DE1054466B

DE1054466B - Steam power plant with single or multiple intermediate overheating and regenerative feed water preheating

Info

Publication number: DE1054466B
Application number: DEL27533A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Siegfried Kriese
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1957-04-30
Filing date: 1957-04-30
Publication date: 1959-04-09

Description

Dampfkraftanlage mit ein- bzw. mehrmaliger Zwischenüberhitzung und regenerativer Speisewasservo:rwärmung Im Zuge der Vervollkommnung des Dampfkreisprozesses werden zwecks weitgehender Angleichung an den idealen Carnot-Prozeß verschiedene Maßnahmen, wie ein- und mehrmalige Zwischenüberhitzung und regenerative Speisewasservorwärmung, angewendet. Die Zwischenüberhitzung bringt eine Annäherung an den Carnot-Prozeß in bezug auf die Wärmezufuhr im oberen Temperaturniveau, ergibt aber gleichzeitig eine Verschlechterung in bezug auf die Gestaltung der regenerativen Speisewasservorwärmung, für die der Heizdampf der Turbine entnommen wird, da durch die Zwischenüberhitzung auch die Überhitzungstemperatur des Heizdampfes erhöht wird, während für die Angleichung an den Carnot-Prozeß für die Speisewasservorwärmung nur Heizdampf mit Sattdampftemperatur verwendet werden sollte. Es ist daher naheliegend, den Heizdampf vor der Verwendung in den Speisewasservorwärmern zu enthitzen. In diesem Sinne wurden verschiedene Enthitzerschaltungen verwendet, die jedoch wärmetechnisch den Nachteil haben, daß sie hochwertige Überhitzungswärme zwar in ein etwas höheres Temperaturniveau als bei einer Schaltung ohne Enthitzer, aber doch nur in eine minderwertigere Form von Flüssigkeitswärme umwandein.Steam power plant with single or multiple reheating and regenerative feed water servo: heating In the course of perfecting the steam cycle become different for the purpose of extensive approximation to the ideal Carnot process Measures such as single and multiple reheating and regenerative feed water preheating, applied. The reheating brings an approximation to the Carnot process in relation to the heat supply in the upper temperature level, but results at the same time a deterioration in terms of the design of regenerative feed water preheating, for which the heating steam is taken from the turbine, because of the reheating also the superheating temperature of the heating steam is increased while for the equalization to the Carnot process for the feed water preheating only heating steam with saturated steam temperature should be used. It is therefore obvious to turn off the heating steam before using it to be heated in the feed water preheaters. With this in mind, they were different Desuperheater circuits used, which, however, have the thermal disadvantage that they high-quality overheating although in a slightly higher temperature level than with a circuit without a desuperheater, but only in an inferior form of Converting liquid heat.

