CH357413A - Method and device for diverting liquid working medium from the separator of a once-through steam generator - Google Patents

Method and device for diverting liquid working medium from the separator of a once-through steam generator

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CH357413A
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Description

       

  Verfahren und     Einrichtung        zum    Ableiten von     flüssigem    Arbeitsmedium  aus dem     Abscheider    eines     Zwangdurchlauf-Dampferzeugers       Das Patent betrifft ein Verfahren     zum    Ablei  ten von flüssigem Arbeitsmedium, welches     in    einem       Abscheider    aus dem in denselben eintretenden Ge  misch ausgeschieden wird, welcher     Abscheider    zwi  schen der     Verdampfungs-    und der     überhitzungszone     eines     Zwangdurchlauf-Dampferzeugers        eingeschaltet     ist.

   Das Patent     betrifft    auch eine Einrichtung zur  Ausführung des Verfahrens.  



  Die Anordnung von     Abscheidern    zwischen der       Verdampfungs-    und der     überhitzungszone    eines       Zwangdurchlauf-Dampferzeugers    ist     bekannt.    Ihre  Aufgabe besteht     darin,        einerseits    ein Abschlämmen  von Wasser mit möglichst hoher Salzkonzentration  zwecks     Entsalzung    des Dampfes zu ermöglichen,

   an  derseits das Ende der Verdampfung des Arbeits  mediums an     einer    bestimmten Stelle seines     zur    Auf  nahme von Wärmeenergie     durchlaufenen    Weges zwi  schen dem Eintritt von Flüssigkeit und dem Aus  tritt von     überhitztem    Frischdampf festzuhalten.  



  Während bei Dampfdrücken, die weit unter dem  kritischen Druck liegen, beide Aufgaben meistens  gleiche Bedeutung haben, wird bei     Annäherung    des  Frischdampfdruckes an den kritischen Druck die  zweite Aufgabe zur     eigentlichen    Hauptaufgabe, zumal  das Problem der     Entsalzung    meistens auf andere  Art gelöst wird.  



  Im letztgenannten Fall ist es wesentlich, dass bei  Kesselsteuerungen oder     -regelungen,    die eine grosse  Elastizität und ein rasches Folgen der gesamten  Regelvorrichtungen an plötzliche und grosse     Än & -          rungen    der Kesselbelastung erfordern, die Nässe des  in den     Abscheider    eintretenden Dampfes im Dauer  betrieb eine Reserve in einer solchen.

   Grösse bildet,  dass sie auch bei     plötzlicher,        beträchtlicher    Zunahme  der Feuerintensität nicht     völ'l'ig    aufgezehrt wird, da  mit auch dann der in den     Abscheid'er    eintretende         Dampf        in        keiner    Weise     überhitzt    ist, da sonst     ins-          besondere    bei der heutigen Grösse der Anlagen der  Verdampfer Schaden erleiden könnte.  



  Liegt der     maximale        Frischdampfdruck    des  Dampferzeugers noch weit     unter    dem     kritischen     Druck, so ist für eine gegebene     plötzliche    Erhöhung  der zugeführten Wärmeenergie d i eine weit geringere  Reserve an Dampfnässe erforderlich als bei Annä  herung an den     kritischen    Druck,

   wo unter     Umstän-          den        der        ganze        Bereich        zwischen        100        und        %-        Dampf-          nässe        als        Reserve    zur     Verfügung    stehen müsste.  



  In letztgenanntem     Falle    müssten     erhebliche    Was  sermengen     im        Abscheider        ausgeschieden    werden und  ein Ableiten derselben auf die bisher übliche Weise  in die     Verdampfungszone    oder sogar     in    den Speise  wasserbehälter wäre sehr     unwirtschaftlich.     



  Um diesen     Nachteil    zu beseitigen bzw. trotz der       Annäherung    des Frischdampfdruckes an den kriti  schen Druck eine elastische Regelung des Kessels zu  ermöglichen, wird nach dem     erfindungsgemässen     Verfahren     vorgeschlagen,    dass ausgeschiedenes Me  dium einerseits in Abhängigkeit von einer der mo  mentanen im     Abscheider    vorhandenen Flüssigkeits  menge entsprechenden Grösse vom     Abscheider    ab  geleitet, anderseits in Abhängigkeit der Temperatur  an mindestens einer     Stehle    der     überhitzungszone,    in  das diese     letztere    durchlaufende Medium eingeführt  wird.  



  Die Einrichtung zur     Durchführung    des Verfah  rens ist erfindungsgemäss dadurch gekennzeichnet,  dass einerseits Mittel zum Abfluss von flüssigem  Medium aus dem     Abscheider        in    Abhängigkeit von  einer der momentanen im letzteren vorhandenen  Flüssigkeitsmenge entsprechenden Grösse     abgeleitet,     anderseits Mittel zu einem     weiteren        Abfl'uss    von flüs  sigem Medium aus dem     Abscheider    vorgesehen     sind         zwecks Einführung desselben an mindestens einer  Stelle der Überhitzungszone,

   welch     letztere    Mittel  den Abfluss     in        Abhängigkeit    von der Überhitzungs  temperatur an der erwähnten Stelle     regeln.     



  Das Verfahren nach der     Erfindung    hat den Vor  teil, dass auch wenn grössere Mengen an flüssigem  Medium in den     Abscheider    eintreten, diese ohne  wesentliche Einbusse an Druck und Temperatur     wirt-          schaftlich    verwendet werden können.  



  Anhand der Zeichnung     wird    das Verfahren nach  der Erfindung     anschliessend        beispielsweise    erläutert.  Es zeigen:       Fig.    1 einen     Zwangdurchlauf-Dampferzeuger        mit     Einspritzung von Wasser aus dem     Abscheider    in den       Überhitzer    und Regelung der     überhitzertemperatur,

            Fig.    2 einen Dampferzeuger mit     unterteilter        Ein-          spritzung    in den     überhitzer    von Wasser     aus    dem       Abscheider    bzw.

   aus der Speiseleitung,       Fig.    3 eine Variante von     Fig.    2 mit einem     Men-          genregulierorgan    für die Zufuhr des     einzuspritzenden     Wassers aus der Speiseleitung,       Fig.    4 eine Variante von     Fig.    2     bezüglich    der  Einstellung des     Einspritzdruckes,          Fig.    5 einen Dampferzeuger mit zusätzlicher Zu  fuhr von Speisewasser zur     Einspritzung    in Abhängig  keit von dessen Reinheitsgrad.  



