DE1551252A1

DE1551252A1 - Steam power plant with reactor heat utilization

Info

Publication number: DE1551252A1
Application number: DE19651551252
Authority: DE
Inventors: Biersack Dipl-Ing Richard
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1965-12-14
Filing date: 1965-12-14
Publication date: 1969-10-16

Description

Dampfkraftanlage mit Rbaktorwärme-Ausnutzung Die Erfindung bezieht sich auf eine Dampfkraftanlage mit Sattdampferzeugung durch Reaktorwärme und Überhitzung durch eine mit herkömmlichen Brennstoffen beheizte 2euerung.Steam power plant with Rbaktorwärme-exploitation The invention relates on a steam power plant with saturated steam generation through reactor heat and overheating by a heating system heated with conventional fuels.

Es ist bekannt, bei Dampfkraftanlagen mit derartiger kombinierter Ausnutzung verschiedener Wärmequellen mit der Reaktorwärme Sattdampf oder nur schwach überhitzten Dampf zu erzeugen und diesen Dampf dann anschließend einem mit Ö1 oder Gas beheizten Kessel zuzuleiten, um dadurch überhitzten Dampf von einem Zustand zu erhalten, wie er wirtschaftlich in neuzeitlichen Dampfturbinen ausnutzbar ist. Der nachgeschaltete mit herkömmlichen Brennstoffen befeuerte Kessel enthält dabei im wesentlichen Überhitzerheizflächen. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine wirtschaftliche Ausnutzung der in der kombinierten Anlage zur Verwendung kommenden Brennstoffe herbeizuführen.It is known in steam power plants with such combined Utilization of various heat sources with the reactor heat, saturated steam or only weakly to generate superheated steam and this steam then subsequently a with Ö1 or gas heated boiler to thereby remove superheated steam to maintain a state that is economical in modern steam turbines is exploitable. The downstream boiler fired with conventional fuels essentially contains superheater heating surfaces. The invention has the task based on an economic exploitation of the use in the combined plant bring about coming fuels.

Die Erfindung besteht darin, daß bei Dampfkraftanlage der beschriebenen Art der mit Überhitzerheizflächen ausgestattete Kessel für eine größere Arbeitsmittelmenge als der Sattdampferzeuger bemessen ist und Economiser- und Verdampferheizflächen enthält. Dieser Kessel wird mit Vorteil mit Kohle beheizt und so bemessen, daß sein Anteil an der gesamten Wärmeerzeugung weniger als die Hälfte beträgt, wobei jedoch mehr als 6 % für die Dampferzeugung aufgewendet wird.The invention consists in that the steam power plant described Type of boiler equipped with superheater heating surfaces for a larger amount of working medium than the saturated steam generator and economiser and evaporator heating surfaces contains. This boiler is advantageously heated with coal and dimensioned so that Share of total heat generation is less than half, although more than 6% is used for steam generation.

