Die Kraftwerksausrüstung: Teil a Brennstoff, Wasser, Dampferzeugung Rohrleitungen, Elektrotechnik

ISBN-13: 9783642521003 / Niemiecki / Miękka / 2012 / 746 str.

Karl Schroder

Opis

Bei Planung, Ausfuhrung und Bau eines neuen Kraftwerkes ist das gemeinschaftliche Denken und Handeln einer grossen Anzahl von Ingenieuren auf das eine Ziel ausgerichtet, dieses Kraftwerk kostengunstig, termingerecht und storungsarm in Betrieb zu setzen. Schon im Vorwort des Ersten Bandes wurde dieses Zusammenspiel der Beteiligten kurz er wahnt und im Zweiten Band ausfuhrlich erlautert. Im Zweiten Band "Die Lehre vom Kraftwerksbau" wurde die "Kombinations-," "Integrations-" bzw. die "Verfahrenstechnik" behandelt. Es wurde gezeigt, wie die "Ganz heitsprobleme" von den Projekteuren - den Generalisten - gelost werden, wie die Kraftwerkselemente zu einer optimalen Einheit zusammenwachsen. Im Dritten Band "Die Kraftwerksausrustung" sollen nun die Kraftwerkselemente selbst behandelt werden. Hier kommen also die Teilbearbeiter, die Spezialisten, zu Wort, d. h. also z. B. die Kessel- und Turbineningenieure, die Fachleute fur Rohrleitungen und Warmetauseher, die Chemiker und Elektrotechniker. Die Arbeit der Bauingenieure und Architekten wurde schon im Zweiten Band geschildert. Bei dem grossen Umfang dieses Gebietes hat es sich als zweckmassig erwiesen, den Drit ten Band in zwei Teilbanden A und B herauszugeben, wodurch u. a. bei der Darstellung eine grossere Ubersicht und bessere Anschaulichkeit ermoglicht wurden. Der Umfang des Gesamtwerkes mit mehr als 3000 Seiten und fast 3000 Abbildungen ist recht gross. Wenn man jedoch bedenkt, dass die Herstellungskosten neuer grosser Dampfkraftwerke mehrere 100 Millionen DM und dementsprechend die Beratungs- bzw. Bearbeitungskosten mehrere Millionen DM betragen konnen, durfte ein solcher Umfang gerechtfertigt sein."

Spis treści

Erster Teil Die Dampferzeugungsgruppe.- A. Die Brennstoffe, ihre Aufbereitung und Verbrennung.- I. Die Brennstoffe, Arten und Eigenschaften.- a) Feste Brennstoffe und ihre Bestandteile.- 1. Brennstoffeinteilung.- 2. Feuchtigkeit.- 3. Mineralstoffgehalt.- 4. Schwefelgehalt.- 5. Heizwert und Brennstoffanalyse.- 6. Ascheschmelzverhalten.- 7. Zündtemperatur.- b) Flüssige Brennstoffe und ihre Bestandteile.- 1. Arten und Heizwerte.- 2. Aschebestandteile.- 3. Dichte und Zähigkeit.- 4. Flammpunkt und Zündung.- c) Gasförmige Brennstoffe.- 1. Arten und Heizwert.- 2. Zündgeschwindigkeit und Zündgrenzen.- II. Brennstoffaufbereitung.- a) Kohletransportmittel zur Mühle.- 1. Trogkettenförderer.- 2. Plattenzuteiler.- 3. Bandzuteiler.- b) Mühlenbauarten.- 1. Schläger- und Schlagradmühlen.- 2. Kugel- und Walzenmühlen.- 3. Trommelmühlen.- c) Mühlenbetrieb.- 1. Mahlfeinheit und Kraftbedarf.- 2. Verschleiß und Laufzeit.- 3. Direkte Einblasung.- d) Kohlenstaubbunkerung und Transport.- 1. Kohlenstaub-Zwischenbunkerung.- 2. Kohlenstaubzuteiler.- e) Ölaufbereitung.- 1. Öltagesbehälter.- 2. Filter, Pump- und Vorwärmstation.- f) Gasreduzier- und Vorwärmstation.- III. Theorie und Praxis der Verbrennung.- a) Chemische Grundlagen.- 1. Verbrennungsgleichungen.- 2. Luftbedarf.- 3. Rauchgasmenge und -zusammensetzung.- 4. Näherungsformeln.