<Desc/Clms Page number 1>
Luft- oder Dampf-Absaugeeinrichtung aus Anlagen mit unterschiedlich anfallenden Luft- oder Dampfmengen Die Erfindung bezieht sich auf eine Absaugeeinrichtung für Luft oder Dampf aus Anlagen, in denen unterschiedliche Mengen von abzusaugender Luft oder Dampf anfallen. Die Erfindung hat besondere Bedeutung für ein Absauge-Aggregat für Turbinenkondensatoren von Dampfkraftanlagen mit stark schwankender Belastung.
Lauftabsauge-Aggregate sind in ein- und mehr- #,tufiger Bauart bekannt. Im allgemeinen verwendet man ein Absauge-Aggregat, welches einen Dampfstrahler in der ersten Stufe enthält, an den sich ein Einspritz- oder Oberflächenkondensator anschliesst. Die Endstufe kann dabei durch eine mechanisch betriebene Verdrängerpumpe, z. B. eine Wasserringpumpe, gebildet sein. Man pflegt im allgemeinen ein solches Aggregat so zu bemessen, dass mit ausreichender Sicherheit die maximal anfallenden Mengen abgesaugt werden, wobei man dann bei geringeren anfallenden Mengen die Förderleistung der Pumpen herabsetzt.
Der Erfindung liegen folgende Überlegungen zugrunde: Geht man bei einem Dampfturbinenkonden- sator von einer Luftunterkühlung von beispielsweise 3 C beim Auslegungspunkt der Turbine aus, so ergibt sich auf Grund des Daltonschen Gesetzes bei einem Vakuum von 0,04 ata, dass jeweils für 1 kg Luft zusätzlich etwa 3,25 kg Dampf pro Stunde abgesaugt werden müssen. Dies ergibt eine Belastung der ersten Stufe von 3,25 + 1 = 4,25 kg pro Stunde Gemisch.
Bei Teillastbetrieb, z. B. Halblast, und unter Voraussetzung einer konstant bleibenden Kühlwassermenge verringert sich der Temperaturunterschied von Kühlwassereintritt und Kondensattemperatur auf etwa die Hälfte des entsprechenden Wertes beim Auslegungspunkt.
Die Grädigkeit des Kondensators folgt dabei dem Gesetz
EMI1.23
Hierin bedeutet 4t die Grädigkeit des Kondensa- tors als Temperaturdifferenz. 4i versinnbildlicht die abzuführende Wärmemenge, gewissermassen also die Verdampfungswärme, q bedeutet die Verhältniszahl von Kühlwassermenge zu Dampfmenge. e ist die Basis des natürlichen Logarithmus.
Dessen Exponent
EMI1.32
ist eine Kondensatorgrösse, wobei K die Wärmedurchgangszahl des Kondensators in kg-Kalo- rien pro m2 Kühlfläche und C pro Stunde, F die Kühlfläche und W die Wassergeschwindigkeit in Metern pro Sekunde bezeichnen. Nur so ist es möglich, dass der genannte Temperaturunterschied auf etwa die Hälfte absinkt.
Ähnlich liegen die Verhältnisse im Luftunterkühlungsbündel, so dass auch hier von einer Ausle- gungsgrädigkeit, z. B. einem Wert von 7 C, die Hälfte dieses Wertes entsteht und somit die Luftunterkühlung auf etwa 1,5 C zurückgeht. Dies bedeutet aber, dass bei niedrigerem Systemdruck die abzusaugende Gemischmenge sich so zusammensetzt, dass für jedes kg Luft pro Stunde nunmehr 6,25 kg Dampf pro Stunde, also insgesamt 7,25 kg Gemisch pro Stunde abzusaugen sind.
Berücksichtigt man das Verhältnis 7,25:4,25 und die Volumenzunahme auf Grund der Erniedrigung des absoluten Systemdruckes, dann ergibt sich
<Desc/Clms Page number 2>
volumenmässig betrachtet, dass bei Halblast etwa das 2,5fache Volumen abgesaugt werden muss. Dies bedeutet, dass die erste Stufe eines mehrstufigen Aggregates mindestens 21/2- bis 3fach überdimensioniert sein muss.
