DE10048439A1 - Dampfturbinenanlage und Verfahren zum Betreiben einer Dampfturbinenanlage - Google Patents

Abstract

Bei der Dampfturbinenanlage (2) mit einer Vakuumpumpeneinrichtung (14), die in Serie nacheinander angeordnet eine Strahlpumpe (26) und eine Flüssigkeitsringpumpe (28) aufweist. Für die Strahlpumpe (26) wird als Treibmittel (T) ein in der Anlage (2) anfallender Dampf (D), bevorzugt mit Luft (L) vermischt, als Treibmittel (T) verwendet. Dadurch kann die nachgeordnete Flüssigkeitsringpumpe (28) vergleichsweise klein dimensioniert sein. Vorzugsweise ist die Vakuumpumpeinrichtung (14) als ein zentrales Vakuumpumpsystem für die Dampfturbinenanlage (2) ausgebildet und dient zur Entlüftung einer Vielzahl von Anlagenkomponenten (8, 18, 22).

Description

Die Erfindung betrifft eine Dampfturbinenanlage mit einer Va­ kuumpumpeinrichtung, welche in Serie nacheinander angeordnet eine Strahlpumpe und eine Flüssigkeitsringpumpe aufweist. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Betreiben ei­ ner Dampfturbinenanlage, bei dem mittels einer Vakuumpumpein­ richtung, die in Serie nacheinander eine Strahlpumpe und eine Flüssigkeitsringpumpe aufweist, eine Anlagenkomponente ent­ lüftet wird.

Bei einer Dampfturbinenanlage, beispielsweise auf dem Gebiet der Energieerzeugung, ist in der Regel eine Hauptturbinenan­ lage mit mehreren Turbinenstufen vorgesehen, um den Energie­ inhalt des bereitgestellten Dampfes möglichst gut auszunut­ zen. Leistungsstarke Dampfturbinenanlagen weisen in der Regel eine Hochdruck-, eine Mitteldruck- und eine Niederdruckstufe auf, wobei ein in einem Kessel erhitzter Dampf der Hochdruck­ stufe zugeführt wird und sich in Richtung zur Niederdruck­ stufe entspannt. Die Niederdruckstufe weist endseitig einen Unterdruck in der Größenordnung zwischen 80 mbar und 18 mbar auf. Der aus der Niederdruckstufe austretende Dampf wird ei­ nem Kondensator zugeführt und dort auskondensiert.

Die bei der Kondensation im Kondensator anfallende Gasmenge muss aus diesem abgesaugt werden. Hierzu ist eine Vakuumpump­ einrichtung vorgesehen, die aufgrund des niedrigen Enddrucks an der Niederdruckstufe saugseitig einen Unterdruck bei­ spielsweise ≦ 18 mbar erreichen muss. Aufgrund der in der Dampfturbinenanlage anfallenden, in der Regel großen Dampf­ menge muss die Vakuumpumpeinrichtung zum Absaugen einer gro­ ßen Gasmenge eines Fördergases aus dem Kondensator zu dessen Entlüftung ausgelegt sein.

In einer Dampfturbinenanlage für ein großes Kraftwerk ist ge­ wöhnlich weiterhin eine Nebenturbine für eine Speisewasserzu­ führung zum Kessel vorgesehen, die beispielsweise eine Lei­ stung von 20 MW gegenüber einer Leistung der Hauptturbinenan­ lage von etwa 1 GW aufweist. Dieser Nebenturbine ist eben­ falls ein Kondensator zugeordnet, der entlüftet werden muss.

Der jeweilige Kondensator umfasst in der Regel ein Röhrensy­ stem, das von dem zu kondensierende Dampf aus der Turbine be­ aufschlagt wird. Gekühlt wird der Dampf mit Hilfe von Wasser, das dem Kondensator über eine sogenannte Wasserkammer zuge­ führt wird. Um die Arbeitsfähigkeit des Kondensators zu er­ halten, muss auch die Wasserkammer entlüftet werden. Aufgrund der unterschiedlichen Anforderungen an die Entlüftungs­ leistung im Hinblick auf den Kondensator für die Nieder­ druckstufe, für die Nebenturbine und im Hinblick auf die Was­ serkammer des Kondensators, ist gegenwärtig für jedes dieser drei Teilsysteme eine eigene Vakuumpumpeinrichtung vorgese­ hen.

