Dampferzeuger

Ab-bildung A.17 zeigt den relativen Druckverlust u ber den Verdampfer des Blo-ckes K im Kraftwerk Niederaußem in Abha ngigkeit vom relativen Massen-strom durch den Verdampfer und die zugeho rige Kennlinie, wobei die dynamischen Druckanteile vernachla ssigt wurden. Die Koeffizienten der Kennlinie sind unten stehender Tabelle zu entnehmen.

(Δ𝑝_{𝑉𝑒𝑟𝑑}

Δ𝑝_{𝑉𝑒𝑟𝑑,0}) = 𝑎 (𝑚̇_{𝑉𝑒𝑟𝑑}

𝑚̇_{𝑉𝑒𝑟𝑑,0}) + 𝑏 mit 𝑎 0,83371

𝑏 0,16629

2.4 Dampferzeuger

Das Betriebsverhalten von Dampferzeugern ist nicht vollsta ndig passiv durch die Physik der einzelnen Teile des Dampferzeugers vorgegeben, sondern wird teilweise auch durch aktiv geregelte Stellgro ßen beeinflusst. Um das Teillast-verhalten eines Dampferzeugers in einer den Anforderungen der vorliegenden Arbeit entsprechenden Detailtiefe abbilden zu ko nnen, muss die Lastabha ngig-keit folgender Gro ßen in Kennlinien erfasst werden:

- Strahlungsleistung von der Brennkammer in den Konvektivteil - Rauchgastemperatur hinter Economiser

- Luftu berschuss

- Wassertemperatur hinter Economiser

- Dampftemperatur in der Dampferzeugerwand auf Ho he des Konvektivteilanfangs

- ZU -Einspritzmassenstrom und ZU -Austrittstemperatur Strahlungsleistung von der Brennkammer in den Konvektivteil

Der Wa rmeu bergang vom Rauchgas auf die Wa nde der Brennkammer eines Dampferzeugers ist aufgrund der hohen Temperaturen im Feuerraum durch Gas- und Partikelstrahlung dominiert. Da der Feuerraum nach oben hin offen ist, sind auch die unteren Heizfla chen des Konvektivteils teilweise strahlungs-beheizt. Da die Ausstrahlung aus der Brennkammer in den Konvektivteil nicht direkt gemessen werden kann, erfolgt die Kennlinienbildung mit Hilfe von im Kesseldiagnoseprogramm des Blockes K im Kraftwerk Niederaußem hinter-legten Erfahrungswerten. Die Erfahrungswerte aus dem Kesseldiagnosepro-gramm sind so eingestellt, dass bei der Ru ckwa rtsbilanzierung der FET u ber

Betriebsmesswerte der Luft-Rauchgas-Seite und der Wasser-Dampf-Seite eine mo glichst gute U bereinstimmung mit gemessenen Feuerraumendtemperatu-ren entsteht. Die Kennlinie fu r die von der BFeuerraumendtemperatu-rennkammer in den Konvektivteil eingebrachte Strahlungsleistung wird in Abha ngigkeit von der gesamten in die Brennkammer eingebrachten Wa rmeleistung gebildet.

(𝑄̇_𝑆𝑡𝑟

𝑄̇_{𝑆𝑡𝑟,0}) = 𝑎 (𝑄̇_{𝑒,𝐵𝑟𝐾𝑎}

𝑄̇_{𝑒,𝐵𝑟𝐾𝑎,0}) + 𝑏 mit 𝑎 1,05838

𝑏 -0,05838 Die vom Kesseldiagnosesystem berechneten Werte fu r die aus der Brennkam-mer in den Konvektivteil eingestrahlte Wa rmeleistung und die Kennlinie sind in Abbildung A.19 dargestellt.

Rauchgastemperatur hinter Economiser

Dem bei Teillast abnehmenden Rauchgasmassenstrom steht eine konstante Wa rmetauscherfla che des Dampferzeugers gegenu ber, was zur Folge hat, dass das Rauchgas mit abnehmender Last sta rker abgeku hlt wird. Die Kennlinie fu r die Rauchgastemperatur hinter Economiser wird in Abha ngigkeit vom relati-ven Rauchgasmassenstrom im Economiser gebildet:

(𝑇_𝑅𝐺

𝑇_𝑅𝐺,0) = 𝑎 (𝑚̇_𝑅𝐺

𝑚̇_𝑅𝐺,0) + 𝑏 mit 𝑎 0,17169 𝑏 0,82831 Die der Kennlinie zugrundeliegenden Betriebsmesswerte von Block K im Kraftwerk Niederaußem und die Kennlinie sind in Abbildung A.20 dargestellt.

Luftüberschuss

In Abha ngigkeit von der Feuerungswa rmeleistung (FWL) werden Mu hlen hinzu- oder abgeschaltet. Um die mit den abgeschalteten Mu hlen assoziierten Brenner zu schu tzen, werden diese mit Luft geku hlt, was zu einer Erho hung des Luftu berschusses bei Teillast fu hrt. Daru ber hinaus wird bei Teillast der Luftu berschuss angehoben, um die Wa rmeaufnahme von der Brennkammer zum Konvektivteil zu verschieben, sodass die ZU -Austrittstemperatur gestu tzt wird. Eine Kennlinienbildung fu r die Abha ngigkeit des Luftu berschusses von der FWL aus Betriebsmesswerten ist aufgrund weiterer Einflussfaktoren (hier ist vor allem die Kohlequalita t zu nennen) auf den tatsa chlich gefahrenen Luft-u berschLuft-uss nicht mo glich. ALuft-us diesem GrLuft-und wird die Kennlinie aLuft-us den Soll-wertkurven der Sauerstoffregler der Blo cke F und G des Kraftwerks Neurath und des Blockes K im Kraftwerk Niederaußem abgeleitet.

