Dampfkraftanlage mit Zwangdurchlauf-Dampferzeuger Die Erfindung bezieht sieh auf eine Dampfkraftanlage mit einem Zwangdurch- lauf-Dampferzeuger und einer mindestens aus zwei, durch Zwischenüberhitzer getrennten Teilen bestehenden Turbine, deren Hoch- di@iielzteil durch eine während des Normal betriebes mittels eines Bypassv entils abge sperrte und mit einem Wasserabscheider aus gestattete Bypassleitung beim Anfahren der Anlage überbrückt, ist.,
und ferner mit dampf beheizten Speisewasservorwärmern.
Da das Arbeitsmittel während des Anfah- rens der der Erfindung zugrundeliegenden Dampfkraftanlage noch nicht den normalen Betriebzustand hat, wird es im wesentlichen durch Bypassleitungen geführt, welche die einzelnen Teile der Turbine überbrücken.
Damit die Zwischenüberhitzer in ausreichen der -Weise gekühlt werden, wozu man wegen der Schwierigkeit des Ausblasens nur Dampf und kein Speisewasser verwenden darf, ist es bereits vorgeschlagen worden, in der Bypass- leitung,welche den Hoclidruekteil der Turbine übcrbrüekt, hinter dem Bypassventil einen Wasserabseheider anzuordnen, aus dessen Dampfraum Wasserdampf zur Kühlung der Zwisehenüberhitzer entnommen werden kann.
Während des Anfahrens kann noch keine .lnzapfdampf-Speisewasservorwärmung, erfol- #;-en. Um nun einerseits die Anfahrzeit abzu kürzen und um anderseits die im Dampferzeu ger an das Arbeitsmittel übertragene Wärme auszunutzen, sind bereits Vorschläge gemacht worden, statt des Anzapfdampfes während des Anfahrens Arbeitsmittel zur Beheizung der Speisewasservorwärmer zu verwenden,
welches entiv eder aus einer Zwischenstufe des Dämpferzeugers oder unmittelbar hinter dem Dampferzeuger entnommen wird. Im all gemeinen besteht aber dieses Arbeitsmittel aus einem Dampf-Wasser-Gemisch. Eine Speise wasservorwärmung, welche der durch die Kon densation des. Anzapfdampfes bewirkten Vor- wärmung gleichwertig ist, liesse sich in diesen Fall nur erreichen, wenn die Entwässerungs vorrichtungen der Speisewasservorwärmer wesentlich grösser als üblich wären.
Eine solche konstruktive.Änderung ist aber im all gemeinen nicht möglich, da. die gleichen= Speisewasservorwärmer während der weitaus längeren Zeit ihres Betriebes durch Anzapf- dampf beheizt werden sollen.
Weiterhin muss bei den bekannten Vorschlägen in den das Arbeitsmittel zu den Speisewasservorwärmern führenden Leitungen ein Druckreduzierventil eingeschaltet und mindestens dein Speisewas- servorwäriner höchsten Druckes ein Sicher heitsventil zugeordnet sein, damit die Speise wasservorwärmer auf ihrer Ileizmittelseite nicht etwa dem hohen, im Dampferzeuger- Rohrsystein herrschenden Druck unterworfen sind.
Diese Nachteile werden bei Verwendung der erfindungsgemässen Anlage vermieden. Die Erfindung ist. dadurch gekennzeich net, dass in der Bypassleitung, in Richtung der Strömung des Arbeitsmittels gesehen, hinter Bypassventil und Wasserabscheider ein Drosselorgan angeordnet ist und dass zwischen Wesserabscheider und Drosselorgan eine zu einem Teil der Speisewasservorwärmer füh rende Heizdampfleitung abzweigt.
Die Erfindung wird anschliessend in einem Ausführungsbeispiel anhand der Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung ist eine erfindungsge mässe Dampfkraftanlage mit einem Zwang- durchlauf-Dampferzeuger und einer zweitei ligen Turbine dargestellt, wobei der Hoch druck-- und der Niederdruckteil der Turbine über einen Zwischenüberhitzer miteinander verbunden sind.
Der Dampferzeuger 1 mit der Brennkam- mer 2 und dem Rauchgaszug 3 ist lediglich schematisch dargestellt. Im Normalbetrieb nimmt das Arbeitsmittel den folgenden Weg Es wird dem Dampferzeuger 1 über die bei den der Speisewasserregulierung dienenden Ventile 4 und 5 zugeführt und durchströmt zunächst den Economiser 6 und anschliessend die Verdampferheizfläche 7.