Aus der GB 1 542 483 ist zum Entlüften eines Kondensators ei­ ner Dampfturbine eine Vakuumpumpeinrichtung bekannt, bei der in Serie nacheinander eine Strahlpumpe und eine Flüssig­ keitsringpumpe vorgesehen sind. Als Treibmittel für die Strahlpumpe ist Luft vorgesehen. Durch Vorschalten der Strahlpumpe vor die Flüssigkeitsringpumpe wird der zu erzie­ lende Unterdruck verbessert. Typischerweise lässt sich mit einer Flüssigkeitsringpumpe ein Unterdruck von ca. 50 mbar erzeugen. Durch Vorschalten einer Strahlpumpe lässt sich mit dem Gesamtsystem ein Unterdruck von bis zu < 15 mbar errei­ chen.

Bei dem System bestehend aus der Strahlpumpe und der Flüssig­ keitsringpumpe besteht generell das Problem, dass die Flüs­ sigkeitsringpumpe sowohl für die Menge des eigentlichen abzu­ saugenden Fördergases zuzüglich der Menge des Treibmittels für die Strahlpumpe ausgelegt sein muss. Dabei ist die notwendige Menge an Treibluft für eine luftbetriebene Strahlpum­ pe um ein Vielfaches höher als die aus dem Kondensator abzu­ saugende Menge des Fördergases. Um z. B. aus einem Kondensa­ tor einen Fördergasmassenstrom, bestehend aus einem Gemisch aus etwa 15 kg/h Luft und 35 kg/h Dampf, von etwa 40 mbar auf 125 mbar mittels der Strahlpumpe zu verdichten, ist ein Treibluftmassenstrom von etwa 200 kg/h notwendig. Aufgrund dieses sehr hohen Luftanteils ist die Flüssigkeitsringpumpe für Trockenluft als Fördergas auszulegen. Dies mindert im Vergleich zu feuchter Luft als Fördergas die Leistungsfähig­ keit der Flüssigkeitsringpumpe.

Eine Flüssigkeitsringpumpe und ihr Wirkprinzip ist beispiels­ weise aus der Siemens-Broschüre "ELMO-L2BL1 - luftgekühlt, ölfrei: die neue Generation von Vakuumpumpen", Siemens Akti­ engesellschaft Deutschland, 12/98, Bestellnr.: E20001-P782- A208, oder auch aus dem Internet unter http:

ww.ad.siemens.de/elmo (Stand August 2000) zu entneh­ men. Die beschriebene Flüssigkeitsringpumpe weist ein exzen­ trisch in einem Gehäuse sitzendes Laufrad aus. Durch die Laufraddrehung bildet ein Betriebsmittel, in der Regel Was­ ser, im Gehäuse einen mitumlaufenden Wasserring. Aufgrund der exzentrischen Anordnung des Laufrads bilden sich zwischen der Laufradnabe und dem mitumlaufenden Wasserring unterschiedlich große Teilräume aus, in denen das zu pumpende Medium verdich­ tet wird.

Die Kombination einer Strahlpumpe mit nachgeordneter Flüssig­ keitsringpumpe ist weiterhin beispielsweise aus der EP 0 88 226 A2 sowie der DE 29 13 960 A1 zu entnehmen. Gemäß der EP 0 88 226 wird die Flüssigkeitsringpumpe mit Öl als Be­ triebsmittel betrieben, welches bis auf eine Temperatur von etwa 130°C erwärmt wird. Um die in dem Öl gespeicherte Ener­ gie auszunutzen, ist es vorgesehen, über einen Wärmetauscher Wasser zu verdampfen und diesen Dampf der Strahlpumpe als Treibmittel zuzuführen. Eine separate Treibmittelversorgung ist daher bei diesem System nicht notwendig. Allerdings ist dieses System auf ölbetriebene Flüssigkeitsringpumpen be­ schränkt, bei denen das Öl auf Temperaturen über 100°C er­ hitzbar ist. In der Regel werden die Flüssigkeitsringpumpen mit Wasser betrieben, welches üblicherweise bis maximal auf etwa 35°C erwärmt wird, wie es aus der obengenannten Siemens- Broschüre zu entnehmen ist.

Gemäß der DE 29 13 960 A1 wird Luft aus einem der Flüssig­ keitsringpumpe zugeordneten Abscheider der Strahlpumpe als Treibmittel zugeführt. Dabei wird die aus dem Abscheider ent­ nommene Luft entfeuchtet, um der Strahlpumpe eine möglichst trockene Luft zuzuführen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen kostengünsti­ gen Betrieb einer Dampfturbinenanlage bei einer einfachen In­ stallation zu ermöglichen.

