EP0595009A1 - Verfahren zum Betreiben einer Kraftwerksanlage sowie danach arbeitende Anlage - Google Patents

Verfahren zum Betreiben einer Kraftwerksanlage sowie danach arbeitende Anlage Download PDF

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EP0595009A1
EP0595009A1 EP93114883A EP93114883A EP0595009A1 EP 0595009 A1 EP0595009 A1 EP 0595009A1 EP 93114883 A EP93114883 A EP 93114883A EP 93114883 A EP93114883 A EP 93114883A EP 0595009 A1 EP0595009 A1 EP 0595009A1
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EP
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steam
power plant
steam turbine
flue gas
feed water
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EP93114883A
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EP0595009B1 (de
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Eberhard Dipl.-Ing. Wittchow
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Siemens AG
Siemens Corp
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Siemens AG
Siemens Corp
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Publication of EP0595009A1 publication Critical patent/EP0595009A1/de
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F22—STEAM GENERATION
    • F22B—METHODS OF STEAM GENERATION; STEAM BOILERS
    • F22B37/00—Component parts or details of steam boilers
    • F22B37/008—Adaptations for flue-gas purification in steam generators

Definitions

  • the invention relates to a method for operating a power plant with a fossil-fired steam generator, in which the heat contained in the flue gas from the furnace is used to generate steam for a steam turbine and the hot flue gas is denitrified, with preheated feed water under high pressure is evaporated, and the steam generated in this way is overheated before entering the steam turbine and after partial relaxation in the steam turbine. It is also aimed at a power plant operated using this method.
  • the heating surfaces of the fossil-fired steam generator are connected to the water-steam cycle of the steam turbine.
  • the tubes which are connected to one another in a gas-tight manner to form the combustion chamber wall of the steam generator form an evaporator heating surface which is connected to the further heating surfaces which are likewise arranged within the steam generator.
  • These further heating surfaces are usually a high-pressure preheater or economizer for preheating the feed water and a high-pressure superheater for the final superheating of the generated steam, and an intermediate superheater for renewed overheating of the steam partially expanded in a high-pressure part of the steam turbine.
  • Steam is generated by transferring the heat contained in the flue gas from the furnace to the medium flowing in the water-steam cycle.
  • the heating surfaces are arranged to adapt to the temperature profile of the flue gas in different temperature ranges of the steam generator.
  • the intermediate superheater is usually arranged behind the high-pressure superheater and in front of the economizer in the flow direction of the flue gas.
  • a power plant with such a heating surface arrangement within the steam generator is known for example from EP-PS 0 054 601.
  • two further high-pressure preheaters which are connected upstream of this within the water-steam cycle, are provided and are arranged outside the steam generator.
  • the state of live steam i.e. the temperature and pressure of the steam when it enters the steam turbine is at a maximum pressure of 250 bar and a maximum temperature of 545 ° C.
  • a power plant with a denitrification plant or device operating on the principle of selective catalytic reduction (SCR process)
  • this is usually arranged inside the steam generator in the flow direction of the flue gas behind the economizer. Since the temperature of the flue gas inside the steam generator and thus also in the area of the denitrification plant changes when the power plant system changes, the working temperature of the denitrification plant falls below approx. 300 ° to 350 ° C in various operating states, especially in the partial load range. Adequate flue gas cleaning is then no longer possible.
  • the invention is therefore based on the object of designing a method for operating a power plant and a corresponding power plant in such a way that a particularly favorable temperature behavior for the function of the denitrification system is ensured, regardless of the load condition. This should be achieved with the least possible technical effort without restricting the overall efficiency of the power plant.
  • this object is achieved according to the invention in that the feed water is preheated only outside the steam generator and the flue gas is denitrified with the partially relaxed steam immediately after its heat exchange.
  • the invention is based on the consideration that the temperature of the steam at the outlet of the high-pressure part of the steam turbine is approximately constant regardless of the load condition of the power plant. Therefore, if the feed water is preheated only outside the steam generator, ie saving the economizer previously provided, and - seen in the direction of flow of the flue gas - the last water or steam-cooled heating surface of the reheater remains, due to the also almost constant steam temperature at the inlet of the reheater and the flue gas temperature in the area of the denitrification plant almost constant, almost independently of the load. As a result, particularly favorable reaction temperatures are always maintained for the denitrification plant even in the part-load range.