Es strömt dann über die Verbindungsleitung 8 in den Über- hitzer 9, weiter über die Leitung 10 mit dem Regelventil 11 und über den Satz der Ventile 12 und 13 in den Hochdruckteil 14 der Tur bine. Nach teilweiser Entspannung strömt das Arbeitsmittel über die Leitung 15 zurück in den Zwischenüberhitzer 16 und anschlie ssend durch die Leitung 17 und den Satz der Ventile 18 und 19 in den 1NTiederdruckteil 20 der Turbine, welcher zusammen mit dem Hochdruckteil 14 einen elektrischen Generator 21 antreibt.
Das Arbeitsmittel gelangt weiter über die Leitung 22 in den Kondensator 23, aus welchem es mittels der Kondensatpumpe 24 durch die Speisew asservorwärmer 25 und 26 und die Leitung 27 in den Entgaser 28 gepumpt wird. Aus diesem wird das Arbeits mittel durch die Pumpe 29 über die Leitung 30 und durch die Speisewasservorwärmer 31 und 32 wieder in den Dampferzeuger 1 ge fördert. Damit. ist der Arbeitsmittelkreislauf geschlossen.
Während dieser Zeit werden die Speise wasservorwärmer 25 bzw. 26 durch Anzapf- dampf über die Anzapfdampfleitungen 33' bzw. 33 beheizt, während die Speisewasserv or- wärmer 31 und 32 mit Anzapfdampf über die Leitung 34 bzw. 35, welch letztere in die später zu beschreibende Heizdampfleitung 56 mündet, beaufschla.gt -erden. Die Anzapf- dampfleitungen 34 und 35 sind je mit einer Rückschlagklappe 36 bzw. 37 versehen.
Das sieh in den Speisewasservorwä.rmer n 32 und 31 bildende Kondensat wird über die mit (nicht. dargestellten) Kondensattöpfen ausge statteten Leitungen 38 und 39 in den Ent- gaser 28 abgelassen, während das Kondensat aus den Speisewasservorwärmern 26 und 25 über die ebenfalls mit (nicht dargestellten) Kondensattöpfen ausgestattete Leitungen 40 und 41 in den Kondensator 23 geführt wird. Die Zahl der Speisewasservorwärmer ist ledig lich der Anschaulichkeit wegen so niedrig gehalten. Bei modernen Anlagen sind zehn und mehr Speisewasservorwärmer keine Sel tenheit.
Während des Anfahrens sind der Hoch druckteil 14 und der Niederdruckteil 20 der Turbine durch Bypassleitungen überbrückt. So strömt das Arbeitsmittel nach Verlassen des überhitzers' 9 bei geschlossenem Regel ventil 11 durch die Bypassleitung 42, in wel cher das auf den Druck am Überhitzeraustritt ansprechende Bypassventil 43,
ein MV asserab- seheider 44 und ein den Druck in der By pass- leitung 42 aufn echterhaltendes Drosselorgan 45 hintereinander geschaltet sind. Das Dros selorgan 45 kann vorzugsweise als Regel ventil ausgebildet sein, welches den Druck in Strömungsrichtung des Arbeitsmittels gesehen vor dem Drosselorgan 45 einstellt.
Auf diese Weise ist es ohne Schwierigkeiten möglich, im Wasserabscheider 44 einen Dampfdruck einzuregeln, der etwa. demjenigen Druck ent spricht, welcher bei Vollast in der An7apf- dampfstufe höchsten Druckes der Turbine 14 herrscht. Da diesem Druck eine bestimmte Kondensationstemperatur zugeordnet ist, die ihrerseits ungefähr als oberste Grenze der Speisewasservorwärmung zu gelten hat., ist mit Hilfe der erfindungsgemässen Schaltung bereits beim Anfahren die gleiche Speisewas- servorwärmung erreichbar wie bei Vollast.
Darüber hinaus ist der -Vasserabscheider 44 üblicherweise schon mit einem Sicherheits ventil 48 versehen, so dass die Heizdampf leitung 56 unmittelbar - also ohne Zwischen schaltung eines Druckreduzierventils und Zu ordnung eines Sicherheitsventils - zum Speisewasservorwärmer 32 höchsten Druckes führen kann.
