Ausführliche informationen - Konventionelle Kraftwerke

Ausführliche informationen - Konventionelle Kraftwerke

AUSFÜHRLICHE INFORMATIONEN – KONVENTIONELLE KRAFTWERKE

Im Allgemeinen enthält ein konventionelles Kraftwerk vorwiegend einen Dampfkessel, der unter Hochdruck und bei hohen Temperaturen (Druck von 250 bar und Temperaturen von 550-560 °C sind nicht ungewöhnlich) Dampf erzeugt. Als Brennstoff werden meistens Kohle, Erdgas, Heizgas und Öl verwendet. Heutzutage wird zum Heizen von Kesseln außerdem ein gewisser Prozentsatz verschiedener organischer Brennstoffe verwendet, zum Beispiel Pyrolyseöl, Grasschnitt und Hobelspäne.

Der Hochdruckdampf wird in eine Dampfturbine geleitet. Die Turbine hat im Allgemeinen einen Hochdruck-, Mitteldruck- und einen Niederdruckabschnitt. Dampf aus dem Hochdruckabschnitt strömt in den Kessel zurück und wird auf die ursprüngliche Dampftemperatur erwärmt. Dieser Schritt wird im Prozess eingefügt, um die Ausgangsleistung des Kraftwerks zu verbessern. Dieser wieder erwärmte Dampf strömt durch den Mitteldruck- und Niederdruckabschnitt der Turbine in den Kondensator. Die Effizienz wird erhöht, denn aufgrund des zwischenzeitlichen Erwärmens ist die durchschnittliche Temperatur im Kreislauf (Rankine-Kreis) höher. Der kondensierte Dampf wird mithilfe der Kondensatpumpen und Kesselspeisepumpen auf den erforderlichen Kesseldruck gebracht. Zur Optimierung der Ausgangsleistung der Anlage wird das Kondensat auf eine Temperatur von etwa 250 °C vorgewärmt, bevor es im Kessel selbst noch weiter erwärmt wird. Diese Erwärmung findet im Niederdruckvorwärmer und im Hochdruckvorwärmer statt. Der Speisewasser-Entgaser ist auch Bestandteil des Schritts der Niederdruckvorwärmung. Der für den Vorwärmprozess benötigte Dampf wird an mehreren Abzugsstellen aus der Dampfturbine entnommen. Normalerweise enthält die Anlage 3 Hochdruckvorwärmer und 4 oder 5 Niederdruckvorwärmer, von denen einer als Gemischvorwärmer und Entgaser fungiert. Außerdem ist ein weiterer kleiner Vorwärmer vorhanden, welcher Stopfbuchsendampf kondensiert, der aus den Turbinendichtungen entweicht (Dichtungsdampfkondensator).

Praktisch gesehen lassen sich für den Entgaser folgende Betriebssituationen unterscheiden:

Normaler Betrieb

Der normale Betrieb liegt im Allgemeinen zwischen 30 % – 100 % der höchsten Dauerleistung (MCR-Leistung). Der überhitzte Dampf aus der Dampfturbine ist nicht reguliert, was bedeutet, dass der Druck von der Dampfturbinenlast abhängt. Der Überlauf zum Entgaser enthält kein Steuerventil und daher folgt der Entgaserdruck dem Druck in der Überlaufleitung (Gleitdruck).

Betrieb, wenn 1 oder mehrere Vorwärmer nicht in Betrieb sind

Wenn einer oder mehrere Vorwärmer nicht in Betrieb sind, ist die Strömung des Hochdruckkondensats zum Entgaser geringer. Dies resultiert jedoch nur in einem geringen Anstieg des Turbinenüberlaufdampfes (weniger als 5 %).

Bei Niederdruckvorwärmern ist die Sache völlig anders. Aufgrund der geringeren Erwärmung des Niederdruckkondensats besteht im Entgaser ein erheblich größerer Dampfbedarf. Dieser Anstieg hängt hauptsächlich von der Erwärmungsstrecke durch die Niederdruckvorwärmer ab und davon, welche der Niederdruckvorwärmer nicht in Betrieb sind. Wenn der letzte Niederdruckvorwärmer ausgeschaltet ist, kann der Dampfbedarf daher um das 1,5- bis 3-Fache steigen. Wenn beispielsweise der letzte Vorwärmer noch in Betrieb ist, ist die Wirkung viel geringer, weil der/die nachgeschaltete/n Vorwärmer für einen erheblichen Teil des Mangels sorgt/sorgen.