  • the preheating of the feed water can e.g. with the help of an additionally provided heating device.
  • the feed water is advantageously preheated by heat exchange with steam from the steam turbine.
  • a particularly favorable overall efficiency of the power plant is achieved if the pressure of the superheated steam is at least 260 bar in normal operation at full load before it enters the steam turbine.
  • the temperature of the partially released steam should be approximately constant before it overheats again and should not exceed 340 ° C, since this temperature is also the preferred working temperature of the DeNO x system.
  • the combustion chamber wall of which is designed as an evaporator heating surface and comprises a number of tubes which are connected to one another in a gas-tight manner and connected to their inlet ends by an inlet header, and which has an intermediate superheater in front of a DeNO x device in the flow direction of the flue gas, and
  • a feed water preheater connected on the inlet side to a steam turbine, the object is achieved according to the invention in that the feed water preheater is arranged outside the steam generator and on the outlet side is connected directly to the inlet header via a feed water line, and in that the reheater is arranged directly in front of the DeNO x device.
  • the advantages achieved by the invention therefore consist, in particular, in that, on the one hand, the flue gas temperature in the area of the denitrification plant is approximately constant, regardless of the load condition of the power plant.
  • the average combustion chamber wall temperature drops due to a comparatively large temperature difference of the medium at the inlet and outlet of the evaporator heating surface.
  • a fresh steam state at the inlet of the steam turbine can be achieved with a steam pressure of approximately 300 bar and a steam temperature of approximately 600 ° C, with the result that the carbon dioxide emissions of the power plant are particularly low.
  • FIG. 1 An embodiment of the invention is explained in more detail with reference to a drawing.
  • the figure shows a power plant with a steam generator which comprises a denitrification plant and the evaporator heating surface of which is directly connected on the inlet side to a feed water preheater arranged outside.
  • the power plant shown in the figure comprises a steam generator 2, the combustion chamber wall 3 of which is constructed to form a vertical gas flue from pipes 4 connected to one another in a gastight manner.
  • the tubes 4 of the combustion chamber wall 3 form the heating surface of an evaporator 5.
  • two high-pressure superheaters 6 and 7 and an intermediate superheater 8 are arranged within the steam generator 2 in a convection duct adjoining the vertical gas flue. These heating surfaces, i.e. the evaporator 5, the superheaters 6 and 7 and the reheater 8 are connected to the water-steam circuit 9 of a steam turbine 10.
  • a combustion system 12 is provided, into which a fuel line 14 opens. It is also inside the steam generator 2 in the flow direction of the flue gas RG generated in the furnace 12, a DeNO x device 15 for denitrification of the flue gas RG is arranged behind the reheater 8.
  • the tubes of the superheater 6 and 7 and the intermediate superheater 8 are connected to collectors 20 to 30 provided outside the steam generator 2.
  • the steam turbine 10 comprises a high pressure part 10a and a medium or low pressure part 10b, which together drive a generator 31.
  • the high-pressure part 10a of the steam turbine 10 is connected on the inlet side to the outlet header 20 of the superheater 7 via a live steam line 32.
  • the superheater 7 is connected via its inlet header 22 to the outlet header 24 of the superheater 6, which in turn is connected to a water-steam separation vessel 34 via its inlet header 26.
  • the water-steam separation vessel 34 is connected on the inlet side to the outlet ends of the tubes 4 of the evaporator 5.
  • the high-pressure part 10 a is also connected on the outlet side via a steam line 36 to the inlet header 28 of the reheater 8.
  • the outlet header 30 of the reheater 14 is connected via a steam line 38 to an inlet of the medium or low pressure part 10b of the steam turbine 10.
  • the medium or low pressure part 10b of the steam turbine 10 is connected on the output side to a condenser 40.
  • a condenser 40 This in turn is connected on the output side to a low-pressure condensate preheater 46 via a condensate line 42, into which a condensate pump 44 is connected.
  • This is on the output side via a feed water line 54 is connected to an inlet header 56, which in turn is connected to the inlet ends of the tubes 4 of the evaporator 5.
  • steam generated within the steam generator 2 is fed to the steam turbine 10.
  • the steam relaxes there and drives the steam turbine 10. This in turn drives the generator 31.
  • the steam is generated by heat transfer from the hot flue gas RG flowing through the steam generator 2 on the primary side to the water or water-steam mixture flowing through the steam generator 2 on the secondary side.
