam generator Steam generator exhaust gas heat exchanger for heating over a fresh fan brought in fresh air and one Strand for preheating the steam generator Feed water.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, daß in dem Speisewasservorwärmstrang mindestens ein Luft-Wasser- Wärmetauscher angeordnet ist, der mit in einem Luft- Dampferzeugerabgas-Wärmetauscher erwärmter Luft beaufschlagbar ist.According to the invention it is provided that Feed water preheating line at least one air-water Heat exchanger is arranged, which is in an air Steam generator exhaust gas heat exchanger of heated air is acted upon.
Weitere Unteransprüche richten sich auf bevorzugte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Dampferzeugungsanlage.Further sub-claims are directed to preferred ones Embodiments of the invention Steam generating plant.
Mehrere Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens und der erfindungsgemäßen Dampferzeugungsanlage soll nun anhand der beigefügten Figuren näher erläutert werden. Es zeigen:Several embodiments of the method according to the invention and the steam generating plant according to the invention should now will be explained in more detail with reference to the accompanying figures. Show it:
Fig. 1 eine Anlage für gemeinsame Erwärmung der Verbrennungsluft und der zusätzlichen Luft und Fig. 1 is a system for joint heating of the combustion air and the additional air and
Fig. 2 eine Anlage für getrennte Erwärmung der Verbrennungsluft und der zusätzlichen Luft. Fig. 2 shows a system for separate heating of the combustion air and the additional air.
Ein Dampferzeuger 1 wird mit Braunkohle 2 befeuert. Das Dampferzeugerabgas 3 durchströmt einen vorzugsweise als Drehwärmetauscher ausgestalteten Luftvorwärmer 4 und wird danach in einem Elektrofilter 5 entstaubt. Frischluft 6 wird über einen Frischlüfter 7 dem Luftvorwärmer zugeführt und in diesem erwärmt. Ein Teilstrom 6a der erwärmten Frischluft wird dem Dampferzeuger 1 als Verbrennungsluft zugeführt.A steam generator 1 is fired with brown coal 2 . The steam generator exhaust gas 3 flows through an air preheater 4 , which is preferably designed as a rotary heat exchanger, and is then dedusted in an electrostatic filter 5 . Fresh air 6 is fed to the air preheater via a fresh fan 7 and heated therein. A partial flow 6 a of the heated fresh air is fed to the steam generator 1 as combustion air.
Dem Dampferzeuger 1 wird Speisewasser 8 (Kondensat von der nicht gezeigten Dampfturbine) zugeführt und zunächst einer mehrstufigen ND-Vorwärmung 9 unterzogen. Die Vorwärmung erfolgt in einem dampfbeheizten Vorwärmer 10, einem Luftvorwärmer 11 und einem dampfbeheizten Vorwärmer 12. Das so vorgewärmte Speisewasser wird einem auch als Speisewasserbehälter dienenden Mischvorwärmer 13 zugeführt und aus diesem mittels einer Speisewasserpumpe 14 einer mehrstufigen HD-Vorwärmung 15 mit einem dampfbeheizten Vorwärmer 16, einem Luftvorwärmer 10 und einem nachfolgenden dampfbeheizten Vorwärmer 18 unterzogen. Bei der gezeigten Ausführungsform liegen die Luft-Speisewasser-Wärmetauscher in Reihe mit den dampfbeheizten Vorwärmern. Es ist jedoch auch möglich sie parallel zu dampfbeheizten Vorwärmern zu schalten, z. B. den Luft-Wasser-Wärmetauscher im ND-Strang parallel zum zweiten dampfbeheizten Vorwärmer zu schalten. Die beiden Luft-Speisewasser-Wärmetauscher 17 und 11 werden nacheinander von dem Teilstrom 6b des aus dem Luftvorwärmer 4 austretenden Luftstroms 6 beaufschlagt. Nach Abgabe der Wärme kann der abgekühlte Luftstrom 6b je nach Stellung der Klappen 19 und 20 ganz oder teilweise in die Umgebung abgegeben werden bzw. ganz oder teilweise als Heißluft auf die Ansaugseite des Frischlüfters 7 zurückgeführt werden. Bei einem konventionellen mit Braunkohle gefeuerten Kessel, bei dem der Frischluftstrom 6 nur die Größe des Teilstroms 6a hat, liegt z. B. die Temperatur des mit 336°C eintretenden Abgases hinter dem Luftvorwärmer 4 bei 170°C, obwohl z. B. die durch den Schwefeltaupunkt vorgegebene Rauchgastemperatur im Luftvorwärmer bei ca. 150°C liegt. Hier wird also ein 17°K Abgastemperatur entsprechender Kesselwirkungsgrad nicht ausgenutzt. Durch die dem Teilstrom 6b entsprechende erhöhte Luftbeaufschlagung des Luftvorwärmers kann dem Rauchgas 3 zumindest ein Teil dieser Temperaturdifferenz entsprechende Wärme entzogen werden und auf das Speisewasser übertragen werden, so daß das Abgas den Luftvorwärmer mit ca. 150°C verläßt und der Kesselwirkungsgrad angehoben wird. The feed water 8 (condensate from the steam turbine, not shown) is fed to the steam generator 1 and initially subjected to a multi-stage LP preheating 9 . The preheating takes place in a steam-heated preheater 10 , an air preheater 11 and a steam-heated preheater 12 . The feed water preheated in this way is fed to a mixing preheater 13 , which also serves as a feed water container, and is