Kraftwerks-Projekte bei Vattenfall Europe Generation · Kraftwerks-Projekte bei Vattenfall Europe Generation Vetschau, 29. November 2007 Dipl. Ing. H. Mandel, Vattenfall Europe Generation

Kraftwerks-Projekte bei Vattenfall Europe Generation

Vetschau, 29. November 2007Dipl. Ing. H. Mandel, Vattenfall Europe Generation AG & Co. KG, Cottbus

29.11.2007 | Kraftwerks-Projekte bei VE-G | H. Mandel | VE-G, E-KT 2

Gliederung

1. Ausgangsbasis: Die Neubaublöcke 800/ 900 MW der Jahre 1991 bis 2000

2. In Bearbeitung befindliche Projekte

3. Beispiellösungen

4. Zusammenfassung, Ausblick





Ausgangsbasis: Die Neubaublöcke 800 / 900 MW


Die Neubaublöcke 800/ 900 MW - Standorte:

Schwarze Pumpe – 2 x 800 MWel, IBS 1998 / 1998Boxberg – 907 MWel, IBS 2000Lippendorf – 2 x 920 MWel, IBS 1999 / 2000

- Brennstoff: BraunkohleErstmals überkritische Dampfparameter für Braunkohle-Kraftwerksblöcke dieser Leistungsgröße Erstmals Netto-Kraftwerkswirkungsgrade größer 42 % für Braunkohle-Kraftwerksblöcke dieser Leistungsgröße Zunahme um ca. 5 %-Punkte gegenüber dem Stand der Technik

- Werkstoff:Erstmals breite Anwendung des Werkstoffes P 91 für thermisch hoch beanspruchte Bauteile an Dampfkessel, Heißdampfleitungen und Turbosatz


Technische Neuerungen- Optimierung der Wärmeschaltung für die

Regenerativ-Vorwärmung

- Absenkung des Kondensatordruckes

- Einsatz eines Wärmeverschiebesystems im Rauchgasweg zur Nutzung der Rauchgaswärme bei Braunkohlekraftwerken

- Einsatz wirkungsgradoptimierter Beschaufelungen in den Dampfturbinen

- Verstärkter Einsatz von GfK – Material und Ableitung der RG über KT

- Einsatz hocheffektiver Nachbrennroste mit Rückstand < 1% an Unverbranntem

- Brennkammerreinigung mittels Wasserlanzenbläser


BetriebsbewährungBetriebsergebnisse:- Anlagen haben bis zu 65.000 Betriebsstunden erreicht- Projektierte Wirkungsgrade konnten nachgewiesen werden- Die Arbeitsverfügbarkeit erreicht im Mittel 92 %

Fazit:- Übergang zu überkritischen Dampfparametern ohne technische Probleme- Einsatz weitestgehend erprobter Kraftwerkskomponenten Voraussetzung für einen

derartigen Qualitätssprung Arbeitsverfügbarkeit 800/900MW

70

80

90

100

1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006

[%]

Schwarze Pumpe A Schwarze Pumpe B Boxberg QLippendorf R Lippendorf S Leistungsgruppe 800/900 MW


In Bearbeitung befindliche Projekte


2. In Bearbeitung befindliche ProjekteKraftwerk Boxberg Block RKraftwerk Moorburg Blöcke A und B




Entwicklungen zur weiteren Steigerung des Kraftwerkswirkungsgrades- Weiterentwickelter Werkstoff mit

10 % -Chrom Gehalt (P92) für die weitere Erhöhung der überkritischen Dampfparameter für thermisch hoch beanspruchte Baugruppen

- Hochwertige 18 bzw. 25%-ige Chromstähle für die Rohre der Überhitzerheizflächen

- Dampfturbinen mit einer Anzapfung im HD- Teil für die weitere Optimierung der Wärmeschaltung

- Ein Mühlenwärme-Verschubsystem bei Steinkohle für die Nutzung der Rauchgaswärme

t t t t

HD-Vorw.

Mühlenheißluft 353 °C

Luvo

Sekundärluft 353 °C

Rauchgas 383 °C

206 MW

11 MW

0 kg/s

t Luft v. Mühlen 272 °C

t Sichter 90 °C

Verbre.Luft über Luvo 98%

t Luft = 30 °C

13,4 MW

PrinzipschaltungMühlenwärme-Verschubsystem

Technische Weiterentwicklungen


Festlegung Blockgröße / Blockleistung

Zielstellung:- Verringerung der Investitionskosten durch einstraßige Auslegung des

Rauchgasweges

Randbedingung:- Leistungsbegrenzung durch Einsatz verfügbarer Aggregate für

Saugzüge mit einer Antriebsleistung von ca. 13 MW

Ermittelte Blockleistung:- Braunkohle: ca. 670 MW- Steinkohle: ca. 820 MW


Neubau-Projekt Boxberg Block Rab 2011-Dauerbetrieb

289°CSpeisewasser-Endtemperatur

32 / 39mbarAbdampfdruck

Kondensat-vorwärmung-Rauchgas-Wärme-

NutzungHT: P92-Werkstoffe

%MW

--

-

Stufen

°C / bar°C / bar

675 Brutto-Leistung

Kühlturm mit RG-Ableit.Wärmeabfuhr

9Speisewasser-vorwärmung

610 / 50HZÜ-Dampf600 / 286Frischdampf≈ 43,6Netto-Wirkungsgrad

BraunkohleBrennstoffGrundlastBetriebsart


Standort Boxberg – Stand der Bauarbeiten (09.11.07)


Neubau-Projekt Moorburg Blöcke A+B

13 m2 Ti-ND-Endstufe

Grundlast-Betriebsart

bis 650MJ/sWärmeabgabe je Block


25mbarAbdampfdruck

HT: P92-Werkstoffe

%MW

-

-

-

Stufen

°C / bar°C / bar

2 x 820Brutto-Leistung

Durchlauf-kühlungWärmeabfuhr


620 / 50HZÜ-Dampf600 / 276Frischdampf

≈ 46,5 (52,8)Netto-Wirkungsgrad

SteinkohleBrennstoff

ab 2011/12Dauerbetrieb


Standort Moorburg


Parameter und Kennziffern

52,843,642,8%Brennstoffnutzung

46,543,642,8%Netto- Wirkungsgrad

2732/3938mbarAbdampfdruck

FlußwasserKühlturmKühlturmKühlung

620610583°CZwischendampftemp.

