Ausführliche informationen - Kombikraftwerke

Ausführliche informationen - Kombikraftwerke

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Der Anbringungsort eines Entgasers im Wasser/Dampf-Kreislauf eines Abhitzekessels unterscheidet sich fundamental von dem eines direkt befeuerten Kraftwerkkessels oder einer industriellen Kesselanlage. Im Hinblick auf optimale Effizienz muss die Stacktemperatur des Kessels möglichst niedrig sein. Dies lässt sich auf mehrere Weisen erreichen:

Direkt befeuerte Anlage:

Das Speisewasser wird vorgewärmt und durch den Einsatz eines Lufterwärmers lässt sich eine niedrige Stacktemperatur erreichen.

Abhitzekessels:

Wenn als Wärmequelle für den Kessel eine Gasturbine verwendet wird, ist weder Verbrennungsluft noch ein Lufterwärmer erforderlich. Die Wasserzulauftemperatur des Kessels sollte dann möglichst niedrig sein und daher werden keine externen Wasservorwärmer verwendet. Der Kondensat-Vorwärmer ist normalerweise in den Kessel integriert und der Entgaser selbst kann ebenfalls in den Abhitzekessels eingebaut werden. Die Leistung des Kessels, die Gasturbinenbelastung, das Ausmaß zusätzlicher Befeuerung und die Art des Kessels beeinflussen allesamt die Konstruktion der Kondensat-Vorwärmer und des Entgasers. Die Anordnung von Kondensat-Vorwärmer und Entgaser in der Anlage wird auch als „Kaltendenverbindung“ bezeichnet. Die Erwärmung des Kondensats erfolgt in 2 Schritten:

  • Erwärmung in einem externen Bündel
  • Erwärmung im Entgaser (Vorwärmen des Gemisches) für das Entgasungsverfahren.

Die Entscheidung für eine bestimmte Kaltendenverbindung hängt zum Großteil von den erforderlichen Investitionen und der zu erreichenden Ausgangsleistung ab. Für die Ausgangsleistung ist es zuträglich, wenn die Wärme den Rauchgasen bei einer möglichst niedrigen Temperatur entzogen wird. Andererseits erfordert dies höhere Investitionen. Unten stehend wird der gebräuchlichste Ansatz für eine Kaltendenverbindung beschrieben.

Die Zulauftemperatur des Wassers in den Kessel muss so niedrig wie möglich sein, weil die Rauchgase im Kessel eine gewisse, von der Brennstoffart abhängige Konzentration von Wasserdampf und SO3 enthalten. Demzufolge kann dies abhängig von der Konzentration dieser beiden Komponenten und der Teile der Rohrwand im Kessel zur Bildung von Wasser (Wassertaupunkt) und Schwefelsäure (Schwefeltaupunkt) führen.

Da die Temperatur der Außenfläche der Rohre am kalten Ende des Kessels nicht mehr als 1 bis 3 °C höher als die Temperatur des in ihnen transportierten Mediums ist, muss die Wasser/Dampf-Zulauftemperatur etwa 5 °C höher sein als der betreffende Taupunkt.

Gebräuchliche Kaltendenverbindungen

Es gibt viele Lösungen für Kaltendenverbindungen. Folgende werden beschrieben:

Kein Wärmeentzug aus Rauchgasen

In diesem System wird das Kondensat aus der Anlage direkt in den Entgaser eingespeist. Als Wärme abgebendes Medium wird Niederdruckdampf aus der Dampfturbine verwendet.

Kondensatvorwärmer im Kessel

Dieses System wird oft in Drucksystemen mit 1, 2 oder 3 Stufen verwendet. Das Kondensat wird über den Vorwärmer im Kessel in den Entgaser geleitet. Als Wärme abgebendes Medium wird Dampf aus dem Kessel verwendet.

Kondensatvorwärmer außerhalb des Kessels

In diesem System befindet sich der Vorwärmer außerhalb des Kessels, was in einer kompakteren Konstruktion resultiert. Das Kondensat wird in einen externen Vorwärmer eingespeist und dann in den Entgaser eingeleitet. Als Dampfquelle wird Dampf aus dem Kessel verwendet.

Entgaser-Verdampfer ohne gesonderten Kondensatvorwärmer

Dieses System nutzt die Rauchgase für den Wärmeentzug zum Vorwärmen des Kondensats. Das Kondensat wird direkt in den Entgaser eingeleitet. Der Verdampfer erzeugt ein Wasser/Dampf-Gemisch, das als Wärmequelle dient.

Entgaser-Verdampfer mit gesondertem Kondensatvorwärmer

Die gesamte Wärme, die zum Erwärmen des Kondensats erforderlich ist, wird den Rauchgasen entzogen. Das Kondensat wird im Kondensatvorwärmer vorgewärmt. Als Wärme abgebendes Medium dient ein Wasser/Dampf-Gemisch aus dem Verdampfer.

Entgaser-Verdampfer mit Dampfexport und gesondertem Kondensatvorwärmer

Dieses System kombiniert den Entgaser mit einer Niederdruck-Dampftrommel in demselben Behälter. Als Wärme abgebendes Medium dient ein Teil des Dampfes aus dem Niederdruckverdampfer. Zum Export (zu einer Dampfturbine oder einem Verfahren) wird das Dampfgleichgewicht genutzt.

Economizer-Kreislauf

Auch in diesem Fall wird die gesamte Wärme, die zum Erwärmen des Kondensats erforderlich ist, den Rauchgasen entzogen. Zunächst wird das Kondensat im Kessel vorgewärmt. Als Wärme abgebendes Medium dient heißes Wasser aus dem Economizer, wodurch die Kondensattemperatur gesteuert wird.