  Nach     Fig.    1 wird das Speisewasser aus dem An  fahrgefäss 10     mittels    der Speisepumpe 11 über die  Speiseleitung 12 in den     Economiser    13 gefördert  und gelangt von dort in den     Verd@ampferteil    14  eines schematisch dargestellten     Zwangdurchlauf-          Dampferzeugers.    Im Dauerbetrieb wird das Wasser  im     Verdampfer    14 bis auf     eine    für den Regelvorgang  erforderliche Reserve verdampft.  



  Das     Dampfwassergemisch    strömt aus der Aus  trittsleitung 15 des     Verd'ampferteils    14 in den     Ab-          scheider    16, wo einerseits Wasser ausgeschieden wird,  das sich im unteren Teil sammelt, anderseits Dampf  durch die Leitung 17     austritt    und in den     überhitzer-          teil    18 gelangt.  



  Am     Abscheider    16     ist    eine     Abflussleitung    19 für  flüssiges Medium mit dem Regelventil 21 angeschlos  sen. Ferner     ist        ein    weiterer     Abfluss    am     Abscheider     16 vorgesehen, dessen Leitung 23 mit dem Regel  ventil 24 zur     Einspritzstelle    25 im     überhitzerteil    18       führt.     



  Am Ende des     überhitzerteils    18 ist die Frisch  dampfleitung 26 angeschlossen, die den     Zwangdurch-          lauf-Dampferzeuger    mit der Turbinenanlage 27 ver  bindet, die den Stromerzeuger 28 antreibt. Die Tur  binenanlage 27 ist     lediglich    der     Einfachheit    halber       in    Form einer einzigen Turbine dargestellt. Sie kann       ebensogut    mehrere     Turbinen        umfassen    als     Vorschalt-          anlage    oder in anderer Weise     ausgebildet    sein.

   Der  Abdampf aus der Turbinenanlage 27 wird über     die     Leitung 29 dem     Kondensator    31 mit dem     Kühl-          System"    zugeführt. Das Kondensat wird mittels  der     Kondensatpumpe    33 dem     Anfahrgefäss    10 über  die Leitung 34 zugeführt.    Mittels zur     Wägung    des     Flüssigkeitsinhaltes    bzw.  zur Feststellung des Flüssigkeitsspiegels im     Abschei-          der    16 sind bekannt.

   Damit wird eine der momen  tanen     im        Abscheider    16 vorhandenen Flüssigkeits  menge entsprechende Grösse bestimmt und in     Ab-          hängigkeit    dieser Grösse ein Signal zur Einstellung  des Ventils 21 ausgelöst. Nur des Schemas halber       ist    ein Schwimmer 35 eingezeichnet, der über den  durch die Wandung des     Abscheiders    16 abgedichtet  hindurchgeführten Hebel 36 den     Winkelhebel    37  und die Stange 38 in Abhängigkeit vom Flüssigkeits  stand im     Abscheider    16 das Regelventil 21 im öffnen  den oder schliessenden Sinn verstellt.  



  Die in den     Überhitzerteil    18     einzuspritzende          Flüssigkeit        an    der     Einspritzstelle    25 wird in Ab  hängigkeit von einer mittels des Thermostaten 39  gemessenen     überhitzertemperatur    durch Einwirkung  auf das Regelventil 24 gesteuert.  



  Die Wirkungsweise der     Einrichtung    nach     Fig.    1  ist folgende:  Wird beispielsweise die Intensität des Feuers 41  bei Laständerung plötzlich erhöht, so wird zunächst  im     Verdampferteil    14 mehr Wasser verdampft, und  die Menge des im     Abscheider    16 abscheidenden Was  sers verringert sich. Der Flüssigkeitsstand im Ab  scheider 16 und damit der Schwimmer 35 sinkt. Der  Hebel 36 dreht sich im Uhrzeigersinn, der Winkel  hebel 37     im    entgegengesetzten Sinn, die Stange 38  geht nach rechts und bewirkt eine     Verstellung    des  Ventils 21 im schliessenden Sinn.

   Der Abfluss durch  die Leitung 19     nimmt    ab, derjenige durch die Lei  tung 23 bleibt davon     unberührt,    solange sich die  mittels des Thermostaten 39 ermittelte     überhitzer-          temperatur    nicht ändert.  



  Anstatt die Überhitzungstemperatur am Ausgang  des     überhitzers    18 mittels des Thermostaten 39 zu  messen, kann auch an einer anderen Stelle, z. B. in  der Mitte des     überhitzers    18 oder unmittelbar an  der     Einspritzstelle    die einzuhaltende Temperatur  mittels des Thermostaten 42 gemessen werden, der  dann eine entsprechende Einstellung, d. h. Regelung,  des Regelventils 24 vornimmt. Das Ventil 24 kann  auch von beiden     Messstellen    aus     beeinflusst    werden.  Die     Einstellung        kann    eine P- oder eine PI-Charak  teristik     aufweisen.     



  In     Fig.    2 erfolgt die Einspritzung nicht nur an  einer einzigen     Stelle,    der Stelle 25, sondern sie ist  zweistufig. Mittels der von der Leitung 23 abzwei  genden Leitung 43 mit dem     Regelventil    44 wird an  einer weiteren     Einspritzstelle    45 in Abhängigkeit  von der mittels des Thermostaten 46 festgestellten  Überhitzungstemperatur Wasser aus dem     Abscheider     16 eingespritzt.  



