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PATENTANSPRÜCHE
1. Verfahren zum Entfernen von Verunreinigungen von Wasser in einer Dampfkraftanlage, die einen Betriebsfluidströmungsweg hat, in welchen ein Kondensator mit Warmkondensatbehälter eingesetzt ist, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Teil des Kondensatstromes durch den Kondensator stromaufwärts des Warmkondensatbehälters unterbrochen wird und Kondensat dem Kondensator entzogen wird, die Verunreinigungen aus dem entzogenen Kondensat entfernt werden an einer Stelle, die in Abstand vom Kondensator gelegen ist, und dann dieses Kondensat zum Warmkondensatbehälter des Kondensators und/oder zum stromaufwärtigen Teil des Kondensators zurückgeführt wird, aus der er entnommen wurde, um so das Kondensat wieder in den Betriebsfluidströmungsweg einzubringen.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im wesentlichen der ganze Kondensatstrom durch den Kondensator stromaufwärts des Warmkondensatbehälters unterbrochen wird und nach Entfernen der Verunreinigungen alles dieses Kondensat in den Warmkondensatbehälter eingeführt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im wesentlichen der ganze Kondensatstrom vom Kondensator stromaufwärts des Warmkondensatbehälters unterbrochen wird und, nachdem die Verunreinigungen entfernt worden sind, ein Teil desselben zum stromaufwärtigen Teil des Kondensators zurückgeführt wird, wogegen ein anderer Teil in den Warmkondensatbehälter zurückgeführt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im wesentlichen der ganze entzogene Kondensatstrom in den stromaufwärtigen Teil des Kondensators zurückgeführt wird für die Wiedereinführung in den Betriebsfluidströmungsweg.
5. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Aufteilmittel (18), die in dem Kondensator (16) angeordnet sind zum Trennen von Kondensat auf einer ersten Seite der Aufteilmittel von Kondensat im Warmkondensatbehälter (17); einen Durchlass (21) durch die Aufteilmittel für das Durchlassen von Kondensat von der ersten Seite zum Warmkondensatbehalter; vom Kondensator in Abstand gelegene Mittel (25; 104) zum Entfernen von Verunreinigungen aus dem entzogenen Kondensat; erste Leitungsmittel (26), die einen Strömungsweg von der ersten Seite der Aufteilmittel zu den Verunreinigungsentfernungsmitteln bilden;
zweite Leitungsmittel (28,29), die einen Strömungsweg von den Verunreinigungsentfernungsmitteln zur ersten Seite der Aufteilmittel bilden, und dritte Leitungsmittel (28,30), die einen Strömungsweg von den Verunreinigungsentfernungsmitteln zum Warmkondensatbehälter (17) bilden.
6. Einrichtung nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch Ventilmittel (32,33, 34) in Kombination mit den ersten, den zweiten und den dritten Leitungsmitteln, zum selektiven Öffnen und Schliessen des Strömungsweges durch jedes dieser Leitungsmittel.
7. Einrichtung nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch am Durchlass (21) vorgesehene Mittel (22), die beispielsweise aus einem Wehr bestehen, zum Zurückhalten eines vorgewählten Volumens von Kondensat auf der ersten Seite der Aufteilmittel.
8. Einrichtung nach Anspruch 5, in welcher der Kondensator so angeschlossen ist, dass er Dampf aus einer Turbine aufnimmt, und in welcher ferner der Warmkondensatbehälter (17) mit dem Einlass einer Hauptkondensatpumpe (10) verbunden ist, und in welcher eine Pumpe (27) in den ersten Leitungsmitteln (26) eingesetzt ist zur Herbeiführung eines Kondensatstromes durch die Mittel (25) zum Entfernen von Verunreinigungen.
9. Einrichtung nach Anspruch 8, in welcher eine Mehrzahl besagter Kondensatoren (100, 101) vorhanden ist, wobei die den ersten, zweiten und dritten Leitungsmitteln zugeordneten Ventilmittel einstellbar sind, um nach Bedarf einen oder mehrere der Kondensatoren mit den Mitteln (104) zum Entfernen von Verunreinigungen zu verbinden.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 und eine Einrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens. Beide dienen vornehmlich zum Reinigen von beim Betrieb einer Dampfturbinenanlage anfallendem Kondensat; dabei wird unter Reinigen z.B. das ganze oder teilweise Entfernen oder das Neutralisieren von unerwünschten Anteilen des Kondensats beispielsweise durch Demineralisierung, Filtrierung oder Sterilisation zwecks Abtötens von Keimen verstanden, wobei diese Vorgänge auch kombiniert auftreten können.