subjected to a multi-stage HP preheating 15 with a steam-heated preheater 16 , an air preheater 10 and a subsequent steam-heated preheater 18 by means of a feed water pump 14 . In the embodiment shown, the air-feed water heat exchangers are in series with the steam-heated preheaters. However, it is also possible to connect them in parallel to steam-heated preheaters, e.g. B. to switch the air-water heat exchanger in the LP line parallel to the second steam-heated preheater. The two air-supply water heat exchanger 17 and 11 are successively from the part stream 6 b of the light exiting the air preheater 4 airflow 6 applied. After the heat has been given off, the cooled air stream 6 b can be released into the environment in whole or in part, depending on the position of the flaps 19 and 20 , or can be returned in whole or in part as hot air to the intake side of the fresh fan 7 . In a conventional boiler fired with brown coal, in which the fresh air flow 6 is only the size of the partial flow 6 a, z. B. the temperature of the incoming exhaust gas at 336 ° C behind the air preheater 4 at 170 ° C, although z. B. the flue gas temperature in the air preheater specified by the sulfur dew point is approx. 150 ° C. A boiler efficiency corresponding to 17 ° K flue gas temperature is therefore not used here. Due to the increased air exposure of the air preheater to the partial flow 6 b, the flue gas 3 can be extracted from heat corresponding to at least part of this temperature difference and transferred to the feed water, so that the exhaust gas leaves the air preheater at approximately 150 ° C. and the boiler efficiency is increased.
Falls eine Abkühlung bis in die Nähe des Wassertaupunktes angestrebt wird, kann der in der Fig. 1 gestrichelte zweite Luftvorwärmer 21 eingesetzt werden, der rauchgasseitig dem E-Filter 5 nachgeschaltet und luftseitig dem Luftvorwärmer 4 vorgeschaltet ist.If cooling down to the vicinity of the water dew point is desired, the second air preheater 21 shown in FIG. 1 can be used, which is connected downstream of the e-filter 5 on the flue gas side and upstream of the air preheater 4 on the air side.
Bei der in der Fig. 2 gezeigten Ausführungsform wird die für die Verbrennung erforderliche Verbrennungsluft alleine in dem Luftvorwärmer 4 erwärmt, während die zusätzliche Luft in einem Luftvorwärmer 22 erwärmt wird, der rauchgasseitig wiederum dem Luftvorwärmer 4 bzw. dem E-Filter 5 nachgeschaltet ist, luftseitig jedoch in einem gesonderten Luftstrang 23 angeordnet ist, der vorzugsweise wiederum zumindest teilweise als Kreislauf ausgestaltet sein kann. Aus diesem Grunde sind in der Fig. 2 die Klappen 19 und 20 beibehalten worden.In the embodiment shown in FIG. 2, the combustion air required for the combustion is heated only in the air preheater 4 , while the additional air is heated in an air preheater 22 , which in turn is connected downstream of the air preheater 4 or the e-filter 5 , on the air side, however, is arranged in a separate air duct 23 , which in turn can preferably be at least partially configured as a circuit. For this reason, the flaps 19 and 20 have been retained in FIG .
Der Luftvorwärmer 11 ist in diesen Luftstrang 23 und im ND- Vorwärmstrang 9 eingeschaltet. Im HD-Vorwärmstrang 15 ist bei der gezeigten Ausführungsform ein zusätzlicher HD- Speisewasservorwärmer 24 eingeschaltet, falls dies erforderlich ist. Zur Beaufschlagung des Vorwärmers 22 mit Luft ist getrennt von dem Frischlüfter 7 ein gesondertes Gebläse 25 vorgesehen. Die Anordnung gemäß Fig. 2 eignet sich insbesondere für das Nachrüsten von bestehenden Dampferzeugeranlagen, deren Luftvorwärmer 4 nur auf die Menge der erforderlichen Verbrennungsluft ausgelegt ist.The air preheater 11 is switched on in this air duct 23 and in the LP preheater duct 9 . In the embodiment shown, an additional HP feed water preheater 24 is switched on in the HP preheating line 15 , if this is necessary. A separate blower 25 is provided for supplying air to the preheater 22 separately from the fresh fan 7 . The arrangement according to FIG. 2 is particularly suitable for retrofitting existing steam generator systems, the air preheater 4 of which is designed only for the amount of combustion air required.
Außer den Regelklappen und sind ggf. erforderliche andere Regel- und Meßeinrichtungen nicht mit dargestellt, da ihre Anordnung und ihr Betrieb im Rahmen fachmännischen Handelns liegen.In addition to the control valves and are any other necessary Control and measuring devices not shown, because their Arrangement and its operation in the context of professional action lie.
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Owner name: BBP ENERGY GMBH, 46049 OBERHAUSEN, DE |
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Owner name: BABCOCK BORSIG POWER SYSTEMS GMBH, 46049 OBERHAUSE |
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