- 5. Dissoziation.- 6. Unvollkommene Verbrennung.- 7. It-Diagramm.- b) Brenner.- 1. Kohlenstaubbrenner.- 2. Ölbrenner.- 3. Gasbrenner.- c) Feuerraumgestaltung.- 1. Steinkohlenstaubfeuerung mit trockenem Aseheabzug.- 2. Schmelzkammerfeuerung für Steinkohle.- d) Hochtemperaturkorrosionen.- B. Der Wasser-Dampf-Weg der Dampferzeuger.- I. Naturumlaufkessel.- a) Naturumlaufprinzip.- b) Nachschaltheizflächen.- 1. Überhitzer.- 2. Speisewasservorwärmer.- c) Beispiele ausgeführter Naturumlaufkessel.- II. Zwangumlaufkessel.- a) Zwangumlaufsystem.- b) Beispiele ausgeführter Zwangumlaufkessel.- III. Durchlaufkessel.- a) Durchlaufverdampfer.- 1. Rohrbandverdampfer.- 2. Steigrohr-Fallrohr-System.- 3. Kombination aus Rohrband und Steigrohr-Fallrohr-System.- 4. Parallele Steigrohr-Fallrohr-Systeme.- b) Sulzerkessel.- 1. Teillastverhalten.- 2. Zwischendampf-Temperaturregelung mit Trifluxwärmetauscher.- 3. Beispiele ausgeführter Sulzerkessel.- c) Bensonkessel.- 1. Speisewasservorwärmer.- 2. Bertihrungsüberhitzer.- 3. Strahlungsüberhitzer.- 4. Tragrohrsysteme für die Berührungsheizflächen.- 5. Teillastbetrieb.- 6. Druckverlust und Pumpenkraftbedarf.- 7. An- und Abfahren bei Blockschaltung.- 8. Speicherfähigkeit.- 9. Beispiele ausgeführter Bensonkessel.- IV. Der Zwischenüberhitzer und seine Regelung.- a) Wassereinspritzung.- b) Schwenkbrenner.- c) Rezirkulationsgebläse.- d) Regelzug.- e) Wärmetauscher.- f) Doppelbrennkammer.- g) Beurteilung der Regelungsmöglichkeiten.- V. Konstruktion und Berechnung.- a) Kessel mit ausgemauerten Wänden.- b) Blechkasten- (skin-casing-)Konstruktion.- e) Geschweißte Konstruktionen.- d) Kesselauslegung und Kesselwirkungsgrad.- 1. Fühlbare Wärme der Abgase gegenüber der Außenluft.- 2. Unverbrannte Gase im Abgas.- 3. Fühlbare Wärme der festen und flüssigen Asche.- 4. Brennbares in Schlacke und Asche.- 5. Abstrahlungs- und Leitungsverlust.- e) Bereehnungsbeispiel eines Bensonkessels.- 1. Auslegungsdaten.- 2. Wärmebedarf des Kessels.- 3. Luftvorwärmung.- 4. Brennstoffbedarf des Kessels.- 5. Brennkammerberechnung.- 6. Einspritzungen zur Temperaturregelung.- 7. Strahlungsraum über der Brennkammer.- 8. Schottenendüberhitzer.- 9. Schottenteil des Zwischenüberhitzers.- 10. Strahlungsraum über dem zweiten Zug.- 11. Konvektionsteil des Zwischenüberhitzers.- 12. Restverdampfer.- 13. Economiser.- 14. Rauchgasbilanz aller Heizflächen.- 15. Wasser-Dampf-Bilanz.- 16. Druckverlustberechnung.- 17. Zusammenstellung der verwendeten Formelzeichen.- VI. Kesselarmaturen.- a) Sicherheitsventile.- b) Absperrschieber.- c) Rückschlagklappen.- d) Entwässerungs- und Entlüftungsventile.- e) Wasserstände.- C. Der Luft-Gas-Weg der Dampferzeuger.- I. Luftvorwärmer.- a) Plattenluftvorwärmer.- b) Röhrenluftvorwärmer.- c) Rippenluftvorwärmer.- d) Ljungström-Luftvorwärmer.- e) Luftvorwärmer der Firma Rothemühle.- II. Gebläse.- a) Radialgebläse.- b) Axiale Gleichdruckgebläse.- c) Axiale Überdruckgebläse.- III. Luft- und Rauchgaskanäle sowie anderes Zubehör.- a) Kanäle.- b) Klappen zur Steuerung der Rauchgas- und Luftmengen sowie Zugsperren.- c) Rußbläser.- 1. Rückstrahlbläser.- 2. Weitstrahl- und Langschubbläser.- 3. Mehrdüsenbläser.- d) Kugelregenreinigung.