DE4327476C2

DE4327476C2 - Process for operating a steam generator fired with fossil fuels and steam generating plant

Info

Publication number: DE4327476C2
Application number: DE19934327476
Authority: DE
Inventors: Ion Stefan; Manfred Baller
Original assignee: L&C Steinmueller GmbH
Current assignee: Hitachi Power Europe GmbH
Priority date: 1993-08-16
Filing date: 1993-08-16
Publication date: 1997-04-03
Anticipated expiration: 2013-08-17
Also published as: DE4327476A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines mit fossilen Brennstoffen gefeuerten Dampferzeugers, bei dem als Verbrennungsluft eingesetzte Luft und als Wärmeträger zur Vorwärmung von Speisewasser für den Dampferzeuger eingesetzte zusätzliche Luft durch Wärmetausch mit den Abgasen des Dampferzeugers erwärmt werden, sowie eine Dampferzeugungsanlage.The invention relates to a method for operating a fossil fuel fired steam generator, with the air used as combustion air and as a heat carrier for preheating feed water for the Steam generator used additional air by heat exchange with the Exhaust gases from the steam generator are heated, as well as a Steam generating plant.

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 last on the exhaust side Nachschaltheizfläche is, the heating of the needed for combustion Air volume. However, the amount of air required for combustion is not sufficient in all cases, the flue gases on the by the sulfur dew point or Water dew point to cool down the predetermined limit temperature, so that a correspondingly high exhaust gas loss is generated.

Aus der DE-A 41 16 356 ist ein Verfahren zum Betrieb eines mit fossilen Brennstoffen gefeuerten Dampferzeugers bekannt, bei dem in einem einzigen Wärmetauscher aus den Abgasen des Dampferzeugers vor ihrer Entstaubung Wärme auf einen Luftstrom übertragen wird, der nach seiner Erwärmung in als Verbrennungsluft eingesetzte Luft und als Wärmeträger zur Vorwärmung von Speisewasser für den Dampferzeuger eingesetzte zusätzliche Luft aufgeteilt wird. Bei der bekannten Verfahrensführung wird das Abgas nach seiner Entstaubung einer Rauchgasreinigungsanlage und danach dem Kamin zugeführt. Da das Abgas der Entstaubung mit relativ hoher Temperatur zugeführt werden muß, um eine sichere Entstaubung zu gewährleisten, wird auf einen wesentlichen Wärmeinhalt des Abgases und dessen Einbindung in den Dampferzeugungsprozeß unter Erhöhung des Prozeßwirkungsgrades verzichtet.DE-A 41 16 356 describes a method for operating a fossil fuel Fuel-fired steam generator known in the single Heat exchanger from the exhaust gases of the steam generator before they are dedusted Heat is transferred to an air stream which, after being heated in as Air used as combustion air and as a heat carrier for preheating Feed water for the steam generator used divided additional air becomes. In the known process, the exhaust gas is after his Dedusting a flue gas cleaning system and then the chimney fed. Because the exhaust gas of the dedusting at a relatively high temperature must be supplied to ensure safe dust removal to a substantial heat content of the exhaust gas and its integration in the steam generation process while increasing the process efficiency waived.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung anzugeben, bei denen die Abgasverluste, insbesondere bei mit Braunkohlle gefeuerten Kesseln, verringert werden.It is the object of the present invention to specify a method and an apparatus for where the exhaust gas losses, especially in the case of boilers fired with brown coal be reduced.

Diese Aufgabe wird für das Verfahren durch ein Verfahren zum Betrieb eines mit fossilen Brennstoffen gefeuerten Dampferzeugers gemäß dem Patentanspruch 1 und für die Vorrichtung durch eine Dampferzeugungsanlage gemäß dem Patentanspruch 9 gelöst.This task is done for the process by a method of operating a fossil fuel Fuel-fired steam generator according to claim 1 and for Device by a Steam generation system solved according to claim 9.

Damit ist es möglich, daß Abgas nicht nur bis in die Nähe des Schwefeltaupunktes abzukühlen, sondern auch bis in die Nähe des Wassertaupunktes. Die Abgaskanalbereiche sind dann korrosionsgeschützt zu gestalten, in dem z. B. gummierte Abgaskanäle hinter dem Entstauber, z. B. Elektrofilter, eingesetzt werden.So it is possible that exhaust gas not only in the vicinity of the To cool down the sulfur dew point, but also close to the Water dew point. The exhaust duct areas are then protected against corrosion design in which z. B. rubberized exhaust ducts behind the deduster, e.g. B. Electrostatic precipitators.

Dabei ist es vorzugsweise möglich, daß die Verbrennungsluft und die zusätzliche Luft gemeinsam durch beide Wärmetauscher geführt werden, oder daß die Verbrennungsluft alleine durch den ersten Wärmetauscher und die zusätzliche Luft alleine durch den zweiten Wärmetauscher geführt wird. Die zuletzt genannte Verfahrensführung ist für die Nachrüstung vorhandener Dampferzeuger besonders geeignet ist.It is preferably possible that the combustion air and the additional air can be routed through both heat exchangers, or that the combustion air alone through the first heat exchanger and additional air is passed through the second heat exchanger alone. The the latter procedure is available for retrofitting Steam generator is particularly suitable.

