Dampfkraftwerk mit druckgefeuertem Dampferzeuger mit Fliessbettfeuerung

Abstract

 Dampfkraftwerk mit druckgefeuertem Dampferzeuger (1) mit Fließbettfeuerung und durch die Rauchgase der Feuerung angetriebener Ladegruppe (2), wobei die Kesselheizflächen (18, 19, 20) ausschließlich außerhalb der Wirbelschicht (17) des Fließbettes angeordnet und im Dampferzeuger (1) Nebenstromregelklappen (31, 32, 33) zur Steuerung und Regelung der Dampfleistung vorgesehen sind. Zu diesem Zweck und zur Kühlung der Wirbelschicht ist außerdem eine Rauchgasnebenstromleitung (39, 40) mit mindestens einer Nebenstromregelklappe (41), einem Rauchgaskühler (42) und einem Ventilator (43) vorhanden.

Beschreibung

[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft ein Dampfkraftwerk mit druckgefeuertem Dampferzeuger mit Fliessbettfeueruhg nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

[0002] Bei den bekannten druckgefeuerten Dampferzeugern mit Fliessbettfeuerung wird die Verbrennungswärme grösstenteils auf die in der Wirbelschicht der Fliessbettfeuerüng liegenden Wasserrohre übertragen; um eine Kühlung der Wirbelschicht und die optimale Verbrennungstemperatur zu erhalten.

[0003] Ein grosser Nachteil solcher Dampferzeuger liegt darin, dass infolge der hohen Temperatur die in der Wirbelschicht lie- 'genden Rohre dem korrosiven Angriff der Verbrennungsgase ausgesetzt sind und daher in verhältnismässig kurzer Zeit erneuert werden müssen.

[0004] Statt durch solche in die Wirbelschicht verlegte Kühlrohre kann die Verbrennungswärme der Wirbelschicht auch durch einen erhöhten Luftdurchsatz entzogen werden. Dies bringt aber den Nachteil mit sich, dass dann die Turbine ein grösseres Rauchgasvolumen zu verarbeiten hat und die Ladegruppe ebenso wie der Filter dementsprechend grösser dimensioniert werden muss. Mit der vorliegenden, im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 definierten Erfindung sollen diese Nachteile vermieden und darüber hinaus ein Dampfkraftwerk mit druckgefeuertem Dampferzeuger geschaffen werden, das hohe Ansprüche in Bezug auf guten Wirkungsgrad, gute Regelbarkeit und wirtschaftlichen Betrieb erfüllt.

[0005] Die Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf das in der Zeichnung dargestellte Ausführungsbeispiel näher beschrieben.

[0006] Einem Dampferzeuger l wird die Verbrennungsluft von einer Ladegruppe 2 unter Druck, beispielsweise 8 - 10 bar, über eine Lufthauptleitung 3 auf verschiedenen Wegen zugeführt. Die Ladegruppe 2 besteht aus einer von den Rauchgasen des Dampferzeugers angetriebenen Gasturbine 4 mit offenem Kreislauf, einem mit der Gasturbine starr gekuppelten Verdichter 5 und einem zum Anfahren dienenden Startmotor 6, der nach Erreichen des stationären Betriebszustandes der Anlage abgekuppelt wird.

[0007] Von der Leitung 3 zweigt eine Luftzuführleitung 7 ab, durch die Luft unter einen gelochten Anströmboden 8 gefördert wird, der den Fliessbettrost bildet. Die durchströmende Luft wirkt als Trägerstrom für die Brennstoffpartikel, die damit in Schwebe gehalten werden und die Wirbelschicht bilden. Ein weiterer Teil der Verbrennungsluft wird aus der Leitung 7 durch eine Kühlluftleitung 9 abgezweigt und bei 10 in einen vom Aussenmantel 11 und Innenmantel 12 des Dampferzeugers begrenzten Kühlluftraum geleitet, aus dem sie durch unterhalb des Anströmbodens 8 im Innenmantel 12 vorgesehene Schlitze 13 unter dem Anströmboden austritt.

[0008] Symbolisch angedeutet sind an der linken Seite des Dampferzeugers 1 die Aschenaustrageinrichtung 14, die Kohlezuführeinrichtung 15 und die Additivzuführeinrichtung 16, mit der in bekannter Weise der Kohlenwirbelschicht ein Zusatz, wie beispielsweise Kalkstein oder Dolomit, zur Neutralisierung der Schwefelverbindungen beigemischt wird. Die Wirbelschicht ist mit 17 bezeichnet.

[0009] Die Rauchgase durchströmen im Kesselzug der Reihe nach ein Vorverdampferrohrbündel 18, ein Ueberhitzerrohrbündel 19 und ein Verdampferrohrbündel 20. Der Dampfsammler 21 ist ausserhalb des Rauchgaszuges in Flussrichtung des Kessel- - wassers nach dem Verdampferrohrbündel 20 angeordnet. Der im Dampfsammler 21 ausgeschiedene Dampf gelangt in das Ueberhitzerrohrbündel 19 und weiter durch eine Dampfleitung 22 in eine Dampfturbine 24 einer Dampfturbogeneratorgruppe 23, deren Generator 25 den Netzstrom liefert. Der Abdampf aus der Turbine 24 gelangt in einen Kondensator 26, aus dem eine Speisewasserpumpe 27 das.Kondensat in das Vorverdampferheizbündel 18 fördert.