- e) Entschlackung.- IV. Entstaubung, Entaschung und Schornstein.- a) Allgemeine Gesichtspunkte.- 1. Sinn und Zweck der Abgasreinigung.- 2. Gesetzliche Bestimmungen und Richtlinien.- b) Kraftwerksstaub.- c) Entstauberarten.- 1. Das Elektrofilter.- 2. Die mechanischen Entstauber.- 3. Hintereinanderschaltung elektrischer und mechanischer Entstauber.- d) Staubmessungen.- e) Entaschung.- f) Schornsteine.- Zweiter Teil Die Wasserbehandlungsgruppe.- A. Die Pumpen.- I. Allgemeine Grundlagen.- II. Hydraulische Grundlagen.- III. Anwendung der einzelnen Bauarten im Kraftwerk.- a) Kesselspeisepumpen.- 1. Auslegung.- 2. Konstruktionen.- 3. Antrieb und Regelung.- 4. Sicherungseinrichtungen.- b) Kühlwasserpumpen.- 1. Auslegung.- 2. Konstruktionen.- 3. Antrieb und Regelung.- c) Hilfspumpen.- B. Apparate im Wasser-Dampf-Kreis.- I. Wärmetauscher.- a) Allgemeine Angaben.- 1. Anwendungsgebiet.- 2. Bezeichnungen.- 3. Wirkungsweise.- 4. Wärmetechnische Grundlagen.- 5. Auslegung der Apparate.- b) Wärmetechnische Berechnung.- 1. Wärmekreislauf.- 2. Wärmeleistung.- 3. Stufenzahl.- 4. Logarithmische Temperaturdifferenz.- 5. Wärmedurchgangszahl.- 6. Wasserseitiger Druckverlust.- 7. Thermische Bewertung.- 8. Heizfläche.- 9. Betriebsverhalten.- 10. Temperaturverlauf.- c) Enthitzer zur Speisewasservorwärmung.- 1. Durchführung der Enthitzung.- 2. Thermische Auslegung.- d) Dampfenthitzer und Dampfüberhitzer.- e) Verdampfer und Dampfumformer.- f) Werkstoffe.- g) Abmessungen.- h) Ausführungsbeispiele.- 1. Oberflächen-Vorwärmer.- 2. Kühler.- 3. Enthitzer und Überhitzer.- 4. Verdampfer und Dampfumformer.- II. Die Entspanner.- III. Die Entgaser.- a) Allgemeines.- b) Bauarten.- IV. Behälter.- V. Aufstellungsbeispiele.- VI. Garantien.- VII. Amtliche Vorschriften für Prüfung und Betrieb.- VIII. Angebotsvergleich.- IX. Absicherung.- C. Chemische Wasseraufbereitung.- I. Allgemeines.- II. Anforderungen an Betriebswässer.- a) Kühlwasser.- b) Verdampfer- und Dampfumformerspeisewasser.- c) Kesselspeisewasser für Umlaufkessel.- d) Kesselspeisewasser für Durchlaufkessel.- III. Aufbereitungsverfahren.- a) Rohwasserbeschaffenheit.- b) Mechanische Reinigung.- c) Entfernung kolloid-disperser Stoffe.- d) Enteisenung und Entmanganung.- e) Fällungsverfahren.- f) Schlammbeseitigung.- g) Austauschverfahren.- 1. Neutralaustausch.- 2. Säureaustausch.- 3. Vollentsalzung.- 4. Filterkonstruktionen.- 5. Rohrleitungen und Armaturen.- 6. Hilfseinrichtungen.- 7. Regeneriereinrichtung.- 8. Meßeinrichtungen.- 9. Bauliche Einrichtungen.- 10. Gegenstromverfahren.- h) Automatisierung von Wasseraufbereitungsanlagen.- i) Dosiereinrichtungen.- k) Wasserentsalzung durch Elektrodialyse.- IV. Kondensataufbereitung.- V. Wasserkonditionierung.- a) Speisewasser für Verdampfer und Dampfumformer.- b) Speisewasser für Umlaufkessel.- c) Speisewasser für Durchlaufkessel.- d) Kühlwasser.- Dritter Teil Rohrleitungen und Armaturen.- A. Rohrleitungen.- I. Grundlagen.- a) Rohrschaltpläne.- b) Normung.- II. Hochdruckrohrleitungen.- a) Richtlinien für die Auslegung.- b) Wirtschaftlichkeit.- c) Ausführungsbeispiele.- d) Anwärmen und Entwässern von Hochdruck-Dampfleitungen.- e) Hochdruckrohre. Herstellung, Verarbeitung, Prüfung und Konservierung.