Bei vielen bekannten Vollflusskondensatentmineralisie- rungseinrichtungen in Dampflcraftanlagen, wie sie beispielsweise bei Kernkraftwerken auftreten, sieht man eine Serieschaltung derselben in der Speisewasserzuführung stromabwärts der Hauptkondensatpumpe vor. Diese Demineralisierungseinrichtung ist deshalb für den höchsten im System auftretenden Druck ausgelegt, der beispielsweise 42 bis 50 Bar beträgt, wobei der Betriebsdruck im Normalfall etwa 35 Bar beträgt.
Falls die Demineralisierungseinrichtung in einem solchen System vorübergehend umgangen werden soll, so kann möglicherweise die sich ergebende Verminderung des Druckes gegen die Kondensatpumpe das Pumpsystem beeinträchtigen und so den Wirkungsgrad der Kraftanlage beeinträchtigen, obwohl drosselnde Steuerungen verwendet werden im Umgehungsvorgang.
Bei Anordnung der Entmineralisierungseinrichtungen in einer solchen Serieschaltung besteht keine Möglichkeit des Umwälzens von Kondensat in geschlossenem Kreislauf durch den Kondensator und die Entmineralisierungseinrichtungen und besteht auch keine Möglichkeit des Durchführens der Reinigung dieser Einrichtungen, die erforderlich werden kann entweder bei übermässigem Kondensatorlecken oder bei übermässig grossem Mineralstoffgehalt im Kondensat; es wird dann eine vorübergehende Stillegung der Kraftanlage unumgänglich.
Hier will die Erfindung Abhilfe schaffen durch ein Verfahren, wie es im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 definiert ist; dabei gelangt vorzugsweise eine Einrichtung zur Verwendung, wie sie im Anspruch 5 definiert ist.
Die Verunreinigungen bestehen mindestens zur Hauptsache aus Mineralien. Die Mittel zum Entfernen von Verunreinigungen sind deshalb mindestens hauptsächlich Entmineralisierer.
In bevorzugter Ausführungsform kann die Einrichtung auch arbeiten bei hohen Mineralgehalten im Kondensat und ergeben sich noch andere Vorteile. U. a. werden auch Massnahmen beschrieben, die das Umgehen der Entmineralisierer ermöglichen, wenn dies gewünscht ist für gewisse Betriebszwecke, ohne dass dabei das Pumpsystem nachteilig beeinflusst wird. Man kann auch die Anlage betriebsfähig erhalten bei übermässig grosser Kondensatorleckmenge und bei hohem Kondensatmineralstoffgehalt in einem Kondensator, der Teil eines Systems ist, in welchem mehrere Kondensatoren vorgesehen sind, die alle an die Entmineralisierer angeschlossen sind. In diesem Fall kann der einzige leckende Kondensator für sich allein durch alle die Entmineralisie rungseinrichtungen bedient werden.
Diese Vorteile werden erreicht durch Anordnen der Ent
mineralisierer im Kondensatkreislauf stromaufwärts der Hauptkondensatpumpe. Falls keine Entmineralisierung erforderlich ist, können die Entmineralisierer umgangen werden, ohne dass das Pumpsystem betroffen wird, weil die stromaufwärtige Umgehung zu den Entmineralisierern den Abgabedruck aus der Kondensatpumpe nicht beeinflusst.
Im Normalbetrieb wird die beschriebene Einrichtung meist benützt werden zum Auffangen von vollem Kondensatfluss und Abgeben desselben an den Warmkondensatbehälter des Hauptkondensators zwecks Wiedereinführens in den Dampfturbinenkreislauf. Falls jedoch der Mineralstoffgehalt immer noch zu hoch ist nach Durchlauf des Kondensates durch die Entmineralisierer, so kann das Kondensat erneut durch den Hauptkondensator hindurchgeführt werden, bis zulässige Grenzen erreicht worden sind und das Kondensat dann dem Warmkondensatbehälter des Hauptkondensators zugeführt wird und dann der Kondensatpumpe, wodurch ein Stillegen der Anlage vermieden wird.