  Die zweistufige     Einspritzung    ist z. B. im Falle  eines verhältnismässig langen     überhitzers    von Vor  teil, weil bei nur am Ende eines langen     überhitzers     vorgenommener Einspritzung die Regelung der     über-          hitzertemperatur    unzulässig träge wird. Gleichzeitig  ermöglicht die zweistufige Anordnung die Einsprit  zung grösserer Wassermengen und dadurch eine ra-      schere,     aperiodische    Regelung durch die Regel  schwingungen vermieden werden können.  



  Um bei einer starken, positiven Feuerstörung  dem grösseren Wasserbedarf an den     Einspritzstellen     25 und 45 genügen zu können, ist in     Fig.    2 eine       Zufuhrleitung    47 von der Speiseleitung 12 her vor  gesehen. Sofern in der Leitung 12,     Fig.    3, ein       Mengenregulierorgan    50 vorgesehen ist, liegt die  Abzweigung der Leitung 47 in bezug auf die Strö  mungsrichtung des Arbeitsmediums vor diesem       Mengenregulierorgan    50.

   In die Leitung 47 ist  das Regelventil 48 eingebaut, welches ebenfalls  in Abhängigkeit einer der momentanen, im     Ab-          scheider    16 vorhandenen Menge an abgeschiedenem,  flüssigem Arbeitsmittel entsprechenden Grösse, wie  z. B. des Flüssigkeitsinhaltes bzw. des Flüssigkeits  standes im     Abscheider    16 eingestellt wird. Diese  Einstellung des Ventils 48 erfolgt jedoch im ent  gegengesetzten Sinne zur Einstellung des Ventils 21,  so dass, wenn letzteres im     schliessenden    Sinne betätigt  wird, das Ventil 48 öffnet.  



  Dazu ist gemeinsam mit der Stange 38 der     dop-          pelarmige    Hebel 49 am Ende des senkrechten Armes  des Winkelhebels 37     angelenkt.    Am Hebel 49 ist die  Stange 51 befestigt, die den Ventilkörper des Ventils  48 verstellt. Die Leitung 47 mündet in die Leitung  23, und zwischen dem     Abscheider    16 und der letzt  genannten Einmündung ist in der Leitung 23 ein       Rückschlagventil    52 eingeschaltet. Dieses Rück  schlagventil verhindert, wenn die im     Abscheider    16  ausgeschiedene Wassermenge zu gering ist und in  folgedessen das Ventil 21 geschlossen und das.

   Ven  til 48 geöffnet wird, dass das aus der     Zufuhrleitung     47 zugeführte Speisewasser nicht rückwärts über die  Leitung 23 in den     Abscheider    16 eindringt und da  durch die     mittels    des letzteren bewirkte Regelung  des Verdampfers 14 im Zusammenhang mit der  Feuerintensität     gestört    wird. Dabei könnte ausserdem  noch die Gefahr bestehen, dass an den     Einspritzstel-          len    25, 45 zu wenig Wasser eingespritzt wird.

   In  dem nun aber beim Umschalten der Wassereinsprit  zung vom     Abscheider    16 auf die     Speisewasserzufuhr     durch die Leitung 47 das     Rückschlagventil    52  schliesst, sind die genannten Gefahren ausgeschlossen.  



  Es könnte bei diesem Umschalten jedoch an den  Einspritzstellen 25, 45 eine plötzliche Druckerhö  hung dadurch entstehen, dass der Druckabfall in der  Leitung 47 bis zu ihrer Einmündung in die     Leitung     23 bedeutend kleiner ist als der Druckabfall im       Economiser    13, im     Verdampferteil    14 und im     Ab-          scheider    16.

   Würde beim vorgenannten Umschalten  an den Einspritzstellen 25, 45     plötzlich    eine Druck  erhöhung eintreten, ohne dass die Stellung der Regel  ventile 24, 44 durch die Thermostaten 39, 46 ge  ändert worden wäre, so würde zuviel Wasser ein  gespritzt und eine Störung der Regelung der über  hitzertemperatur im Zusammenhang mit der Ge  samtregelung des Dampferzeugers eintreten.  



  Um dies zu vermeiden, ist ein     Druckreduzier-          ventil    53 in die Leitung 47 vor ihrer Einmündung    in die Leitung 23     eingebaut.    Durch dieses Ventil 53       stellt    sich nunmehr ein Druckabfall in der Zufuhr  leitung 47 ein, der dem Druckabfall durch den       Economis.er    13, den Verdampfer 14 und den Ab  scheider 16 etwa     gleichkommt.        Zweckmässigerweise     ist er etwas geringer eingestellt als der letztgenannte,  damit wiederum beim Umschalten das     Rückschlag-          ventil    52 schliesst.

   Das     Druckreduzierventil    53 kann       selbstverständlich        ebensogut    in bezug auf Strömung  in der Leitung 47 dem Regelventil 48 vorgeschaltet  sein.  



  Ein anderes Mittel' zur     Verminderung    bzw. zur  Vermeidung der     erwähnten    sprunghaften Drucker  höhung beim Umschalten der Zufuhr von Einspritz  wasser aus dem     Abscheider    16 auf die Zufuhr aus  der Speiseleitung 12     ist    in     Fig.    4 dargestellt. An  stelle des     Druckreduzierventils    53 ist ein zweites  Regelventil 54 dem     Regelventil    48 nachgeschaltet,  das von einem Servomotor 55 eingestellt wird:, der  in     Abhängigkeit    von der Differenz in der Druck  anzeige der Druckempfänger 56 und 57 das Regel  ventil 54 mehr oder weniger     öffnet.     



  Der Druckempfänger 56 misst den Druck in der  Leitung 23 nach der     Einmündung    der Leitung 47,  der Druckempfänger 57     misst    den Druck in der  Leitung 23 vor dem     Rückschl'agventil    52 bzw. im       Abscheider    16. Erfolgt nun durch Umschalten     eine     Zufuhr von     Einspritzwasser    durch die Leitung 47  und steigt dabei der vom Druckempfänger 56 an  gezeigte Druck um ein     bestimmtes    Mass über den  vom Druckempfänger 57     angezeigten    Druck, so wird  das Regelventil 54 vom Servomotor 55 im schlie  ssenden Sinne betätigt.  