Ein Teil der Speisewasser-Regenerativvorwärmung, z.B. im Bereich der Niederdruckvorwärmung, läßt sich beiden Systemen gemeinsam zuordnen, während ein anderer Teil der Speisewassur-Regenerativvorwärmung, z.B. im Bereich der Hochdruckvorwärmung, dem Arbeitsmittelteilstrom zugeordnet wird, der zum Reaktorwärme-Sattdampferzeuger durchfließt. So kann man an geeigneter Stelle, z.B. hinter der Speisewasserpumpe eine Teilung des Arbeitsmittelstromes vornehmen, wobei der eine Teilstrom durch die Hochdruck-Regenerativ-Vorwärmanlage geführt ist und dann zum Verdampfer geführt wird, der direkt oder indirekt über einen Wärmetauscher durch die Reaktorwärme aufgeheizt wirä: Der andere Teilstrom ist dann durch rauehgasbeheizte Vorwärm- Heizflächen geführt, die im befeuerten Kessel liegen. Dieser Kesselteil enthält außerdem-noch die Verdampfer- heizflächen für diesen Arbeitsmittelteilstrom. Das verdampfte Arbeitsmittel beider Teilströme kann vor den Überhitzerheizflächen zusammengeführt werden, die den Haupt- anteil des befeuerten Kessels bilden. Gegebenenfalls kann der beheizte Kessel mit einem gegenüber dem mit Reaktorwärme be- triebenen System erhöhten Druck arbeiten, indem beispielsweise der dem befeuerten Kessel zugeführte Arbeitsmittelteilstrom einer zusätzlichen höheren Druckstufe der Speisewasserpumpen- anlage entnommen wird. Das Zusammenführen der beiden Dampf-Teilströme kann vor, innerhalb oder hinter dem Überhit zer erfolgen. Die letztge- nannten Möglichkeiten erfordern zumindest teilweise eine getrennte Rohrführung der Überhitzerheizflächen. Die Erfindung ermöglicht eine wirtschaftliche Ausnutzung der herkömmlichen Brennstoffe im befeuerten Kessel. Bei einem befeuerten Hessel g der ausschließlich überhitzerheizfläehen enthält, ist es kaum innögl ich, den Rauchgasen so viel Wärme entziehen und diese auf eine so niedrige Ausgangstemperatur abzukühlen, daß die Austritt stempe.ratu.r der Rauchgase am so niedrig liegt, wie dies bef reinen mit nerkömmlichen .'i-'_-:cnnstoffen befeuerten Kesseln üblich und wi.nschenswert ist. ugegezsuber sieht die Erfindung üuer eine solche Dimenäyoriierurig des Kessels und des Arbeitsmittelflusses vor, daß in den Economiser-Heizflächen, gegebenenfalls auch luftvorwärmern, den Rauchgasen entsprechend Wärme entzogen wird, daß die Rauchgase hinreichend abgekühlt werden.Part of the feed water regenerative preheating, e.g. in the area of low pressure preheating, can be assigned to both systems, while another part of the feed water regenerative preheating, e.g. in the area of high pressure preheating, is assigned to the partial flow of working fluid that flows through to the reactor heat-saturated steam generator. So you can make a division of the working medium flow at a suitable point, for example behind the feedwater pump, with one partial flow being passed through the high-pressure regenerative preheating system and then being passed to the evaporator, which is directly or indirectly via a The heat exchanger is heated up by the reactor heat: The other partial flow is then through raw gas heated preheating Out of heating surfaces, which are in the fired boiler. This part of the boiler also contains the evaporator heating surfaces for this partial flow of working medium. The evaporated working fluid of both partial flows can be in front of the Superheater heating surfaces are brought together, which are the main form part of the fired boiler. If necessary, the heated boiler with an opposite to that charged with reactor heat driven system working by increased pressure, for example the partial flow of working medium supplied to the fired boiler an additional higher pressure stage of the feed water pump system is removed. The merging of the two steam substreams can be done before, take place inside or behind the superheater. The last The mentioned possibilities require at least partially one separate pipe routing of the superheater heating surfaces. The invention enables economical use of the conventional fuels in the fired boiler. At a fired boilers g of exclusively superheater heating surfaces contains, it is hardly possible that the smoke gases contain so much heat withdraw them and bring them to such a low starting temperature to cool down so that the outlet stempe.ratu.r the flue gases at is as low as it is pure with conventional .'i -'_-: fuel-fired boilers is common and desirable. In contrast, the invention provides for such a dimension of the boiler and the flow of working medium that in the economiser heating surfaces, possibly also air preheaters, heat is withdrawn from the flue gases accordingly, so that the flue gases are sufficiently cooled.

Um auch verschiedenen Betriebszuständen gerecht zu werden, kann man den befeuerten Kesselteil für sich wiederum weiter unterteilen, z.B. in zwei Halblastkessel, von denen jeder so ausgelegt ist, daß bei Ausfall eines der beiden Halblastkessel der eine die gesamte Dampfmenge bei erhöhtem Druckabfall im Überhitzer und bei abgesenkter Frischdampftemperiatur ausreichend zu überhitzen vermag. Naturgemäß kann man aber auch eine Aufteilung in ungleiche Kesselteile vornehmen oder auch eine mehrfache Unterteilung vorsehen.In order to cope with different operating conditions, one can Subdivide the fired boiler part further, e.g. into two half-load boilers, each of which is designed so that if one of the two half-load boilers fails one the total amount of steam with an increased pressure drop in the superheater and with a reduced pressure drop Live steam temperature is able to sufficiently overheat. But of course you can also make a division into unequal boiler parts or multiple ones Provide subdivision.

