Kesselhersteller aus dem Mittleren Westen setzt Supermax® Mantel- und Plattenwärmetauscher als Speisewassererhitzer in einem Kombikraftwerk ein.
Das Ersetzen traditioneller Praktiken durch fortschrittliche Technologie kann ein schwieriger Prozess sein. Manchmal können zeitgemäße Beschränkungen ein entscheidender Faktor bei der Überwindung von Widerständen sein. Rohrbündelwärmetauscher werden seit den Tagen von Thomas Edison als Speisewassererhitzer eingesetzt, und sie haben sich bewährt. Der heutige Energiebedarf, der begrenzte Platz und die global wettbewerbsfähige Wirtschaft zwingen die Energieerzeuger jedoch zu höherer Effizienz ... und zu neuen Wärmetauschertechnologien.
Verhinderung von korrosiver Kondensation
In einem Kombikraftwerk erzeugt der Wärmeinhalt im Abgas der Gasturbine Dampf, der wiederum eine Dampfturbine antreibt. Die mechanische Energie beider Turbinen erzeugt Strom für die Produktion oder für die Einspeisung in das Stromnetz. Ein Abhitzedampferzeuger (HRSG) erzeugt aus der Abwärme der Gasturbinenabgase Dampf. Sein Speisewasser ist das chemisch aufbereitete, hochreine Wasser, das für den Antrieb der Dampfturbine verwendet wird. Der verbrauchte Niederdruckdampf aus den Dampfturbinen wird durch einen Kondensator geleitet, um das Wasser als Kondensat zurückzugewinnen. Das Kondensat wird in einem heißen Schacht aufgefangen und dann in den Dampferzeuger zurückgepumpt. Die Temperatur, mit der das Kondensat als Speisewasser in den Dampferzeuger zurückkehrt, ist für die Wartung und Lebensdauer des Systems von entscheidender Bedeutung. Wenn das Speisewasser, das in die HRSG-Trommel gelangt, zu kalt ist, kühlt es die Abgase der Gasturbine zu stark ab. Das daraus resultierende saure Kondensat greift die Kesselrohre im Abhitzekessel an und korrodiert.
P&F ist keine Option
Seit vielen Jahrzehnten setzen Anlagenbetreiber S&T-Wärmetauscher als Speisewassererhitzer ein. Diese Wärmetauscher nutzen einen Nebenstrom von Dampf mit reduziertem Druck, um das HRSG-Speisewasser auf eine Temperatur zu erhitzen, die eine korrosive Kondensation verhindert. In den heutigen Gas- und Dampfturbinenkraftwerken ist jedoch der Platz knapp, und jeder Kubikzoll zählt. Die Betreiber haben erwogen, auf moderne Platten- und Rahmenwärmetauscher (Plate and Frame, P&F) umzusteigen, um eine platzsparende Lösung zu finden. Aufgrund der Temperatur- und Druckbeschränkungen von Dichtungen ist der Einsatz von P&F in vielen Kraftwerksanwendungen, bei denen die Betriebszeit absolut kritisch ist, jedoch marginal. Die maximalen Konstruktionsbedingungen für Speisewassererhitzer erfordern eine Temperatur von 188°C (370°F) bei 36 barg (520 psig) über einen weiten Bereich von zyklischen Betriebsbedingungen. Obwohl sie nominell innerhalb ihrer Möglichkeiten liegen, verfügen moderne P&F-Einheiten nicht über einen ausreichenden Sicherheitsfaktor. Die erforderlichen Durchflussmengen betrugen etwa 5680 Liter/min (1500 gpm) auf beiden Seiten. Die Betreiber mussten daher nach einer anderen Lösung suchen, wenn der Platz kritisch ist und die S&T eine letzte Möglichkeit darstellt.
Platteneffizienz mit Sicherheitsfaktor
Der Kesselbauer hat eine Reihe von geschweißten und gelöteten Wärmetauschertypen geprüft und verworfen. Die Ingenieure kamen dann zu dem Schluss, dass der Supermax-Plattenwärmetauscher von Tranter die Anforderungen erfüllte. Tranter konnte sich in der Konzeptphase mit seiner technischen und konstruktiven Kompetenz durchsetzen und qualifizierte sich damit als bevorzugter Lieferant. Die Supermax-Einheit kann auch als Kondensator hinter dem Turbinenauslass eingesetzt werden. Der Kesselhersteller erteilte Tranter zwei Großaufträge. Die Druck- und Temperaturwerte der Einheiten ermöglichten einen komfortablen Sicherheitsfaktor. Die bewerteten Anschaffungskosten waren wettbewerbsfähig, und die Supermax-Einheiten benötigten 40-50 % weniger Platz als die S&T-Tauscher. Darüber hinaus waren die technischen Fähigkeiten und das Projektmanagement von Tranter einer der wichtigsten Faktoren bei der Auswahl des Lieferanten.
Der Supermax-Plattenwärmetauscher nutzt einen Niederdruck-Seitenstrom zur Erwärmung des HRSG-Speisewassers, um eine fein abgestimmte thermische Stabilität des Systems zu erreichen.