  Würde jedoch die Regelung durch den Servo  motor 55 und das     Regelventil    54 unstabil,     weil    der  Druckempfänger 56 den Druckschwingungen zu  rasch folgt, so wäre es zweckmässig, einen Druck  speicher 58 in die Leitung 23     einzubauen    und den  Druckempfänger 56 an denselben anzuschliessen.  Durch den Druckspeicher 58 können in     bekannter     Weise momentane Druckschwankungen     ausgeglichen     werden, er kann z. B. mit einem Luftkissen, Feder  puffer oder dergleichen versehen sein.  



  Zusätzlich zu dem Regelsystem in     Fig.    2 ist     in          Fig.    5 noch eine weitere Zufuhr von     Einspritzwasser     eingezeichnet, welche eine Umgehung des Regel  ventils 48 darstellt. Von der Leitung 12 ist die  Leitung 59     mit    dem     Regelventil    61 abgezweigt, die  zwischen dem Regelventil 48 und dem     Druckredu-          zierventil    53 in die Leitung 47 einmündet.

   Das Ven  til 61 wird in Abhängigkeit von dem Messgerät 62       eingestellt,    welches die Salzkonzentration des durch  die Leitung 12     strömendeä    Speisewassers     misst    und  bei Überschreitung einer     bestimmten        maximalen    Kon  zentration das     Ventil    61 öffnet.  



  Ist z. B. durch ein     Rohrdefekt    im Kondensator  31 ein     Salzeinbruch    erfolgt und die     Konzentration     des dem Dampferzeuger     zugeführten    Speisewassers  zu hoch, so wird nun unabhängig von der durch den       Schwimmer    35     eingestellten    Regelung die Wasser-           einspritzung    aus dem     Abscheider    16 abgestellt und  die Einspritzung aus der Speiseleitung 12 geöffnet,  indem das Speisewasser durch die Leitung 59 auch  bei geschlossenem oder wenig geöffnetem Ventil 48  in genügender Menge     zugeführt    werden kann,

   so  dass eine     Einspritzwasserzufuhr    aus dem     Abscheider     16 nicht mehr notwendig ist. Durch den     Salzeinbruch     in den Kondensator 31 hat     nämlich    das im     Abschei-          der    16 ausgeschiedene Wasser     eine    zu hohe Salzkon  zentration, und es ist zweckmässig, dieses ausgeschie  dene Wasser vollständig über das Ventil 21     abzu-          schlämmen    und nur Speisewasser, dessen     Salzkonzen-          tration    zwar erhöht ist,

   aber     diejenige    des im     Ab-          scheider    16 ausgeschiedenen Wassers nicht erreicht,  zur     Wassereinspritzung    in den     überhitzer    18 zu ver  wenden. Infolge der Umgehung des Ventils 48 wird  ständig der Leitung 23 Wasser aus der Speiseleitung  12 zugeführt, und das     Rückschlagventil    52 bleibt  geschlossen.

   Die     Schwimmerregelung    wird nun das       Ventil    21 so einstellen, dass die gesamte im     Abschei-          der    16 anfallende Wassermenge durch das     Ventil    21  aus dem Dampferzeuger     abgeschlämmt    wird.  



  Das Messgerät 62 kann auch an einer anderen  Stelle die     Salzkonzentration    messen und das     Ventil     61 öffnen. Zweckmässig wäre, die     Salzkonzentration     des ausgeschiedenen flüssigen     Mediums    im     Abschei-          der    16 zu messen. Dazu kann das Gerät 62 am     Ab-          scheider    16 selbst oder an der Leitung 19 vor dem  Ventil 21 angeschlossen sein.  



  An Stelle des     Rückschlagventils    52 kann ein  gesteuertes Ventil vorgesehen sein. Ein solches Ven  til würde z. B. vom Messgerät 62 am     Abscheider    16  oder bei einem zu hohen Druck in der Leitung 47  sofort geschlossen. Auf solche Weise würde der Ab  fluss von Medium aus dem     Abscheider    16 zum     Über-          hitzer    18 selbsttätig gesperrt.  



  Zwischen einem gesteuerten     Ventil    52 und den  Ventilen 48 und 61 kann eine Wirkverbindung vor  gesehen sein, derart, dass beim Öffnen     eines    der  Ventile 48, 61 das     Ventil    52 sofort     geschlossen    und  dadurch der Abfluss aus dem     Abscheider    16 zum       Überhitzer    18 gesperrt ist.  



  Ein gesteuertes Ventil 52 und die Ventile 48  und 61 können als     reine        Abschlussventile    mit den  Stellungen:  ganz aufs> und  zu      ausgebildet    sein.  



  Die     Entsalzung    des     Speisewassers    kann als     Total-          entsalzung        ausgebildet    sein. Sie kann vor dem An  fahrgefäss 10 durch     Abschlämmen    oder durch Zu  setzen von     Entsalzungsmitteln        erfolgen,    damit schon  das dem     Economiser    13     zugeführte    Speisewasser  einen höheren     Reinheitsgrad    und das flüssige Medium  im     Abscheider    16 einen genügenden     Reinheitsgrad     aufweist.  



  Für eine     erfindungsgemässe    Ausführung der Ein  richtung spielt es keine Rolle, wenn zwischen     Ab-          scheider    16 und     überhitzer    18 ein Nachverdampfer  vorgesehen ist. Unter Umständen kann auch im An  schluss an den Nachverdampfer     ein    zweiter     Abschei-          der    vorhanden     sein,    wobei sowohl aus dem einen  als auch aus dem anderen     Abscheider,    gegebenen-    falls aus beiden, ein Abfluss von flüssigem Medium  zu dem     überhitzer    vorgesehen     sein    kann.  



