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Dampfturbinenkondensatoreinrichtung
Die Erfindung betrifft eine Dampfturbinenkondensatoreinrichtung.
Wie bekannt, wird das Kondensat in den Kondensatoren von Dampfturbinen unterkühlt. Diese Unter- kühlung beträgt oft 3 - 50 C und mitunter auch mehr. Die Unterkühlung erfolgt dadurch, dass das auf höher liegenden Kühlrohren kondensierte Wasser an niedriger liegenden Rohren abrieselt. Die der Unterküh- lung entsprechende Wärmemenge wird dabei dem Kreisprozess entzogen, was überflüssig ist und deshalb als ein Energieverlust auftritt.
Es ist bereits vorgeschlagen worden, das unterkühlte Kondensat durch Turbinenabdampf wieder annähernd auf Kondensationstemperatur (Siedepunkt) zu erwärmen. Zu diesem Zweck wird das unterkühlte
Kondensat einer besonderen Einrichtung (einem Mischerhitzer) zugeführt, wo es mit Abdampf der Turbine in innige Berührung gelangt. Eine Teilmenge des Abdampfes wird dabei kondensiert. Ihre KondensationswÅarme dient zur Erwärmung des dem Mischerhitzer zugeführten unterkühlten Kondensates, das dann durch eine Pumpe in einen Sammelbehälter, Vorwärmer oder Entgaser befördert wird.
Kann der Mischerhitzer tiefer als ein Oberflächenkondensator aufgestellt werden, so fliesst das unterkühlte Kondensat von selbst aus dem Oberflächenkondensator in den Mischerhitzer, aus welchem es nach erfolgter Wiedererwärmung durch die Kondensatpumpe weiterbefördert wird. Wo es aber nicht möglich ist, den Mischerhitzer in entsprechender Tiefe unter dem Oberflächenkondensator anzuordnen, muss in einer den Oberflächenkondensator mit dem Mischerhitzer verbindenden Kondensatleitung noch eine weitere Pumpe geringer Druckhohe vorgesehen sein, wobei dann zwischen ODerflachenkondensator und Mischerhitzer keine Fallhöhe bestehen muss.
Dagegen ist es erforderlich, sowohl im Oberflächenkondensator wie auch im Mischerhitzer einen bestimmten Wasserstand aufrechtzuerhalten, damit die Pumpen zwecks Vermeidung von Kavitation über erforderliche Zuflusshöhen verfügen. Da bezüglich des Kondensates beide Kondensatoren (d. h. Oberflächenkondensator und Mischerhitzer) in Reihe geschaltet sind, stellt die Gewährleistung von erforderlichen Zuflusshöhen für die Pumpen eine ziemlich schwierige Aufgabe dar.
Die Erfindung bezweckt die Beseitigung dieser Schwierigkeiten und die Schaffung einer Dampfturbinenkondensatoreinrichtung, bei welcher die erwähnten Zuflusshöhen durch verhältnismässig einfache Mittel gewährleistet sind. Demgemäss bezieht sich die Erfindung ebenfalls auf eine Dampfturbinenkondensatoreinrichtung mit mindestens einem wassergekühlten Oberflächenkondensator und mindestens einem Mischerhitzer, in welchen das im Oberflächenkondensator unterkühlte Kondensat in den Abdampf der Turbine gespritzt wird, wobei dieser Mischerhitzer in bezug auf den Abdampf parallel zum Oberflächenkondensator, in bezug auf das Kondensat in Reihe nach dem Oberflächenkondensator geschaltet ist und in die Kondensatleitung zwischen Oberflächenkondensator und Mischerhitzer mindestens eine Pumpe eingeschaltet ist.
Die Erfindung besteht nun darin, dass aus einer den Boden des Mischerhitzers mit der Saugöffnung der Kondensatpumpe verbindenden Rohrleitung eine Rohrleitung abzweigt, die unterhalb des erwünschten Wasserstandes im Oberflächenkondensator verläuft und in den unteren Teil des Oberflächenkondensators oder in die Saugleitung der das unterkühlte Kondensat aus dem unteren Teil des Oberflächenkondensators in den Mischerhitzer befördernden Pumpe mündet.
