Dampfkraftanlage Die Erfindung bezieht sich auf eine Dampfkraft anlage mit Zwangdurchlaufdampferzeuger und über- hitzer, mit einer mindestens in zwei Teile verschie denen Druckes unterteilten Dampfkraftmaschine und einem Zwischenüberhitzer zwischen zwei Teilen der Dampfkraftmaschine, sowie mit einem Kondensator.
Die Erfindung ist gekennzeichnet durch zwei Ent nahmevorrichtungen für Arbeitsmittel, von denen die eine im Umwandlungsbereich zwischen flüssigem und dampfförmigem Arbeitsmittel an das Dampferzeuger rohrsystem und die zweite hinter dem überhitzer an dieses Rohrsystem angeschlossen ist, und ferner durch zweierlei an diese Entnahmevorrichtungen angeschlos sene Flüssigkeitsabführleitungssysteme,
von denen das erste System unter Parallelschaltung der beiden Ent nahmevorrichtungen in den Arbeitsmittelkreislauf zwischen Dampfkraftmaschinenaustritt und Dampf erzeugereintritt zurückführt und das zweite System in Hintereinanderschaltung die beiden Entnahmevorrich tungen miteinander verbindet und dann aus dem Ar beitsmittelkreislauf herausführt.
Die Erfindung wird anhand der Zeichnung nach stehend beispielsweise erläutert.
Fig. 1 bzw. 2 zeigt das Schaltbild einer bei unter kritischem bzw. bei kritischem oder überkritischem Druck betriebenen Dampfkraftanlage. In beiden Fi guren sind die gleichen Teile mit den gleichen Bezugs ziffern versehen.
Das Rohrsystem eines für den Betrieb bei unter kritischem Druck bestimmten Zwangdurchlaufdampf- erzeugers 1 besteht gemäss Fig. 1 im wesentlichen aus Economiser 8, Verdampfer 9, Überhitzer 12 und Zwischenüberhitzer 5. Eine in zwei Teile 2 und 3 verschiedenen Druckes unterteilte Dampfkraft maschine, die einen Generator 4 antreibt, ist über eine Leitung 13 mit dem überhitzer 12 und über eine Leitung 16 mit einem Kondensator 6 verbunden. Zwischen den beiden Teilen 2 und 3 der Dampfkraft maschine ist der Zwischenüberhitzer 5 eingeschaltet.
Der Kondensator 6 ist über eine Leitung 17 mit einem Speisewassergefäss 19 verbunden. In der Leitung 17 sind eine Kondensatpumpe 18 und ein Kondensatvor- wärmer 19a vorgesehen. In einer das Speisewasser gefäss 19 mit dem Economiser 8 verbindenden Lei tung 45 ist eine Speisepumpe 7 angeordnet. Zwischen Verdampfer 9 und überhizer 12 ist eine erste Ent nahmevorrichtung 10 angeschlossen und hinter dem Überhitzer 12 über eine mit Bypassventil 43 ver sehene Leitung 44 eine zweite Entnahmevorrich tung 21.
Das Arbeitsmittel gelangt nach Fig. 1 mittels der Speisepumpe 7 in den Economiser 8 im Dampf erzeuger 1 und von hier in den Verdampfer 9. Vom Verdampfer 9 strömt das Arbeitsmittel in die Ent nahmevorrichtung 10, von der aus ein Teil des Ar beitsmittels über eine Leitung 11 nach dem über hitzer 12 gelangt und von hier über die mit üblichen Regelventilen 14 ausgerüstete Leitung 13 zum Hoch druckteil 2 der Dampfkraftmaschine. Der den Hoch druckteil 2 verlassende Dampf wird über eine Lei tung 15 dem Zwischenüberhitzer 5 und dann über den Niederdruckteil 3 der Kraftmaschine und die Lei tung 16 dem Kondensator 6 zugeführt.