  Beim Umschalten von dem Abfluss von flüssigem  Medium aus dem     Abscheider    16 zum     überhitzer    18  auf eine     Zufuhr    aus der Speiseleitung 12 zum     Über-          hitzer    18 kann nicht nur, wie angegeben,     eine    Druck  erhöhung entstehen, sondern es ist auch ein Unter  schied in der Temperatur des Mediums vorhanden.       Verläuft    diese Umschaltung     allmählich,    wenn neben  dem     Zufluss    aus der Speiseleitung 12 immer noch  ein Abfluss aus dem     Abscheider    16 erfolgt, so er  gibt sich durch das Mischen der beiden eine Zwi  schentemperatur.

   Hört aber der Abfluss aus dem       Abscheider    16 plötzlich auf und wird den     Einspritz-          stellen    25, 45 nur Medium aus der Speiseleitung 12  zugeführt, so könnte der Temperaturunterschied eine  Störung auslösen, die eine Massnahme zur Behebung  derselben erfordern würde.  



  Eine solche wäre z. B., wenn beim Umschalten  auf eine Zufuhr aus der Speiseleitung 12 der     über-          tragungsfaktor    der Thermostaten 39, 46 auf die  Servomotoren zur Einstellung der Ventile 24, 44  nach Massgabe des Temperatursprunges verändert  wird.  



  Da die Temperatur des Mediums aus der Speise  leitung 12 niedriger ist als die des Mediums aus  dem     Abscheider    16, wäre bei einer Regelung der  Temperatur am Austritt des     überhitzers    der über  tragungsfaktor so zu ändern, dass bei gleicher Er  höhung des     Istwertes    gegenüber dem Sollwert der  Austrittstemperatur die Menge des aus der Leitung  12 zugeführten Mediums gegenüber der Menge des  aus dem     Abscheider    16 zugeführten Mediums ver  ringert wird.



  Method and device for discharging liquid working medium from the separator of a once-through steam generator The patent relates to a method for discharging liquid working medium, which is separated in a separator from the mixture entering the same, which separator is between the evaporation and the overheating zone of a once-through steam generator is switched on.

   The patent also relates to a device for carrying out the method.



  The arrangement of separators between the evaporation and superheating zones of a once-through steam generator is known. Their task is on the one hand to allow water to be blown down with the highest possible salt concentration for the purpose of desalination

   on the other hand, the end of the evaporation of the working medium at a certain point of its path between the entry of liquid and the exit of superheated live steam, traversed to absorb thermal energy.



  While both tasks usually have the same meaning with steam pressures that are far below the critical pressure, when the live steam pressure approaches the critical pressure, the second task becomes the actual main task, especially since the problem of desalination is usually solved in a different way.



  In the latter case, it is essential that in the case of boiler controls that require a high degree of elasticity and rapid response of the entire control devices to sudden and large changes in the boiler load, the wetness of the steam entering the separator continuously operates a reserve in such a.

   Size forms so that it is not completely consumed even with a sudden, considerable increase in the intensity of the fire, since even then the steam entering the separator is in no way overheated, otherwise especially with the current size of the The evaporator could be damaged.



  If the maximum live steam pressure of the steam generator is still far below the critical pressure, a much smaller reserve of steam moisture is required for a given sudden increase in the supplied thermal energy d i than when approaching the critical pressure,

   where under certain circumstances the entire range between 100 and% steam wetness would have to be available as a reserve.



  In the latter case, considerable amounts of water would have to be separated out in the separator and draining the same in the previously usual manner into the evaporation zone or even into the feed water tank would be very uneconomical.



  In order to eliminate this disadvantage or to enable elastic control of the boiler despite the approach of the live steam pressure to the critical pressure, it is proposed according to the method according to the invention that the excreted medium on the one hand depends on the amount of liquid present in the separator Size passed from the separator, on the other hand, depending on the temperature at at least one side of the overheating zone into which this medium flowing through is introduced.



  The device for carrying out the method is characterized according to the invention in that, on the one hand, means for draining liquid medium from the separator depending on a size corresponding to the current amount of liquid present in the separator, and, on the other hand, means for further draining off liquid medium the separator are provided for the purpose of introducing it at at least one point in the overheating zone,

   which latter means regulate the drain depending on the overheating temperature at the point mentioned.



  The method according to the invention has the advantage that even if larger quantities of liquid medium enter the separator, they can be used economically without significant loss of pressure and temperature.



  The method according to the invention is then explained, for example, using the drawing. 1 shows a once-through steam generator with injection of water from the separator into the superheater and regulation of the superheater temperature,

            2 shows a steam generator with subdivided injection into the superheater of water from the separator or

   from the feed line, FIG. 3 a variant of FIG. 2 with a quantity regulating element for supplying the water to be injected from the feed line, FIG. 4 a variant of FIG. 2 with regard to the setting of the injection pressure, FIG. 5 a steam generator with additional To drive from feed water to injection depending on its degree of purity.



  According to Fig. 1, the feed water is conveyed from the start-up vessel 10 by means of the feed pump 11 via the feed line 12 into the economizer 13 and from there passes into the evaporator part 14 of a schematically shown once-through steam generator. In continuous operation, the water is evaporated in the evaporator 14 except for a reserve required for the control process.



  The steam-water mixture flows out of the outlet line 15 of the evaporator part 14 into the separator 16, where on the one hand water is separated, which collects in the lower part, on the other hand steam exits through the line 17 and reaches the superheater part 18.



  A discharge line 19 for liquid medium with the control valve 21 is connected to the separator 16. A further drain is also provided on the separator 16, the line 23 of which with the control valve 24 leads to the injection point 25 in the superheater part 18.



  At the end of the superheater part 18, the fresh steam line 26 is connected, which connects the once-through steam generator with the turbine system 27, which drives the power generator 28. The turbine system 27 is shown in the form of a single turbine for the sake of simplicity. It can just as well comprise several turbines as a ballast system or be designed in some other way.

