Funktionsweise von FW-ESRD-Kesseln mit Zwischenüberhitzung

FW-ESRD (Zwischenüberhitzung)

Das wichtigste Merkmal dieses Kessels ist die Ausstattung mit einer Dampfzwischenüberhitzung. Der Zweck besteht darin, den Wirkungsgrad durch die Erhöhung des Arbeitsdrucks mit trockenem Dampf bei hohen Temperaturen zu steigern.

Prozess der Dampfexpansion

Um trockenen Dampf bei der Expansion zu erhalten, wird eine zweistufige Überhitzung durchgeführt. In der ersten Phase ist der Temperaturanstieg begrenzt, da die Dampftemperatur bereits nahe der kritischen Grenze liegt. Um eine Kondensation (Nassdampfbildung) zu vermeiden, wird der Dampf nach der ersten Expansionsstufe erneut erhitzt, bevor er die zweite Stufe durchläuft.

Turbinensysteme

Für diesen Prozess werden zwei Turbinentypen verwendet:

• Hochdruckturbine (HD): Für die erste Expansionsstufe.
• Niederdruckturbine (ND): Für die zweite Expansionsstufe.

Da das spezifische Volumen des Dampfes nach der HD-Turbine zunimmt, ist der Zwischenüberhitzer mit einem größeren Rohrbündel ausgestattet, das weiter von der Brennkammer entfernt positioniert ist.

Wasser-Dampf-Kreislauf

Das Wasser gelangt über den Einfüllstutzen in den Kessel, durchläuft den Economizer im Rauchgasbereich (5) sowie den Sekundär- oder Bypass-Economizer (4) und erreicht schließlich den Verdampfersammler (6). Im oberen Verteiler trennen sich Wasser und Dampf. Der Dampf wird in zwei Phasen überhitzt:

1. Erste Phase (1): Der Dampf wird teilweise zur HD-Turbine geleitet.
2. Zweite Phase (2): Ein Teil des Dampfes durchläuft den Temperator (9), um die Temperatur präzise zu regeln, bevor er mit dem restlichen Dampf gemischt wird.

Nach der HD-Turbine durchläuft der Dampf den Zwischenüberhitzer (3) und expandiert anschließend in der ND-Turbine.

Steuerung des Gasstroms

Die Führung der Rauchgase im Kessel ist variabel und hängt vom Turbinenbetrieb ab:

Betrieb mit laufenden Turbinen

Die thermischen Gase gelangen in Zone (b). Die Verteilung auf die Heizflächen (1, 2, 3, 4) wird durch Ventile (7, 8) gesteuert. Das Lufteinlassventil (6) muss in diesem Modus geschlossen sein.

Betrieb ohne laufende Turbinen

Die Gase werden durch das geöffnete Luftventil (6) und den Betrieb des Saugzuggebläses so gelenkt, dass sie primär die erste Phase der Überhitzung (1) und den Bypass-Economizer durchströmen, während das obere Ventil (8) geschlossen bleibt.