Die Aufgabe wird gemäß der Erfindung gelöst durch eine Dampf­ turbinenanlage mit einer Vakuumpumpeinrichtung, die in Serie nacheinander angeordnet eine Strahlpumpe und eine Flüssig­ keitsringpumpe aufweist, wobei mit der Strahlpumpe eine Dampfleitung zur Zuführung eines in der Anlage anfallenden Dampfs als Treibmittel für die Strahlpumpe verbunden ist.

Als Dampf wird hierbei insbesondere überschüssiger Dampf her­ angezogen, um den Wirkungsgrad der Dampfturbinenanlage nicht zu beeinträchtigen. Die Verwendung von Dampf als Treibmittel hat den entscheidenden Vorteil, dass dadurch die benötigte Menge an nicht kondensierbaren Treibmittel im Vergleich zu der herkömmlich verwendeten Treibluft deutlich verringert ist. Dadurch besteht die Möglichkeit, die der Strahlpumpe nachgeordnete Flüssigkeitsringpumpe für deutlich geringere Massenströme auszulegen, so dass sich dadurch erhebliche Ko­ steneinsparungen erzielen lassen. Durch die Verwendung von Dampf oder von Dampf-Luft-Gemisch unter Atmosphärendruck als Treibmittel sinkt der Leistungsbedarf im Hinblick auf den durch die Flüssigkeitsringpumpe zu fördernden Massenstrom nämlich um etwa 40-50%, da der dampfförmige Massenanteil in der Flüssigkeitsringpumpe kondensiert und nicht auf atmosphä­ rischen Druck verdichtet werden muss.

Zweckdienlicherweise ist die Dampfleitung, über die der Strahlpumpe Dampf als Treibmittel zugeführt wird, an einen Sperrdampfkreislauf für eine Turbinenwellendichtsystem ange­ schlossen.

Zum Abdichten der rotierenden Turbinenwelle ist in der Regel eine Labyrinthdichtung vorgesehen, durch die ein sogenannter Sperrdampf geführt wird. Nach Verlassen der Turbinendichtung wird dieser Sperrdampf auch als Wrasendampf bezeichnet. Die­ ser Wrasendampf ist ein in der Dampfturbinenanlage anfallen­ des "Abfallprodukt" und eignet sich daher besonders zur Ver­ wendung als Treibmittel unter Atmosphärendruck, ohne den Wir­ kungsgrad der Dampfturbinenanlage zu beeinträchtigen.

Darüber hinaus hat die Zuführung des Wrasendampfes zu der Va­ kuumpumpeinrichtung weiterhin den entscheidenden Vorteil, dass der Wrasendampf - durch das Prinzip der Flüssigkeits­ ringpumpe bedingt - auskondensiert. Das üblicherweise bei ei­ ner Dampfturbinenanlage vorgesehene Kondensationssystem für den Wrasendampf ist daher licht notwendig. Dadurch lassen sich Investitionskosten einsparen und zudem ist der notwen­ dige Installationsbedarf im Vergleich zu herkömmlichen Dampf­ turbinenanlagen reduziert.

Zweckdienlicherweise ist mit der Dampfleitung eine Gasleitung zur Beimischung von Luft zur Ausbildung eines Dampf-Luft-Ge­ misches als Treibmittel für die Strahlpumpe verbunden. Da­ durch ergibt sich ein besonders effizienter Betrieb für die Strahlpumpe. Insbesondere wird etwa eine gleichmäßige Massen­ stromverteilung zwischen Luft und Dampf für das Gemisch ein­ gestellt. Die Beimischung von Luft hat zudem den Vorteil, dass die notwendige Treibmittelmenge einfach eingestellt wer­ den kann, insbesondere dann, wenn die Menge an Wrasendampf begrenzt ist, so dass diese Dampfmenge alleine als Treibmit­ tel nicht ausreicht.

Zweckdienlicherweise ist die Gasleitung dabei mit ihrem wei­ teren Ende mit der Flüssigkeitsringpumpe druckseitig und ins­ besondere an einem der Flüssigkeitsringpumpe zugeordneten Ab­ scheider angeschlossen. Die von der Flüssigkeitsringpumpe auf atmosphärischen Druck verdichtete Luft wird also als Treib­ mittel mit hinzugezogen. Dies hat den Vorteil, dass ein se­ parater Verdichter für die Zuführung zur Strahlpumpe nicht erforderlich ist.

Gemäß einer zweckdienlichen Ausgestaltung ist die Vakuumpum­ peinrichtung über eine erste Entlüftungsleitung zur Entlüf­ tung eines Kondensators an diesen angeschlossen, der zur Kon­ densation eines aus einer Dampfturbine, insbesondere aus ei­ nem Niederdruckteil einer Dampfturbine austretenden Prozess­ dampfes vorgesehen ist.