In der Entnahmevorrichtung 10, die als Wasser- abscheider ausgebildet ist, wird das vom Verdampfer 9 kommende Arbeitsmittel in Wasser und Dampf ge trennt. Das abgeschiedene Wasser verlässt die Ent nahmevorrichtung 10 über eine Leitung 20, die mit der zur zweiten Entnahmevorrichtung 21 führenden Leitung 44 verbunden ist. In der Leitung 20 ist ein Durchflussregelorgan 22 vorgesehen, dessen Öffnung durch eine erste Wasserstandsmessvorrichtung 23 für einen relativ niedrigen Wasserstand in der Entnahme vorrichtung 10 geregelt wird.
Die Impulsübertragungs- leitung dieser Messvorrichtung 23 ist mit 24 bezeich net. Zwischen dem Durchflussregelorgan 22 und dem austritt aus der Entnahmevorrichtung 10 ist eine f@ückschlagklappe 25 angeordnet. Von der Leitung .0 zweigt zwischen der Rückschlagklappe 25 und der Entnahmevorrichtung 10 eine Leitung 26 ab, die über einen Kühler, beispielsweise eine Einspritzvorrich- tung 26a, zu dem Kondensator 6 führt.
In der Lei tung 26 ist ein Durchflussregelorgan 27 vorgesehen, dessen Öffnung von einer zweiten Wasserstandsmess- vorrichtung 28 für einen relativ höheren Wasserstand in der Entnahmevorrichtung 10 über die Impulsüber- tragungsleitung 29 beeinflusst wird.
Das über die Leitung 20 in die Entnahmevor richtung 21 gelangende Arbeitsmittel wird in dieser, die zweckmässig als Anfahrkühler ausgebildet ist und in der ein niedrigerer Druck herrscht als in der Ent nahmevorrichtung 10, nochmals in Dampf und Wasser getrennt. Der Dampfaustritt der Entnahmevorrichtung 21 ist über eine Leitung 30 an die zum Zwischenüber- hitzer 5 führende Leitung 15 angeschlossen.
Die Austrittsseite des Zwischenüberhitzers 5 ist zweck mässig über eine mit einem Absperrorgan versehene Leitung 15a an die zum Einspritzkühler 26a führende Leitung 26 angeschlossen, um beim Anfahren oder bei ähnlichen Betriebszuständen der Anlage den aus der Entnahmevorrichtung 21 zugeführten Kühldampf für den Zwischenüberhitzer 5 auf die im Kondensator 6 herrschende Temperatur bringen zu können.
Das in der Entnahmevorrichtung 21 abgetrennte Wasser wird über eine mit einem Durchflussregelorgan 31 versehene Leitung 32 einem Ausdampfgefäss 33 zu geführt. Die Öffnung des Durchflussregelorgans 31 wird von einer ersten Wasserstandsmessvorrichtung 34 für einen niedrigen Wasserstand der Entnahmevor richtung 21 über eine Impulsübertragungsleitung 35 beeinflusst. Zwischen dem Durchflussregelorgan 31 und der Entnahmevorrichtung 21 ist eine Rückschlag klappe 36 vorgesehen.
Von der Leitung 32 zweigt zwischen der Rückschlagklappe 36 und der Ent nahmevorrichtung 21 eine Leitung 37 ab, die in die zum Kondensator 6 führende Leitung 26 einmündet. Die Leitung 37 ist mit einem Durchflussregelorgan 38 ausgerüstet, dessen Öffnung in Abhängigkeit von einem zweiten Wasserstandsmessgerät 39 für einen höheren Wasserstand der Entnahmevorrichtung 21 über die Impulsübertragungsleitung 40 geregelt wird.
Das Arbeitsmittel, das über die Leitung 32 in das Ausdampfgefäss 33 eintritt, wird in diesem nochmals in Dampf und Wasser getrennt, und der Dampf wird über eine Leitung 41 in das Speisewassergefäss 19 ge leitet. Es ist auch möglich, den Dampf in den Vor wärmer 19a zu leiten. Das aus dem Ausdampfgefäss 33 über eine Blende oder Ablassregelvorrichtung 42 abgeführte, stark salzhaltige Wasser kann aus dem Arbeitsmittelkreislauf herausgeführt oder einer nicht gezeigten Speisewasseraufbereitungs- oder Reinigungs anlage, z. B. Totalentsalzungsanlage, zugeführt wer- den.