Weitere Besonderheiten der hier vorgeschlagenen Einrichtung liegen darin, dass dieses bei niedrigen Drücken arbeiten kann, beispielsweise bei solchen von 3/bis 7 Bar, unter Benützung der Seitenstromkondensatpumpe, und bei verhältnismässig niedrigen Temperaturen, etwa unter 57" C, weil das behandelte Kondensat sich stromaufwärts des Warmkondensatbehälters befindet und noch nicht vorgewärmt worden ist im Warmkondensatbehälter, wo Mittel für ein solches Vorwärmen vorgesehen sind. Diese Besonderheiten ergeben beträchtliche Kostenverminderungen in dem Entmineralisierungssystem und für die Beschaffung der zu ihrem Betrieb erforderlichen Harze.
Wo eine Wiederaufheizzone im Kondensator Benützung findet, ergibt sich ein Kondensat von niedrigerer Temperatur für die Berührung mit den Entmineralisierungsharzen, wodurch deren Gebrauchdauer verlängert wird.
Der dem hier vorgeschlagenen Verfahren und zugehörigen Einrichtung zunächst gelegene Stand der Technik besteht aus einem Beipass-Wasserbehandlungssystem, das entwickelt wurde für die Cleveland Electric Illuminating Company für deren in Avon gelegene Anlage, worüber in Electrical World , Ausgabe vom 2. Juli 1959 besonders auf den Seiten 18,26 und 31 berichtet worden ist. Diese Anlage ist im wesentlichen ausgelegt für tube-to-tube sheetjoint weepage . Diese Anlage weist mehrere Betriebsprobleme auf, wie sie meistens bei konventionellen Vollfluss-Serie-Entmineralisierern auftreten. Auch wird in dieser Avon-Anlage ein allfälliger Rohrbruch bei der Warmwasserbehälterpumpe wahrgenommen. Dies ist zu spät, um eine stromabwärtige Verunreinigung zu verhindern.
In der beschriebenen Einrichtung kann eine Verunreinigung schon festgestellt werden durch Probe-Entnahme stromaufwärts einer horizontalen Schikane im Hauptkondensator, also bevor das Kondensat an den Warmkondensatbehälter abgegeben wird. Es ist weiter darauf hinzuweisen, dass wenn in der Avon-Anlage ein Rohrbruch auftritt und demzufolge auf das Beipass-System umgeschaltet wird, die Pumpen der Entmineralisierer nicht mehr umgangen werden können, sondern in Serie mit der Kondensatpumpe benützt werden müssen. Dies führt dann in einem System mit Serieschaltung dazu, dass die Entmineralisiererpumpe durch den Saugstutzen der an Warmkondensatbehälter angeschlossenen Pumpen hindurch pumpt, was für den praktischen Betrieb den gleichen Nachteil hat wie die übliche im Hauptfluss geschaltete Entmineralisierungseinrichtung.
Bei der hier vorgeschlagenen Einrichtung treten diese Schwierigkeiten nicht auf.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der beiliegenden Zeichnung beispielsweise erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Ansicht eines Dampfturbinenkreislaufes mit einem einzigen Kondensator unter Anwendung der hier vorgeschlagenen Einrichtung, und
Fig. 2 eine schematische Ansicht eines Teiles des Dampfkreislaufes mit mehreren Kondensatoren, die einsetzbar sind unter Verwendung der hier vorgeschlagenen Einrichtung.
Die Fig. 1 veranschaulicht den Dampfkreislauf einer Dampfturbinenkraftanlage, in welcher der Strömungsweg für das Betriebsfluid eine Hauptkondensatpumpe 10 aufweist, die mit einer Serie von Niederdruckspeisewassererwärmern 11 in Verbindung steht, aus denen das Warmwasser zur Hauptspeisepumpe 12 gelangt und danach zu Hochdruckspeisewassererwärmern 13, aus denen das Speisewasser wieder in den Dampfkessel 14 gelangt. Der in letzterem erzeugte Dampf dient zum Betrieb einer einen Generator antreibenden Dampfturbine 15, die auslassseitig mit dem Hauptkondensator 16 verbunden ist. Letzterer umfasst in typischer Weise einen Warmkondensatbehälter 17 an seinem stromabwärtigen Ende. Es sei ausdrücklich darauf hingewiesen, dass dieser übliche Dampfturbinenkreislauf nur zu Erläuterungszwecken angeführt ist und mannigfache Abwandlungen in diesem Kreislauf vorliegen könnten.