   The exhaust steam from the turbine system 27 is fed via line 29 to the condenser 31 with the cooling system ". The condensate is fed to the start-up vessel 10 via line 34 by means of the condensate pump 33. Means for weighing the liquid content or for determining the liquid level in the Separators 16 are known.

   In this way, a variable corresponding to the amount of liquid currently present in the separator 16 is determined and, as a function of this variable, a signal for setting the valve 21 is triggered. Just for the sake of the diagram, a float 35 is shown, which adjusts the angle lever 37 and the rod 38 in the separator 16 to open or close the control valve 21 via the lever 36 sealed through the wall of the separator 16, depending on the liquid.



  The liquid to be injected into the superheater part 18 at the injection point 25 is controlled by acting on the control valve 24 as a function of a superheater temperature measured by means of the thermostat 39.



  The operation of the device according to FIG. 1 is as follows: If, for example, the intensity of the fire 41 suddenly increases when the load changes, more water is first evaporated in the evaporator part 14, and the amount of water separating in the separator 16 is reduced. The liquid level in the separator 16 and thus the float 35 drops. The lever 36 rotates clockwise, the angle lever 37 in the opposite direction, the rod 38 goes to the right and causes an adjustment of the valve 21 in the closing direction.

   The outflow through line 19 decreases; that through line 23 remains unaffected as long as the superheater temperature determined by means of thermostat 39 does not change.



  Instead of measuring the overheating temperature at the outlet of the superheater 18 by means of the thermostat 39, it can also be done at another point, e.g. B. in the middle of the superheater 18 or directly at the injection point, the temperature to be maintained by means of the thermostat 42 can be measured, which then a corresponding setting, d. H. Regulation, the control valve 24 makes. The valve 24 can also be influenced from both measuring points. The setting can have a P or a PI characteristic.



  In FIG. 2, the injection takes place not only at a single point, the point 25, but it is in two stages. By means of the line 43 branching off from the line 23 with the control valve 44, water is injected from the separator 16 at a further injection point 45 as a function of the overheating temperature determined by the thermostat 46.



  The two-stage injection is z. B. in the case of a relatively long superheater from Vor, because if the injection is only carried out at the end of a long superheater, the control of the superheater temperature becomes impermissibly sluggish. At the same time, the two-stage arrangement enables larger amounts of water to be injected and, as a result, faster, aperiodic control through which control oscillations can be avoided.



  In order to be able to meet the greater demand for water at the injection points 25 and 45 in the event of a strong, positive fire disturbance, a supply line 47 from the feed line 12 is seen in FIG. If a quantity regulating member 50 is provided in the line 12, FIG. 3, the branching off of the line 47 is upstream of this quantity regulating member 50 with respect to the flow direction of the working medium.

   The control valve 48 is installed in the line 47, which is also a variable depending on the current amount of separated liquid working medium present in the separator 16, such as B. the liquid content or the liquid was set in the separator 16. However, this setting of the valve 48 takes place in the opposite sense to the setting of the valve 21, so that when the latter is actuated in the closing sense, the valve 48 opens.



  For this purpose, the double-armed lever 49 is articulated together with the rod 38 at the end of the vertical arm of the angle lever 37. The rod 51, which adjusts the valve body of the valve 48, is attached to the lever 49. Line 47 opens into line 23, and a check valve 52 is switched on in line 23 between separator 16 and the last-mentioned confluence. This check valve prevents if the amount of water separated in the separator 16 is too small and consequently the valve 21 is closed and that.

   Ven til 48 is opened so that the feed water supplied from the supply line 47 does not penetrate backwards via the line 23 into the separator 16 and is disturbed by the control of the evaporator 14 caused by the latter in connection with the fire intensity. There could also be the risk that too little water is injected at the injection points 25, 45.

   However, in the non-return valve 52 closes when switching the water injection from the separator 16 to the feed water supply through the line 47, the dangers mentioned are excluded.



  During this switchover, however, a sudden increase in pressure could arise at the injection points 25, 45 due to the fact that the pressure drop in the line 47 up to its confluence with the line 23 is significantly smaller than the pressure drop in the economizer 13, in the evaporator part 14 and in the Ab - Scheider 16.

   If during the aforementioned switching at the injection points 25, 45 a pressure increase would suddenly occur without the position of the control valves 24, 44 having been changed by the thermostats 39, 46, too much water would be injected and the regulation of the overhead would be disrupted heat temperature in connection with the overall control of the steam generator occur.



  In order to avoid this, a pressure reducing valve 53 is installed in the line 47 before it joins the line 23. Through this valve 53 there is now a pressure drop in the supply line 47, which is approximately equal to the pressure drop through the Economis.er 13, the evaporator 14 and the separator 16. It is expediently set somewhat lower than the last-mentioned one, so that the check valve 52 closes again when the switch is made.

   The pressure reducing valve 53 can of course just as well be connected upstream of the control valve 48 with regard to the flow in the line 47.



  Another means for reducing or avoiding the abrupt pressure increase mentioned when switching the supply of injection water from the separator 16 to the supply from the feed line 12 is shown in FIG. Instead of the pressure reducing valve 53, a second control valve 54 is connected downstream of the control valve 48, which is set by a servomotor 55: the pressure receiver 56 and 57 opens the control valve 54 more or less depending on the difference in the pressure display of the pressure receiver 56 and 57.



  The pressure receiver 56 measures the pressure in the line 23 after the confluence of the line 47, the pressure receiver 57 measures the pressure in the line 23 upstream of the check valve 52 or in the separator 16. Now, by switching, injection water is supplied through the line 47 and the pressure indicated by the pressure receiver 56 increases by a certain amount above the pressure indicated by the pressure receiver 57, the control valve 54 is actuated by the servomotor 55 in the closing direction.



  However, if the control by the servo motor 55 and the control valve 54 were unstable because the pressure receiver 56 follows the pressure fluctuations too quickly, it would be useful to install a pressure memory 58 in the line 23 and to connect the pressure receiver 56 to the same. Through the pressure accumulator 58 instantaneous pressure fluctuations can be compensated for in a known manner; B. be provided with an air cushion, spring buffer or the like.