[0010] Parallel zum Rauchgaszug, in dem sich die drei Dämpfheizflächen 18, 19, 20 befinden, ist ein Nebenstromrauchgaskanal vorgesehen, der gegenüber dem Rauchgaszug durch Trennwände 28, 29 und 30 separiert ist,die drei kurze Kanäle bilden. Je eine Nebenstromregelklappe 31, 32 und 33 in diesen Kanälen ermöglichen es, den Rauchgasstrom durch die einzelnen Abschnitte des Rauchgaszuges mit den drei Dampfheizflächen 18, 19 und 20 einzeln oder kombiniert feinstufig zu steuern oder zu regeln und damit im Zusammenwirken mit weiteren, im folgenden beschriebenen Regelorganen die Dampfleistung sowie die Temperatur der Rauchgase nach dem Kessel dem jeweiligen Bedarf feinstufig anzupassen.

[0011] Aus dem Dampferzeuger 1 gelangen die Rauchgase durch eine Rauchgasableitung 34 in einen Zyklonstaubabscheider 35, in dem ein grosser Teil der unverbrannten staubförmigen Bestandteile ausgeschieden wird. Diese werden mit einem Teil der Rauchgase über eine Staubrückführleitung 36 in einen Injektor 37 abgeführt, der sie durch eine Staubeinführleitung 38 in die Wirbelschicht einbläst.

[0012] Vom restlichen, teilentstaubten Rauchgas gelangt ein Teil weiter in einen Nebenstromregelkreis, bestehend aus einer Rauchgasnebenstromleitung 39, 40, einer Rauchgasnebenstromklappe 41, einem Rauchgaskühler 42 und einem Ventilator 43: Bei offener Klappe 41 wird das Rauchgas vom Ventilator 43 teils in den Injektor 37 zur erwähnten Staubeinblasung über die Leitung 38 in die Wirbelschicht und teils in einen Rauchgas/Luft-Mischer 44 gefördert. In letzterem wird Rauchgas mit aus der Leitung 3 abgezweigter Verbrennungsluft in einem solchen Verhältnis gemischt und durch eine Leitung 45 unter das Fliessbett eingeführt, dass die Wirbelschichttemperatur in Verbindung mit den anderen Regelüngsmöglichkeiten auf einem jeweils optimalen Wert gehalten wird.

[0013] Als Kühlmittel für den Rauchgaskühler 42 kommt hauptsächlich Wasser in Frage, wobei dieses wegen der verhältnismässig hohen Rauchgastemperatur, die z.B. noch 500°C betragen kann, zur Erzeugung von Dampf, z.B. Arbeits- oder Heizdampf oder aber auch zur Ueberhitzung des Turbinendampfes, verwendet werden kann.

[0014] Von der Rauchgasnebenstromleitung 39, 140 zweigt vor der Rauchgasnebenstromklappe 41 eine sekundäre Nebenstromleitung 46 ab, in der eine sekundäre Nebenstromregelklappe 47 vorgesehen ist und die vor dem Ventilator 43 in die Nebenstromleitung 40 mündet, über die normalerweise der Hauptteil des für die Temperaturregelung im Wirbelbett abgezweigten Rauchgasnebenstromes fliesst.

[0015] Mit den zwei vorerwähnten Nebenstromregelkreisen und den drei Nebenstromregelklappen 31, 32 und 33 im Dampferzeuger 1 sowie durch entsprechende Dosierung der in den Injektor 37 und in den Rauchgas/Luft-Mischer 44 abzuzweigenden abgekühlten Rauchgase bzw. Verbrennungsluft kann die Dampfleistung in einem weiten Bereich variiert bzw. geregelt werden.

[0016] Der Teil der Rauchgase, der hinter dem Zyklonabscheider 35 nach der Abzweigung der Leitung 39 noch übrigbleibt, naturgemäss der Hauptteil der im Dampferzeuger 1 gebildeten Rauchgase, gelangt nach Passieren eines Elektrofilters 48, aus dem der dort abgeschiedene Reststaub durch eine Staubableitung 49 entfernt wird, über eine Turbinenrauchgaszuleitung 50 zur Arbeitsleistung in die Gasturbine 4.