  • the flue gas RG is generated by combustion of fuel B supplied by the combustion system 12 via the fuel line 14.
  • the flue gas RG cooling down on the way through the steam generator 2 is denitrified in the DeNO x device 15.
  • the cleaned flue gas RG leaves the steam generator 2 in the direction of a chimney (not shown).
  • the expanded vapor emerging from the medium or low pressure part 10b flows into the condenser 40 and condenses there.
  • the condensate accumulating in the condenser 40 is conveyed into the feed water tank 48 via the condensate pump 44 and the low-pressure condensate preheater 46. From there, feed water is fed to the inlet manifold 56 of the evaporator 5 by means of the feed water pump 50 via the high-pressure feed water preheater 52.
  • the high-pressure feed water is preheated exclusively outside the steam generator 2.
  • the low-pressure condensate is also preheated outside the steam generator 2.
  • Both the high-pressure feed water preheater 52 and the low-pressure condensate preheater 46 are steamed for preheating fed to the steam turbine 10. This steam is removed from the medium or low-pressure part 10b at suitable extraction points 60 and fed via lines 62 and 64 to the low-pressure condensate preheater 46 and the high-pressure feed water preheater 52.
  • extraction steam is supplied to the feed water tank 48 via a line 66.
  • the preheated and pressurized feed water supplied to the steam generator 2 via the inlet header 56 is evaporated in the evaporator 5.
  • the water-steam mixture produced in this way flows into the water-steam separation vessel 34. There, water and steam are separated from one another. The water leaves the water-steam separation vessel 34 via a line 68.
  • the separated steam is fed to the evaporators 6 and 7 and overheated there.
  • the superheated steam flows through the live steam line 32 into the high-pressure part 10a of the steam turbine 10.
  • the temperature T 1 of the superheated steam when it enters the steam turbine 10 is, for example, 600 ° C.
  • the associated steam pressure is, for example, 300 bar, but at least 260 bar.
  • the temperature T2 of the steam emerging from the high-pressure part 10a with reduced pressure is about 300 to at most 340 ° C. before it is overheated again in the reheater 8.
  • This temperature T2 can be kept approximately constant regardless of the operating state of the power plant. Since - seen in the flow direction of the flue gas RG - the last water or steam-cooled heating surface is the reheater 8, and this is arranged in the steam generator 2 directly in front of the DeNO x system 15, the flue gas temperature in this area within the steam generator 2 also remains approximately constant . For this reason, the required reaction temperatures are always maintained for the DeNO x system 15 regardless of the load, i.e. also in the part-load operation of the power plant.
  • the preheating of the feed water exclusively outside the steam generator 2 saves an economizer which is usually provided between the reheater 8 and the DeNO x system 15.
  • the flue gas temperature in the region of the DeNO x system 15 is advantageously approximately constant regardless of the load.
  • the average temperature of the combustion chamber wall 3 is lowered because the tubes 4 of the evaporator 5 are better cooled.
  • Such a design of the fossil-fired power plant advantageously keeps carbon dioxide emissions particularly low.

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Abstract

Bei einer Kraftwerksanlage mit einem fossil befeuerten Dampferzeuger (2), in dem die im Rauchgas (RG) aus der Feuerung (12) enthaltene Wärme zur Erzeugung von Dampf für eine Dampfturbine (10) genutzt und das heiße Rauchgas (RG) entstickt wird, wird vorgewärmtes und unter hohem Druck stehendes Speisewasser verdampft. Der dabei erzeugte Dampf wird vor Eintritt in die Dampfturbine (10) und nach Teilentspannung in der Dampfturbine (10) überhitzt. Um unabhängig vom Lastzustand der Kraftwerksanlage ein besonders günstiges Temperaturverhalten für die Funktion einer innerhalb des Dampferzeugers (2) vorgesehenen Entstickungseinrichtung (15) zu gewährleisten, ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß das Speisewasser ausschließlich außerhalb des Dampferzeugers (2) vorgewärmt und das Rauchgas (RG) unmittelbar im Anschluß an dessen Wärmetausch mit dem teilentspannten Dampf entstickt wird. Die nach diesem Verfahren arbeitenden Kraftwerksanlage zeichnet sich durch einen besonders geringen technischen Aufwand aus, zumal ein bisher innerhalb des Dampferzeugers (2) vorgesehener Economizer nicht vorgesehen ist. <IMAGE>

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Betreiben einer Kraftwerksanlage mit einem fossil befeuerten Dampferzeuger, in dem die im Rauchgas aus der Feuerung enthaltene Wärme zur Erzeugung von Dampf für eine Dampfturbine genutzt und das heiße Rauchgas entstickt wird, wobei vorgewärmtes und unter hohem Druck stehendes Speisewasser verdampft wird, und wobei der dabei erzeugte Dampf vor Eintritt in die Dampfturbine sowie nach Teilentspannung in der Dampfturbine überhitzt wird. Sie richtet sich weiter auf eine nach diesem Verfahren betriebene Kraftwerksanlage.