Nachdem es diese durchlaufen hat und entsalzt ist, kann es dann dem Arbeitsmittelkreislauf an einer passenden Stelle wieder zugeführt werden.
Während des Normalbetriebes der Dampfkraft anlage regeln die von den Wasserstandsmessvorrich- tungen 23 und 34 beeinflussten Durchflussregelorgane 22 bzw. 31 der Entnahmevorrichtungen 10 bzw. 21 die aus diesen abzuführenden Wassermengen. Das Durchflussregelorgan 22 wird so weit geöffnet, dass es etwa 41,"o des bei Normalbetrieb umlaufenden Ar beitsmittels über die Leitung 20 der Entnahmevor richtung 21 zuführt, wo etwa 1/.# dieser Menge aus dampft.
Dieser Dampf wird über die Leitung 30 vor dem Zwischenüberhitzer 5 dem Arbeitsmittelkreislauf zugeführt. Das in der Entnahmevorrichtung 21 anfal lende Wasser wird in das Ausdampfgefäss 33 geleitet, und der hier abgetrennte Dampf gelangt in das Speise wassergefäss 19. Es ist zweckmässig, wenigstens einen Teil des im Ausdampfgefäss 33 anfallenden Ab- schlämmwassers über die Blende oder Ablassregelvor- richtung 42 und die Aufbereitungsanlage zurückzu führen.
Durch das mehrfache Ausdampfen und durch das Zurückführen der Wärme des aus der Anlage ab geführten Wassers auf einer möglichst hohen Stufe in den Prozess gelingt es, den ökonomischen Betrieb der ganzen Anlage bedeutend zu verbessern.
Beim Anfahren und bei Schwachlast oder bei ab normalem Betrieb fällt eine wesentlich grössere Was sermenge als bei Normalbetrieb in den Entnahmevor richtungen 10 und 21 an. Es ist unzweckmässig, eine derartig grosse Wassermenge auf dem für Normal betrieb des Dampferzeugers üblichen Weg abzuführen, weil durch die dabei in der Entnahmevorrichtung 21 entstehende grosse Dampfmenge die Temperatur vor dem Zwischenüberhitzer 5 zu tief sinken würde und das Speisewassergefäss 19, in das der grösste Teil des aus der Entnahmevorrichtung 21 abgeführten flüssigen Arbeitsmittels zuletzt gelangt, mit zu grossen Sicher heitsventilen oder andern Mitteln zur Abführung des Schwadendampfes ausgerüstet werden müsste.
Um dies zu vermeiden, sind die in den Leitungen 26 und 37 angeordneten Durchflussregelorgane 27 und 38 grösser dimensioniert als die Durchflussregelorgane 22 und 31, so dass sie in der Lage sind, den Abfluss der bei den abnormalen Betriebsfällen anfallenden grossen Wasser- oder Kondensatmengen in den Kondensator ohne weiteres zu bewältigen.
Steigt also der Wasser spiegel in den Entnahmevorrichtungen 10 und 21 über die Höhe hinaus, bis zu welcher die Wasser- standsmessvorrichtungen 23 und 34 die Durchfluss- regelorgane 22 und 31 betätigen, so übernehmen die Wasserstandsmessvorrichtungen 28 und 39 zusam men mit den Durchflussregelorganen 27 und 38 die weitere Regelaufgabe, wobei dann die in den Ent nahmevorrichtungen 10 und 21 anfallenden grossen Wassermengen über den Einspritzkühler 26a in den Kondensator 6 zurückgeführt werden.
Dieser Ein- spritzkühler 26a kann so ausgebildet sein, dass die bei der Entspannung des Wassers entstehenden voluminösen Dampfschwaden in den Abdampfstut- zen des Niederdruckteils 3 der Dampfkraftmaschine und nur das Restwasser in den untern Teil des Kon- densators 6 gelangen.