Die von der Erfindung betroffene Einrichtung weist eine horizontale Unterteilungsschikane 18 auf, die im Kondensator einen stromaufwärtigen Teil 19 und einen stromabwärtigen Teil 20 abgrenzt. Der Durchlass 21 durch die Unterteilungsschikane 18 ergibt eine Fluidverbindung zwischen den Teilen 19 und 20. Die Unterteilungsschikane 18 hat ein Wehr 22, das am Durchlass 21 angrenzt, zwecks Haltens einer Kondensatmenge 23 an der stromaufwärtigen Seite der Schikane 18. Es ist des weiteren eine Spritzschikane 24 über dem Durchlass 21 und dem Wehr 22 angeordnet, um zu verhindern, dass Fluid direkt durch den Durchlass 21 hindurch gelangt ohne Verbleiben in der Menge 23.
Eine Reihe von Wasserreinigungsapparaten, und zwar meistens eine Reihe von Kondensatentmineralisierern 25 ist separat vom Kondensator 16 angeordnet. Die Leitung 26 verbindet die Menge 23 mit den Entmineralisierern 25, wobei in ihr eine Kondensatpumpe 27 eingesetzt ist zum Herbeiführen eines Kondensatflusses durch die Leitung 26 und die Entmineralisierer 25. Eine Leitung 28 nimmt das entmineralisierte Kondensat aus den Entmineralisierern 25 auf und führt es durch eine Leitung 29 hindurch zur Menge 23 zurück.
Anstatt dessen kann das entmineralisierte Kondensat durch eine Leitung 30 zur stromabwärts der Unterteilungsschikane 18 gelegenen Partie geführt werden, also zum Kondensat 31 im Warmkondensatbehälter 17. Ventile bzw. Absperrorgane 32,33 und 34 sind vorgesehen zum wahlweisen Öffnen und Schliessen des Durchlasses durch die Leitung 26,29 bzw. 30.
Wenn die Turbinen anlage in Betrieb steht, aber keine Entmineralisierung des Kondensates erforderlich ist, so kann das Ventil 32 geschlossen und die Pumpe 27 ausser Betrieb gesetzt werden, wodurch Kondensat aus der Menge 23 das Wehr 22 überfluten und direkt in die Kondensatmenge 31 im Warmkondensatbehälter 17 gelangen wird unter vollständigem Umgehen des Entmineralisierungssystems. Falls eine Kondensatentmineralisierung stattfinden soll, so wird das Ventil 32 geöffnet und die Pumpe 27 in Betrieb gesetzt. Im Normalbetrieb mit voller Demineralisierung, aber ohne Rückführung zur Menge 23 ist das Ventil 33 geschlosseir, aber das Ventil 34 geöffnet, damit (möglicherweise unvollständig) entmineralisiertes Kondensat in die Kondensatmenge 31 gelangt.
Beim Anfahren oder wenn aus anderem Grund eine zusätzliche Entmineralisierung erforderlich ist, wird das Ventil 34 geschlossen und das Ventil 33 geöffnet. Es fliesst dann Kondensat in einem Seitenkreislauf zur Menge 23 und von dort erneut durch die Pumpe 27 und die Entmineralisierer 25 wieder zur Menge 23. Dieser Betriebszustand kann aufrechterhalten bleiben, bis eine genügend weitgehende Entmineralisierung erreicht ist. In gewissen Ausführungsarten von Hauptkondensatoren sind Massnahmen getroffen zur Aufheizung des Kondensates im Warmkondensatbehälter 17 oder im Zulauf zu demselben. In einer solchen Ausführung wird das durch die Leitung 30 fliessende, entmineralisierte Kondensat an einer geeigneten Stelle in den Hauptkondensator eingeführt, so dass es durch die in letzterem vorgesehene Aufheizzone fliesst.