Im übrigen kann der Dampf höheren Druckes aus dem Wasserabscheider 44 noch an andern Stellen der Anlage mit Vorteil verwendet werden, beispielsweise für die Versorgung einer nicht dargestellten Sperrdampfeinrichtung oder für den Betrieb von ebenfalls nicht dargestellten Dampf- strahlejektoren zum Absaugen der Luft aus dem Kondensator 23.
Eine mit einem Durchflussregelorgan 47 ausgestattete Überbrückungsleitung 46 führt aus einer Zwischenstelle des Dampferzeuger- Rohrsystems in den Wasserabscheider 44 und überbrückt dabei mindestens einen Teil der Überhitzer 9, 16. Bei Zwangdurchlauf- Dampferzeugern sind nämlich während des Anfahrens zwei einander widersprechende Be dingungen zu erfüllen.
Einerseits muss selbst bei geringster Feuerleistung eine bestimmte Arbeitsmittel-Mindestmenge durch die die Brennkammerauskleidung bildende Verdamp- ferheizfläche 7 geleitet werden. damit, diese ausreichend gekühlt ist. Anderseits soll zu mindest durch die Überhitzer 9, 16 eine mög lichst geringe Arbeitsmittelmenge geleitet wer den, damit rasch eine hohe Überhitzungstem peratur des den Dampferzeuger 1 verlassen den Arbeitsmittels erreicht wird. Diese beiden Bedingungen lassen sich erfindungsgemäss auf einfache Art erfüllen.
Das aus einer Zwischen stelle 8 des Rohrsystems entnommene Arbeits mittel wird unter gleichzeitiger Entspannung in den Wasserabscheider 44 geleitet. Die in ihm bereits enthaltene Wärmemenge wird dem. Anfahrkreislauf auf einem verhältnismässig hohen Temperaturniveau zugeführt, so da.ss der sich gegebenenfalls bei der Entspannung bildende Dampf sowohl zur Kühlung der Zwi- schenüberhitzer 9, 16 als auch zur Beheizung des Entgasers 28 und der Speisewasservor- wärmer 31, 32 Verwendung findet. Ausser..
dem dient das aus der Zwischenstelle 8 des Rohrsystems abgezweigte Arbeitsmittel- dazu, bereits überhitzten Dampf, welcher aus dem Dampferzeuger 1 in den Wasserabscheider 44 strömt, wieder zu enthitzen.
Von der Heizdampfleitung 56 gehen mit Druekreduzierventilen 58, 60 ausgestattete Zweigleitungen 57, 59 ab, die zum Entgaser 28 und dem Speisewasservorwärmer 31 füh ren, welche dem letzten Speisewasservorwär- mer 32 vorgeschaltet sind. Man kann also den Entgaser 28 und die Speisewasservorwär- mer 31, 32 während des Normalbetriebes mit Anzapfdampf und während des Anfahrens mit Dampf aus dem Wasserabscheider 44 be heizen.
Als Speisewasservorwärmer werden hierbei alle Bauelemente bezeichnet, in denen eine Speisewasservorwärmung bewirkt wird, also beispielsweise auch Oberfläehenvorwär., mer oder Mischvorwärmer.
Der Wasserabscheider 44 hat verschiedene Aufgaben. Er dient einerseits der Wasser abscheidung, so dass zur Kühlung des Zwi- schenüberhitzers 16 Sattdampf zur Verfügung steht. Diese Funktion ist notwendig, da Zwangdurchlauf-Dampferzeuger im allgemei nen mit überschwemmtem Überhitzer ange fahren werden.
Darüber hinaus ist der Wasser- abscheider 44 bei mit überkritischem Druck betriebenem Dampferzeuger unentbehrlich, da überhaupt erst nach der Entspannung im Bypassventil 43 eine Trennung der dampfför- migen und der flüssigen Phase stattfinden kann. Über die Überbrückungsleitung 46 mit dem Durehflussregelorgan 47 wird dem Was- serabscheider 44 im Anfahrvorgang bei ge schlossenem Ventil 11 Arbeitsmittel aus einer Zwischenstelle 8 des Dampferzeugers zuge führt.
Der hierbei frei werdende Dampf kann ebenfalls zur Kühlung des Zwischenüber- hitzers 16 verwendet werden, während gleich zeitig aus dbm Überhitzer 9 durch die Bypass- leitung 42 dem Wasserabscheider 44 zuströ mender, überhitzter Dampf durch das an der Zwischenstelle 8 des Dampferzeugers 1 ent- nommene Arbeitsmittel enthitzt werden kann; der Wasserabscheider 44 dient also auch als Dampfkühler.