Bevorzugt ist die Vakuumpumpeinrichtung gleichzeitig über ei­ ne zweite Entlüftungsleitung an einen zweiten Kondensator an­ geschlossen, der einer Nebenturbine zugeordnet ist. Es wird also vorzugsweise sowohl der Kondensator der Hauptturbine so­ wie der der Nebenturbine über die gleiche Vakuumpumpeinrich­ tung entlüftet. Damit entfällt die Notwendigkeit von mehreren den einzelnen Kondensatoren zugeordneten Vakuumpumpeinrich­ tungen.

In der Regel weist der Kondensator für eine Kühlflüssigkeit eine Wasserkammer auf, die zu ihrer Entlüftung bevorzugt über eine dritte Entlüftungsleitung mit der Vakuumpumpeinrichtung verbunden ist.

Es ist also ein einheitliches, zentrales Vakuumpumpsystem in Form der Vakuumpumpeinrichtung vorgesehen, das für eine Viel­ zahl von Komponenten in der Dampfturbinenanlage ein Vakuum bereitstellt. Dadurch ist der Installationsaufwand und auch Wartungsaufwand im Hinblick auf das Vakuumpumpsystem deutlich reduziert im Vergleich von einer Vielzahl von dezentralen Va­ kuumpumpsystemen.

Zur Entlüftung der Wasserkammer ist die dritte Entlüftungs­ leitung vorzugsweise an einer Zusatzöffnung der Flüssigkeits­ ringpumpe angeschlossen. Über diese wird aus dem Kühlwasser ausgasende und gesättigte Wasserkammer-Luft aus der Wasser­ kammer abgesaugt. Dies hat den wesentlichen Vorteil, dass die aus der Wasserkammer abgesaugte Menge an gesättigter Luft der Flüssigkeitsringpumpe separat zugeführt und nicht der aus den beiden Kondensatoren abgesaugten Fördergasmenge zugeschlagen wird.

Zweckdienlicherweise ist dabei die Zusatzöffnung zwischen ei­ nem Saugstutzen und einem Druckstutzen der Flüssigkeitsring­ pumpe angeordnet und mit einem während des Betriebs sich aus­ bildenden Arbeits- oder Verdichtungsraum verbunden. Die drit­ te Entlüftungsleitung führt die gesättigte Luft aus der Was­ serkammer daher der Flüssigkeitsringpumpe in einen Zwischen­ bereich zwischen dem Saugstutzen und dem Druckstutzen zu. In diesem Bereich wird von der Flüssigkeitsringpumpe noch ein ausreichender Unterdruck zur Entlüftung der Wasserkammer be­ reitgestellt. Gleichzeitig führt die Zuführung an dieser Stelle jedoch nicht oder nur unmerklich zu einer Erhöhung des Leistungsbedarfs der Flüssigkeitsringpumpe. Von der Flüssig­ keitsringpumpe wird über die Kavitationsschutzöffnung quasi "umsonst" eine Förderleistung bereitgestellt. Bei der Anord­ nung der dritten Entlüftungsleitung an der Zusatzöffnung muss daher die Flüssigkeitsringpumpe nicht größer dimensioniert werden.

Die Verwendung einer solchen Zusatzöffnung als zusätzlicher Sauganschluss ist dabei prinzipieller Natur und ist generell für alle Flüssigkeitsringpumpen geeignet und nicht auf die Anwendung in einer Dampfturbinenanlage beschränkt. Eine Flüs­ sigkeitsringpumpe mit einer solchen Zusatzöffnung bietet sich beispielsweise auch in der Papierindustrie an Papiermaschinen zur Entwässerung einer Siebpartie an. Allgemein ist eine der­ artige Flüssigkeitsringpumpe für den Einsatz auf dem Gebiet der Papierherstellung geeignet. Durch geeignete Platzierung der Zusatzöffnung zwischen dem Saugstutzen und Druckstutzen und der Wahl des Durchmessers der Zusatzöffnung kann dabei die Saugleistung sowohl im Hinblick auf die Volumenmenge als auch im Hinblick auf den zu erzielenden Unterdruck innerhalb gewisser Grenzen variiert werden.

Die Aufgabe wird gemäß der Erfindung weiterhin gelöst durch ein Verfahren zum Betreiben einer Dampfturbinenanlage, bei dem mittels einer Vakuumpumpeinrichtung, die in Serie nach­ einander eine Strahlpumpe und eine Flüssigkeitsringpumpe auf­ weist, eine Anlagenkomponente entlüftet wird, wobei der Strahlpumpe ein in der Dampfturbinenanlage anfallender, ins­ besondere überschüssiger Dampf, als Treibmittel zugeführt wird.