Während z. B. jedes der Durchflussregelorgane 22 und 31 für die Bewältigung von maximal 10% der Arbeitsmittelmenge eingerichtet sind, werden im Normalbetrieb des Dampferzeugers über das Durch flussregelorgan 22, wie vorerwähnt, etwa 4% der Ar beitsmittelmenge abgeführt. Davon werden über das nachgeschaltete Durchflussregelorgan 31 etwa 2,5% an flüssigem Arbeitsmittel dem Ausdampfgefäss 33 zu geführt und etwa 1,5% strömt in Dampfform dem Zwischenüberhitzer 5 zu. Während des Normalbetrie bes bleiben die Durchflussregelorgane 27 und 38 ge schlossen.
Bei abnormalem Betrieb, bei dem der Ent nahmevorrichtung 21 Arbeitsmittel über die Leitung 44 zuströmt, werden über das Durchflussregelorgan 27 etwa maximal 20 % und über das Durchflussregelorgan 38 maximal etwa 30-50% der Arbeitsmittelmenge abgeführt. Aus dem Ausdampfgefäss 33 strömt etwa 1 \<B>0</B> des Arbeitsmittels ab, um einer Entsalzungs- anlage zugeführt zu werden. Etwa 1,5'1'" der Arbeits- mittelmenge wird in Form von Dampf dem Speise wassergefäss 19 zugeführt.
Die Durchflussregelorgane 22 und 31 sind nor malerweise dauernd in Betrieb, so dass unter Umstän den mit einer früheren Abnützung gerechnet werden muss als bei den Durchflussregelorganen 27, 38. Wäh rend der Zeit, in welcher eine überholung der Durch flussregelorgane 22 und 31 durchgeführt wird, kön nen die Durchflussregelorgane 27 und 38 als Re serve benutzt werden. Die letzteren übernehmen den Betrieb automatisch, sobald die Durchflussregelorgane 22 und 31 durch besondere Absperrventile ausser Betrieb gesetzt worden sind und demzufolge der Wasserstand in den Entnahmevorrichtungen 10 und 21 gestiegen ist.
Mit Hilfe der erfindungsgemässen Schaltung wird es möglich, zunächst 4 % des im Kreislauf befindlichen Arbeitsmittels, unter Umständen auch mehr, je nach Arbeitsmitteldruck, aus der Anlage abzuführen und dabei auf die günstigste Art die gewünschte Salz konzentration zu erreichen. Von diesen 4% werden dann aber aus ökonomischen Gründen nur etwa 0,5 bis 1 % dauernd zur Wasseraufbereitung abgeführt, während die mit dem abgeführten Wasser anfallende Wärme auf einem möglichst hohen Druckniveau dem Arbeitsmittelkreislauf wieder zugeführt wird. Durch die zweistufige Ausdampfung verdoppelt sich un gefähr die Salzkonzentration im schliesslich abge führten Restwasser.
Auch auf einen bei überkritischem Druck zu be treibenden Dampferzeuger (Fig. 2) lässt sich die er findungsgemässe Schaltung anwenden, wobei sich eine ökonomische Betriebsweise mit stark reduzierten Ab schlämmengen ergibt. Die der Entnahmevorrichtung 10 in Fig. 1 entsprechende Entnahmevorrichtung 52 kann entweder ausserhalb, wie in Fig. 2 gezeigt ist, oder innerhalb des Dampferzeugers angeordnet sein.
Da bei überkritisch betriebenen Dampferzeugern an jeder Stelle ihres Rohrsystems nur eine Phase des Arbeitsmittels vorhanden ist, kann die Regelung für die aus der Entnahmevorrichtung abzuführende Ar beitsmittelmenge nicht mehr in Abhängigkeit des Wasserstandes erfolgen, sondern hierfür wird z. B. die Temperatur des Arbeitsmittels an bestimmten Stel len des Dampferzeugerrohrsystems zu Hilfe gezogen. Die Regelung kann aber auch z. B. in Abhängig keit vom Salzgehalt des Arbeitsmittels geschehen.