Dampfturbine nicht in Betrieb

Im Allgemeinen hat eine Dampfturbinennebenleitung oder das Ausschalten der Dampfturbine die stärkste Auswirkung auf den Entgaser. Die unten stehende Grafik zeigt die Situation mit einer Umgehung der Dampfturbine.

Da der Zwischenwärmer im Kessel ausreichend gekühlt sein muss, fließt der Hochdruckdampf über die Hochdrucknebenleitung durch den Vorwärmer. Zu diesem Zweck wird der Dampf gekühlt und der Druck wird verringert. Der Druck des Mitteldruckdampfs aus dem Zwischenwärmer wird dann verringert, der Dampf wird gekühlt und dann zum Kondensator geleitet. Der Dampf aus dem Entgaser wird dann der kalten Zwischenwärmerleitung entzogen und auf kontrollierte Weise in den Entgaser eingeleitet. Da die Niederdruckvorwärmer keinen Überlaufdampf mehr erhalten, sinkt die Kondensattemperatur am Eingang des Entgasers auf einen Wert der letztlich mit dem im Kondensator identisch ist. Dies führt zu einem steilen Anstieg der Dampfströmung zum Entgaser. Da kein Strom erzeugt wird, ist die Kessellast geringer. Die endgültige Belastung hängt auch davon ab, ob noch weitere Benutzer Dampf benötigen (z. B. bei Fernheizung), doch im Allgemeinen wird dadurch die höchste Dauerleistung nicht höher als 30 – 50 %. Der Prozessdruck im Entgaser wird auf einen Wert von 2 bis 3 bar gesenkt.

Beim Ausschalten der Dampfturbine lassen sich für den Entgaser mehrere Schritte unterscheiden;

1. Schritt   
Situation vor dem Ausschalten der Dampfturbine.

2. Schritt
Dies ist die Situation zum Zeitpunkt der Turbinenschnellabschaltung. Ein schnell schließendes Ventil (Ventil A) unterbricht die Dampfzufuhr zur Dampfturbine in weniger als 3 Sekunden. Bevor sich die Hochdrucknebenleitung (Ventil B) und Steuerventil C ausreichend öffnen, ist kurze Zeit kein oder zu wenig Dampf für den Entgaser vorhanden. Dies dauert annähernd 0,5 bis 1 Minute.

3. Schritt
Der für den Entgaser erforderliche Dampf wird vollständig dem kalten Zwischenwärmer entzogen. Steuerventil C regelt den Druck im Entgaser. Das Kondensat aus den Niederdruckvorwärmern hat bereits eine erheblich niedrigere Temperatur, wodurch sich die vom Entgaser benötigte Dampfmenge erhöht. Im Allgemeinen ist auch diese Phase kurz (2 bis 3 Minuten) und beginnt mit der Regelung des Kessels. Das Ventil in dem Anschluss zwischen dem Betriebsverteilungsrohr und dem Startverteilungsrohr (Ventil E) bleibt offen.

4. Schritt
Regulation of the boiler. During this phase, the condensate temperature reduces further and the pressure in the deaerator drops (controlled pressure gradient). This phase lasts 15 to 20 minutes.

5. Schritt
Dies ist der endgültige Zustand. Der Druck wird auf einen festgelegten Wert von etwa 2 bar geregelt.

Inbetriebnahme des Entgasers

Zum Anfahren des Kraftwerks ist ein Hilfskessel vorhanden. Bevor Brennstoff in den Hauptkessel eingeleitet und der erste Dampf erzeugt wird, liefert der Hilfskessel Dampf, um die kritischen Abschnitte der Rohrleitungen, einschließlich der Hochdruck- und Zwischenwärmedampfleitungen, auf eine bestimmte Temperatur und einen bestimmten Druck zu bringen. Der Dampf aus dem Hilfskessel dient ebenfalls zum Erwärmen des Entgasers. Der gesamte Prozess erfolgt in mehreren Phasen. Im Allgemeinen wird das Inbetriebnahme verfahren von den Systemingenieuren des Kunden nach Rücksprache mit Stork Thermeq durchgeführt.