Die im Hinblick auf die Dampfturbinenanlage angeführten Vor­ teile und bevorzugten Ausgestaltungen sind sinngemäß auf das Verfahren anzuwenden. Vorteilhafte Ausgestaltungen des Ver­ fahrens sind in den Unteransprüchen niedergelegt.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden an­ hand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 eine schematische ausschnittsweise Darstellung einer Dampfturbinenanlage und

Fig. 2 eine schematische Schnittansicht durch eine Flüssig­ keitsringpumpe.

Eine Dampfturbinenanlage 2 gemäß Fig. 1 weist eine Dampftur­ bine 4 auf, die insbesondere eine Niederdruckstufe einer bei­ spielsweise 3-stufigen Hauptturbinenanlage ist. Eine solche mehrstufige Hauptturbinenanlage wird beispielsweise in Kraft­ werken zur Energieerzeugung mit einer Leistung im Gigawattbereich eingesetzt. Die Dampfturbine 4 weist ausgangsseitig ei­ nen Unterdruck auf, der bei einer Niederdruckstufe typi­ scherweise im Bereich zwischen 80 mbar und 18 mbar liegt. Ein der Dampfturbine 4 zugeführter Prozessdampf P verlässt diese über Ausgangsleitungen 6 und wird einem ersten Kondensator 8 zugeführt. In diesem Kondensator 8 wird der Prozessdampf P auskondensiert, wobei das Kondensat über eine Ableitung 10 abgeführt und einem nicht näher dargestellten Kessel als Speisewasser wieder zugeführt wird.

Während der Kondensation sammelt sich im ersten Kondensator 8 ein als Fördergas F bezeichnetes Gas-Dampf-Gemisch, welches über eine erste Entlüftungsleitung 12 von einer Vakuumpum­ peinrichtung 14 abgesaugt wird.

Die Dampfturbinenanlage 2 weist weiterhin eine Nebentur­ bine 16 auf, die analog zu der Dampfturbine 4, jedoch für ei­ ne deutlich geringere Leistung, ausgebildet ist. Diese Ne­ benturbine 16 wird insbesondere zum Antrieb einer Speisewas­ serpumpe herangezogen und weist typischerweise eine Leistung von etwa 20 MW auf. Der Nebenturbine 16 ist analog zu der Dampfturbine 4 ein zweiter Kondensator 18 zugeordnet, in dem der der Nebenturbine 16 zugeführte Prozessdampf P auskonden­ siert wird. Das Kondensat wird analog zum ersten Kondensa­ tor 8 über eine Ableitung 10 abgeführt. Zur Entlüftung des zweiten Kondensators 18 ist eine zweite Entlüftungsleitung 20 vorgesehen, die ebenfalls an die Vakuumpumpeinrichtung 14 an­ geschlossen ist. Über diese zweite Entlüftungsleitung 20 wird ebenfalls ein Gas-Dampf-Gemisch aus dem zweiten Kondensa­ tor 18 als Fördergas F abgepumpt. Die erste Entlüftungslei­ tung 12 mündet dabei in die zweite Entlüftungsleitung 20.

Die beiden Kondensatoren 8, 18 weisen als Kühlmittel vorzugs­ weise Wasser auf, welches in einer Wasserkammer 22 des jewei­ ligen Kondensators 8, 18 gespeichert ist. Beim Betrieb der Kondensatoren 8, 18 bildet sich in der jeweiligen Wasserkam­ mer 22 ein Luftpolster aus. Zur Entlüftung zumindest der Wasserkammer 22 des ersten Kondensators 8 ist eine dritte Ent­ lüftungsleitung 24 vorgesehen, die ebenfalls zur Vakuumpum­ peinrichtung 14 führt. Aus der Wasserkammer 22 wird dabei die aus dem Kühlwasser ausgasende und gesättigte Luft abgesaugt, welche als Wasserkammer-Luft WL bezeichnet wird.