Diese abgezweigte Rohrleitung sorgt nun dafür, dass der Wasserstand in beiden Kondensatoren, nämlich im Oberflächenkondensator und im Mischerhitzer nicht mehr ständig überwacht und geregelt werden
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muss, wie dies bei den bekannten Einrichtungen dieser Art unvermeidlich war, sondern sich selbsttätig einstellt, wie dies im nachstehenden an Hand der Zeichnung näher erläutert wird, wobei Fig. 1 und 2 der
Zeichnung je ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch darstellen. Gleiche Bezugszeichen wei- sen dabei auf ähnliche Einzelheiten hin.
5 Wie aus der Zeichnung hervorgeht, besteht die Dampfturbinenkondensatoreinrichtung gemäss der Er-
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densator 1 und aus einem Mischerhitzer 2, der am Dampfeintrittsstutzen des Oberflächenkoi1densators 1 angeordnet ist und mit diesem über eine Öffnung 2a in Verbindung steht, wobei der Mischerhitzer 2 im
Verhältnis zum Oberflächenkondensator l sehr geringe Abmessungen aufweist. Im Mischerhitzer 2 wird ) das im Oberflächenkondensator 1 unterkühlte Kondensat in den Abdampf einer nicht dargestellten Turbi- ne gespritzt, deren Abdampfaustrittsstutzen an den Dampfeintrittsstutzen des Oberflächenkondensators 1 angeschlossen ist.
Wie aus der Zeichnung hervorgeht, ist der Mischerhitzer 2 in bezug auf den Abdampf zum Oberfiä- chenkondensator parallel und in bezug auf das Kondensat in Reihe nach dem Oberflächenkondensator, 1 geschaltet. In die Kondensatleitung, bestehend aus den beiden Strecken 3 und 5 zwischen Oberflächenkon- densator 1 und Mischerhitzer 2. ist beim dargestellten Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 1 eine Pumpe 4 ein- geschaltet.
Gemäss der Erfindung zweigt nun aus einer den Boden des Mischerhitzers 2 mit der Saugöffnung der
Kondensatpumpe 7 verbindenden Rohrleitung 6 eine Rohrleitung 8 ab, die unterhalb des erwünschten Was-
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leitung 3 der das unterkühlte Kondensat aus dem unteren Teil des Oberflächenkondensators 1 in den Mischerhitzer 2 befördernden Pumpe 4 mündet (sie könnte aber auch in den unteren Teil des Oberflächenkondensators 1 münden).
In der Druckleitung 5 der Pumpe 4 ist ein Abschlussorgan 12 angeordnet. Eine gestrichelt gezeichnete weitere Rohrleitung 13 zweigt aus der Druckleitung zwischen Pumpe 4 und Abschlussorgan 12 ab, die ein Abschlussorgan 14 enthält und nach einem Regelorgan 9 in die Druckleitung der Kondensatpumpe 7 mündet.
Im Mischerhitzer 2 sind in nicht dargestellter Weise ein oder mehrere Verteilerrohre und/oder Ein- spritzelemente (Düsen, Drallzerstäuber usw.) vorgesehen, die - zum Teil - an eine Zusatzspeisewasserleitung 15 angeschlossen sind.
Im Betrieb strömt das unterkühlte Kondensat aus dem Oberflächenkondensator 1 über die Leitung 3 in die Pumpe 4, aus der es über die Leitung 5 in den Mischerhitzer 2 hinaufbefördert wird. Hier erfolgt eine Erwärmung des unterkühlten Kondensates wieder bis nahe an seinen Siedepunkt. Das erwärmte Kondensat fliesst dann über die Leitung 6 zur Pumpe 7, in deren D ; : uckleitung das Regelorgan 9 dabei derart eingestellt wird, dass der Wasserstand im Oberflächenkondensator 1 der gewünschten Höhe entspricht.
Die Pumpe 4 befördert mindestens eine der durch die Dampfturbine lieferbaren maximalen Dampfmenge entsprechende Menge an Wasser. Der eventuell verbleibende geringe Überschuss kann aus der Leitung 6 durch die Ausgleichsleitung 8 in die Kondensatleitung 3 zurückfliessen.
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Trotzdem wird die durch seine Vermischung mit dem unterkühlten Kondensat in der Kondensatleitung 3 verursachte Erwärmung des Kondensates ohne Betriebsfolgen sein, denn der Mischerhitzer 2 wird das durch die Pumpe 4 beförderte unterkühlte Kondensat auch weiterhin bis auf eine dem Siedepunkt sehr naheliegende Temperatur erwärmen.