  • Bei einer derartigen, auch als Dampfkraftanlage bezeichneten Kraftwerksanlage sind die Heizflächen des fossil befeuerten Dampferzeugers in den Wasser-Dampf-Kreislauf der Dampfturbine geschaltet. Die zur Bildung der Brennkammerwand des Dampferzeugers gasdicht miteinander verbundenen Rohre bilden eine Verdampferheizfläche, die mit den weiterne ebenfalls innerhalb des Dampferzeugers angeordneten Heizflächen verbunden ist. Diese weiteren Heizflächen sind üblicherweise ein Hochdruck-Vorwärmer oder Economizer zur Vorwärmung des Speisewassers und ein Hochdruck-Überhitzer zur Endüberhitzung des erzeugten Dampfes sowie ein Zwischenüberhitzer zur erneuten Überhitzung des in einem Hochdruckteil der Dampfturbine teilentspannten Dampfes.
  • Die Dampferzeugung erfolgt durch Übertragung der im Rauchgas aus der Feuerung enthaltenen Wärme an das im Wasser-Dampf-Kreislauf strömende Medium. Um dabei einen möglichst hohen Wirkungsgrad der Kraftwerksanlage zu erreichen, sind die Heizflächen zur Anpassung an den Temperaturverlauf des Rauchgases in verschiedenen Temperaturbereichen des Dampferzeugers angeordnet. So ist üblicherweise der Zwischenüberhitzer in Strömungsrichtung des Rauchgases hinter dem Hochdruck-Überhitzer und vor dem Economizer angeordnet.
  • Eine Kraftwerksanlage mit einer derartigen Heizflächenanordnung innerhalb des Dampferzeugers ist zum Beispiel aus der EP-PS 0 054 601 bekannt. Bei der bekannten Kraftwerksanlage sind zusätzlich zum Economizer zwei weitere diesem innerhalb des Wasser-Dampf-Kreislaufs durchflußmäßig vorgeschaltete Hochdruck-Vorwärmer vorgesehen, die außerhalb des Dampferzeugers angeordnet sind. Der bisher realisierte Frischdampfzustand, d.h. die Temperatur und der Druck des Dampfes bei dessen Eintritt in die Dampfturbine, liegt bei einem Druck von maximal 250 bar und einer Temperatur von maximal 545° C.
  • Bei einer Kraftwerksanlage mit einer nach dem Prinzip der selektiven katalytischen Reduktion (SCR-Verfahren) arbeitenden Entstickungsanlage oder -einrichtung (DeNOx-Einrichtung), ist diese üblicherweise innerhalb des Dampferzeugers in Strömungsrichtung des Rauchgases hinter dem Economizer angeordnet. Da sich bei Laständerungen der Kraftwerksanlage auch die Temperatur des Rauchgases innerhalb des Dampferzeugers und damit auch im Bereich der Entstickungsanlage ändert, wird bei verschiedenen Betriebszuständen, insbesondere im Teillastbereich, die Arbeitstemperatur der Entstickungsanlage von ca. 300° bis 350° C unterschritten. Eine ausreichende Rauchgasreinigung ist dann nicht mehr möglich.