In einer Variante der Ausführung nach Fig. 1 würde die Leitung 30 an einer über der Menge 31 gelegenen Stelle in den Hauptkondensator einmünden und durch die Aufheizzone fliessen, bevor es in die Menge 31 gelänge.
In einer typischen Dampfkraftanlage können drei Hauptkondensatoren vorgesehen sein, die je an eine Niederdruckstufe der Turbine angeschlossen sind. Wenn in einem der Kondensatoren übermässiges Lecken auftritt, so kann das hier vorgeschlagene Seitenstromsystem dazu benützt werden, sämtliches aus dem leckenden Kondensator austretende Wasser durch das Entmineralisiersystem hindurchzuführen, währenddem zugleich den zwei gehörig arbeitenden Kondensatoren erlaubt wird, das in ihnen entstehende Kondensat direkt durch den Durchlass 21 in deren Warmkondensatbehälter 17 abzugeben. Eine ähnliche Flexibilität ist im Anlaufbetrieb vorhanden.
Eine zusätzliche Flexibilität im Betrieb ist gegeben durch die Möglichkeit des Einstellens der Ventile 33 und 34, so dass nur ein Teil des Kondensats durch die Entmineralisierer 25 strömt, währenddem der übrige Teil direkt in den Warmkondensatbehälter 17 gelangt.
Die Fig 2 veranschaulicht eine mögliche Art der Verbindung von mehreren Hauptkondensatoren mit einem einzigen Entmineralisierungssystem. Nach dieser Darstellung sind Hauptkondensatoren 100 und 101 mit einer zugehörigen Kondensatpumpe 102 bzw. 103 verbunden in einem Kreislauf ähnlich demjenigen nach Fig. 1. Meistens gelangen drei Hauptkondensatoren in einem solchen System zur Verwendung, obwohl das gleiche Prinzip auch für jede gewünschte Anzahl von Hauptkondensatoren anwendbar ist. Die jedem Hauptkondensator zugeordnete Kondensatpumpe, wie etwa die Pumpe 102, fördert normalerweise in (nicht gezeigte) Niederdruckspeisewassererwärmer hinein, und der Ausfluss aus allen diesen Erwärmern wird zusammengefasst zum Abfluss durch den übrigen Teil des Kreislaufes, wie er in Fig.
1 gezeigt ist. Hinsichtlich der Reinigung des Kondensates aus den Hautkondensatoren ist ein Reihe von Entmineralisierern 104 vorgesehen. Der Kondensator 100 ist an diese Entmineralisierer 104 angeschlossen über ein Pumpe 105. Der Kondensator 101 ist in ähnlicher Weise durch eine Pumpe 106 an diese Entmineralisierer 104 angeschlossen. Wenn eine Situation mit übermässigem Lecken auftritt, wie schon oben beschrieben, so werden Ventile wie z. B. das Ventil 107 geschlossen für alle zufriedenstellend arbeitenden Hauptkondensatoren. Wenn z.
B. eine Verunreinigung im Kondensator 100 auftritt, so wird das Ventil 108 geöffnet, damit das Kondensat aus ihm durch die Reihe von Entmineralisierern 104 hindurch geführt wird; das gereinigte Kondensat wird dann umgewälzt, bis der Verunreinigungspegel auf das zulässige Niveau abgesunken ist, durch Schliessen der Ventile 109 bis 109e und Öffnen der Ventile 110 bis 1 10e. Umgekehrt kann das Kondensat zum Hauptkondensator 100 übergeführt werden, wenn das Umwälzen beendigt werden soll oder wenn nur ein einziger Durchlauf durch die Reihe von Entmineralisierern 104 gewünscht wird.
Eine besondere Eigenschaft liegt noch darin, das eine Verunreinigung in einem frühen Stadium wahrgenommen wird, bevor sie sich stromabwärts auswirkt. Die Verunreinigung kann nämlich schon wahrgenommen werden, währenddem sich das Kondensat in der Menge 23, also stromaufwärts der Schikane 18 befindet. Sobald dort eine solche Verunreinigung wahrgenommen wird, kann das Kondensat durch die Leitung 26, die Entmineralisierer 25 und die Leitungen 28,29 umgewälzt werden, bis die Verunreinigung auf das zulässige Mass vermindert ist. Es ist noch darauf hinzuweisen, dass zu keinem Zeitpunkt die in den oder die Entmineralisierer fördernde Pumpe 27 in Serieschaltung mit der Hauptkondensatpumpe 10 arbeitet. Somit kann die Pumpe 27 ausgelegt werden für einen Betriebsdruck von 7 Bar oder weniger.