Nach Fig. 2 gelangt das Arbeitsmittel vom Teil 8 des Economisers über einen zweiten, in der Brenn- kammer untergebrachten Economiserteil 50 zu einem ersten Teil des überhitzers 51. Zwischen diesen Teilen 50 und 51 befindet sich der Umwandlungs- bereich zwischen flüssigem und dampfförmigem Arbeitsmittel. In diesem Bereich ist die erste Ent nahmevorrichtung 52 angeordnet, die gegebenen falls bei Normalbetrieb z. B. durch Absperrorgane 55 und eine Bypassleitung 56 ausser Betrieb gesetzt werden kann.
An diese Entnahmevorrichtung 52 ist die Entnahmeleitung 20 angeschlossen, die das Durchflussregelorgan 22 enthält und von der die das Durchflussregelorgan 27 enthaltende Leitung 26 ab zweigt. Die Öffnung der Durchflussregelorgane 22 und 27 wird hier von einem Temperaturfühler 53 über eine Impulsleitung 54 beeinflusst. Der Tem peraturfühler 53 ist an einer geeigneten Stelle des Überhitzers 51 angeschlossen.
Während des Normalbetriebes bleiben die beiden Durchflussregelorgane 22 und 27 geschlossen. Beim Anfahren und bei sonstigem abnormalem Betrieb werden sie dagegen entsprechend den vom Tempera turfühler 53 im überhitzer 51 festgestellten Tempera turen betätigt. Wenn z. B. die vom Temperatur fühler 53 festgestellte Temperatur zu tief ist, so öffnet bei kleiner Abweichung von der Solltempera tur das Durchflussregelorgan 22 und lässt eine ge wisse Arbeitsmittelmenge zu der zweiten Entnahme vorrichtung 21 abströmen.
Wird aber die Solltem peratur an der Messstelle des Temperaturfühlers 53 stark unterschritten und werden damit die abzuführen- den Wassermengen sehr gross, so öffnet das Durch flussregelorgan 27 und lässt Flüssigkeit über die Lei tung 26 zu dem Kondensator 6 abströmen. Auch bei dieser überkritisch betriebenen Anlage arbeiten also die verschieden gross dimensionierten Durch flussregelorgane 22 und 27 ebenso wie dies bei dem mit unterkritischem Druck betriebenen Dampf erzeuger der Fall ist, nur dass sie hier temperatur abhängig gesteuert werden.
Bei einem grossen Wasseranfall im Dampferzeuger 1, wie er z. B. beim Anfahren vorkommt und bei dementsprechend sehr niederer Temperatur an der Messstelle des Temperaturfühlers 53, lässt das Durch flussregelorgan 27 eine bestimmte Wassermenge zu dem Kondensator 6 abströmen, bei geringem Was seranfall und dementsprechend etwas höherer Tem peratur an der Messstelle des Temperaturfühlers 53 öffnet das Durchflussregelorgan 22 und gibt den Weg für eine bestimmte kleinere Wassermenge zu der zwei ten Entnahmevorrichtung 21 frei.
Diese Wassermenge wird dort ausgedampft und der Dampf dem Zwischen- überhitzer 5 und die Flüssigkeit dem Ausdampfgefäss 33 zugeführt, wie es auch bei dem bei unterkritisch betriebenen Dampferzeuger nach Fig. 1 der Fall ist. Auch bei dem Beispiel nach Fig. 2 wird daher ein schnelles Hochfahren der Anlage erreicht und über dies die Wärme des abgeführten Wassers dem Ar beitsmittelkreislauf auf möglichst hohem Druckniveau wieder zugeführt.
Ferner werden auch hier, wie beim unterkritisch betriebenen Dampferzeuger, die Nach teile der bei normalem Betrieb sehr ökonomisch wir kenden Schaltung für den abnormalen Betrieb des Dampferzeugers vermieden.