Das im Wasserabseheider 44 abgetrennte Wasser kann durch die Leitung 49 mit dem durch den Wasserstand im Was- serabscheider 44 gesteuerten Ventil 50 abge lassen werden.
Der den Zwischenüberhitzer 16 verlassende Dampf wird bei geschlossenen Ventilen 18 bzw. 19 durch die zweite Bypassleitung <B>51.</B> mit dem Bypassventil 52 an dem Niederdruek- teil 20 der Turbine vorbei in einen zweiten Wasserabscheider und Dampfkühler 53 gelei tet, in welchen auch das aus dem ersten Was- serabscheider 44 abgelassene Wasser geführt werden kann. Aus dem Abscheider 53 kann. der Dampf über die Leitung 54 und das Was ser über die Leitung 55 in den Kondensator 23 abgelassen werden.
Eine wesentliche Neuerung bei dieser An lage besteht ausserdem darin, dass eine Heiz- dampfleitung 56 von der Bypassleitung 42 zwischen Wasserabscheider 44 und Ventil 45 abzweigt und in den Speisewasserv orwärmer 32 führt. Da die Anzapfdampfleitung 35 in die Heizdampfleitung 56 mündet, wird diese Leitung 56 sowohl beim Anfahren als auch beim Normalbetrieb über einen Teil ihrer Länge von Dampf zur Beheizung des Speise- wasserv orwärmers 32 durchströmt.
Von der Heizdampfleitung 56 zweigt eine Leitung 57 mit einem Durehflussregelorgan 58 zum Speisewasservorwärmer 31 und eine Leitung 59 mit einem Durchflussregelorgan 60 zum Entgaser 28 ab. Da die beiden Durchfluss- regelorgane 58 und 60 erst beim Unterschrei ten eines bestimmten Druckes in den nach geschalteten Teilen öffnen, sind die Leitun gen 57 und 59 während des Normalbetriebes geschlossen und nur beim Anfahren geöffnet. Umgekehrt sind die Rückschlagklappen 36 und 37 lediglich beim Anfahren geschlossen und beim Normalbetrieb geöffnet.
Damit er gibt sich die folgende Betriebsweise: Beim Normalbetrieb wird bei geschlossenem Bypass- ventil 43 jeder Vorwärmer 25, 26, 31, 32 durch eine einzelne Anzapfdampfleitung mit Dampf versorgt. Beim Anfahren dagegen wird über die TIeizdampfleitung 56 mit. Abzweigleitun gen 57 und 59 den in Durchströmrichtung letzten Speisewasservorwärmern 31 und 32 sowie dem Entgaser 28 Heizdampf zugeführt.
Selbstverst'ä'ndlich können die Heizdampf leitung 56 und die Abzweigleitungen 57 und 59 auch mit Vorteil bei Teillastbetrieb Ver wendung finden, wenn der Druck an den Anzapfstufen der Turbine so weit abgesunken ist, dass eine ausreichende Speisewasservor- wärmung nicht mehr gesichert ist.
Der Erfindungsv orsehlag lä.sst sieh ohne weiteres auch auf Anlagen mit. mehr als einem Zwischenüberhitzer und mehr als zwei Tur binenteilen anwenden. Die dazu notwendigen geringfügigen Änderungen in der Schaltung und in der Konstruktion können von jedem Fachmann ohne Schwierigkeiten durchge führt werden. Da die Zeichnung nur schema tisch aufzufassen ist, können statt eines L\ber- hitzers 9 auch mehrere L"berhitzer im Dampf erzeuger 1 angeordnet sein.
Insbesondere bei Anlagen mit hohen Dampftemperaturen und Dampfdrüeken ragen die L'berhitzer teilweise bis in die Brennkammer hinein. In diesem Fall wird die Zwischenstelle 8 des Dampf- erzeuger-Rohrsystems beispielsweise erst nach dem letzten als Brennkammerauskleidung die nenden Überhitzer angeordnet sein.
Die Heiz- dampfleitung 56 muss nicht. unbedingt un mittelbar aus der Bypassleitung 42 abzweigen; sie kann beispielsweise - wenn es konstruktiv einfacher ist - auch aus dem Dampfraum des @Vasserabseheiders 44 austreten.. Das gleiche gilt von den Abzweigleitungen 57 und 59, die ebenfalls direkt an den Dampfraum des Wasserabscheiders 44 oder an eine der Heiz dampfleitung 56 gleichwertige Leitung ange schlossen sein können.