- f) Rohrverbindungen.- 1. Flanschverbindungen.- 2. Klammerverbindungen.- 3. Schweißverbindungen.- g) Formstücke und Stutzenabzweige.- 1. Allgemeine Gesichtspunkte.- 2. Aus Rohren hergestellte Formstücke.- 3. Geschmiedete Formstücke für hohe Beanspruchungen.- 4. Rohrgeschweißte Formstücke.- 5. Formstücke für Dampfsiebeinbauten.- h) Rohrbefestigungen.- III. Mittel- und Niederdruckrohrleitungen.- a) Richtlinien für die Auslegung und Planung.- b) Herstellung, Verarbeitung, Rohrverbindungen, Prüfungen und Abnahmen.- c) Vakuumleitungen für Luftkondensation.- IV. Kaltwasserleitungen.- a) Richtlinien für die Auslegung und Planung.- 1. Leitungen bis NW 400.- 2. Leitungen ab NW 500.- b) Herstellung und Verarbeitung, Rohrverbindungen für Stahlleitungen.- c) Formstücke.- d) Kompensatoren.- e) Korrosionsschutz.- f) Gußeiserne Kühlwasserleitungen.- g) Kühlwasserleitungen aus Stahlbeton- und Spannbeton-Druckrohren.- B. Armaturen.- I. Absperrschieber.- a) Schiebergehäuse.- b) Einziehungen des Schiebersitzquerschnittes.- c) Schieberabschlußsysteme.- d) Gehäuse- und Plattendichtungen.- e) Absicherungen der Schiebergehäuse gegen Überdruck.- II. Absperrventile.- III. Rückschlagorgane.- a) Rückschlagklappen.- b) Rückschlagventile.- IV. Sonder- oder Spezialarmaturen.- a) Armaturen für Vorwärmerabsicherung.- b) Dampfumformventile.- c) Dampfumform-Ejektorventil.- d) Siemens-Varivent-Konstruktion.- e) Kühlwasserregelventil für hohe Druckdifferenzen.- f) Speisewasser-Mengen-Regelventile.- g) Düsenplatten-Regelschieber.- V. Sicherheitsventile.- a) Federbelastete Sicherheitsventile.- b) Hochdruck-Vollhub-Sicherheitsventile mit Zusatzbelastung.- c) Hilfsgesteuerte Sicherheitsventile.- VI. Armaturen für Wasserleitungen.- a) Absperrschieber bis NW 400.- b) Absperrschieber und -klappen ab NW 500.- c) Klappenantriebe.- d) Druckverlust der Absperrklappen.- e) Rückschlagklappen für Kühlwasserleitungen.- f) Automatisch schließende Rückschlagorgane.- g) Kühlwasserarmaturen für Seewasserbetrieb.- h) Druckverlust der Rückschlagklappen.- VII. Prüfungen und Abnahmen.- C. Schalldämpfer für Auspuffleitungen.- I. Drosselschalldämpfer.- II. Absorptionsschalldämpfer.- D. Wärmeisolierungen.- I. Grundlagen.- II. Isolierstoffe.- III. Ausführung der Isolierungen.- a) Stopfisolierungen.- b) Mattenisolierungen.- IV. Flanschen- und Armaturenkappen.- V. Schwitzwasserisolierungen.- VI. Frostschutzisolierungen.- E. Berechnungsgrundlagen für Rohrleitungen.- I. Rohrdimensionen.- a) Bestimmung des Durchflußquerschnittes.- b) Rohrwanddicken.- c) Sicherheitsfaktoren.- d) Äußere Beanspruchungen.- II. Werkstoffe.- a) Werkstoffkennwerte.- b) Warmfestigkeit und Temperaturgrenze.- c) Verwendungsbereich der Stähle.- III. Druckverlustermittlung.- a) Allgemeine Grundgleichungen.- b) Ermittlung des Rohrreibungsbeiwertes.- c) Widerstandsbeiwerte von Rohrformstücken und Armaturen.- d) Beispiel.- Vierter Teil Die elektrotechnische Gruppe.- A. Ableitung und Aufspannung.- I. Die einschlägigen elektrischen Größen.- a) Nennspannung, Nennstrom.- b) Stoßkurzschlußstrom, dynamische Kräfte.- II. Hochstrom- und Hochleistungsschalter.- III. Äußere Ausführung der Generatorableitung.