Es sind daher auch Anlagen bekanntgeworden, bei denen die Enthitzung des Heizdampfes zur Zwischenüberhitzung des Hauptdampfes verwendet wird. Hierbei muß der zu überhitzende Arbeitsdampf eine niedrigere Temperatur als der Heizdampf haben. Ente sprechend dieser notwendigen Bedingung wird zur Zwischenüberhitzung ein auf einen niedrigeren Druck als der Druck des Heizdampfes für die Speisewasservorwärmung entspannter Dampf verwendet. Entsprechend dem niedrigen Druck des zwischenüberhitzten Dampfes ist aber die Ausbeute dieses Verfahrens zur Ausnutzung der Überhitzungswärme des Heizdampfes zur Arbeitserzeugung nur gering. Der enthitzte Heizdampf hat noch eine Druckenergie, die höher ist, als sie für die Speisewasservorwärmung benötigt wird. Aus diesem Grunde wird der Heizdampf in einer zur Hauptturbine parallel geschalteten Turbin,e entspannt. Für diesen Zweck wurden bereits Entnahme-Gegendruck- bzw. Entnahme-Kondensationsmaschinen vorgeschlagen. Beide Vorschläge haben erhebliche Nachteile. Bei der Entnahme-Gegendruckturbine wird die Leistung durch die Vorwärmer bestimmt und kann nicht geregelt werden. Wird eine Regelung vorgesehen, so ist sie nur auf Kosten einer Verschlechterung der regenerativen Speisewasservorwärmung möglich. Bei der Entnahme-Kondensationsmaschine darf die Enthitzung des Heizdampfes mit Rücksicht auf die Feuchtigkeit in den letzten Stufen nur gering sein, da sonst mit einer kurzfristigen Zerstörung der Schaufeln dieser Stufen gerechnet werden muß. Hieraus folgt aber, daß insbesondere für die Entnahmen höherer Drücke Heizdampf mit einem erheblichen Anteil an Überhitzungswärme für die Speisewasservorwärmer geliefert wird, was für den Regenerativprozeß nachteilig ist. Es ist auch bekanntgeworden, um den Anteil der Überhitzungswärme am Wärmeinhalt des Entnahmedampfes gering zu halten, den Teildampfstrom vor dem Zwischenüberhitzer abzuzweigen. Nachteilig hierbei ist aber, insbesondere bei einer nachgeschalteten Entnahme- und Kondensationsmaschine, daß schon bei höheren Drücken die Entspannung in das Sattdampf- bzw. in das Naßdampfgebiet hineinführt.Systems have therefore also become known in which the desuperheating of the heating steam is used for reheating the main steam. Here the working steam to be superheated must have a lower temperature than the heating steam to have. According to this necessary condition, reheating occurs on to a lower pressure than the pressure of the heating steam for the feed water preheating uses relaxed steam. According to the low pressure of the reheated But steam is the yield of this process to utilize the superheating heat of the heating steam to generate work is only slight. The heated steam still has a pressure energy that is higher than required for preheating the feed water will. For this reason, the heating steam is switched in parallel to the main turbine Turbin, e relaxed. Extraction counterpressure and extraction condensation machines have already been used for this purpose suggested. Both proposals have significant disadvantages. At the extraction back pressure turbine the output is determined by the preheater and cannot be regulated. Will If a regulation is provided, it is only at the expense of a deterioration in the regenerative Feed water preheating possible. In the case of the extraction condensation machine, the Desuperheating of the heating steam, taking into account the humidity in the last stages only be slight, otherwise the blades will be destroyed for a short time Levels must be calculated. From this it follows, however, that especially for the withdrawals higher pressures heating steam with a significant proportion of superheat for the Feed water preheater is supplied, which is disadvantageous for the regenerative process. It has also become known about the proportion of overheating in the heat content to keep the extraction steam low, the partial steam flow upstream of the reheater branch off. However, it is disadvantageous here, especially in the case of a downstream Extraction and condensation machine that even at higher pressures relaxation leads into the saturated steam or wet steam area.

Demgegenüber wird bei einer Dampfkraftanlage mit ein- bzw. mehrmaliger Zwischenüberhitzung und so durchgeführter regenerativer Speisewasservorwärmung, d aß für die Speisewasservorwärmung unter Vermeidung von Überhitzungswärme weitgehend Kondensationswärme verwendet und der Heizdampf für alle bzw. mehrere Stufen der Speisewasservorwärmung einer Entnahme der Hauptturbine vor der ersten bzw. zweiten Zwischenüberhitzung entnommen wird, erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß der Hauptturbine ein Zweidampfturbosatz derart nachgeschaltet ist, daß die Erstdampfmenge für den Zweidampfturbosatz ohne einen regeltechnischen Eingriff in den Erstdampfstrom vor der Turbine allein durch die Speisewasservorwärmer bestimmt wird, und zwar in der Weise, daß der gesamte Erstdampf von diesen Vorwärmern niedergeschlagen wird, ohne daß dieserErst- (ampf in den Kondensationsteil des Zweidampfturboatzes gelangt, der von einer regelbaren, der Haupturbine bei niedrigerem Druck als der Druck des ?rstdampfes für den Zweidampfturbosatz, aber nach [er Zwischenüberhitzung des Hauptdampfstromes entiommenen Zweitdampfmenge beaufschlagt wird, die ,ich nach der erforderlichen Leistung des gesamten '.weidampfturbosatzes richtet.In contrast, in a steam power plant with one or more times Intermediate overheating and regenerative feed water preheating carried out in this way, d ate largely for preheating the feed water while avoiding overheating Heat of condensation used and the heating steam for all or several stages of the Feed water preheating of a withdrawal from the main turbine before the first or second Reheating is removed, proposed according to the invention that the main turbine a two-steam turbo set is connected downstream in such a way that the primary steam for the Dual-steam turbo set without any technical control intervention in the primary steam flow the turbine is determined solely by the feedwater preheater, namely in the Way that all the first steam is knocked down by these preheaters, without that this first (ampf in the condensation part of the two-steam turbo-generator which comes from a controllable, the main turbine at lower pressure than the Pressure of the primary steam for the two-steam turbo set, but after reheating of the main steam flow is acted upon by the amount of secondary steam extracted, which, according to the required output of the entire '.weidampfturbosatz set.