  • Um eine ausreichende Reingiung des Rauchgases auch dann zu gewährleisten, wenn die Rauchgastemperatur hinter dem Economizer unter die Arbeitstemperatur der DeNOx-Einrichtung absinkt, ist gemäß einer aus der Druckschrift "Chemie-Technik", 15. Jhg., Nr. 2, 1986, Seiten 17ff, insbesondere Abbildung 3 auf Seite 18, bekannten Schaltung ein sogenannter ECO-Bypass vorgesehen. Über diesen Bypass wird ein vor dem Economizer entnommener einstellbarer Rauchgasteilstrom dem Rauchgas hinter dem Economizer zugemischt. Somit wird die Rauchgastemperatur, z.B. bei Teillastbetrieb, im Bereich der Entstickungsanlage entsprechend erhöht. Mit dieser Maßnahme, die einen besonders hohen technischen Aufwand erfordert, kann die Reaktionstemperatur für die Entstickungsanlage jedoch lediglich in der Nähe eines besonders günstigen Wertes gehalten werden.
  • Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Betreiben einer Kraftwerksanlage sowie eine entsprechende Kraftwerksanlage derart auszubilden, daß unabhängig vom Lastzustand ein besonders günstiges Temperaturverhalten für die Funktion der Entstickungsanlage gewährleistet ist. Dies soll mit möglichst geringem technischen Aufwand ohne Einschränkung des Gesamtwirkungsgrads der Kraftwerksanlage erreicht werden.
  • Bezüglich des Verfahrens wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Speisewasser ausschließlich außerhalb des Dampferzeugers vorgewärmt und das Rauchgas unmittelbar im Anschluß an dessen Wärmetausch mit dem teilentspannten Dampf entstickt wird.
  • Die Erfindung geht dabei von der Überlegung aus, daß die Temperatur des Dampfes am Austritt des Hochdruckteils der Dampfturbine unabhängig vom Lastzustand der Kraftwerksanlage annähernd konstant ist. Erfolgt daher die Vorwärmung des Speisewassers ausschließlich außerhalb des Dampferzeugers, d.h. unter Einsparung des bisher vorgesehenen Economizers, und ist -in Strömungsrichtung des Rauchgases gesehen - die letzte wasser- oder dampfgekühlte Heizfläche der Zwischenüberhitzer, so bleibt aufgrund der ebenfalls annähernd konstanten Dampftemperatur am Eintritt des Zwischenüberhitzers auch die Rauchgastemperatur im Bereich der Entstickungsanlage nahezu lastunabhängig annähernd konstant. Dadurch werden für die Entstickungsanlage auch im Teillastbereich stets besonders günstige Reaktionstemperaturen eingehalten.
  • Die Vorwärmung des Speisewassers kann z.B. mit Hilfe einer zusätzlich bereitgestellten Heizeinrichtung erfolgen. Vorteilhafterweise wird das Speisewasser durch Wärmetausch mit Dampf aus der Dampfturbine vorgewärmt.
  • Ein besonders günstiger Gesamtwirkungsgrad der Kraftwerksanlage wird erreicht, wenn im Normalbetrieb bei Vollast der Druck des überhitzten Dampfes vor dessen Eintritt in die Dampfturbine mindestens 260 bar beträgt. Außerdem sollte im Normalbetrieb bei Vollast die Temperatur des teilentspannten Dampfes vor dessen erneuter Überhitzung annähernd konstant sein und höchstens 340° C betragen, da diese Temperatur auch die bevorzugte Arbeitstemperatur der DeNOx-Anlage ist.
  • Bezüglich der Kraftwerksanlage mit einem fossil befeuerten Dampferzeuger, dessen Brennkammerwand als Verdampferheizfläche ausgebildet ist und eine Anzahl von miteinander gasdicht verbundenen und mit ihren Eintrittsenden mit einem Eintrittssammler verbundenen Rohren umfaßt, und der in Strömungsrichtung des Rauchgases vor einer DeNOx-Einrichtung einen Zwischenüberhitzer aufweist, sowie mit einem eingangsseitig mit einer Dampfturbine verbundenen Speisewasservorwärmer, wird die Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Speisewasservorwärmer außerhalb des Dampferzeugers angeordnet und ausgangsseitig über eine Speisewasserleitung direkt mit dem Eintrittssammler verbunden ist, und daß der Zwischenüberhitzer direkt vor der DeNOx-Einrichtung angeordnet ist.
  • Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen daher insbesondere darin, daß einerseits unabhängig vom Lastzustand der Kraftwerksanlage die Rauchgastemperatur im Bereich der Entstickungsanlage annähernd konstant ist. Andererseits sinkt durch die Vorwärmung des Speisewassers ausschließlich außerhalb des Dampferzeugers die mittlere Brennkammerwand-Temperatur aufgrund einer vergleichsweise großen Temperaturdifferenz des Mediums am Eintritt und am Austritt der Verdampferheizfläche. Dadurch ist ein Frischdampfzustand am Eintritt der Dampfturbine mit einem Dampfdruck von ca. 300 bar und einer Dampftemperatur von ca. 600° C mit der Folge erreichbar, daß der Kohlendioxid-Ausstoß der Kraftwerksanlage besonders gering ist.
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigt die Figur eine Kraftwerksanlage mit einem Dampferzeuger, der eine Entstickungsanlage umfaßt, und dessen Verdampferheizfläche eingangsseitig direkt mit einem außerhalb angeordneten Speisewasservorwärmer verbunden ist.
  • Die in der Figur dargestellte Kraftwerksanlage umfaßt einen Dampferzeuger 2, dessen Brennkammerwand 3 zur Bildung eines vertikalen Gaszugs aus gasdicht miteinander verbundenen Rohren 4 aufgebaut ist. Die Rohre 4 der Brennkammerwand 3 bilden die Heizfläche eines Verdampfers 5. Als weitere Heizflächen sind innerhalb des Dampferzeugers 2 in einem sich an den vertikalen Gaszug anschließenden Konvektionszug zwei Hochdruck-Überhitzer 6 und 7 sowie ein Zwischenüberhitzer 8 angeordnet. Diese Heizflächen, d.h. der Verdampfer 5, die Überhitzer 6 und 7 sowie der Zwischenüberhitzer 8, sind in den Wasser-Dampf-Kreislauf 9 einer Dampfturbine 10 geschaltet.
  • Im unteren Teil der Brennkammerwand 3 des Dampferzeugers 2 ist eine Feuerungsanlage 12 vorgesehen, in die eine Brennstoffleitung 14 mündet. Außerdem ist innerhalb des Dampferzeugers 2 in Strömungsrichtung des in der Feuerungsanlage 12 erzeugten Rauchgases RG hinter dem Zwischenüberhitzer 8 eine DeNOx-Einrichtung 15 zur Entstickung des Rauchgases RG angeordnet.
  • Die Rohre der Überhitzer 6 und 7 sowie des Zwischenüberhitzers 8 sind mit außerhalb des Dampferzeugers 2 vorgesehenen Sammlern 20 bis 30 verbunden.
  • Die Dampfturbine 10 umfaßt einen Hochdruckteil 10a und einen Mittel- oder Niederdruckteil 10b, die gemeinsam einen Generator 31 antreiben. Der Hochdruckteil 10a der Dampfturbine 10 ist eingangsseitig über eine Frischdampfleitung 32 mit dem Austrittssammler 20 des Überhitzers 7 verbunden. Der Überhitzer 7 ist über dessen Eintrittssammler 22 mit dem Austrittssammler 24 des Überhitzers 6 verbunden, der seinerseits über dessen Eintrittssammler 26 mit einem Wasser-Dampf-Trenngefäß 34 verbunden ist. Das Wasser-Dampf-Trenngefäß 34 ist eingangsseitig mit den Austrittsenden der Rohre 4 des Verdampfers 5 verbunden.
  • Der Hochdruckteil 10a ist außerdem ausgangsseitig über eine Dampfleitung 36 mit dem Eintrittssammler 28 des Zwischenüberhitzers 8 verbunden. Der Austrittssammler 30 des Zwischenüberhitzers 14 ist über eine Dampfleitung 38 mit einem Eingang des Mittel- oder Niederdruckteils 10b der Dampfturbine 10 verbunden.
  • Der Mittel- oder Niederdruckteil 10b der Dampfturbine 10 ist ausgangsseitig mit einem Kondensator 40 verbunden. Dieser wiederum ist ausgangsseitig über eine Kondensatleitung 42, in die eine Kondensatpumpe 44 geschaltet ist, mit einem Niederdruck-Kondensatvorwärmer 46 verbunden. Dieser wiederum ist über einen Speisewasserbehälter 48 und eine Speisepumpe 50 mit einem Hochdruck-Speisewasservorwärmer 52 verbunden. Dieser ist ausgangsseitig über eine Speisewasserleitung 54 mit einem Eintrittssammler 56 verbunden, der seinerseits mit den Eintrittsenden der Rohre 4 des Verdampfers 5 verbunden ist.