Hier setzt nun die Erfindung ein. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, aus dieser Erkenntnis heraus ein wirtschaftliches Arbeiten des AbsaugeAggregates bei allen Belastungszuständen weitgehend herbeizuführen. Dabei muss in erster Linie dem Hauptbetriebszustand, also dem Vollastbetrieb, Rechnung getragen werden, da ein unwirtschaftliches Arbeiten für diese Belastung, die die weitaus überwiegende Zeit des Betriebes vorhanden ist, sich beson- der ungünstig auswirken würde.
Demgemäss besteht die Erfindung darin, dass bei einer Absaugeeinrichtung der geschilderten Art zumindest für die erste Saugstufe mehrere Dampfstrahlpumpen unterschiedlicher Bemessung in Parallelschaltung angeordnet sind, die wahlweise einzeln oder zu mehreren in verschiedenen Parallelkombinationen betreibbar sind.
Es geht dabei darum, die einzelnen parallel geschalteten Strahlsauger wahlweise in ihrem normalen Betriebszustand voll beaufschlagt arbeiten zu lassen oder ganz stillzusetzen, sie aber nicht in irgendeinem Zwischenzustand zu betreiben. Man kann daher das An- und Abschalten derselben in ähnlicher Weise bewerkstelligen, wie beispielsweise bei Dampfturbinen die Einlassventile, welche üblicherweise nacheinander stufenweise geöffnet und geschlossen werden. Durch den wahlweisen Betrieb der einzelnen Strahlsauger und ihrer Kombinationen lassen sich bereits mit drei parallel zu schaltenden Strahlsaugern eine ganze Reihe von Möglichkeiten schaffen. Man kann z.
B. drei Strahlsauger im Verhältnis 3 : 4 : 5 bemessen und erhält dann nacheinander die Verhältnisstufen 3, 4, 5, 3 + 4 = 7, 3 + 5 = 8, 4 + 5 = 9, 3+4+5=l2.
Die Schaltung der einzelnen Kombinationen kann lastabhängig entweder von Hand oder selbsttätig gesteuert werden. Man kann also den Strahlsaugern einen Regler zuordnen, der beispielsweise vom Stufendruck der Turbine, vom Steueröldruck derselben, von der elektrischen Belastungsseite her oder auch vom Kessellastgeber geeignete Impulse erhält. Weiterhin kann man auch daran denken, zur Vereinfachung unmittelbar die Stellung der Turbinenventile zur Steuerung heranzuziehen. Schliesslich ist es auch denkbar, mehrere dieser Grössen zusammen anzuwenden. Gegebenenfalls können dabei noch Korrekturmöglichkeiten vorgesehen sein, so z.
B. temperaturimpulsgesteuerte Korrekturglieder, die gegebenenfalls auf die Grädigkeit ansprechen. Man kann dabei den Temperaturunterschied zwischen Kühlwasseraustritt und Kondensattemperatur mit heranziehen.
Der Dampfbedarf der Dampfstrahlpumpen ist an sich im Verhältnis zu den Dampfmengen des Dampfkraftwerkes gering und liegt z. B. bei etwa 50 bis 200 kg pro Stunde. Bei zahlreichen Kraftwerken, insbesondere bei Blockanlagen mit Gleitdruckbetrieb, steht kein konstantes Dampfnetz zur Verfügung. Es bereitet daher gewisse Schwierigkeiten, diese geringen Mengen aus einem schwankenden Netz zu entnehmen und zu reduzieren sowie auf konstantem Druck zu halten. Hierzu müssten Apparaturen mit entsprechend kompliziertem Aufbau verwendet werden, die hinsichtlich ihrer Erstellung und ihrer betrieblichen Überwachung häufig einen unerwünschten Aufwand darstellen.