Die Entspannung führt auch hier bereits bei höhe--en Drücken in das Sattdampf- bzw. sogar in das \aßdampfgebiet hinein, was jedoch ohne Nachteil für las Material geschehen kann, da der Dampf nur im Jntnahme-Gegendruckteil entspannt wird, während 'ür den Kondensationsteil überhitzter Zweitdampf geiefert wird. Da darüber hinaus die Menge des Erstlampfes allein durch die Vorwärmer ohne jeglichen Zegeleingriff vor der Turbine bestimmt wird, ist eine Versorgung der Speisewasservorwärmanlage mit weit-;ehend dem Optimum entsprechenden Dampfmengen ind Zuständen gewährleistet. Um die Fehlleistung des 7-weidampf-Nachschaltturbosatzes decken zu können ind auch eine Regelung der Leistung dieses Turbo-;atzes ohne Nachteile für den Gesamtprozeß durchiühren zu können, ist dem Entnahme-Gegendruckteil °_in mit überhitztem Zweitdampf gespeister Kondensations- bzw. Entnahme-Kondensationsteil nachgeschaltet. Der Zweitdampf für diesen Teil des Zwei-Jampf-Nachschaltturbosatzes wird dem Hauptturbosatz mit einem niedrigeren Druck als der Erstdampf für den Entnahme-Gegendruckteil, aber nach der Zwischenüberhitzung des Hauptdampfstromes, d. h. mit einer Temperatur, die bei weiterer Entspannung in den letzten Stufen des Kondensationsteiles nicht tiefer in das Naßdampfgebiet führt, als es für das Schaufelmaterial zulässig ist, entnommen. Die Regelung der Leistung des gesamten Zweidampf--'L\Tachschaltturbosatzes erfolgt durch eine Regelung der Zweitdampfmenge.Here, too, relaxation leads to the at high pressures Saturated steam or even into the \ aßdampfgebiet into which, however, without any disadvantage for read material can happen, since the steam only relaxes in the withdrawal counterpressure part while superheated secondary steam is supplied to the condensation section. There in addition, the amount of first steam alone by the preheater without any Control intervention is determined upstream of the turbine, is a supply of the feedwater preheating system with largely the optimum amounts of steam in states guaranteed. In order to be able to cover the deficiency of the 7-Weidampf rear-mounted turbo set, too a regulation of the performance of this turbo-etch without disadvantages for the overall process To be able to perform is the withdrawal counterpressure part ° _in with superheated secondary steam fed condensation or extraction condensation section connected downstream. The secondary steam for this part of the two-Jampf rear-mounted turbo set, the main turbo set is included a lower pressure than the primary steam for the extraction counterpressure part, but after reheating of the main steam flow, d. H. with a temperature not with further relaxation in the last stages of the condensation part leads deeper into the wet steam area than is permissible for the blade material, taken. The regulation of the output of the entire dual-steam - 'L \ speed switch turbo set takes place by regulating the amount of secondary steam.

Speisewasservorwärmer mit niedrigerem Heizdampfdruck als der Druck der letzten Entnahmen des Entnahme - Gegendruckteiles des Zweidampf - Nachschaltturbosatzes (also niedrigerem Druck als der Druck des Zweitdampfes am Eintritt in den Kondensationsteil diesesTurbosatzes) können entweder direkt aus der Hauptmaschine oder aber aus dem Kondensationsteil der Zweidampf-Nachschaltmaschine mit Heizdampf versorgt werden.Feed water preheater with lower heating steam pressure than the pressure of the last withdrawal of the withdrawal counterpressure part of the dual-steam downstream turbo set (i.e. lower pressure than the pressure of the secondary steam at the entry into the condensation section of this turbo set) can either be taken directly from the main engine or from the Condensation part of the two-steam downstream machine are supplied with heating steam.