- IV. Vberspannungsschutz auf der Generatorseite.- V. Behandlung des Generator-Nullpunktes.- a) Starre Erdung.- b) Erdung über Widerstand oder Nullpunkttransformator.- c) Freier Sternpunkt.- VI. Blockaufspanntransformatoren.- VII. Ableitung auf der Oberspannungsseite.- B. Der Eigenbedarf.- I. Stromart und Betriebsspannungen.- a) Gleichstrom.- b) Drehstrom.- II. Eigenbedarfsversorgung.- a) Kurzschlußverhältnisse.- b) Spannungsverhältnisse.- c) Rückwirkung auf den Aufbau des Eigenbedarfs-Schaltbildes.- III. Antriebe.- a) Normale Drehstrommotoren mit praktisch konstanter Drehzahl.- b) Drehstrommotoren mit veränderbarer Drehzahl.- 1. Polumschaltbare Motoren.- 2. Schlupfgeregelte Motoren.- 3. Schleifringläufer mit Rückgewinnung der Schlupfenergic.- 4. Drehstromreihenschluß- und Nebenschlußmotoren.- 5. Frequenzgeregelte Motoren.- 6. Ward-Leonard-Umformer.- 7. Übersicht.- c) Umschalten mit Unterbrechung.- d) Lager.- e) Äußere Ausführung (Schutzart) und Kühlung.- f) Motorschutz.- IV. Schaltanlagen.- a) Hochspannungsschaltanlagen.- 1. Einfach-Sammelschienenanlagen.- 2. Doppel-Sammelschienenanlagen.- b) Niederspannungsschaltanlagen.- 1. Offene Bauform.- 2. Gekapselte Bauform.- c) Anordnung der Eigenbedarfs-Schaltanlagen und Kabelkanäle.- 1. Schaltanlagen.- 2. Kabelkanäle.- V. Die Gleichstromanlage.- a) Wahl der Spannung.- b) Zahl der Batterien und Ladegeräte.- c) Ladung und Entladung.- d) Auslegung der Batterie.- e) Ladegeräte.- f) Gleichstromverteilung.- g) Überwachung.- VI. Die Notumformeranlage.- C. Elektrotechnische Steuerung und Verriegelung.- I. Steuerung.- a) Aufgabenstellung.- b) Anforderungen an die Steuerungstechnik.- c) Ausführung der Steuerungstechnik.- II. Verriegelungen und Automatiken.- a) Aufgabenstellung.- b) Verriegelungen in den elektrischen Schaltanlagen.- c) Kesselverriegelung (Kesselschutzeinrichtungen).- d) Automatische Parallelschalteinrichtung.- e) Eigenbedarfs-Umschaltautomatik.- III. Gefahrmeldung.- a) Aufgabenstellung.- b) Gefahrmeldesysteme.- IV. Messung und Zählung im elektrotechnischen Anlagenteil.- a) Aufgabenstellung.- b) Einsatz und Auswahl der Geräte.- D. Warten.- I. Arten und Abgrenzung ihrer Aufgaben.- II. Anordnung und Aufbau der Warten.- a) Standortwahl.- b) Steuerungssystem.- 1. Direktsteuerung.- 2. Indirektsteuerung.- c) Größe und Gestaltung der Warten.- d) Beleuchtung der Warten.- e) Akustik.- f) Architektur.- g) Belüftung und Heizung.- h) Verdrahtungstechnik im Schalttafelbau.- E. Selektivschutzeinrichtungen.- I. Aufgabenstellung.- II. Fehlermöglichkeiten, ihre Auswirkungen auf den Block und Schutzmaßnahmen.- a) Fehler im Hochspannungsnetz.- b) Fehler im Eigenbedarfsnetz.- c) Fehlermöglichkeiten in der Blockeinheit.- 1. Kurzschlüsse.- 2. Erdschlüsse.- 3. Windungsschlüsse.- 4. Rotorfehler und Untererregung.- III. Ausführung der Schutzeinrichtungen.- a) Überstrom- und Impedanzschutz.- b) Unsymmetrieschutz.- c) Spannungssteigerungsschutz.- d) Leistungssprungrelais.- e) Rückleistungsrelais.- f) Differentialschutz.- g) Erdschlußschutz.- h) Windungsschlußschutz.- i) Rotorschutz und Untererregungsschutz.- IV. Prüfeinrichtung.- V. Schutztechnische Gesichtspunkte für von der normalen Blockschaltung abweichende Ausführungen.