  In addition to the control system in FIG. 2, a further supply of injection water is shown in FIG. 5, which represents a bypass of the control valve 48. The line 59 with the control valve 61 branches off from the line 12 and opens into the line 47 between the control valve 48 and the pressure reducing valve 53.

   The valve 61 is set as a function of the measuring device 62, which measures the salt concentration of the feed water flowing through the line 12 and opens the valve 61 when a certain maximum concentration is exceeded.



  Is z. If, for example, a pipe defect in the condenser 31 causes a salt ingress and the concentration of the feed water supplied to the steam generator is too high, the water injection from the separator 16 and the injection from the feed line 12 are now switched off regardless of the control set by the float 35 opened, in that the feed water can be supplied in sufficient quantity through the line 59 even with the valve 48 closed or slightly opened,

   so that an injection water supply from the separator 16 is no longer necessary. Because of the ingress of salt into the condenser 31, the water separated out in the separator 16 has an excessively high salt concentration, and it is expedient to completely drain this discharged water via the valve 21 and only feed water whose salt concentration is increased is

   but that of the water separated out in the separator 16 does not reach, to use for the water injection into the superheater 18. As a result of the bypassing of the valve 48, water is continuously fed to the line 23 from the feed line 12, and the check valve 52 remains closed.

   The float control will now set the valve 21 in such a way that the entire amount of water occurring in the separator 16 is drained from the steam generator by the valve 21.



  The measuring device 62 can also measure the salt concentration at another point and open the valve 61. It would be expedient to measure the salt concentration of the separated liquid medium in the separator 16. For this purpose, the device 62 can be connected to the separator 16 itself or to the line 19 upstream of the valve 21.



  Instead of the check valve 52, a controlled valve can be provided. Such a valve would z. B. closed immediately by the measuring device 62 on the separator 16 or if the pressure in the line 47 is too high. In this way, the outflow of medium from the separator 16 to the superheater 18 would automatically be blocked.



  An operative connection can be provided between a controlled valve 52 and the valves 48 and 61 such that when one of the valves 48, 61 is opened, the valve 52 is closed immediately and the outflow from the separator 16 to the superheater 18 is blocked.



  A controlled valve 52 and the valves 48 and 61 can be designed as pure shut-off valves with the positions: completely open> and closed.



  The desalination of the feed water can be designed as total desalination. It can be carried out before starting vessel 10 by sludging or by adding desalination agents so that the feed water supplied to the economizer 13 is of a higher degree of purity and the liquid medium in the separator 16 is of sufficient purity.



  For an embodiment of the device according to the invention, it does not matter if a post-evaporator is provided between the separator 16 and the superheater 18. Under certain circumstances, a second separator can also be present following the re-evaporator, whereby an outflow of liquid medium to the superheater can be provided from one as well as from the other separator, if necessary from both.



  When switching from the outflow of liquid medium from the separator 16 to the superheater 18 to a supply from the feed line 12 to the superheater 18, not only can a pressure increase occur, as indicated, but there is also a difference in the temperature of the Medium present. If this switchover takes place gradually, if in addition to the inflow from the feed line 12 there is still an outflow from the separator 16, then the mixing of the two results in an intermediate temperature.

   If, however, the outflow from the separator 16 suddenly stops and only medium from the feed line 12 is fed to the injection points 25, 45, the temperature difference could trigger a disturbance which would require a measure to remedy the same.



  Such would be z. B. when, when switching to a supply from the feed line 12, the transfer factor of the thermostats 39, 46 to the servomotors for setting the valves 24, 44 is changed according to the temperature jump.



  Since the temperature of the medium from the feed line 12 is lower than that of the medium from the separator 16, if the temperature at the outlet of the superheater were to be regulated, the transfer factor would have to be changed so that, with the same increase in the actual value compared to the setpoint of the outlet temperature the amount of medium supplied from line 12 compared to the amount of medium supplied from separator 16 is reduced.


    

Claims (1)