Hieraus resultiert der Vorteil wesentlich kleinerer Zwischenüberhitzungsflächen und der Fortfall der sonst erforderlichen Enthitzer für den Erstdampf. Als wesentlicher Vorteil ist weiterhin anzusehen, daß die Regelung der Leistung der Zweidampfturbine durch einen mit überhitztem Zweitdampf betriebenen Kondensationsteil bei gleichzeitiger Bereitstellung nur wenig überhitzten Dampfes, Sattdampfes oder sogar Maßdampfes für die Speisewasservorwärmung bereits bei höheren Drücken aus einem mit vor der Zwisehenüberhitzung der Hauptmaschine entnommenen Dampf betriebenen Entnahme-Gegendruckteil bei Ausnutzung der Überhitzungswärme und Druckenergie dieses Dampfes zur Arbeitserzeugunz ohne wesentliche Erosionsgefahr für das Schaufelmaterial der Turbinenstufen gewährleistet wird. Hierdurch ergibt sich bei guter Betriebssicherheit eine stets gute Gestaltung des Gesamtprozesses.This results in the advantage of significantly smaller reheating surfaces and the elimination of the otherwise necessary desuperheaters for the primary steam. A further significant advantage is that the control of the output of the two-steam turbine by a condensation section operated with superheated secondary steam while providing only slightly superheated steam, saturated steam or even standard steam for preheating of the feed water, even at higher pressures from a steam taken from the main engine before the two-way overheating operated extraction counterpressure part is guaranteed by utilizing the overheating heat and pressure energy of this steam for Arbeitsserzeugunz without any significant risk of erosion for the blade material of the turbine stages. This results in an always good design of the overall process with good operational reliability.

Die Zweidampfturbine wird zweckrnäßigerweise zum Antrieb irgendwelcher Hilfsantriebe im Kraftwerk, vorzugsweise der Kesselspeisepumpe, oder aber auch zum Antrieb eines Ausgleichsgenerators verwendet. Um die Zwei dampfturbine für nicht zu hohen Druck auslegen zu müssen, kann es, insbesondere für Anlagen mit zwei- und mehrmaliger Zwischenüberhitzung, zweckmäßig sein, den Erstdampf für die Zweidampfturbine nicht vor der ersten, sondern etwa erst vor der zweiten Zwischenüberhitzung zu entnehmen.The two-steam turbine is expediently used to drive any Auxiliary drives in the power plant, preferably the boiler feed pump, or else for Drive of a compensation generator used. To the two steam turbine for not To have to design too high pressure, it can, especially for systems with two and repeated reheating, it may be expedient, the primary steam for the two-steam turbine not to be taken before the first, but rather before the second reheating.

An Hand der Zeichnung wird ein Beispiel der Erfindung näher erläutert.An example of the invention is explained in more detail with reference to the drawing.