276286267barFrischdampfdruck

600600554°CFrischdampftemp.

SteinkohleBraunkohleBraunkohleBrennstoff

820675920MWLeistungsgröße

MoorburgBoxbergLippendorf


Beispiellösungen



3. BeispiellösungenTurbineHauptdampfleitungenDampfkessel



Kondensatorschaltung – Moorburg

33 % 33 % 33 %

Tosbecken

Kon

dens

ator

1

Kon

dens

ator

2

- Durchlaufkühlung der Kondensatoren mit Wasser der Süderelbe

- Nutzung des Kühlwasser-Eintrittsbau-werks des Altkraftwerks

- Je Block 3 Kühlwasserpumpen- 3-Strängigkeit setzt sich fort bis hinter

Kondensator- Je Turbine 2 Eindruck-Kondensatoren

(wasserseitig 2-geteilt)- Aufteilung des mittleren Kühlwasser-

stranges auf beide Kondensatoren- Nach Kondensator Zusammenführung

der 3 Stränge, Abströmung in Kraftschluss- / Tosbecken


Abdampfvolumenstrom – Moorburg

Abdampfvolumenstrom

0

5000

10000

15000

20000

25000

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24

Kühlwassertemperatur [°C]

Abd

ampf

volu

men

stro

m [m

³/s]

Kond, 3 KW-Ppn

FW, 3 KW-Ppn

Fernwärme [MJ/s]450 225 120 50 0

FW, 2 KW-Ppn


Titanendstufe- Kostenoptimierung 4 Abdampffluten

- Erreichen niedriger Kühlwassertem-peraturen mit Durchlaufkühlung

Hoher Abdampfvolumenstrom

- Titan ermöglicht lange Endstufenschaufeln ca. 1250 mm Länge13,2 m² Abdampf-Austrittsfläche 4-flutige Ausführung ND-Turbine

- steifer Schaufelverbund für optimales Schwingungsverhalten erforderlich

Deckband, Snubber

- Verringerung der Leckage über die Schaufelspitze durch Deckband

- Erosionsschutz: Entwässerungen, Laufschaufel-Vorderkanten-Aufdickung


Planung Heißdampfleitungen

- Überproportionaler Anstieg der Kosten für Heißdampfleitungen auf Grund Parametererhöhung

- Erfordernis zur kostenoptimierten Anordnungs-planung für kurze Wege zwischen Dampfkessel und Turbine


Ausführung Rohrleitungsbauteile

- Auslegung von Formstücken nach Regelwerkmaterialintensiv eingeschränkte Prüfbarkeit

- wesentliche Optimierung der Gestalt (z.B. Kugelformstücke) durch Anwendung der finiten Elemente Methode


Verdampfer16Mo3

13CrMo4-5

7CrMoVTiB10-10

ÜberhitzerWände: 7CrMoVTiB10-10

Schott: VM12

Ü3 / Ü 4 : S 304 H

ZwischenüberhitzerS 304 H

HR3C

KW Boxberg R – Heizflächen-Werkstoffkonzept


Boxberg R mit Allwandfeuerung

1480

37,66 °

KohlebrennerÖlbrenner

1278

0

616

80

2500

1

3230

2199

8

124

52 1

1500

21206

2120

6

RRS

ABL 1

3772

8

5018

0

RRS

+ 79,965

+ 68,465

+ 56,013

+ 18,285

+ 5,505


KW Boxberg R – Feuerungskonzept


2168

557

3457

34+ 0 m

RS-Brenner

Rauchgas-rücksaugung

Staubleitungen

NV 110

Sekundärluft

KW Boxberg R – Mühle-Brenner-System


Zusammenfassung / Ausblick






Zusammenfassung, Ausblick

- Kohlekraftwerke mit Dampftemperaturen ≥ 600 °C stellen die zweite Generation überkritischer Dampfkraftwerke dar.

Anhebung des Kraftwerkswirkungsgrad um einen weiteren %- Punkt

- Eine weitere Kraftwerksgeneration wird mit dem 700 °C Kraftwerk entwickelt.

Netto- Kraftwerkswirkungsgrade von ca. 50 % erreichbar

Für Braunkohle ist dies bei gleichzeitigem Einsatz der integrierten Kohletrocknung möglich.

Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!


Wärmeschaltbild Moorburg


Neubau-Projekt HKW Klingenberg Block A

Grundlast-Betriebsart

bis 650MJ/sWärmeabgabe


71mbarAbdampfdruck

HT: P92-Werkstoffe

%MW

-

-

-

Stufen

°C / bar°C / bar

ca. 800Brutto-Leistung

Naturzug-NasskühlturmWärmeabfuhr


610 / 50HZÜ-Dampf600 / 276Frischdampf

≈ 43 (≈ 67)Netto-Wirkungsgrad

SteinkohleBrennstoff

ab 2014Dauerbetrieb

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