PATENTANSPRÜCHE 1. Verfahren zum Ableiten von flüssigem Ar beitsmedium, welches in einem Abscheider aus dem in denselben eintretenden Gemisch ausgeschieden wird, welcher Abscheider zwischen der Verdamp fung,- und der Überhitzungszone eines Zwangdurch- laufdampferzeugers eingeschaltet ist, dadurch ge kennzeichnet, dass ausgeschiedenes Medium einerseits in Abhängigkeit von einer der momentanen im Ab scheider vorhandenen Flüssigkeitsmenge entspre chenden Grösse vom Abscheider abgeleitet, PATENT CLAIMS 1. A method for discharging liquid working medium, which is separated in a separator from the mixture entering the same, which separator is switched on between the evaporation and the overheating zone of a once-through steam generator, characterized in that separated medium on the one hand derived from the separator depending on the amount of liquid currently in the separator, ander- seits in Abhängigkeit der Temperatur an mindestens einer Stelle der Überhitzungszone, in das diese letz tere durchlaufende Medium eingeführt wird. Il. on the other hand, as a function of the temperature, at at least one point of the overheating zone into which this latter medium flowing through is introduced. Il. Einrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass einerseits Mittel zum Abfluss von flüssigem Medium aus dem Abscheider in Abhängigkeit von einer der momentanen im letzteren vorhandenen Flüssigkeits- menge entsprechenden Grösse abgeleitet, anderseits Mittel zu einem weiteren Abfluss von flüssigem Medium aus dem Abscheider vorgesehen sind zwecks Einführung desselben an mindestens einer Stelle der Überhitzungszone, Device for performing the method according to claim 1, characterized in that on the one hand means for draining liquid medium from the separator depending on a size corresponding to the current amount of liquid present in the latter, on the other hand means for a further drainage of liquid medium from the Separators are provided for the purpose of introducing the same in at least one point of the overheating zone, welch letztere Mittel den Abfluss in Abhängigkeit von der überhitzungs- temperatur an der erwähnten Stelle regeln. UNTERANSPRÜCHE 1. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass flüssiges Medium aus der Speise leitung des Dampferzeugers in eine Leitung zwischen Abscheider und Einführstel'le am überhitzer einge führt wird. 2. which latter means regulate the drain depending on the overheating temperature at the point mentioned. SUBClaims 1. The method according to claim I, characterized in that liquid medium from the feed line of the steam generator is introduced into a line between the separator and Einführstel'le on the superheater. 2. Verfahren nach Patentanspruch 1 und Unter anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Menge des aus der Speiseleitung in die Leitung zwischen Abscheider und Einführstelle am überhitzer zuge führten Mediums in Abhängigkeit von der für das Ableiten aus dem Abscheider massgebenden Mess- grösse, jedoch in entgegengesetztem Sinne einge stellt wird. 3. Method according to claim 1 and sub-claim 1, characterized in that the amount of medium fed from the feed line into the line between the separator and the inlet point on the superheater is dependent on the measured variable relevant for the discharge from the separator, but in the opposite sense is set. 3. Verfahren nach Patentanspruch I und den Unteransprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Menge des aus der Speiseleitung in die Lei tung zwischen Abscheider und Einführstelle am Überhitzer zugeführten Mediums in Abhängigkeit von der Salzkonzentration eingestellt wird, die an einer vorgewählten Stelle bestimmt wird. 4. Method according to claim 1 and the dependent claims 1 and 2, characterized in that the amount of medium fed from the feed line into the line between the separator and the inlet point on the superheater is set as a function of the salt concentration, which is determined at a preselected point. 4th Verfahren nach Patentanspruch I und Unter anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass bei Über schreiten einer vorbestimmten Salzkonzentration der Zufluss von im Abscheider ausgeschiedenem Medium zu der bzw. den Einspritzstellen gesperrt wird. 5. Einrichtung nach Patentanspruch II, gekenn zeichnet durch eine regelbare Zufuhr von flüssigem Arbeitsmedium aus der Speiseleitung des Dampf erzeugers in eine Leitung zwischen Abscheider und überhitzer. 6. Method according to claim 1 and sub-claim 3, characterized in that when a predetermined salt concentration is exceeded, the flow of medium separated in the separator to the injection point or points is blocked. 5. Device according to claim II, marked is characterized by a controllable supply of liquid working medium from the feed line of the steam generator in a line between the separator and superheater. 6th Einrichtung nach Patentanspruch 1I und Un teranspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Zu fuhr von flüssigem Medium aus der Speiseleitung in die Leitung zwischen Abscheider und überhitzer mittels einer Vorrichtung in Abhängigkeit von der für das Ableiten aus dem Abscheider massgebenden Messgrösse, jedoch im entgegengesetzten Sinne ein gestellt wird. 7. Device according to claim 1I and sub-claim 5, characterized in that the supply of liquid medium from the feed line into the line between the separator and superheater by means of a device depending on the measured variable decisive for the discharge from the separator, but in the opposite sense is provided. 7th Einrichtung nach Patentanspruch 1I und Un teranspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel vorgesehen sind, die beim Umschalten von dem Ab fluss von flüssigem Medium aus dem Abscheider zum überhitzer auf die Zufuhr aus der Speiselei tung zu demselben eine sprunghafte Druckerhöhung des in den überhitzer einzuführenden Arbeitsme diums mindestens reduzieren. B. Device according to patent claim 1I and sub-claim 5, characterized in that means are provided which, when switching from the flow of liquid medium from the separator to the superheater to the supply from the feed line to the same, a sudden pressure increase in the working fluid to be introduced into the superheater at least reduce diums. B. Einrichtung nach Patentanspruch 1I und Un teranspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass als Mit tel zur Verminderung bzw. Vermeidung einer sprung haften Druckerhöhung ein Druckraduzierventil vor gesehen ist. Device according to patent claim 1I and sub-claim 7, characterized in that a pressure-reducing valve is seen as a means of reducing or avoiding a sudden pressure increase. 9. Einrichtung nach Patentanspruch II, gekenn zeichnet durch eine Stellvorrichtung, die die Zufuhr von flüssigem Medium aus der Speiseleitung des Dampferzeugers zum überhitzer in Abhängigkeit von der Salzkonzentration an einer vorgewählten Mess- stelle einstellt. 10. 9. Device according to claim II, characterized by an adjusting device that adjusts the supply of liquid medium from the feed line of the steam generator to the superheater as a function of the salt concentration at a preselected measuring point. 10. Einrichtung nach Patentanspruch II, da durch gekennzeichnet, dass im Abfluss von flüssigem Medium aus dem Abscheider (16) zum überhitzer ein Ventil vorgesehen ist, welches beim Erreichen einer vorbestimmten oberen Grenze der an einer vorgewählten Messstelle gemessenen Salzkonzentra- tion den genannten Abfluss sperrt. Device according to claim II, characterized in that a valve is provided in the outflow of liquid medium from the separator (16) to the superheater, which shuts off said outflow when a predetermined upper limit of the salt concentration measured at a preselected measuring point is reached. 11. Einrichtung nach Patentanspruch II und Un teranspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Stellvorrichtung beim Öffnen der Zufuhr von Medium aus der Speiseleitung zum überhitzer den Abfluss von flüssigem Medium aus dem Abscheider (16) zum überhitzer gleichzeitig sperrt. 12. 11. Device according to patent claim II and Un teran claim 9, characterized in that the adjusting device when opening the supply of medium from the feed line to the superheater blocks the outflow of liquid medium from the separator (16) to the superheater at the same time. 12. Einrichtung nach Patentanspruch II und den Unteransprüchen 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass ein Messgerät für die Salzkonzentration des im Abscheider ausgeschiedenen Mediums vorgesehen ist. Device according to Patent Claim II and the dependent claims 9 to 11, characterized in that a measuring device is provided for the salt concentration of the medium separated in the separator.
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