[0017] Wie bei allen Dampferzeugern mit Fliessbettfeuerung werden die Heizflächen des Dampfsystems infolge des hohen Staubgehalts der Rauchgase nach der Wirbelschicht verhältnismässig rasch verschmutzen, so dass auch für diese Anlage eine Reinigungseinrichtung, beispielsweise nach dem Prinzip des Abklopfens oder Kugelstrahlens, vorgesehen werden muss. Die Mittel, mit denen die Ziele der Erfindung erreicht werden, bestehen also aus den drei Regelklappen 31, 32, 33 im Dampferzeuger, den Rauchgasnebenstromleitungen 39, 40, 46 und den in diesen Leitungen vorgesehenen Klappen 41, 47 sowie dem Kühler 42 und dem Ventilator 43. Durch die Stellung der . Klappen, den Kühlmitteldurchfluss durch den Kühler und die Förderleistung des Ventilators lässt sich die Wirbelschicht unter Vermeidung der Nachteile, die in der Wirbelschicht verlegte Kühlrohre mit sich bringen, durch die Wärmeabfuhr im Kühler 42 auf einer zulässigen Temperatur halten und die auf die Heizflächen im Dampfkessel übertragene Wärme der jeweils erforderlichen Dampfleistung optimal anpassen.

B e z e i c h n u n g s l i s t e

[0018] 

1 Dampferzeuger

2 Ladegruppe

3 Lufthauptleitung

4 Gasturbine

5 Verdichter

6 Startmotor

7 Luftzuführleitung

8 Anströmboden

9 Kühlluftleitung

10 Eintrittsstelle der Kühlluft

11 Aussenmantel des Dampferzeugers

12 Innenmantel des Dampferzeugers

13 Schlitze im Innenmantel 12

14 Aschenaustrageinrichtung

15 Kohlezuführeinrichtung

16 Additivzuführeinrichtung

17 Wirbelschicht

18 Vorverdampferrohrbündel

19 Ueberhitzerrohrbündel

20 Verdampferrohrbündel

21 Dampfsammler

22 Dampfleitung

23 Dampfturbogeneratorgruppe

24 Dampfturbine

25 Generator

26 Kondensator

27 Speisewasserpumpe

28 Trennwand

29 Trennwand

30 Trennwand

31 Nebenstromregelklappe

32 Nebenstromregelklappe

33 Nebenstromregelklappe

34 Rauchgasableitung

35 Zyklonstaubabscheider

36 Staubrückführleitung

37 Injektor

38 Staubeinführleitung

39, 40 Rauchgasnebenstromleitung

41 Rauchgasnebenstromklappe

42 Rauchgaskühler

43 Ventilator

44 Rauchgas/Luft-Mischer

45 Leitung

46 Sekundäre Rauchgasnebenstromleitung

47 Sekundäre Rauchgasnebenstromregelklappe

48 Elektrofilter

49 Staubableitung

50 Turbinenrauchgaszuleitung

Ansprüche

1. Dampfkraftwerk mit druckgefeuertem Dampferzeuger mit Fliessbettfeuerung, mit einer von den Rauchgasen des Dampferzeugers angetriebenen, aus einer Gasturbine und einem Verdichter bestehenden Ladegruppe, die die verdichtete Verbrennungsluft unter das Fliessbett fördert, um auf diesem eine Wirbelschicht zu bilden, mit Einrichtungen zur Abscheidung, Filterung und Abführung der im Rauchgas enthaltenen staubförmigen Verunreinigungen sowie zur Steuerung und Regelung der Dampfleistung für die Dampfturbogeneratorgruppe, dadurch gekennzeichnet, dass alle Kesselheizflächen (18, 19, 20) ausserhalb der Wirbelschicht (17) des Fliessbettes angeordnet sind und dass die Einrichtungen zur Steuerung und Regelung der Dampfleistung aus im Dampferzeuger (1) angeordneten Nebenstromregelklappen (31, 32, 33) für das Rauchgas und aus einer nach dem Dampferzeuger (1) aus der Rauchgasableitung (34) abzweigenden Rauchgasnebenstromleitung (39, 40) bestehen, in der eine Rauchgasnebenstromklappe (41), ein Rauchgaskühler (42) und ein Ventilator (43) angeordnet sind und die unter dem Fliessbett in den.Dampferzeuger (1) einmündet.

2. Dampfkraftwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine sekundäre Rauchgasnebenstromleitung (46) vorgesehen ist, die eine Stelle der Rauchgasnebenstromleitung (39, 40) vor der Rauchgasnebenstromklappe (41) mit einer Stelle der Rauchgasnebenstromleitung (39, 40) nach dem Rauchgaskühler (42) verbindet und eine sekundäre Rauchgasnebenstromklappe (47) enthält, dass aus der .Rauchgasnebenstromleitung (39, 40) nach dem Ventilator . (43) eine Rauchgasabzweigung in einen Injektor (37) zur Einblasung von aus der Rauchgasableitung (34) abgeschiedenen festen unverbrannten Bestandteilen in das Wirbelbett vorhanden ist, und dass in der Rauchgasnebenstromleitung (39, 40) vor ihrer Einführung unter das Fliessbett des Dampferzeugers (1) ein Rauchgas/Luft-Mischer (44) vorgesehen ist, der mit einer Abzweigung aus der Lufthauptleitung (3) in Verbindung steht.

Zeichnung