An Hand der Zeichnung soll die Erfindung näher erläutert werden. Fig. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel in seinen für die Erfindung wesentlichen Teilen in stark vereinfachter schematischer Darstellung, während Fig. 2 eine abgewandelte Schaltung im Ausschnitt veranschaulicht.The invention is to be explained in more detail with reference to the drawing. Fig. 1 shows an embodiment in its essential parts for the invention in a greatly simplified schematic representation, while FIG. 2 shows a modified one Circuit illustrated in detail.

Das im Turbinenkondensator 1 niedergeschlagene Arbeitsmittel wird durch die Kondensatpumpe 2 zur Niederdruck-Regenerativvorwärmanlage geführt, von der drei Stufen 3, 4 und 5 veranschaulicht sind. Mit 6 ist der Speisewasserbehälter, mit 7 die Speisewasserpumpe bezeichnet. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Speisewasserpumpe so bemessen, daß mit einem Frischdampfdruck von etwa 100 ata oder weniger gearbeitet wird. Die Bemessung dieses Druckes steht in Zusammenhang mit dem Dampfzustand am Ausgang des mit Reaktorwärme beheizten Kesselteiles. Der Druck des dort erzeugten Naßdampfes, Saudampfes oder mäßig überhitzten Dampfes kann beispielsweise zwischen 50 und 120 ata,liegen.The working fluid precipitated in the turbine condenser 1 is passed through the condensate pump 2 to the low-pressure regenerative preheating system, from of the three stages 3, 4 and 5 are illustrated. With 6 is the feed water tank, with 7 denotes the feed water pump. With the one shown Embodiment the feed water pump is dimensioned so that with a live steam pressure of about 100 ata or less is being worked. The dimensioning of this pressure is related with the steam state at the outlet of the boiler part heated with reactor heat. Of the Pressure of the wet steam generated there, steam or moderately superheated steam can for example between 50 and 120 ata.

Hinter der Speisewasserpumpe 7 ist der Speisewasserstrom in zwei Teilströme 8 und 9 aufgeteilt,-wobei der Teilstrom 8 die Hochdruck-Speisewasser-Regenerativvorwärmanlage mit den Vorwärmstufen 10, 1.1, 12 und 13 durchsetzt und zum Wärmetauscher 14 gelangt, in welchem dieser Arbeitsmittelteilstrom verdampft wird. Der Reaktor ist mit 15 bezeichnet, ein Zwischenkreislauf 16 enthält die Umwälzpumpe 17.Behind the feed water pump 7, the feed water flow is in two partial flows 8 and 9 divided, -wherein the partial flow 8 is the high-pressure feed water regenerative preheating system interspersed with the preheating stages 10, 1.1, 12 and 13 and reaches the heat exchanger 14, in which this partial flow of working medium is evaporated. The reactor is at 15 designated, an intermediate circuit 16 contains the circulating pump 17.

Der Teilstrom 9 gelangt zum befeuerten-Kessel 18, der nicht näher dargestellte Economiser- und Verdampferheizflächen enthält. Der Überhitzer ist mit 19 bezeichnet und dient sowohl der@Überhitzung des im Kessel 18 verdampften Arbeitsmittelteilstromes als auch des über die Zeitung 20 vom Wärmetauscher 14 herangeführten Teilstromes, wobei, wie oben erwähnt, der Überhitzer 19 gegebenenfalls auch ganz oder teilweise mit getrennten Rohrsystemen, insbesondere bei unterschiedlichen Drücken für die beiden Teilströme ausgestattet sein kann.The partial flow 9 reaches the fired boiler 18, which is not closer Includes economizer and evaporator heating surfaces shown. The superheater is with 19 denotes and serves both to superheat the partial flow of working medium evaporated in the boiler 18 as well as the partial flow brought in from the heat exchanger 14 via the newspaper 20, wherein, as mentioned above, the superheater 19 optionally also in whole or in part with separate pipe systems, especially with different pressures for the can be equipped with both partial flows.

