Verfahren zum Betrieb einer Dampfkraftanlage mit Zwischendampfentnahme zur Speisewasservorwärmung Die Erfindung bezieht sich auf ein Ver fahren zum Betrieb einer Dampfkraftanlage mit Zwischendampfentnahme zur Speisewas- servorwärmung und auf eine Dampfkraft anlage zur Ausführung des Verfahrens. Das Verfahren ist besonders für solche Anlagen geeignet, die mit überkritischem Druck betrie ben werden.
Uni einen geiten Wirkungsgrad erzielen zu können, ist es bei Anlagen dieser Art zweck mässig, die Speisewasservorwärmung auf über i00 G zu steigern, wobei der Heizdampfdruck in der letzten Wärmestufe bereits über 100 at betragen muss.
Infolge der grösseren spezifi schen Wärme des Speisewassers bei höheren Temperaturen und infolge des geringeren Wärmegefälles zwischen Heizdampf und Speisewasser kann die Heizdampfmenge in der letzten Voxwvärmstufe bis zu 201/o der Frisch dampfmenge betragen.
Es ergibt sich nun die Frage, auf welche Weise die grosse Menge des in den Speisewasservorwärmern, anfallenden Heizdampfkondensates unter den besonderen Druck- und Temperaturverhältnissen in den Kreislauf des Speisewassers zurüekgeführt werden kann.
Bisher arbeitete man vielfach mit Kon denstöpfen, durch die das Kondensat in einen auf tieferem Druekniveau liegenden Behälter abresehleust wurde. Dies ist jedoch wegen des hier auftretenden hohen Drnekgefälles nicht möglich, da. der Kondenstopf einem starken Verschleiss ausgesetzt wäre, abgesehen davon, dass die in dem Kondensat bei der Entspan nung freiwerdende Energie an dieser ungün stigen Stelle in Wärme umgesetzt wird.
Es ist auch bekannt, das Heizdampfkon- densat mit Hilfe von Pumpen in den Speise wasserkreislauf zurüekzufördern. Dies ist im vorliegenden Fall nur mit Hilfe von Kolben pumpen möglich, die jedoch infolge der be trächtlichen Druckdifferenz sehr teuer wer den und einen grossen Platz beanspruchen.
Weiterhin ist. schon vorgeschlagen wor den, das Heizdampfkondensat in eine entspre chende Druckstufe der Kesselspeisepumpe zu rückzuführen. Da jedoch für hohe Speise drücke im allgemeinen Pumpen mit topfarti gem Gehäuse verwendet werden, sind solche Rückführungen konstruktiv äusserst schwierig anzubringen.
Gemäss der Erfindung werden diese Schwie rigkeiten umgangen, indem mindestens das aus der Vorwärmstufe höchsten Druckes an fallende Kondensat unter Abgabe nutzbrin gender Leistung entspannt und an einer Stelle geringeren Druckes dem Speisewassersystem zugeleitet wird. Damit bei der Entspannung keine zu starke Dampfbildung auftritt, ist es zweckmässig, das Kondensat vor seiner Ent spannung mittels des Speisewassers zu kühlen.
Vorzugsweise ist. eine Wasserturbine in den Weg des Kondensates des Entnahmedampfes -esehaltet und mit mindestens einer Nutz- leistungsmaschine gekuppelt. Hierfür wird insbesondere eine Freistrahlturbine benutzt, weil diese bei den vorliegenden Drücken und Wassermengen über einem grossen Leistungs bereich einen verhältnismässig geiten Wir- kungsgrad besitzt.
Zum andern ist die Bau grösse auch bei grossen zu verarbeitenden Drücken sehr gering. Das schliesst jedoch nicht aus, dass beispielsweise auch eine Francistur- bine verwendet werden kann. Da die Menge des anfallenden Kondensates schwanken kann, benutzt man vorteilhaft eine Einrichtung zum Regeln des Düsenquerschnittes der Freistrahl turbine, welche von der Menge des anfallen den Kondensates beeinflusst wird. Dies kann mechanisch, elektrisch oder insbesondere hv- drauliseh geschehen.
Die -glasserturbine kann mit einer elektri schen Maschine gekuppelt sein. Auf diese Weise kann die erzeugte Leistung beispiels weise an ein elektrisches Netz abgegeben wer gen. Zusätzlich kann an die Wasserturbine auch die Speisepumpe der Dampfkraftanlage gekuppelt sein, so dass die nun als Antriebs- motor für die Speisepumpe dienende elek trische Maschine durch die Wasserturbine unterstützt wird.
Der Austritt der Wasserturbine kann mit dem Speisewasserbehälter verbunden sein. Wenn der Speisewasserbehälter - wie allge mein üblich - oberhalb der Speisepumpe steht und die Wasserturbine mit der Speise pumpe gekuppelt ist, so treibt die Wassertur bine vorzugsweise eine Pumpe, die das ent spannte Kondensat in den Speisewasserbehäl ter fördert.
Ein Ausführungsbeispiel der Dampfkraft- anlage- zur Durchführung des Betriebsverfah rens wird an Hand der Zeichnung näher er läutert.
Das in dem Kessel 1 verdampfte und über- liitzte Arbeitsmittel wird in den Hochdruck teil 2 der Turbine und - gegebenenfalls -nach einer Zwischenüberhitzung - in den Nieder druckteil 3 der Turbine geleitet. Die Turbine treibt -einen elektrischen Generator 4.