Um eine an sich geringe, aber einen konstanten Druck aufweisende Dampfmenge für einen oder mehrere Dampfstrahlapparate bereitzustellen, kann daher als Treibmittel für eine oder mehrere Dampfstrahlpumpen ganz oder überwiegend Dampf aus einem Stopfbuchsen-Sperrdampfnetz herangezogen werden. Wenn man einen oder mehrere Dampfstrahler aus der Stopfbuchssammelleitung speist, so hat man dabei den Vorteil, dass der Druck dieses Dampfnetzes durch eine ohnehin vorhandene Stopfbuchsbedampfungs-Einrichtung im allgemeinen von sich aus bereits konstant gehalten wird. Die Abgabe der zum Betrieb der Dampfstrahler benötigten geringen Dampfmenge erfordert also keine Zusatzeinrichtungen.
Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass zum Betrieb des Dampfstrahlers ein Teil der meist vorhandenen überschussdampfmenge ausgenutzt wird, die sonst ungenutzt in einen Kondensator oder Vorwärmer abströmt.
Wenn es beispielsweise gilt, unterschiedliche Druckverhältnisse im Kondensator zu berücksichtigen, wie sie beispielsweise jahreszeitlich bedingt sind oder auch unter bestimmten Betriebsbedingungen auftreten, so kann eine Umschaltmöglichkeit auf mehrstufigen Betrieb mit in Reihe geschalteten Dampfstrahlsaugern vorgesehen werden, wobei die Dampfstrahlsauger wahlweise in verschiedenen Kombinationen betreibbar sind.
Hierdurch kann beispielsweise bei Anwendung eines zweistufigen Dampfstrahlers durch Anhebung des Zwischendruckes vor der Wasserringpumpe der Leistungsbedarf sowohl des Dampfstrahlaggregates wie auch der Verdrängerpumpe herabgesetzt werden. Weiterhin lässt sich durch Zu- und Abschalten der ersten Dampfstrahlstufe eine leistungssparende Anpassung für variablen Druck im Kondensator erreichen, wie sie sich z. B. beim Winterbetrieb gegen- über der in den Sommermonaten auftretenden Arbeitsweise ergibt.
Zur vollen Rückgewinnung der Wärme gibt die Einschaltung eines Oberflächenkondensators als Zwischenkühler unter Umständen eine vorteilhaftere Anordnung gegenüber der Verwendung eines Einspritzkühlers. Die Rückgewinnung der Wärme bei einem Einspritzkühler würde nämlich die Anordnung einer Kondensatpumpe erfordern, die bei geringen Mengen für eine grosse Förderhöhe ausgelegt werden müsste.
An Hand der Zeichnung soll die Erfindung näher erläutert werden. Die Figuren zeigen Ausführungs-
<Desc/Clms Page number 3>
Beispiele in ihren für die Erfindung wesentlichen Teilen in stark vereinfachter schematischer Darstellung. Gleiche oder einander entsprechende Teile sind in den Figuren mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Von einer Dampfkraftanlage ist bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel der Turbinenkondensator 1 mit Kondensatbehälter 2 und Kon- densatpumpe 3 dargestellt, von wo aus das flüssige Arbeitsmittel über die Leitung 4 dem Kessel zugeführt wird. Im Dampfraum des Kondensators 1 erfolgt eine Absaugung des Luft-Dampf-Gemisches über die Rohrleitung 5, an welche über Ventile 6, 7 und 8 die Dampfstrahlapparate 9, 10 und 11 angeschlossen sind. Als Treibmittel wird Dampf von im wesentlichen konstantem Druck herangezogen, der über die Leitung 12 und die Ventile 13, 14 und 15 zu den Strahlapparaten gelangt.
Falls man keinen hochgespannten Frischdampf oder Entnahmedampf verwenden will, der über Dampfumformeinrichtun- gen zu reduzieren ist und auf konstantem Druck gehalten werden muss, kann man unter Umständen auch Stopfbuchsendampf heranziehen, der im allgemeinen einen konstanten Druck auch bei Belastungsschwankungen aufweist.
An den Ausgang der Strahler 9, 10 und 11 ist ein Kondensator angeschlossen, von welchem ein Saugtopf 16 veranschaulicht ist. Er steht über die Kondensatleitung 17 mit dem Kondensator 1 in Verbindung. Schliesslich ist über die Rohrleitung 18 eine Verdrängerpumpe 19 angeschlossen, wie dies an sich gebräuchlich ist.
