Verfahren und Einrichtung zur Regelung :der Zwischendampftemperatur in einem Dampfkessel, insbesondere in einem druckgefeuerten Dampfkessel Die .Erfindung bezieht sich auf .-,in Verfahren ,zur Regelung der Zwischendampftemperatur in !einem Dampfkessel, insbesondere in einem druckgefeuerten Dampfkessel,
und auf eine Einrichtung zur Durchfüh rung dieses Verfahrens.
Es ist bekannt, bei Dampfkesseln von Dampfkraft- werken mit Turbinenbetrieb den in der Turbine teil- weise entspannten Dampf nochmals zu überhitzen und zur weiteren Entspannung in -die Turbine zurück- zuführen. Es ist üblich,
die Überhitzung ides Zwi schendampfes .aus der Turbine .ebenfalls in den. Dampfkesseln des Kraftwerkes ,durchzuführen. Hier- durch ergeben sich aber bei derartigen Dampfkesseln Schwierigkeiten in der Regelung, da sowohl .der Frischdampf als auch der Zwischendampf innerhalb eines bestimmten Lastbereiches jeweils konstante Austrittstemperaturen aus dem Kessel haben müssen.
Um :diese Bedingung zu erfüllen, muss eine Reihe von Massnahmen in der Regelung des Kessels getroffen werden, welche jedoch bisher nie voll befriedigen konnten.
Das gleiche gilt in vermehrtem Mass auch für druckgefeuerte Kessel eines kombinierten Gas- Dampfturbinenprozesses., in welchem nicht nur die Frischdampf- und Zwisahendampftemparabur kon stant gehalten werden muss, sondern auch die Aus- trittstemperatur der Gase .aus dem :
Kessel nur in gerin gen Grenzen variieren darf, @da diese Gase zum An- trieb einer Gasturbine dienen. Es ist dabei @gleich- gültig, ob diese Gasturbine nur den Ladeverdichter für die Verbrennungsluft antreibt oder auch Nutz energie erzeugt.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgaben stellung war daher, diese Schwierigkeiten in der Kon- stanthaltung bzw. Regelung :der ZwischenJampftem- peratur zu vermeiden.
Dies wirddurch das Verfahren nach .der Erfindung dadurch erreicht"dass,der Kessel aus zwei oder mehreren annähernd gleich grossen Blöcken .besteht, in welchen die Heizgasströme par allel, die Wasser- und Dampfströme jedoch wechsel- seitig so hintereinandergeschaltet sind,
dass durch entsprechende Regelung der Feuerung der einzelnen Kesselblöcke die Überhitzungstemperatur des Zwi schendampfes und die des Frischdampfes über einen grösseren Lastbereich ohne zusätzliche Regeim.assnah- men annähernd konstant gehalten wurden.
Die Erfindung .bezieht sich ferner auf -eine Ein richtung zur Durchführung des Verfahrens, die da durch gekennzeichnet ist, !dass die Heizflächen für die Zwischenüberhitzung in einem Kesselblock ange ordnet und die Heizflächen für die Frischdampfüber- hitzung zum grössten Teil oder ganz in dem oder den anderen Kesselblöcken untergebracht sind, wobei die einzelnen Kesselblöcke gasseitig an mindestens einer Stelle miteinander verbunden sind.
Vorteilhaft können ausserdem die Wasser- und Dampfströme welchselseitig so bintereinanderge,schal- tet werden, dass .in jeder Heizflächengruppe die für das Rohrmaterial zulässige höchste Rohrwandtem- p,enatur möglichst gleichmässig,aus.genützt wird.
Vorteilhaft können sämtliche Kesselblöcke mit den Gasen einer einzigen Feuerung parallel beauf- sehlagt werden. Es besteht aber .auch,diz Möglichkeit, jedem einzelnen Kesselblock .eine eigene Feuerung zu- zuordnen, wobei in sämtlichen Blöcken zweckmässig annähernd gleiche Feuerraumtemperaturen herr schen.
Besonders gilt ,dies für druckgefeuerte Kessel, be;i welchen 2die Heizgase ,den Kessel mit relativ hoher Temperatur verlassen, um in der oder Iden Gasturbi nen Arbeit zu leisten.
Vorteilhaft kann die Auslegung ,der Heizflächen der einzelnen Kes,selblöckederart er- folgen, dass bei Vollast die Abgastemperaturen in den Einzelkesselblöcken annähernd idie,gleichen sind.