Die Vakuumpumpeinrichtung 14 umfasst eine Strahlpumpe 26 so­ wie eine der Strahlpumpe 26 in Strömungsrichtung nachgeordne­ te Flüssigkeitsringpumpe 28. Die zweite Entlüftungsleitung 20 ist hierzu an einen Saugbereich 27 der Strahlpumpe 26 ange­ schlossen, und diese ist ausgangsseitig mit einem Saugstut­ zen 30 der Flüssigkeitsringpumpe 28 verbunden. Das Förder­ gas F aus den beiden Kondensatoren 8, 18 wird also zunächst von der Strahlpumpe 26 vorverdichtet. Die Strahlpumpe 26 wird hierzu mit einem Treibmittel T betrieben, das von extern zu­ geführt wird und sich mit dem Fördergas F vermischt. Typi­ scherweise liegt der Druck im ersten Kondensator sowie im zweiten Kondensator 18 in einem Bereich, der in etwa dem Aus­ gangsdruck der Dampfturbine 4 bzw. der Nebenturbine 16 ent­ spricht. In beiden Kondensatoren 8, 18 liegt daher ein Unter­ druck im Bereich zwischen 80 und 18 mbar vor. Demzufolge weist das Fördergas F eben diesen Unterdruck auf. In der Strahlpumpe 26 wird es etwa um den Faktor 3 und anschließend in der Flüssigkeitsringpumpe weiter bis auf Umgebungsdruck verdichtet und über einen Druckstutzen 34 ausgestoßen.

Die Flüssigkeitsringpumpe 28 weist weiterhin zwischen dem Saugstutzen 30 und dem Druckstutzen 34 eine Zusatzöffnung 35 auf, an die die dritte Entlüftungsleitung 24 angeschlossen ist. Die Zusatzöffnung 35 ist dabei zwischen einem Ansaug­ schlitz 70 und einem Druckschlitz 72 (vgl. Fig. 2) in soge­ nannten Steuerscheiben (hier nicht dargestellt) der Flüssig­ keitsringpumpe 28 angeordnet. Durch das Funktionsprinzip der Flüssigkeitsringpumpe 28 bedingt, vermischt sich das über den Saugstutzen 30 zugeführte Pumpgemisch aus Fördergas F und Treibmittel T mit dem Betriebsmittel der Flüssigkeitsringpum­ pe 28. Das Betriebsmittel ist dabei Wasser W. Dieses wird zusammen mit gegebenenfalls aus dem Pumpgemisch anfallenden Kondensat von Luft L in einem Abscheider 38 getrennt. Das Wasser W wird über einen Wärmetauscher 40 der Flüssigkeits­ ringpumpe 28 wieder zugeführt. Die Luft L wird über eine Gas­ leitung 42, in die ein Ventil 44 geschaltet ist, der Strahl­ pumpe 26 als Treibmittel T zugeführt. Überschüssige Luft L wird aus der Vakuumpumpeinrichtung 14 über eine Abluftleitung 46 an die Umgebung abgegeben.

Wesentlich ist, dass neben der Luft L der Strahlpumpe 26 als Treibmittel T auch ein Dampf D über eine Dampfleitung 48 zu­ geführt wird. In die Dampfleitung 48 ist ein weiteres Ven­ til 44 geschalten. Die Dampfleitung 48 ist dabei an einen Sperrdampfkreislauf 50 angeschlossen, in dem ein Sperrdampf 5 durch eine Anzahl von Turbinendichtungen 52 geführt wird. Die Turbinendichtungen 52 sind dabei der Dampfturbine 4 sowie der Nebenturbine 16 zugeordnet und als Labyrinthdichtungen ausge­ bildet, um eine rotierende Welle der Turbinen 4, 16 gegenüber der Umgebung abzudichten. Nach Durchströmen der Turbinendich­ tungen 52 wird der Sperrdampf auch als Wrasendampf bezeich­ net. Dieser Dampf D wird der Strahlpumpe 26 als Treibmittel T zugeführt. Das Treibmittel T ist also ein Dampf-Luft-Gemisch, wobei die jeweiligen Anteile des Dampfes D oder der Luft L über die beiden Ventile 44 eingestellt werden können. Vor­ zugsweise wird eine Gleichverteilung zwischen Dampf D und Luft L eingestellt. Falls eine ausreichende Dampfmenge zur Verfügung steht, kann als Treibmittel T auch ausschließlich Dampf D verwendet werden. Da der Wrasendampf ein in der Dampfturbinenanlage 2 anfallender überschüssiger Dampf ist, wird der Gesamtwirkungsgrad der Dampfturbinenanlage 2 durch Verwendung des Wrasendampfes als Treibmittel T nicht bela­ stet. Neben der Verwendung des Wrasendampfes bieten sich auch andere in der Dampfturbinenanlage anfallende Dampfarten an. Beispielsweise kommt der im Sperrdampfsystem zur Regelung an­ fallende und gewöhnlich in einem der Kondensatoren 8, 18 ver­ worfene Dampf in Frage.