2.4 Dampferzeuger

Abbildung 2.7: Kennlinie für den relativen Luftüberschuss in Abhängigkeit von der re-lativen in der Brennkammer übertragenen Wärmeleistung

Die in Abbildung 2.7 dargestellte Kennlinie ist nur eingeschra nkt auf TBK-Kraftwerke u bertragbar. A hnlich wie bei steinkohlebefeuerten TBK-Kraftwerken ist bei TBK-Kesseln ohne Rauchgasrezirkulation von einer sta rkeren Zunahme des Luftu berschusses bei Teillast zur Stu tzung der HZU -Temperatur auszuge-hen. Ist das TBK-Kraftwerk hingegen mit einer Rauchgasrezirkulation ausge-fu hrt, ko nnte der Luftu berschuss lastunabha ngig konstant gehalten werden, da eine Alternative zur Anhebung des RG-Massenstroms bei Teillast besteht.

Wassertemperatur hinter Economiser

Aufgrund des bei Teillast sinkenden Druckniveaus der Anzapfungen sinkt die Speisewassertemperatur am Eintritt in den Dampferzeuger. Aus diesem Grund sinkt auch die Temperatur am Economiseraustritt, obwohl die thermische Leistung des Economisers relativ zum Speisewassermassenstrom zunimmt.

Die Kennlinie fu r die Wassertemperatur am Economiseraustritt wird in Ab-ha ngigkeit vom Speisewassermassenstrom gebildet:

(𝑇_𝑆𝑃𝑊

𝑇_{𝑆𝑃𝑊,0}) = 𝑎 (𝑚̇_𝑆𝑃𝑊

𝑚̇_{𝑆𝑃𝑊,0}) + 𝑏 mit 𝑎 0,13100

𝑏 0,86900 Die der Kennlinie zugrundeliegenden Betriebsmesswerte von Block K im Kraftwerk Niederaußem und die Kennlinie sind in Abbildung A.21 dargestellt.

Dampftemperatur in der Dampferzeugerwand auf Höhe des Konvektivteilanfangs

Zur korrekten Bilanzierung der FET muss die mediumseitige Temperatur in der Dampferzeugerwand auf Ho he des Konvektivteilanfangs bekannt sein. Bei einem Dampferzeuger der 1100 MWel Klasse ist davon auszugehen, dass die-ser Punkt oberhalb des U bergangs von der Schra gberohrung zum senkrecht

berohrten Teil der Wand liegt. Aus einem h,p-Diagramm fu r die Dampferzeu-ger der Blo cke F und G des Kraftwerks Neurath la sst sich folgende Kennlinie fu r die Dampftemperatur in der Dampferzeugerwand auf Ho he des Konvektiv-teilanfangs in Abha ngigkeit vom die Wand durchstro menden Dampfmassen-strom abscha tzen [HAB-04]:

( 𝑇_𝐷

𝑇_𝐷,0) = 𝑎 (𝑚̇_𝐷

𝑚̇_𝐷,0) + 𝑏 mit 𝑎 0,09587 𝑏 0,90413 Die der Kennlinie zugrundeliegenden Werte und die Kennlinie sind in Abbil-dung A.22 dargestellt.

ZÜ-Einspritzmassenstrom und ZÜ-Austrittstemperatur

Die ZU -Einspritzung dient zur Ausregelung von Sto reinflu ssen auf die ZU ‑ Austrittstemperatur, sowie zur Sicherstellung einer konstanten ZU ‑ Austrittstemperatur u ber einen mo glichst großen Lastbereich. Da in der vor-liegenden Arbeit nur stationa re Zusta nde betrachtet werden, sind lediglich die Lastabha ngigkeit des ZU -Einspritzmassenstroms und die daraus resultierende ZU -Austrittstemperatur von Interesse. Aufgrund der U berlagerung der beiden Funktionen der ZU -Einspritzung ist eine Kennlinienbildung fu r die Lastabha n-gigkeit des ZU -Einspritzmassenstroms aus Betriebsmesswerten nicht mo glich, sodass die Kennlinie aus Auslegungsdaten der Blo cke F und G des Kraftwerks Neurath abgeleitet wird. Fu r die ZU -Austrittstemperatur wird ein linearer Temperaturabfall um 10 K u ber den Lastbereich angenommen, in dem keine ZU -Einspritzung mehr erfolgt (vgl. hp-Diagramm in [HAB-04]). Die Kennlinien werden in Abha ngigkeit vom Speisewassermassenstrom gebildet und sind in Abbildung 2.8 dargestellt.

2.5 Pumpen, Gebla se und Elektromotoren

Abbildung 2.8: Kennlinie für den ZÜ-Einspritzmassenstrom und die Änderung der ZÜ‑

Austrittstemperatur