Wie ersichtlich, gewährleistet die Ausgleichsleitung 8 für beide Pumpen 4 und 7 immer die erforderlichen Zuflusshöhen.
Beide Pumpen 4 und 7 des ersten Ausführungsbeispieles könnten einander gleich gewählt werden, wobei dann die Pumpe 4, die gegen einen bedeutend geringeren Gegendruck fördert als die Pumpe 7, eine verhältnismässig grössere oder erhöhte Wassermenge in Abhängigkeit von ihrer Kennlinie fördern wird. Die Verwendung von Pumpen, die einander vollkommen gleich sind, hat noch den weiteren Vorteil einer er- höhten Betriebssicherheit. Bei Störung einer der beiden Pumpen bzw. ihrer Antriebe ist nämlich die andere Pumpe geeignet, den Betrieb auch allein aufrechtzuerhalten, wobei aber die Rückerwärmung des unterkühlten Kondensates ausgeschaltet werdenmuss.
Bei normalem Betrieb ist das Abschlussorgan 14 ständig gesperrt, wogegendas Abschlussorgan 12 in der Kondensatleitung 5 zwischen Anschluss der zusätzlichen Leitung 13 und dem Mischerhitzer 2 ständig offen ist. Bei Betriebsstörung der Pumpe 4 kann nun der Betrieb fortgesetzt werden, indem jetzt das unterkühlte Kondensat aus dem Oberflächenkondenator 1 durch die Saugleitung 3 und die Ausgleichsleitung 8 in die Kondensatpumpe 7 gelangt und durch diese über das Re-
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gelorgan 9 - allerdings ohne Rückerwärmung - in einen nicht dargestellten Sammelbehälter, Vorwärmer oder Entgaser befördert wird.
Tritt dagegen in der Pumpe 7 eine Störung ein, so wird das Abschlussorgan 14 geöffnet, wobei die Abschlussorgane 9 und 12 geschlossen werden. Dann befördert die Pumpe 4 das unterkühlte Kondensat aus dem unteren Teil des Oberflächenkondensators 1 ebenfalls ohne Rückerwärmung über die zusätzliche Leitung 13 ebenfalls in den erwahnten nicht dargestellten Sammelbehalter, Vorwarmer oder Entgaser.
In Fig. 2 ist ein Ausführungsbeispiel dargestellt, bei welchem in die aus dem unteren Teil des Oberflächenkondensators 1 in den Mischerhitzer 2 führende Kondensatleitung 3 eine Wasserstrahlpumpe 10 eingeschaltet ist. In ihren Treibwasseranschluss mündet eine aus der Druckleitung der Kondensatpumpe 7 abzweigende Treibwasserleitung 11. Dieses Ausführungsbeispiel hat den Vorteil, dass die Kondensatpumpe 4, die aus Vakuum gegen einen geringen Druck zu fördern hat und deswegen sorgfältig hergestellte Abdichtungen erfordert, entfallen kann.
Bei beiden Ausführungsbeispielen wird durch die Pumpe 4 bzw. durch die Wasserstrahlpumpe 10 vom Belastungszustand der Turbine unabhängig immer die gleiche Wassermenge dem Mischerhitzer 2 zugeführt. Es ist daher nicht mehr erforderlich, einen Teil der im Mischerhitzer 2 vorgesehenen Zerstäuberdüsen oder Diallzerstäuber bei Teillasten der Turbine abzuschliessen, wie dies bei den bekannten Einrichtungen dieser Art unvermeidlich war.
PATENTANSPRÜCHE ;
1. Dampfturbinenkondensatoreinrichtung mit mindestens einem wassergekühlten Oberflächenkonden-
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densat in den Abdampf der Turbine gespritzt wird, wobei dieser Mischerhitzer in bezug auf den Abdampf parallel zum Oberflächenkondensator, in bezug auf das Kondensat in Reihe nach dem Oberflächenkondensator geschaltet ist und in die Kondensatleitung zwischen Oberflächenkondensator und Mischerhitzer min- destens eine Pumpe eingeschaltet ist, dadurch gekennzeichnet, dass aus einer den Boden des Mischerhitzers (2) mit der Saugoffnung der Kondensatpumpe ( < ) verbindenden Rohrleitung (ü) eine Rohrleitung (8) abzweigt, die unterhalb des erwünschten Wasserstandes im Oberflächenkondensator (1)
verläuft und in den unteren Teil des Oberflächenkondensators oder in die Saugleitung (3) der das unterkühlte Kondensat aus dem unteren Teil des Oberflächenkondensators (1) in den Mischerhitzer (2) befördernden Pumpe (4) mundet.
