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.