Die Dampfkraftanlage nach der Erfindung besteht aus einem Kessel 1 und einer Hauptmaschine mit dein Hochdruckteil 2 und dem Niederdruckteil 3, die über eine gemeinsame Welle einen Generator 4 antreiben. Zwischen Kessel 1 und Hochdruckteil 2 liegt ein Frischdampfüberhitzer 5 und zwischen Hochdruckteil 2 und Niederdruckteil 3 ein Zwischenüberhitzer 6. Die Hauptmaschine arbeitet auf einen Kondensator 7. Vor Eingang in den Zwischenüberhitzer 6 wird über die Leitung 14 leicht überhitzter Dampf entnommen und dem Entnahmegegendruckteil 8' einerZweidampfturbine 8 zugeführt, von der aus über Entnahmeleitungen 13 ein Teil der Speisewasservorwärmer versorgt wird. Die vor Eingang in den Zwischenüberhitzer 6 entnommene Dampfmenge entspricht der für die Versorgung der Speisewasservorwärmer benötigten Dampfmenge und wird allein von den an den Entnahme-Gegendruckteil des Zweidampfturbosatzes angeschlossenen Vorwärmern, im wesentlichen ohne eine Regelung vor diesem Turbosatz, bestimmt. Die unteren Vorwärmstufen werden von Entnahmen 12 direkt aus dem Niederdruckteil 3 beheizt. Die oberste Vorwärmstufe wird aus einer Entnahme 10 direkt aus dem Hochdruckteil 2 beheizt. Dem Kondensationsteil 8" der Zweidampfturbine 8 wird über eine Entnahmeleitung 11 überhitzter Dampf aus dem Niederdruckteil3 der Hauptturbine zugeführt. Die für den Kondensationsteil entnommene Menge richtet sich nach der Differenz zwischen der benötigten und der vom Entnah.me-Gegendruckteil gelieferten Leistung des Nachschaltniebenturbosatzes und wird entsprechend den Erfordernissen durch ein Regelorgan vor dem Kondensationsteil dieses Turbosatzes geregelt. Der Abdampf des Kondensationsteiles 8" wird einem Kondensator 9 zugeführt.The steam power plant according to the invention consists of a boiler 1 and a main machine with the high pressure part 2 and the low pressure part 3, the Drive a generator 4 via a common shaft. Between boiler 1 and high pressure part 2 there is a live steam superheater 5 and between the high-pressure part 2 and the low-pressure part 3 a reheater 6. The main machine works on a condenser 7. Before entering the reheater 6, the line 14 is slightly overheated Steam is withdrawn and fed to the withdrawal counterpressure part 8 'of a twin-steam turbine 8, from which some of the feedwater preheaters are supplied via extraction lines 13 will. The amount of steam withdrawn before entering the reheater 6 corresponds the amount of steam required to supply the feedwater preheater and is solely from those connected to the extraction counterpressure part of the two-steam turbo set Preheating, essentially without a control before this turbo set determined. the Lower preheating stages are heated by withdrawals 12 directly from the low-pressure part 3. The top preheating stage is taken from a withdrawal 10 directly from the high-pressure part 2 heated. The condensation part 8 ″ of the two-steam turbine 8 is via an extraction line 11 superheated steam from the low-pressure part 3 is supplied to the main turbine. The for the amount withdrawn from the condensation part depends on the difference between the power required by the rear-drive turbo set and the power supplied by the Entnah.me counter-pressure part and is according to the requirements by a control element in front of the condensation section this turbo set regulated. The evaporation of the condensation part 8 ″ becomes a condenser 9 supplied.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Steam power plant with single or multiple reheating and regenerative feed water preheating carried out in such a way that for feed water preheating while avoiding overheating, largely condensation heat is used and the heating steam for all or several stages of feed water preheating Removal of the main turbine before the first or second reheating is, characterized in that the main turbine is a two-steam turbine set in such a way downstream is that the primary steam for the two-steam turbo set without one technical control intervention in the primary steam flow upstream of the turbine solely by the Feedwater preheater is determined, in such a way that the entire first steam is precipitated by these preheaters without this initial steam in the condensation section of the two-steam turbine set, which comes from a controllable, the main turbine at lower pressures than the pressure of the primary steam for the two-steam turbine generator, but taken after reheating of the main steam flow Secondary steam volume is acted upon, which is. according to the required output of the entire two-steam turbine set directs.

2. Steam power plant according to claim 1, characterized in that for withdrawals higher pressure than the reheating pressure in a known manner heating steam for feed water preheating is taken directly from the main engine.

3. Steam power plant according to claims 1 and 2, characterized in that lower for withdrawals Pressure than the pressure of the secondary steam of the two-steam turbine of the heating steam for feedwater preheating is directly entnooned from the main engine.

4. Steam power plant according to the claims 1 to 3, characterized in that the two-steam turbine for driving a boiler feed pump, a house generator, equalizing generator or any work machine is.

5. Steam power plant according to claims 1 to 4, characterized in that the primary steam before entering the two-steam turbine in a desuperheater for heat Uses. Publications considered: German Patent No. 420008; German Auslegeschriften Nos. 100'4196, 1001286; German interpretation document L 18253 Ial14h (published May 17, 1956).