Die einzelnen Ventile 6, 7 und 8 werden jeweils gleichzeitig mit den Ventilen 13, 14 und 15 wahlweise in der oben geschilderten Art betätigt. Geeignete Steheinrichtungen 20 erlauben in der geschilderten Weise die Einstellung von sieben verschiedenen Stufen. Ein Regler 21 kann für sich allein oder gemeinsam mehreren Einflüssen unterstellt sein. So kann mit 22 eine Steuerung von Hand (h), mit 23 eine von der elektrischen Seite (e) und mit 24 eine vom Steueröldruck abhängige Einflussgrösse (ö) wirksam sein. Wie bereits erwähnt, kann der Stufendruck in einem Gehäuseabschnitt der Turbine herangezogen werden oder auch der Kessellastgeber (KL). Die Impulsleitung 25 zeigt die Möglichkeit, von der Stellung der Turbinenventile (TV) aus eine Beeinflussung vorzunehmen.
Wie die gestrichelte Impulslinie 26 versinnbildlicht, kann unter Umgehung des Reglers 21 diese Grösse auch unmittelbar auf das Stellglied 20 gegeben werden. Schliesslich ist es noch möglich, lastmässig, z. B. in Abhängigkeit der geförderten Kondensatmenge, einen Impuls dadurch herzuleiten, dass mit einer geeigneten Messblende 27 in der Kondensatleitung eine Einflussgrösse über die Impulsleitung 28 dem Regler 21 zugeführt wird. Mit 29 ist ein Korrekturglied bezeichnet, welches lemperaturimpulsgesteuert ist. Man kann hier von der Grädigkeit ausgehen und die Temperaturdifferenz des Kühlwasseraustrittes und des Kondensats heranziehen.
In Fig. 2 ist eine Umschaltmöglichkeit auf mehrstufigen Betrieb mit in Reihe geschalteten einzelnen oder Gruppen von Dampfstrahlsaugern dargestellt. So sind drei Strahlsauger 31, 32 und 33 vorgesehen, die den Strahlsaugern 9, 10 und 11 als zweite Stufe nachgeschaltet werden können. An ihren Einlass- leitungen liegen die Ventile 34, 35 und 36, die an die Leitung 37 angeschlossen sind. Der Saugtopf 16 enthält mehrere Kammern, von denen die Kammer 38 an die von den Strahlsaugern 9, 10 und 11 kommende Leitung 39 angeschlossen ist, und von der die Ansaugleitung 37 für die Strahler 31, 32 und 33 abzweigt.
Eine von der Kammer 38 abzweigende Leitung 40 dient dem Kondensatablauf.
Als Treibmittel für die Strahler 31, 32 und 33 wird ebenfalls Dampf verwendet, der bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ebenso wie der Treib- dampf für die Strahler 9, 10 und 11 aus der Dampfleitung 12 entnommen wird. Die entsprechenden Ventile sind mit 41, 42 und 43 bezeichnet. Die einzelnen Ventile 6, 7 und 8 sowie 34, 35 und 36 werden jeweils gleichzeitig mit den entsprechenden Ventilen 13, 14 und 15 sowie 41, 42 und 43 wahlweise in der oben geschilderten Weise betätigt. Bei einstufigem Betrieb der Dampfstrahlsauger muss naturgemäss dafür gesorgt werden, dass ein Dampfdurchgang in der stillgesetzten Stufe gewährleistet ist.
In der stillzusetzenden Stufe bleiben dann die Ventile 13, 14, 15 bzw. 41, 42 und 43 in der Dampfleitung geschlossen. Die entsprechenden Ventile in der Absaugleitung sind aber zu öffnen. Geeignete Steheinrichtungen 20 erlauben nicht nur die in Fig. 1 veranschaulichten Einstellungsmöglichkeiten von sieben verschiedenen Stufen, sondern darüber hinaus kann ein zweistufiger Betrieb bewerkstelligt werden, wobei wiederum entsprechend beliebigem Zu- und Abschalten der einzelnen Strahler verschiedene Betriebsweisen und Förderleistungen ausgewählt werden können.