Mit dem vorliegenden Verfahren :ist es möglich, ohne besondere zusätzliche Massnahmen. sowohl die Zwischendampfüberhitzungstemperatur .als auch die Frischdampfüberhitzungs:temperatur durch Regelung der Feuerungen der einzelnen Kesselblöcke ,angenä hert konstant zu halten, ohne dass sich :
die Massnah men zur Regelung dieser beiden Temperaturen gegen seitig beeinflussen, wie dies bei Anordnung in einer Kesseleinheit zwangläufig der Fall ist. Ferner besteht durch eine Aufteilung der Heizflächen auf mehrere Blöcke die Möglichkeit, die einzelnen Heizflächen gasseitig bzw.
wasser- und ,dampfseitig so zuschalten, dass man beispielsweise trotz hoher Gastemperaturen: und überhitzungstemperaturen mit Rohrwandtem- peraturen auskommt, für deren Beherrschung nur ferritisches Rohrmaterial erforderlich ist. Hierdurch kann die, Verwendung des,
wesentlich teureren auste- nitischen Rohrmaterials vermieden werden.
Zur Durchführung des vorliegenden Verfahrens können zweckmässig konstruktive Massnahmen getrof fen werden, .um idie gas-, Wasser- und dampfseitigen Verbindungen der einzelnen Kesselblöcke unterem ander derart auszubilden, dass verschiedenartige Wärmedehnungen aufgenommen werden.
Zu diesem Zweck können die gasseitigen Verbindungen zwischen den einzelnen Blöcken mit Kompensatoren,
Wehroh ren oder ähnlich elastischenGliedern ausgeführt sein. Zweckmässig können die Wasser- und dampfseitigen Verbindungsleitungender einzelnen Heizflächengrup- pen zwischen den einzelnen Blöcken durch ,diese gas- seitigen Verbindungsrohre hindurchgeführt sein.
Zur Aufnahme der unterschiedlichen Wärmedehnung können diese Rohre ferner vorteilhaft so weich und elastisch geführt sein, dass durch Verschiebung der einzelnen Fixpunkte gegeneinander keine übermässi gen zusätzlichen Beanspruchungen in ;den Rohren ent stehen können.
Zu diesem Zweck können die Rohrlei tungen als Rohrbögen oder Rohrschleifen ausgebildet sein.
Anhand der nachstehenden Figuren ist (die Erfin dung im folgenden an einem Ausführungsbeispiel nä her erläutert. Es zeigt: Fig. 1 einen in zwei Blöcke aufgeteilten, druckge feuerten Kessel in Form eines Prinzipschemas, wobei jeder Block eine eigene Feuerung besitzt.
In Fig. 2 ist die Verbindung zweier Kesselblöcke in einem prinzipiellen Schnittbild dargestellt.
In Fig. 1 stellen 1 und 2 die Mantelschalen zweier druckgefeuerter Kesselblöcke dar. Diese besitzen je einen Cl- oder Gasbrenner 3, der mit Hilfe der vor verdichteten Vebrennungsluft öl oder Gas verfeuert. In den Strahlungsbrennkammern 4 oder 5 .geben die unter Druck stehenden Gase ,
ihre Wärme in erster Linie durch Strahlung @an die Kühlelemente (Rohre) ab, welche die Wand der Strahlungskammern 4 und 5 möglichst lückenlos .auskleiden. Nach entsprechender Abkühlung in den Strahlungskammern 4 und 5 treten die Gase in die direkt anschliessenden Konvektions- züge 6
und 7 ein und strömen schliesslich ran Aden öffnungen 8 und 9 .aus den Kesselblöcken aus, um ihre restliche Energie in einer nicht dargestellten Gasturbine abzugeben. Die beiden Kesselblöcke. sind beispielsweise mit Stützen 10 im Kesselhaus fix gela gert.
Zwischen den Kesselblöcken besteht gasseitig in der Nähe ides Angriffspunktes der Stützen 10 eine ,entsprechende Verbindung 11. Diese ist iin Fig. 1 zur Aufnahme der Wärmedehnungen .als elastisches Well- rohr 12 ausgeführt.
Zum Zwecke ider tannähernden Konstanthaltung ider Austrittstemperaturen des Frischdampfes, des Zwischendampfes,
und der Heizgase durch entspre chende Regelung der Feuerungen der einzelnen Kes- selblöcke sind in Fig. 1 idie einzelnen Heizflächen- gruppen wasser- und dampfseitig in besonderer Rei henfolge hinteneinandergesch.altet. Das Kesselspeise wasser strömt bei 13 zu und wird mit der Speise pumpe 14 in den Sammler 15 des
Vorwärmers und ersten Verdampfers 16 im Kesselblock 1 gedrückt. Aus .d;iesem strömt Idas Dampf-Wasser-Gemisch durch die Verbindungsleitung 17 im .Gaskanal 11 in .den zweiten Verdampfer 18, welcher in (der Strah- lungskammer 5 des Kesselblockes 2 angeordnet ist. Die Restverdampfung und erste Überhitzung erfolgt in ;
den Heizflächen 19 im Konvektiouszug 7 des Kesselblockes 2. Der leicht überhitzte Dampf strömt durch die Leitung 20, welche ebenfalls durch den gasseitigen Verbindungskanal 1.1 geführt ist, in den zweiten überhitzer 21 in der Strahlungskammer 4 ides Kesselblockes 1.