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PATENT CLAIMS
1. A method for removing contaminants from water in a steam power plant, which has an operating fluid flow path in which a condenser with a hot condensate container is used, characterized in that at least part of the condensate flow through the condenser upstream of the hot condensate container is interrupted and condensate is withdrawn from the condenser , the contaminants are removed from the extracted condensate at a location which is distant from the condenser, and then this condensate is returned to the hot condensate container of the condenser and / or to the upstream part of the condenser from which it was removed, so as to remove the condensate reintroduce into the operating fluid flow path.
2. The method according to claim 1, characterized in that substantially all of the condensate flow through the condenser upstream of the hot condensate tank is interrupted and, after removing the impurities, all this condensate is introduced into the hot condensate tank.
3. The method according to claim 1, characterized in that substantially all of the condensate flow from the condenser upstream of the hot condensate tank is interrupted and, after the impurities have been removed, part of the same is returned to the upstream part of the condenser, while another part is returned to the hot condensate tank is returned.
4. The method of claim 1, characterized in that substantially all of the condensate stream withdrawn is returned to the upstream portion of the condenser for reintroduction into the operating fluid flow path.
5. Device for performing the method according to claim 1, characterized by dividing means (18) which are arranged in the condenser (16) for separating condensate on a first side of the dividing means of condensate in the hot condensate container (17); a passage (21) through the dividing means for the passage of condensate from the first side to the hot condensate tank; means (25; 104) spaced from the condenser for removing contaminants from the condensate withdrawn; first conduit means (26) forming a flow path from the first side of the partitioning means to the contaminant removal means;
second conduit means (28, 29) which form a flow path from the contaminant removal means to the first side of the dividing means, and third conduit means (28, 30) which form a flow path from the contamination removal means to the hot condensate container (17).
6. Device according to claim 5, characterized by valve means (32, 33, 34) in combination with the first, the second and the third line means, for the selective opening and closing of the flow path through each of these line means.
7. Device according to claim 5, characterized by means (22) provided on the passage (21), which consist for example of a weir, for retaining a preselected volume of condensate on the first side of the distribution means.
The device of claim 5, in which the condenser is connected to receive steam from a turbine, and in which the hot condensate container (17) is connected to the inlet of a main condensate pump (10), and in which a pump (27 ) is used in the first line means (26) to bring about a condensate flow through the means (25) for removing impurities.
9. Device according to claim 8, in which a plurality of said capacitors (100, 101) is present, the valve means assigned to the first, second and third conduit means being adjustable in order to use one or more of the capacitors with the means (104) as required Connect contaminants to connect.
The invention relates to a method according to the preamble of claim 1 and a device for performing this method. Both are used primarily for cleaning condensate from the operation of a steam turbine system; under cleaning e.g. the complete or partial removal or neutralization of undesired portions of the condensate, for example by demineralization, filtration or sterilization for the purpose of killing germs, these processes also being able to occur in combination.
In many known full-flow condensate mineralization devices in steamcraft plants, such as those that occur in nuclear power plants, for example, a series connection of the same is provided in the feed water supply downstream of the main condensate pump. This demineralization device is therefore designed for the highest pressure occurring in the system, which is, for example, 42 to 50 bar, the operating pressure normally being about 35 bar.
If the demineralization device in such a system is to be temporarily bypassed, the resulting reduction in pressure against the condensate pump may affect the pumping system and thus affect the efficiency of the power plant, although throttling controls are used in the bypass process.
When the demineralization devices are arranged in such a series circuit, there is no possibility of circulating condensate in a closed circuit through the condenser and the demineralization devices, and there is also no possibility of carrying out the cleaning of these devices, which may be necessary either in the event of excessive condenser leakage or in the event of excessive mineral content in the Condensate; then a temporary shutdown of the power plant becomes inevitable.
Here, the invention seeks to remedy the situation by a method as defined in the characterizing part of claim 1; a device is preferably used as defined in claim 5.
The contaminants consist mainly of minerals. The means for removing impurities are therefore at least mainly demineralizers.