An die Frischdampfleitung 21 ist der Hochdruckteil 22 der Dampfturbine 23 angeschlossen, wobei der zweiflutige Niederdruckteil 24 a und 24 b dem Hochdruckteil 22 entweder unmittelbar nachgeschaltet ist oder ein Zwischenüberhitzer hier eingeschaltet sein kann. Der Zwischenüberhitzer ist dann dem Kessel 18 ebenfalls zuzuordnen.The high-pressure part 22 of the steam turbine is attached to the live steam line 21 23 connected, the double-flow Low pressure part 24 a and 24 b is either connected immediately downstream of the high-pressure part 22 or a reheater can be switched on here. The reheater is then the boiler 18 as well assign.

Von der gesamten Wärmeerzeugung fällt bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ein Anteil von etwa 30 bis 45 % auf den Kessel 18 mit dem Überhitzer 19. Dieser Kessel ist wiederum so bemessen, daß der überwiegende Teil, z.B. etwa 60 bis 80 @, seiner Wärmeerzeugung der Überhitzung zugute kommt.In the exemplary embodiment shown, all of the heat generated is generated a share of about 30 to 45% on the boiler 18 with the superheater 19. This The boiler is dimensioned in such a way that the majority, e.g. about 60 to 80 @, its heat generation benefits from overheating.

Wenn der befeuerte Kessel für einen höh,.-,. Dampfdruck als der mit Reaktorwärme betriebene Kessel ausgelegt wird, kann man daran denken, auf überkritischen Druck überzugehen. Auf diese Weise könnte man den Naßdampf oder Sattdampf, der vom Reaktorteil herangeführt wird, auftrocknen und beispielsweise auf eine Temperatur von 300oC mit strömendem und kondensierenäem Dampf in einer ersten Stufe in einem Oberflächen-Wärmeaustauschapparat erhitzen. Die zweite Überhitzungsstufe wird dann durch die im befeuerten Kessel angeordneten Überhitzerheizflächen gebildet. Eine derartige zweistufige Überhitzung des Arbeitsmittels hat besondere Bedeutung bei Anwendung einer Schmelzkammerfeuerung.If the fired boiler for a height, .- ,. Vapor pressure than that with Reactor heat operated boiler is designed, one can think of it as supercritical Pressure to pass. In this way you could use the wet steam or saturated steam from the Reactor part is brought up, dry and, for example, to a temperature of 300oC with flowing and condensing steam in a first stage in one Heat the surface heat exchanger. The second overheating stage then becomes formed by the superheater heating surfaces arranged in the fired boiler. One such two-stage overheating of the working medium is of particular importance Use of a melting chamber firing.

Während bei dem in Figur 1 dargestellten Ausführungsbeispiel der Speisewasserstrom unmittelbar hinter der Kesselapeisepumpe in zwei Teilströme aufgeteilt ist, zeigt Figur 2 eine Möglichzeit einer Aufteilung des Speisewasserstromes erst unmittelbar vor dem kohlebefeuerten Kessel einerseits und dem Reaktorwärmetauscher andererseits. Im kohlebeheizten Kessel ist es wünschenswert, die Abgastemperatur der Rauchgase so weit abzusenken, wie dies ohne unzulässige Taupunktunterschreitung möglich ist. Um den Rauchgasen möglichst viel Wärme zu entziehen, kann es daher von Vorteil sein, die gesamte Speisewassermenge durch entsprechend groß bemessene Bconomiser-Heizflächen fließen zu lassen.While in the embodiment shown in Figure 1, the feed water flow is divided into two partial flows immediately behind the boiler tape pump, shows FIG. 2 shows a possible time for dividing the feed water flow only immediately in front of the coal-fired boiler on the one hand and the reactor heat exchanger on the other hand. In the coal-fired boiler, it is desirable to keep the exhaust gas temperature of the flue gases lower as far as is possible without unduly falling below the dew point. In order to extract as much heat as possible from the flue gases, it can therefore be advantageous to the entire amount of feed water through appropriately sized Bconomiser heating surfaces to let flow.