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Steam turbine condenser device
The invention relates to a steam turbine condenser device.
As is known, the condensate in the condensers of steam turbines is supercooled. This subcooling is often 3 - 50 C and sometimes even more. The subcooling takes place in that the water condensed on higher lying cooling pipes trickles down on lower lying pipes. The amount of heat corresponding to the subcooling is withdrawn from the cycle, which is superfluous and therefore occurs as an energy loss.
It has already been proposed that the supercooled condensate be reheated to approximately the condensation temperature (boiling point) by means of turbine exhaust steam. For this purpose, the hypothermic
Condensate is fed to a special device (a mixer heater) where it comes into intimate contact with the exhaust steam from the turbine. A portion of the exhaust steam is condensed. Your condensation heat is used to heat the subcooled condensate fed to the mixer heater, which is then pumped into a collecting tank, preheater or degasser.
If the mixer heater can be set up lower than a surface condenser, the supercooled condensate flows by itself from the surface condenser into the mixer heater, from which it is conveyed further by the condensate pump after it has been reheated. However, where it is not possible to arrange the mixer heater at the appropriate depth below the surface condenser, a further low-pressure pump must be provided in a condensate line connecting the surface condenser to the mixer heater, whereby there then does not have to be a height of fall between the O-flat condenser and mixer heater.
On the other hand, it is necessary to maintain a certain water level both in the surface condenser and in the mixer heater so that the pumps have the required flow heights to avoid cavitation. Since both condensers (i.e. surface condenser and mixer heater) are connected in series with respect to the condensate, ensuring the required head levels for the pumps is a rather difficult task.
The invention aims to eliminate these difficulties and to create a steam turbine condenser device in which the inflow levels mentioned are ensured by relatively simple means. Accordingly, the invention also relates to a steam turbine condenser device with at least one water-cooled surface condenser and at least one mixer heater in which the condensate supercooled in the surface condenser is injected into the exhaust steam of the turbine, this mixer heater with regard to the exhaust steam parallel to the surface condenser with regard to the Condensate is connected in series after the surface condenser and at least one pump is switched on in the condensate line between the surface condenser and the mixer heater.
The invention consists in that a pipe branches off from a pipe connecting the bottom of the mixer heater with the suction opening of the condensate pump, which runs below the desired water level in the surface condenser and into the lower part of the surface condenser or into the suction pipe of the supercooled condensate from the lower one Part of the surface condenser opens into the pump conveying the mixer heater.
This branched pipe now ensures that the water level in both condensers, namely in the surface condenser and in the mixer heater, is no longer constantly monitored and regulated
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must, as was inevitable in the known devices of this type, but adjusts itself automatically, as will be explained in more detail below with reference to the drawing, with FIGS. 1 and 2 of the
Drawings each represent an embodiment of the invention schematically. The same reference numbers indicate similar details.
5 As can be seen from the drawing, the steam turbine condenser device according to the
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capacitor 1 and a mixer heater 2, which is arranged on the steam inlet connection of the surface capacitor 1 and is connected to this via an opening 2a, the mixer heater 2 in the
Relation to the surface capacitor l has very small dimensions. In the mixer heater 2, the condensate supercooled in the surface condenser 1 is injected into the exhaust steam of a turbine (not shown) whose exhaust steam outlet connection is connected to the steam inlet connection of the surface condenser 1.
As can be seen from the drawing, the mixer heater 2 is connected in parallel to the surface condenser with regard to the exhaust steam and in series with the surface condenser 1 with regard to the condensate. In the embodiment shown in FIG. 1, a pump 4 is switched on in the condensate line, consisting of the two sections 3 and 5 between the surface condenser 1 and the mixer heater 2. In the embodiment shown in FIG.