Das entspannte Arbeitsmittel strömt in den Kon- densator 5 und wird von dort mit Hilfe der Kondensatpunipe 6 über die Speisewasserc-or- wärmer 7 und 8 in den Speisewasserbehälter 9 fepumpt. Von dort.
aus wird das Arbeitsmit tel über die Zuleitung 10 mittels der Speise pumpe 11 und über eine Aivahl von Speise- wasservorwärmern - nämlich die parallel Vesehalteten Speisewasservorwärmer 12 und 13 sowie die Speisew asservorwärmer 14, 15 und 16 - erneut, in den Kessel 1 geleitet.
Die Speisewasservorwärmer werden durch Anzapfdampf, welcher der Turbine entnom men wird, beheizt. Der aus den Stufen gerin geren Druckes entnommene Dampf strömt über die Entnahmeleitungen 17 und 18 in die Vorwärmer 7 und 8, von denen aus das Kon densat über die Leitung 19 in den Konden sator geführt wird.
Der Entnahmedampf mit dem höchsten Druck wird über die Leitung 20 in den Speisewasservoiwärmer 16 geleitet, an den sieh der Behälter 21. anschliesst, in dem sieh das anfallende Kondensat sammeln kann, worauf es über die Speisewasseivorwärmer 15 und 12 der Wasserturbine 22 zugeführt wird und deren Schaufelrad 23 beaufsehlagt. In gleicher Weise, wird über die Leitung 24 Zwi schendampf entnommen und in dem Speise- wasservorwärmer 14 kondensiert,
worauf das Kondensat aus dem Behälter 25 über den Speisewasservorwärm.er 13 ebenfalls der Was- serturbine 22 zugeführt wird und deren Schaufelrad 26 beaufsehlagt. Die Wassertur bine ist mit dem Antriebsmotor 27 für die Speisepumpe 11 gerippelt und gibt damit ihre Leistung direkt an die! Speisepumpe ab. Wei terhin treibt die Wasserturbine über ein Ke- gelradgetriebe 28 eine Förderpumpe 29, mit.
welcher das entspannte Kondensat über die Leitung 30 in den Speisewasserbehälter 9 ge pumpt werden kann. Eine Leitung 31 dient. dem Druckausgleich in den beiden Dampf räumen der Wasserturbine 22 und des Speise wasserbehälters 9.
Die Düsennadeln 32 und 32 werden mit Hilfe der Reglerübertragting 34 und 35 der art gesteuert, dass das durch den entsprechen den Düsenquerschnitt ausströmende Konden- sat in Abhängigkeit der durch die Wasser standsmesser 36 und 37 in den Behältern 25 und 21 bestimmten Menge des angesammelten Kondensates verändert. wird.
Die Durchmesser der Sehaufelräder \'3 und 26 der Wasserturbine sind verschieden Uross und beriicksiehtigen damit den unter- schiedlirhen Druck, unter dem das Kondensat zugeführt wird.
Beträgt beispielsweise bei einem e-elidruck von 7 at im Speisewasserbehälter #) der Druck in der Entnahmeleitung 20 etwa 12.5 at und der Druck in der Entnahmeleitung 24 etwa. 40 at, so wäre bei 3000 U/min der Durchmesser des Sehaufelrades 23 nur 50 cm und der des Sehaufelrades 26 nur 25 cm. Hierbei wird deutlich, da.ss auch bei grossen Kondensatmengen die Abmessungen der Was serturbine gering bleiben.
Das Kondensat soll möglichst tief durch das Speisewasser gekühlt werden, damit bei der Entspannung nur eine geringe Dampfbil- dinl;g auftritt. Dies ist dann der Fall, wenn die Temperatur des die Speisewasselvolwär- mer 12 und 13 verlassenden Kondensates nicht seht., viel höher als die Temperatur im Innern der Wasserturbine ist, die ja gleich der Sättigungstemperatur bei dem im Speise wasserbehälter und im Innern der Wasser turbine herrschenden Druck ist.
Aus diesem (,',rund muss die Kühlung des Kondensates aus dem Behälter 21 in zwei Stufen - nämlich in den @peisewasservorwärmern 15 und 12 - ge- schellen. Benutzte man lediglich den Vorwär- lner 15, so würde die Abkühlung nicht aus reichen.
Benutzte man lediglich den Vorwär- nier 1.2, so wäre das Speisewasser bereits zu stark erwärmt, so dass es schwierig wäre, den Elitilalimedampf aus der Leitung 24 mi kon- densleren.
Das ellilldtingsgemässe Verfahren ist für sämtliche Arten. von Dampfkraftanlagen zu verwenden, sofern sie eine Zwischendampf entnahme zur Speisewasservorwärmung besit zen. Es spiel keine Rolle, ob es sieh um Zwang- durchlauf- oder um Umlaufkessel handelt. Es ist unerheblich, in wie viele Teile die Turbine aufgeteilt ist. Als Speisewasservorwärmer wird man Oberfläehenv orwärlner verwenden. Die dargestellten Vorwärmer sind jedoch nur schematisch anzusehen, ohne dass dadurch ihre besondere Konstruktion festgelegt ist.
Im übrigen wird eine ausgeführte Anlage mit wesentlich mehr Vorwärmern, als hier ange deutet ist, ausgerüstet sein. Es sei noch ver merkt, dass man die Wasserturbine mit einem Sicherheitsregler ausriisten kann, der in Funk tion tritt und die Düsen verschliesst, wenn die Drehzahl der Wasserturbine einen Grenz wert überschreitet.