Bei dem in Figur 2 dargestellten Ausführungsbeispiel ist dementsprechend der gesamte SpeisewasserzufluB durch rauchgasbeheizte Vorwärmer geführt. Hinter der mit 25 bezeichneten obersten Regenerativ-Vorwärmstufe durchströmt das Arbeitsmittel den Economiser 26. Erst hinter dieser Heizfläche wird die Aufteilung vorgenommen und ein Teilstrom zum Verdampfer 18 des kohlehefeuerten Kessels und der andere Teilstrom zum Wärmetauscher 14 geführt.In the embodiment shown in Figure 2 is accordingly the entire feed water supply is routed through flue gas-heated preheaters. Behind the uppermost regenerative preheating stage, denoted by 25, flows through the working medium the economiser 26. The division is only made behind this heating surface and one substream to the evaporator 18 of the coal-fired boiler and the other substream led to the heat exchanger 14.

Unter Anwendung dieses Prinzips ist es naturgemäß auch möglich, den Bconomiser 26 gegebenenfalls zwischen Niederdruck-Vorwärmstufen zu schalten oder auch eine beliebige Kombination der in Pigur 1 mit den in Figur 2 veranschaulichten Möglichkeiten zu bilden. Es kann gegebenenfalls auch bei einer Aufteilung des Speisewasserstromes unmittelbar hinter der Speisewasserpumpe, wie dies in Figur 1 veranschaulicht wird, eine Aufwärmung beider Teilströme mit Rauchjasen des Kessels 18 erfolgen, wenn der Economiser mit getrennter Rohrführung ausgestattet ist.Using this principle, it is of course also possible to use the Bconomiser 26, if necessary, to switch between low-pressure preheating stages or also any combination of those illustrated in Pigur 1 with those illustrated in FIG Opportunities to form. If necessary, it can also be used with a division of the feed water flow immediately behind the feed water pump, as illustrated in Figure 1, a warming up of both partial flows with smoke jets of the boiler 18 take place when the Economiser is equipped with separate pipe routing.

Es können dann entsprechende EconoAiser-Heizflächen parallel und in Reihe zueinander angeordnet werden.Corresponding EconoAiser heating surfaces can then be installed in parallel and be arranged in series with one another.

Claims

Claims @ 1. Steam power plant with saturated steam generation through Reactor heat and overheating by one heated with conventional fuels Firing, characterized in that the one equipped with superheater heating surfaces Boiler is designed for a larger amount of working fluid than the saturated steam generator and contains economizer and evaporator heating surfaces.

2. Plant according to claim 1, characterized characterized in that the fueled with conventional fuels, especially coal Boiler is dimensioned so that its share of the total heat generation is less than half, but more than 6% is used for steam generation.

3. Plant according to claim 1 or 2, characterized in that part of the feed water regenerative preheating, e.g. in the area of low pressure preheating, both systems have in common, while another part of the feed water regenerative preheating, e.g. in the area of high pressure preheating, assigned to the partial working medium flow passing through the reactor heat-saturated steam generator is.

4. Plant according to claim 1 to 3, characterized in that the fired Boiler contains heating surfaces for preheating the entire feed water flow.

5. Plant according to claim 1 to 4, characterized in that the fired boiler is preferably is further subdivided into two half-load boilers, each of which is dimensioned in such a way that that if one half-load boiler fails, the other uses the entire amount of steam at an increased Pressure drop in the superheater and with reduced steam temperature sufficient able to overheat.

6. Plant according to claim 1 to 5, characterized in that the fired boiler part is dimensioned for a higher working medium pressure than the reactor heat-saturated steam generator.