Anhand der schematischen Darstellung eines Querschnitts durch eine Flüssigkeitsringpumpe 28 gemäß Fig. 2 ist das Funktions­ prinzip der Flüssigkeitsringpumpe 28 zu entnehmen, die ein exzentrisch im Gehäuse 62 der Flüssigkeitsringpumpe 28 gela­ gertes Laufrad 64 aufweist. Das Wasser W bildet beim Betrieb einen mitumlaufenden Flüssigkeitsring 66 aus, so dass sich zwischen den einzelnen Speichen 68 des Laufrads 64 und dem Flüssigkeitsring 66 Teilräume 68 unterschiedlicher Volumina ausbilden. Im Gehäuse 62 ist stirnseitig an der mit dem Be­ zugszeichen 70 gekennzeichneten Position ein Ansaugschlitz vorgesehen, über den das anzusaugende Medium über den Saug­ stutzen 30 eingesaugt wird. Durch die exzentrische Anordnung wird das zu pumpende Medium im Verlauf der Umdrehung des Laufrads 64 verdichtet und an der mit dem Bezugszeichen 72 gekennzeichneten Position über einen Druckschlitz zum Druck­ stutzen 34 ausgestoßen.

Die Zusatzöffnung 35 ist zwischen dem Ansaugschlitz 70 und dem Druckschlitz 72 im Gehäuse 62 angeordnet und steht mit dem Arbeitsraum in Verbindung, der gebildet ist durch die einzelnen Teilräume 68. In Abhängigkeit der Position der Zu­ satzöffnung 35 variiert die an dieser Position herrschende Saugleistung der Flüssigkeitsringpumpe 28 sowohl im Hinblick auf den herrschenden Unterdruck als auch im Hinblick auf die Fördermenge. Das Saugvermögen kann zudem durch Wahl des Durchmessers der Zusatzöffnung 35 variiert werden.

Der Unterdruck an der Zusatzöffnung 35 liegt zwar über dem am Saugstutzen 30 anliegenden Unterdruck, jedoch ist er ausrei­ chend niedrig, um ein Entlüften der Wasserkammer 22 zu ermög­ lichen. Auch ist das Volumen-Saugvermögen zur Entlüftung der Wasserkammer 22 ausreichend groß. Da die dritte Entlüftungs­ leitung 24 nicht am Saugstutzen 30 angeschlossen ist, wird die Flüssigkeitsringpumpe 28 durch das zusätzlich zugeführte Gasgemisch G nicht oder nur kaum zusätzlich belastet. Eine durch den Anschluss der dritten Entlüftungsleitung 24 gegebe­ nenfalls notwendige, geringfügig größere Dimensionierung der Flüssigkeitsringpumpe 28 ist auf alle Fälle im Vergleich zu einem separaten Pumpsystem für die Entlüftung der Wasserkam­ mer 22 günstiger.

Eine derartige ausgebildete Dampfturbinenanlage mit einheit­ licher, zentraler Vakuumpumpeinrichtung 14 hat im Wesentli­ chen folgende Vorteile:

• 1. Aufgrund der Verwendung von Dampf D und Luft L als Treib­ mittel T für die Strahlpumpe 26 kann - im Vergleich zu der Verwendung ausschließlich von Luft L als Treibmittel T - die Flüssigkeitsringpumpe 28 deutlich kleiner ausgelegt werden, da der Dampf D in der Flüssigkeitsringpumpe kondensiert, und nur der Luftanteil auf atmosphärischen Druck verdichtet wer­ den muss.
• 2. Der im Sperrdampfkreislauf 50 anfallende Wrasendampf wird vorzugsweise vollständig über die Vakuumpumpeinrichtung 14 geführt. Hierbei ist es nicht zwingend notwendig, dass die gesamte Menge des Wrasendampfes als Treibmittel T für die Strahlpumpe 26 herangezogen wird. Durch die Zuleitung des Wrasendampfes zur Flüssigkeitsringpumpe 28 mit dem zugeordne­ ten Abscheider 38 wird der Wrasendampf auskondensiert, so dass ein separates Kondensationssystem für den Wrasendampf nicht notwendig ist.
• 3. Für sämtliche Anlagenkomponenten, die mit einem Vakuumsy­ stem verbunden sein müssen, ist die Vakuumpumpeinrichtung 14 als zentrales Vakuumsystem vorgesehen. Dadurch ist eine ein­ fache und kostengünstige Installation ermöglicht. Insbeson­ dere entfällt die Notwendigkeit der Installation von mehreren dezentralen Vakuumpumpsystemen.
• 4. Durch den Anschluss der dritten Entlüftungsleitung 24 an der Zusatzöffnung 35 wird eine von der Flüssigkeitsring­ pumpe 28 quasi "umsonst" bereitgestellte Saugleistung ausge­ nutzt, ohne dass durch den Anschluss dieser dritten Entlüftungsleitung 24 die Flüssigkeitsringpumpe 28 größer dimensio­ niert werden müsste.