According to the invention, the bottom of the mixer heater 2 with the suction opening now branches off from one
Condensate pump 7 connecting pipe 6 from a pipe 8, which is below the desired water
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Line 3, which feeds the supercooled condensate from the lower part of the surface condenser 1 into the mixer heater 2 pump 4 (but it could also open into the lower part of the surface condenser 1).
A closing element 12 is arranged in the pressure line 5 of the pump 4. A further pipeline 13, shown in dashed lines, branches off from the pressure line between pump 4 and closing element 12, which contains a closing element 14 and, after a control element 9, opens into the pressure line of condensate pump 7.
In the mixer heater 2, one or more distribution pipes and / or injection elements (nozzles, swirl atomizers, etc.) are provided in a manner not shown, some of which are connected to an additional feed water line 15.
During operation, the supercooled condensate flows from the surface condenser 1 via the line 3 into the pump 4, from which it is conveyed up to the mixer heater 2 via the line 5. Here, the supercooled condensate is heated again to close to its boiling point. The heated condensate then flows via line 6 to pump 7, in whose D; : uckleitung the control element 9 is set such that the water level in the surface condenser 1 corresponds to the desired height.
The pump 4 conveys at least one amount of water corresponding to the maximum amount of steam that can be supplied by the steam turbine. Any remaining small excess can flow back from the line 6 through the equalizing line 8 into the condensate line 3.
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Nevertheless, the heating of the condensate caused by its mixing with the supercooled condensate in the condensate line 3 will not have any operational consequences, because the mixer heater 2 will continue to heat the supercooled condensate conveyed by the pump 4 to a temperature very close to the boiling point.
As can be seen, the equalizing line 8 always ensures the required inflow heights for both pumps 4 and 7.
Both pumps 4 and 7 of the first embodiment could be chosen to be the same, in which case the pump 4, which delivers against a significantly lower back pressure than the pump 7, will deliver a relatively larger or increased amount of water depending on its characteristic curve. The use of pumps that are completely identical to one another has the further advantage of increased operational reliability. In the event of a fault in one of the two pumps or their drives, the other pump is suitable for maintaining operation on its own, but the re-heating of the supercooled condensate must be switched off.
During normal operation, the closing element 14 is permanently blocked, whereas the closing element 12 in the condensate line 5 between the connection of the additional line 13 and the mixer heater 2 is constantly open. In the event of a malfunction of the pump 4, operation can now be continued in that the supercooled condensate from the surface condenser 1 now passes through the suction line 3 and the equalizing line 8 into the condensate pump 7 and through this via the re-
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gelorgan 9 - however without reheating - is conveyed into a collecting container, preheater or degasser, not shown.
If, however, a malfunction occurs in the pump 7, the closing element 14 is opened, the closing elements 9 and 12 being closed. Then the pump 4 conveys the supercooled condensate from the lower part of the surface condenser 1, likewise without reheating, via the additional line 13, likewise into the aforementioned collecting tank, preheater or degasser, not shown.
In Fig. 2 an embodiment is shown in which in the condensate line 3 leading from the lower part of the surface condenser 1 into the mixer heater 2, a water jet pump 10 is switched on. A motive water line 11 branching off from the pressure line of the condensate pump 7 opens into its motive water connection. This exemplary embodiment has the advantage that the condensate pump 4, which has to convey from a vacuum against a low pressure and therefore requires carefully made seals, can be omitted.
In both exemplary embodiments, the same amount of water is always supplied to the mixer heater 2 by the pump 4 or by the water jet pump 10, regardless of the load condition of the turbine. It is therefore no longer necessary to close off some of the atomizer nozzles or dial atomizers provided in the mixer heater 2 when the turbine is under partial loads, as was inevitable with the known devices of this type.
PATENT CLAIMS;
1. Steam turbine condenser device with at least one water-cooled surface condenser
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Densate is injected into the exhaust steam of the turbine, this mixer heater being connected in parallel to the surface condenser with regard to the exhaust steam, in series after the surface condenser with regard to the condensate and at least one pump being switched on in the condensate line between the surface condenser and the mixer heater characterized in that a pipe (8) branches off from a pipe (ü) connecting the bottom of the mixer heater (2) with the suction opening of the condensate pump (<), which is below the desired water level in the surface condenser (1)
runs and in the lower part of the surface condenser or in the suction line (3) which the subcooled condensate from the lower part of the surface condenser (1) in the mixer heater (2) feeds the pump (4).