  • Beim Betrieb der Kraftwerksanlage wird innerhalb des Dampferzeugers 2 erzeugter Dampf der Dampfturbine 10 zugeführt. Dort entspannt sich der Dampf und treibt dabei die Dampfturbine 10 an. Diese wiederum treibt den Generator 31 an. Die Dampferzeugung erfolgt durch Wärmeübertragung vom den Dampferzeuger 2 primärseitig durchströmenden heißen Rauchgas RG auf das den Dampferzeuger 2 sekundärseitig durchströmende Wasser oder Wasser-Dampf-Gemisch.
  • Das Rauchgas RG wird durch Verbrennung von der Feuerungsanlage 12 über die Brennstoffleitung 14 zugeführtem Brennstoff B erzeugt. Das sich auf dem Weg durch den Dampferzeuger 2 abkühlende Rauchgas RG wird in der DeNOx-Einrichtung 15 entstickt. Das gereinigte Rauchgas RG verläßt den Dampferzeuger 2 in Richtung auf einen (nicht dargestellten) Kamin.
  • Der aus dem Mittel- oder Niederdruckteil 10b austretende entspannte Dampf strömt in den Kondensator 40 und kondensiert dort. Das sich im Kondensator 40 ansammelnde Kondensat wird über die Kondensatpumpe 44 und den Niederdruckkondensatvorwärmer 46 in den Speisewasserbehälter 48 gefördert. Von dort wird Speisewasser mittels der Speisewasserpumpe 50 über den Hochdruck-Speisewasservorwärmer 52 dem Eintrittssammler 56 des Verdampfers 5 zugeführt.
  • Die Vorwärmung des unter hohem Druck stehenden Speisewassers erfolgt ausschließlich außerhalb des Dampferzeugers 2. Auch die Vorwärmung des unter niedrigem Druck stehenden Kondensats erfolgt außerhalb des Dampferzeugers 2. Zur Vorwärmung wird sowohl dem Hochdruck-Speisewasservorwärmer 52 als auch dem Niederdruck-Kondensatvorwärmer 46 Dampf aus der Dampfturbine 10 zugeführt. Dieser Dampf wird dem Mittel- oder Niederdruckteil 10b an geeigneten Entnahmestellen 60 entnommen und über Leitungen 62 und 64 dem Niederdruck-Kondensatvorwärmer 46 bzw. dem Hochdruck-Speisewasservorwärmer 52 zugeführt. Außerdem wird dem Speisewasserbehälter 48 Entnahmedampf über eine Leitung 66 zugeführt.
  • Das dem Dampferzeuger 2 über den Eintrittssammler 56 zugeführte vorgewärmte und unter hohem Druck stehende Speisewasser wird im Verdampfer 5 verdampft. Das so erzeugte Wasser-Dampf-Gemisch strömt in das Wasser-Dampf-Trenngefäß 34. Dort werden Wasser und Dampf voneinander getrennt. Das Wasser verläßt das Wasser-Dampf-Trenngefäß 34 über eine Leitung 68. Der abgetrennte Dampf wird den Verdampfern 6 und 7 zugeführt und dort überhitzt. Der überhitzte Dampf strömt über die Frischdampfleitung 32 in den Hochdruckteil 10a der Dampfturbine 10. Die Temperatur T₁ des überhitzten Dampfes beträgt bei dessen Eintritt in die Dampfturbine 10 z.B. 600° C. Der zugehörige Dampfdruck beträgt z.B. 300 bar, mindestens jedoch 260 bar. Die Temperatur T₂ des mit vermindertem Druck aus dem Hochdruckteil 10a austretenden Dampfes beträgt vor dessen erneuter Überhitzung im Zwischenüberhitzer 8 etwa 300 bis höchstens 340° C. Diese Temperatur T₂ kann unabhängig vom Betriebszustand der Kraftwerksanlage annähernd konstant gehalten werden. Da - in Strömungsrichtung des Rauchgases RG gesehen - die letzte wasser- oder dampfgekühlte Heizfläche der Zwischenüberhitzer 8 ist, und dieser im Dampferzeuger 2 direkt vor der DeNOx-Anlage 15 angeordnet ist, bleibt auch die Rauchgastemperatur in diesem Bereich innerhalb des Dampferzeugers 2 annähernd konstant. Daher werden für die DeNOx-Anlage 15 lastunabhängig, also auch im Teillastbetrieb der Kraftwerksanlage, stets die erforderlichen Reaktionstemperaturen eingehalten.