Die durch die Übertragung von Wärme auf das Speisewasser abgekühlte zusätzliche Luft kann ganz oder teilweise an die Umgebung abgeführt oder vor den zweiten Wärmetauscher zurückgeführt werden.The cooled down by the transfer of heat to the feed water Additional air can be wholly or partially discharged to the environment or before the second heat exchanger can be returned.

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, Wärme aus der erwärmten zusätzlichen 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 is converted into an LP Feed water preheating and subsequent HD feed water preheating divided, it makes sense, but also requires more equipment, Heat from the heated additional air to the feed water in the area the HD feed water preheating because it is so precious Steam taps on the downstream of the steam generator Steam turbine can be reduced. It is less complex in terms of equipment, if heat from the heated additional air in the area of the LP Feed water preheating is transferred. It is also conceivable - and in the Figure description 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 zweckmäßig, daß die HD- und/oder die ND-Speisewasservorwärmung üblicherweise mehrstufig erfolgt und die Übertragung von Wärme von der erwärmten zusätzlichen Luft in das Speisewasser jeweils in Reihe mit mindestens einer dampfbeheizten Vorwärmstufe oder parallel zu mindestens einer dampfbeheizten Vorwärmestufe erfolgt.It is appropriate that the HP and / or the LP feed water preheating usually takes place in several stages and the transfer of heat from the heated additional air into the feed water each in series with at least one steam-heated preheating stage or parallel to at least one a steam-heated preheating stage.

Mehrere Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens und der erfindungsgemäßen Dampferzeugungsanlage sollen nun anhand der beigefügten Figuren näher erläutert werden.Several embodiments of the method according to the invention and the The steam generating plant according to the invention should now be based on attached figures are explained in more detail.

Es zeigenShow 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 gefeuert. Das Dampferzeuger abgas 3 durchströmt einen vorzugsweise als Drehwärmetauscher ausgestalteten Angas-Luft-Wärmetauscher 4 und wird danach in einem Elektrofilter 5 entstaubt. Frischluft 6 wird über einen Frischlüfter 7 dem Abgas- Luft-Wärmetauscher 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 a gas-air heat exchanger 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 exhaust gas-air heat exchanger 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 Vorerwärmung erfolgt in einem dampfbeheizten Vorwärmer 10, einem Luft-Wasser-Wärmetauscher 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 Luft-Wasser- Wärmetauscher 17 und einem nachfolgenden dampfbeheizten Vorwärmer 18 unterzogen. Bei der gezeigten Ausführungsform liegen die Luft-Wasser- Wärmetauscher 11 und 17 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-Wasser- Wärmetauscher 17 und 11 werden nacheinander von dem Teilstrom 6b des aus dem Abgas-Luft-Wärmetauscher 4 austretende 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 Abgas-Luft-Wärmetauscher 4 bei 170°C, obwohl z. B. die durch den Schwefeltaupunkt vorgegebene Abgastemperatur im Abgas-Luft- Wärmetauscher bei ca. 150°C liegt. Hier wird also ein einer Abgastemperatur differenz von 20°K entsprechender Kesselwirkungsanteil nicht ausgenutzt. Durch die dem Teilstrom 6b entsprechende erhöhte Luftbeaufschlagung des Abgas-Luft-Wärmetauschers kann dem Rauchgas 3 zumindest ein Teil dieser Temperaturdifferenz entsprechende Wärme entzogen werden und auf das Speisewasser übertragen werden, so daß das Abgas den Abgas-Luft- Wärmetauscher 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-water heat exchanger 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 tank and is subjected to a multi-stage HD preheating 15 with a steam-heated preheater 16 , an air-water heat exchanger 17 and a subsequent steam-heated preheater 18 by means of a feed water pump 14 . In the embodiment shown, the air-water heat exchangers 11 and 17 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-water heat exchangers 17 and 11 are b successively from the partial flow 6 of the air-flue gas heat exchanger 4 acted upon exiting air flow 6 from the. 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 exhaust gas-air heat exchanger 4 at 170 ° C, although z. B. the exhaust gas temperature specified by the sulfur dew point in the exhaust gas-air heat exchanger is approximately 150 ° C. Here, therefore, a boiler effect component corresponding to an exhaust gas temperature difference of 20 ° K is not used. Due to the increased air exposure of the exhaust gas-air heat exchanger corresponding to the partial flow 6 b, at least part of this temperature difference corresponding to the flue gas 3 can be extracted and transferred to the feed water, so that the exhaust gas the exhaust gas-air heat exchanger at about 150 ° C leaves and the boiler efficiency is increased.

Um eine Abkühlung bis in die Nähe des Wassertaupunktes zu erreichen, wird ein zweiter Abgas-Luft-Wärmetauscher 21 eingesetzt, der rauchgasseitig dem Elektrofilter 5 nachgeschaltet und luftseitig dem Abgas-Luft-Wärmetauscher 4 vorgeschaltet ist.In order to cool down into the vicinity of the water dew point, a second exhaust gas-air heat exchanger 21 is used, which is connected downstream of the electrostatic filter 5 on the flue gas side and upstream of the exhaust gas-air heat exchanger 4 on the air side.