Claims (17)

1. Dampfturbinenanlage (2) mit einer Vakuumpumpeinrich­ tung (14), die in Serie nacheinander angeordnet eine Strahl­ pumpe (26) und eine Flüssigkeitsringpumpe (28) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass mit der Strahlpumpe (26) eine Dampfleitung (48) zur Zuführung eines in der Anlage anfallenden Dampfs (D) als Treibmittel (T) für die Strahlpumpe (26) verbunden ist.

2. Anlage (2) nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, dass die Dampfleitung (48) an einen Sperr­ dampfkreislauf (56) für eine Turbinendichtung (52) ange­ schlossen ist.

3. Anlage (2) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, dass mit der Dampfleitung (48) ei­ ne Gasleitung (42) zur Beimischung von Luft (L) zur Ausbil­ dung eines Dampf-Luft-Gemisches als Treibmittel (T) verbunden ist.

4. Anlage (2) nach Anspruch 3, dadurch gekenn­ zeichnet, dass die Gasleitung (48) weiterhin mit der Flüssigkeitsringpumpe (28) druckseitig verbunden und ins­ besondere an einem der Flüssigkeitsringpumpe (28) zugeordne­ ten Abscheider (38) angeschlossen ist.

5. Anlage (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vaku­ umpumpeinrichtung (28) über eine erste Entlüftungsleitung (12) zur Entlüftung eines ersten Kondensators (8) an diesen angeschlossen ist, der zur Kondensation eines aus einer Dampfturbine (4), insbesondere aus einem Niederdruckteil ei­ ner Dampfturbine (4), austretenden Prozessdampfes (P) vorge­ sehen ist.

6. Anlage (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vaku­ umpumpeinrichtung (28) über eine zweite Entlüftungsleitung (20) an einen zweiten Kondensator (18) angeschlossen ist, der einer Nebenturbine (16) zugeordnet ist.

7. Anlage (2) nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Kondensator (8, 18) für eine Kühlflüssigkeit eine Wasserkammer (22) aufweist, die zu ihrer Entlüftung über eine dritte Entlüftungsleitung (24) mit der Vakuumpumpeinrichtung (14) verbunden ist.

8. Anlage (2) nach Anspruch 7, dadurch gekenn­ zeichnet, dass die Flüssigkeitsringpumpe (28) eine Zusatzöffnung (35) aufweist, an die die dritte Entlüftungs­ leitung (24) angeschlossen ist.

9. Anlage (2) nach Anspruch 8, dadurch gekenn­ zeichnet, dass die Zusatzöffnung (35) zwischen einem Saugstutzen (30) und einem Druckstutzen (34) im Gehäuse (62) der Flüssigkeitsringpumpe (28) angeordnet ist, und mit einem während des Betriebs sich ausbildenden Arbeitsraum (68) ver­ bunden ist.

10. Verfahren zum Betreiben einer Dampfturbinenanlage (2), bei dem mittels einer Vakuumpumpeinrichtung (14), die in Se­ rie nacheinander eine Strahlpumpe (26) und eine Flüssigkeits­ ringpumpe (28) aufweist, eine Anlagenkomponente (8, 18, 22) entlüftet wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Strahlpumpe (26) ein in der Dampfturbinenanlage (2) anfallender Dampf (D) als Treibmittel (T) zugeführt wird.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekenn­ zeichnet, dass als Treibmittel (T) ein Sperrdampf (S, D) für eine Turbinendichtung (52) verwendet wird.

12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass als Treibmittel (T) ein Dampf-Luft-Gemisch (D, L) verwendet wird.

13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekenn­ zeichnet, dass für das Gemisch (D, L) in etwa ein gleiches Verhältnis von Dampf (D) und Luft (L) eingestellt wird.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 13, da­ durch gekennzeichnet, dass der Sperr­ dampf (S, D) in der Vakuumpumpeinrichtung (14) kondensiert wird.

15. Verfahren nach dem einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass ein Kon­ densator (8, 18) einer Dampfturbine (4, 16) entlüftet wird.

16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekenn­ zeichnet, dass eine Wasserkammer (22) des Kondensa­ tors (8, 18) entlüftet wird.

17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekenn­ zeichnet, dass zur Entlüftung der Wasserkammer (22) die hierin anfallende gesättigte Wasserkammer-Luft (WL) über eine Zusatzöffnung (35) in der Flüssigkeitsringpumpe (28) ab­ gesaugt wird.