In a preferred embodiment, the device can also work with high mineral contents in the condensate and there are still other advantages. Among others measures are also described which enable the demineralizers to be bypassed, if desired for certain operating purposes, without adversely affecting the pump system. The system can also be kept operational with an excessively large amount of condenser leakage and with a high condensate mineral content in a condenser which is part of a system in which several condensers are provided, all of which are connected to the demineralizers. In this case, the only leaking condenser can be operated on its own by all the demineralization devices.
These advantages are achieved by arranging the Ent
mineralizer in the condensate circuit upstream of the main condensate pump. If demineralization is not required, the demineralizers can be bypassed without affecting the pump system because the upstream bypass to the demineralizers does not affect the discharge pressure from the condensate pump.
In normal operation, the device described will mostly be used to collect the full condensate flow and deliver it to the hot condensate tank of the main condenser for the purpose of reintroduction into the steam turbine cycle. If, however, the mineral content is still too high after the condensate has passed through the demineralizers, the condensate can be passed through the main condenser again until permissible limits have been reached and the condensate is then fed to the hot condensate container of the main condenser and then to the condensate pump, thereby a shutdown of the plant is avoided.
Further peculiarities of the device proposed here are that it can work at low pressures, for example at 3 / to 7 bar, using the side-flow condensate pump, and at relatively low temperatures, for example below 57 ° C., because the treated condensate is upstream of the hot condensate tank and has not yet been preheated in the hot condensate tank where means for such preheating are provided, which result in significant cost reductions in the demineralization system and in the procurement of the resins required to operate it.
Where a reheat zone is used in the condenser, a lower temperature condensate results for contact with the demineralizing resins, which extends their service life.
The state of the art initially relating to the method and associated device proposed here consists of a bypass water treatment system which was developed for the Cleveland Electric Illuminating Company for its plant in Avon, which is particularly mentioned in Electrical World, edition of 2 July 1959 Pages 18, 26 and 31 have been reported. This system is essentially designed for tube-to-tube sheetjoint weepage. This plant has several operational problems, most of which occur with conventional full flow series demineralizers. A possible pipe break in the hot water tank pump is also noticed in this Avon system. This is too late to prevent downstream contamination.
In the described device, contamination can already be determined by taking a sample upstream of a horizontal chicane in the main condenser, that is to say before the condensate is released to the hot condensate container. It should also be pointed out that if a pipe break occurs in the Avon system and consequently the bypass system is switched over, the demineralizer pumps can no longer be bypassed, but must be used in series with the condensate pump. In a system with a series connection, this then leads to the demineralizing pump pumping through the suction port of the pumps connected to hot condensate containers, which has the same disadvantage for practical operation as the usual demineralizing device connected in the main flow.
These difficulties do not occur with the device proposed here.
The invention is explained below with reference to the accompanying drawing, for example. Show it:
Fig. 1 is a schematic view of a steam turbine cycle with a single condenser using the device proposed here, and
Fig. 2 is a schematic view of a part of the steam circuit with several condensers that can be used using the device proposed here.
Fig. 1 illustrates the steam circuit of a steam turbine power plant, in which the flow path for the operating fluid has a main condensate pump 10, which is connected to a series of low pressure feed water heaters 11 from which the hot water reaches the main feed pump 12 and then to high pressure feed water heaters 13, from which the Feed water gets back into the steam boiler 14. The steam generated in the latter serves to operate a steam turbine 15 which drives a generator and is connected on the outlet side to the main condenser 16. The latter typically includes a hot condensate container 17 at its downstream end. It should be expressly pointed out that this usual steam turbine cycle is only given for explanatory purposes and that there may be numerous modifications in this cycle.
The device affected by the invention has a horizontal division baffle 18 which delimits an upstream part 19 and a downstream part 20 in the condenser. The passage 21 through the partition baffle 18 provides fluid communication between the parts 19 and 20. The partition baffle 18 has a weir 22 adjacent the passage 21 for holding an amount of condensate 23 on the upstream side of the baffle 18. It is also a splash baffle 24 is arranged above the passage 21 and the weir 22 to prevent fluid from directly passing through the passage 21 without remaining in the amount 23.