Bei der in der Fig. 2 gezeigten Ausführungsform wird die für die Verbrennung erforderliche Verbrennungsluft alleine in dem Abgas-Luft-Wärmetauscher 4 erwärmt, während die zusätzliche Luft alleine in einem Abgas-Luft- Wärmetauscher 22 erwärmt wird, der rauchgasseitig wiederum dem Wärmetauscher 4 bzw. dem Elektrofilter 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 exhaust gas / air heat exchanger 4 , while the additional air is heated alone in an exhaust gas / air heat exchanger 22 , which in turn is on the flue gas side of the heat exchanger 4 or is connected downstream of the electrostatic filter 5 , but is arranged on the air side 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 Luft-Wasser-Wärmetauscher 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 Abgas-Luft- Wärmetauschers 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 Dampferzeugungsanlagen, deren Abgas-Luft-Wärmetauscher 4 nur auf die Menge der erforderlichen Verbrennungsluft ausgelegt ist.The air-water heat exchanger 11 is switched on in this air line 23 and in the LP preheating line 9 . In the embodiment shown, an additional HP feedwater preheater 24 is switched on in the HP preheating line 15 , if this is necessary. A separate blower 25 is provided separately from the fresh air fan 7 for supplying air to the exhaust gas / air heat exchanger 22 . The arrangement according to FIG. 2 is particularly suitable for retrofitting existing steam generating systems, the exhaust gas-air heat exchanger 4 of which is designed only for the amount of combustion air required.

Claims

1. Procedure for operating a fossil fuel fired Steam generator, in which air used as combustion air and as Heat transfer medium for preheating feed water for the steam generator additional air used by heat exchange with the exhaust gases of the Steam generator are heated, with at least one heat exchange Exhaust gases with the combustion air in a first heat exchanger dedusting of the exhaust gases takes place and at least one heat exchange the exhaust gases with the additional air in a second heat exchanger after dedusting the exhaust gases.

2. The method according to claim 1, characterized in that the combustion air and the additional air can be routed through both heat exchangers.

3. The method according to claim 1, characterized in that the combustion air alone through the first heat exchanger and the additional air alone the second heat exchanger is guided.

4. The method according to at least one of claims 1-3, characterized in that by the transfer any additional air cooled by heat to the feed water or is partially discharged to the environment.

5. The method according to at least one of claims 1-3, characterized in that by the transfer additional air cooled by heat on the feed water in whole or in part is returned to the second heat exchanger.

6. The method according to at least one of claims 1-5, characterized in that heat from the heated additional air to the feed water in the area of an HD Feed water preheating is transferred.

7. The method according to at least one of claims 1-6, characterized in that heat from the heated additional air in the area of an LP feed water preheater is transmitted.

8. The method according to at least one of claims 1-7, characterized in that the HD and / or the ND Feed water preheating takes place in several stages and the transfer of Heat from the heated additional air into the feed water, respectively in series with at least one steam-heated preheating stage or in parallel to at least one steam-heated preheating stage.

9. Steam generation system with a steam generator ( 1 ), a first exhaust gas-air heat exchanger ( 4 ) connected downstream of the steam generator on the exhaust gas side, a deduster ( 5 ) connected downstream of the first exhaust gas-air heat exchanger, a second exhaust gas-air downstream of the dust extractor Heat exchanger ( 21; 22 ) and with an air-water heat exchanger ( 11; 17 ) for preheating feed water for the steam generator ( 1 ), the first exhaust gas-air heat exchanger ( 4 ) at least as combustion air ( 6 a) in the Steam generator used air and the second exhaust gas-air heat exchanger at least as hot air ( 6 b) for the air-water heat exchanger ( 11; 17 ) used air can be supplied.

10. Steam generating plant according to claim 9, characterized in that the second flue gas-air heat exchanger (21) the first exhaust air heat exchanger is connected upstream of the air side (4) and the first exhaust-air heat exchanger (4) on the air side of the steam generator (1 ) and the air-water heat exchanger ( 11; 17 ) are connected downstream.

11. Steam generation system according to claim 9, characterized in that the two exhaust gas-air heat exchangers ( 4; 22 ) can be acted upon separately with air and the first exhaust gas-air heat exchanger ( 4 ) with the steam generator ( 1 ) and the second exhaust gas Air heat exchanger ( 22 ) with the air-water heat exchanger ( 11; 17 ) are connected on the air side.

12. Steam generation system according to claim 11, characterized in that the air-water heat exchanger ( 11; 17 ) on the air side is followed by a hot air return ( 23 ) which returns the air before the second exhaust gas-air heat exchanger ( 21; 22 ).

13. Steam generation system according to at least one of claims 8-12, characterized in that the air-water heat exchanger ( 17 ) is arranged in an HP preheating line ( 15 ) for the feed water.

14. Steam generation system according to at least one of claims 8-13, characterized in that the air-water heat exchanger ( 11 ) is arranged in an LP preheating line ( 9 ) for the feed water.