  • Durch die Vorwärmung des Speisewassers aussschließlich außerhalb des Dampferzeugers 2 wird ein üblicherweise zwischen dem Zwischenüberhitzer 8 und der DeNOx-Anlage 15 vorgesehener Economizer eingespart. Dadurch ist vorteilhafterweise einerseits die Rauchgastemperatur im Bereich der DeNOx-Anlage 15 lastunabhängig annähernd konstant. Andererseits ist aufgrund der gegenüber bisher bekannten Schaltungen vergleichsweise großen Temperaturdifferenz zwischen den Dampftemperaturen am Eintritt und am Austritt des Verdampfers 5 die mittlere Temperatur der Brennkammerwand 3 abgesenkt, weil die Rohre 4 des Verdampfers 5 besser gekühlt werden. Durch eine derartige Auslegung der fossil befeuerten Kraftwerksanlage wird vorteilhafterweise der Kohlendioxid-Ausstoß besonders gering gehalten.

Claims (8)

  1. Verfahren zum Betreiben einer Kraftwerksanlage mit einem fossil befeuerten Dampferzeuger (2), in dem die im Rauchgas (RG) aus der Feuerung (12) enthaltene Wärme zur Erzeugung von Dampf für eine Dampfturbine (10) genutzt und das heiße Rauchgas (RG) entstickt wird, wobei vorgewärmtes und unter hohem Druck stehendes Speisewasser verdampft wird, und wobei der dabei erzeugte Dampf vor Eintritt in die Dampfturbine (10) sowie nach Teilentspannung in der Dampfturbine überhitzt wird,
    dadurch gekennzeichnet, daß das Speisewasser ausschließlich außerhalb des Dampferzeugers (2) vorgewärmt und das Rauchgas (RG) unmittelbar im Anschluß an dessen Wärmetausch mit dem teilentspannten Dampf entstickt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Vorwärmung des Speisewassers durch Wärmetausch mit Dampf aus der Dampfturbine (10) erfolgt.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet, daß im Normalbetrieb bei Vollast der Druck des überhitzten Dampfes vor dessen Eintritt in die Dampfturbine (10) mindestens 260 bar beträgt.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
    dadurch gekennzeichnet, daß im Normalbetrieb bei Vollast die Temperatur des teilentspannten Dampfes vor dessen erneuter Überhitzung annähernd konstant ist, insbesondere höchstens 340° C beträgt.
  5. Kraftwerksanlage mit einem fossil befeuerten Dampferzeuger (2), dessen Brennkammerwand (3) als Verdampferheizfläche (5) ausgebildet ist und eine Anzahl von miteinander gasdicht verbundenen und mit ihren Eintrittsenden mit einem Eintrittssammler (56) verbundenen Rohren (4) umfaßt, und der in Strömungsrichtung des Rauchgases (RG) vor einer DeNOx-Einrichtung (15) einen Zwischenüberhitzer (8) aufweist, sowie mit einem eingangsseitig mit einer Dampfturbine (10) verbundenen Speisewasservorwärmer (52),
    dadurch gekennzeichnet, daß der Speisewasservorwärmer (52) außerhalb des Dampferzeugers (2) angeordnet und ausgangsseitig über eine Speisewasserleitung (54) direkt mit dem Eintrittssammler (56) verbunden ist, und daß der Zwischenüberhitzer (8) direkt vor der DeNOx-Einrichtung (15) angeordnet ist.
  6. Kraftwerksanlage nach Anspruch 5,
    dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischenüberhitzer (8) eingangsseitig mit dem Hochdruckteil (10a) der Dampfturbine (10) und ausgangsseitig mit dem Mittel- oder Niederdruckteil (10b) der Dampfturbine (10) verbunden ist.
  7. Kraftwerksanlage nach Anspruch 5 oder 6,
    dadurch gekennzeichnet, daß die DeNOx-Einrichtung (15) am Ausgang des Dampferzeugers (2) angeordnet ist.
  8. Kraftwerksanlage nach einem der Ansprüche 5 bis 7,
    dadurch gekennzeichnet, daß der Speisewasservorwärmer (52) mit Dampf aus der Dampfturbine (10) beheizbar ist.
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