Man könnte darüber hinaus naturgemäss an Stelle von zwei hintereinandergeschalteten Gruppen von Strahlsaugern auch deren mehrere vorsehen.
Die Auslassleitung der Strahlsauger 31, 32 und 33, die mit 44 bezeichnet ist, mündet in die Kammer 45 des Kondensator-Saugtopfes 16, von wo, wie bereits oben erwähnt, die Rohrleitung 18 zur Ver- drängerpumpe 19 führt. Von der Kammer 45 zweigt eine Kondensatablaufleitung 46 ab.
Beim zweistufigen Dampfstrahlerbetrieb kann durch Anhebung des Zwischendruckes vor der Wasserringpumpe der Leistungsbedarf sowohl des Dampfstrahlaggregates wie auch der Wasserring pumpe herabgesetzt werden. Durch Zu- und Abschalten der ersten Dampfstrahlerstufe wird eine leistungssparende Anpassung für variablen Druck im Kondensator bewirkt, wie er sich z. B. beim. Winterbetrieb gegenüber der Arbeitsweise im Sommer ergibt.
Gegenüber der Verwendung eines Einspritz- kühlers kann man einen Oberflächenkondensator als Zwischenkühler zur möglichst vollständigen Rück-
<Desc/Clms Page number 4>
gewinnung der Wärme heranziehen. Die volle Rückgewinnung der Wärme bei einem Einspritzkühler erfordert nämlich die Anordnung einer Kondensatpumpe, die bei geringer Menge für eine hohe Förder- höhe ausgelegt werden müsste. Mit 47 ist die Leitung bezeichnet, welche von der Kondensatpumpe herangeführt ist, die Leitung 48 führt zum Vorwärmer.
Fig. 3 zeigt ein Beispiel für eine Möglichkeit der Herleitung des Dampfbedarfs für Dampfstrahler von Turbinen-Stopfbuchsen-Dampfnetz aus. Das zur Entlüftung des Kondensators 1 einer Dampfturbine 52 dienende, mit 53 bezeichnete Aggregat ist der über- sichtlicheren Darstellung halber als einzelner Dampfstrahler gezeichnet. Die Turbine 52 wird über die Dampfleitung 54 gespeist, die eine Frischdampfleitung - oder bei Anwendung einer ein- oder mehrfachen Zwischenüberhitzung eine Zwischendampfleitung - sein kann. Die auf der Hochdruckseite befindlichen Stopfbuchsen sind mit 56, die auf der Niederdruckseite liegenden Stopfbuchsen mit 57 bezeichnet.
Bei zweiflutigem symmetrischem Aufbau des Niederdruckteils sind ausschliesslich Stopfbuchsen im Gebiet höheren Druckes vorhanden.
Mit 58 ist die Stopfbuchssammelleitung bezeichnet, die über die Verbindungsleitungen 59 und 60 mit den Stopfbuchsen verbunden ist. Von dieser Sammelleitung aus erfolgt nun über die Leitung 12 die Speisung eines oder mehrerer Dampfstrahler.
In an sich gebräuchlicher Weise kann über eine Leitung 62 eine Fremdbedampfung vorgenommen werden, insbesondere bei An- und Abfahrvorgängen oder bei besonderen Betriebszuständen. In Abhängigkeit des an der Stelle 63 gemessenen Druckes in der Stoffbuchssammelleitung wird dann ein Ventil 64 in öffnendem oder schliessendem Sinne verstellt, wobei ein sich zweckmässig gegensinnig verstellendes Ventil 65 für eine Abgabe des überschüssigen Dampfes über die Leitung 66 in den Turbinenkondensator 1 sorgt. Je nach dem Dampfbedarf der Dampfstrahlapparate 53 kann nun ein mehr oder weniger grosser Teil der meist anfallenden überschussdampfmenge ausgenutzt werden,
die sonst ungenutzt in den Kondensator oder einen Vorwärmer abströmt.