Aus diesem strömt der Dampf durch die Verbindungsleitung 22, welche auch durch den :gasseitigen Verbindungskanal 11 führt, in den dritten überhitzer 23, welcher .in der Strahlungs- kammer 5 des Kesselblockes 2 angeordnet ist. Die restliche Überhitzung erfolgt im vierten überhitzer 24 im Konvektionszug 7 des Kesselblockes 2.
Aus dem Sammler 25 des Ü.berhitzers 24 strömt der Dampf durch die Frischdampfleitung 26 zum Hoch idruckteil 27 der Dampfturbine. Aus ;diesem tritt ider Dampf nach teilweiser Entspannung durch die Leitung 28 .aus und strömt zurück in den Zwischen überhtzer 29, welcher im Konvektionszug 6 :
des Kesselblockes 1 angeordnet ist. -Der Zwischenüber- ;hitzer 29 wird vom Dampf tim Gleichstrom zu ,den Heizgasen durchflossen und tritt, durch die Leitung 30 überhitzt, in den Niedendruckteil 31 der Dampf- turbine ein.
Durch die Leitung 32 strömt der Dampf in :den im Bild nicht dargestellten Kondensator. Die gemeinsame Welle 33 der Hochdruckturbine 27 und fder Niederdruckturbine 31 treibt den Generator 34 an.
In Fig. 2 sind Ausschnitte der beiden Kessel blöcke gemäss Fsg. 1 ,im Schnittdargestellt. Es gelten die gleichen Bezeichnungen wie in Fig. 1.
Die beiden Strahlungskammern 4 und 5 der Kesselblöcke 1 und 2 sind gasseitig durch eine Leitung 11 über einen Kompensator 35 :
elastisch miteinander verbunden. Gemäss der Schaltung in Fig. 1 ,ist der untere Teil iderStrahlungskammer 4 mit ,den Heizflächen 21 ausgekleidet. Die nebeneinander liegenden Rohre münden in den unteren Sammler 36, von welchem aus eine Verbindungsleitung 22 durch den Gaskanal 11 .in den Kesselblock 2 führt.
Der untere Teil der Strahlungskammer 5 des Kesselblockes 2 ist mit den Heizflächen 23 @aus,gekleidet, in deren oberem Sammler 37 die Verbindungsleitung 22 .aus den Sammlern 36 einmündet. Da die Sammler 36 und 37 zweckmässig als Fixpunkte innerhalb jedes Kessel blockes ausgebildet werden, muss die Verbindungs leitung 22 die gesamten im Betrieb auftretenden Wärmedehnungen elastisch .aufnehmen können.
Zu diesem Zweck ist die Verbindungsleitung 22 sowohl in der Strahlungskammer 4 .als auch in @d:er Strah lungskammer 5 in Form einer räumlichen Schleife 38 geführt, welche die elastische Aufnahme der auf tretenden Wärmedehnungen gestatten. Von einer Heizfläche im oberen Teil der Strahlungskammer 4 führt eine Verbindungsleitung 39 zu dem Sammler 40 im oberen Teil der Strahlungskammer 5.
Diese Verbindungsleitung 39 .ist beispielsweise .mit .den Fix punkten 41 an den Wandungen der Strahlungskam mern 4 und 5 befestigt. Zur Aufnahme der unter schiedlichen Wärmedehnungen dient in diesem Fall eine Rohrschlange 42, welche im Gaskanal 11 .unter gebracht ist.
Von dem Sammler 43 der Heizflächengruppe 23 im unteren Teil der Strahlungskammer 5 führt eine Verbindungsleitung 45 zum Sammler 44,der Konvek- tionsheizfläche 24 im Konvektionszug 7.
Auch diese Verbindungsleitung ist zur elastischen Aufnahme d er Wärmedehnungen mit einer räumlichen Rohrschleife 45 versehen. Einen anderen Fall der Rohrführung zeigt schliesslich noch die Zuleitung 28 :aus dem Hochdruckteil der Turbine zum Sammler 46 des Zwischenüberhitzers 29 im Konvektionszug 6. Die Leitung 28 hat an ihrem Durchtritt durch Iden Kessel mantel einen Fixpunkt und die Dehnungen zwischen diesem Fixpunkt und dem Sammler 46 werden mit Hilfe einer Rohrschlange 47 aufgenommen.
Das erfindungsgemässe Verfahren und die eben falls erfindungsgemässe Einrichtung zur Durchfüh- rung desselben sind auf die in den Zeichnungen dargestellten Beispiele nicht beschränkt. So besteht z. B. die Möglichkeit, mehr als zwei Kesselblöcke nebeneinander anzuordnen oder die einzelnen Heiz flächengruppen anders zu schalten, als in Fig. 1 .dargestellt ist.