A number of water purifiers, mostly a number of condensate demineralizers 25, are arranged separately from the condenser 16. The line 26 connects the quantity 23 to the demineralizers 25, a condensate pump 27 being used in it to bring about a condensate flow through the line 26 and the demineralizers 25. A line 28 takes the demineralized condensate from the demineralizers 25 and passes it through a Line 29 back to lot 23.
Instead, the demineralized condensate can be led through a line 30 to the part located downstream of the subdivision chicane 18, that is to say to the condensate 31 in the hot condensate container 17. Valves or shut-off devices 32, 33 and 34 are provided for optionally opening and closing the passage through the line 26 , 29 and 30 respectively
If the turbine system is in operation but no demineralization of the condensate is required, the valve 32 can be closed and the pump 27 can be deactivated, so that condensate from the amount 23 floods the weir 22 and directly into the amount of condensate 31 in the hot condensate container 17 will come around by completely bypassing the demineralization system. If condensate mineralization is to take place, the valve 32 is opened and the pump 27 is started. In normal operation with full demineralization, but without returning to quantity 23, valve 33 is closed, but valve 34 is open, so that (possibly incompletely) demineralized condensate enters condensate quantity 31.
When starting or when another demineralization is required for another reason, the valve 34 is closed and the valve 33 is opened. Condensate then flows in a side circuit to quantity 23 and from there again through pump 27 and demineralizers 25 to quantity 23. This operating state can be maintained until a sufficiently extensive demineralization is achieved. In certain embodiments of main condensers, measures are taken to heat the condensate in the hot condensate container 17 or in the inlet to the same. In such an embodiment, the demineralized condensate flowing through line 30 is introduced into the main condenser at a suitable point, so that it flows through the heating zone provided in the latter.
In a variant of the embodiment according to FIG. 1, the line 30 would open into the main condenser at a point above the quantity 31 and flow through the heating zone before it reached the quantity 31.
In a typical steam power plant, three main condensers can be provided, each of which is connected to a low-pressure stage of the turbine. If excessive leakage occurs in one of the condensers, the sidestream system proposed here can be used to pass all the water escaping from the leaking condenser through the demineralization system, while at the same time allowing the two properly working condensers to direct the condensate formed in them through the passage To deliver 21 in their hot condensate container 17. Similar flexibility is available in start-up operations.
An additional flexibility in operation is given by the possibility of adjusting the valves 33 and 34 so that only part of the condensate flows through the demineralizers 25, while the remainder goes directly into the hot condensate container 17.
Figure 2 illustrates one possible way of connecting multiple main capacitors to a single demineralization system. According to this illustration, main condensers 100 and 101 are connected to an associated condensate pump 102 and 103 in a circuit similar to that according to FIG. 1. Mostly three main condensers are used in such a system, although the same principle can also be used for any desired number of main condensers is. The condensate pump associated with each main condenser, such as pump 102, normally feeds into low-pressure feed water heaters (not shown), and the outflow from all of these heaters is combined to flow through the remainder of the circuit, as shown in FIG.
1 is shown. A number of demineralizers 104 are provided for cleaning the condensate from the skin condensers. The condenser 100 is connected to these demineralizers 104 via a pump 105. The condenser 101 is connected in a similar manner to the demineralizers 104 by a pump 106. If a situation with excessive leakage occurs, as already described above, valves such. B. valve 107 closed for all main capacitors operating satisfactorily. If e.g.
For example, if contamination occurs in the condenser 100, the valve 108 is opened so that the condensate from it is passed through the row of demineralizers 104; the cleaned condensate is then circulated until the level of contamination has dropped to the permissible level by closing valves 109 to 109e and opening valves 110 to 110e. Conversely, the condensate can be transferred to the main condenser 100 when the circulation is to be terminated or when only a single pass through the series of demineralizers 104 is desired.
Another special feature is that contamination is perceived at an early stage before it affects downstream. The contamination can already be perceived while the condensate is in the amount 23, that is to say upstream of the baffle 18. As soon as such contamination is perceived there, the condensate can be circulated through line 26, demineralisers 25 and lines 28, 29 until the contamination is reduced to the permissible level. It should also be pointed out that at no time does the pump 27 delivering to the demineralizer or demineralizers work in series with the main condensate pump 10. The pump 27 can thus be designed for an operating pressure of 7 bar or less.