DE1007780B

DE1007780B - Dampfturbinenanlage mit Entnahme von Dampf fuer Heizung

Info

Publication number: DE1007780B
Application number: DEE10868A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Hellmut Eickemeyer
Original assignee: HELLMUT EICKEMEYER DIPL ING
Current assignee: HELLMUT EICKEMEYER DIPL ING
Priority date: 1955-06-16
Filing date: 1955-06-16
Publication date: 1957-05-09

Description

Mit der zunehmenden Entwicklung der Heizkraftkupplung in Verbindung mit der Wärmeversorgung großer Stadtgebiete gewinnt die Entnahme von Dampf aus großen Kondensationsturbinen zur Versorgung von Wärmeverbrauchern an größerer Bedeutung. Im reinen Heizkraftbetrieb verarbeiteten Gegendruckturbinen das Gefalle vom Frischdampfzustand auf einen konstanten Gegendruck, dessen Höhe von dem Temperaturbedarf der Wärmeversorgung bestimmt wird.

Bekanntlich liegt die günstigste Entwicklung darin, die Energieerzeugung im Kondensationsbetrieb mit jener im Gegendruckbetrieb zu überlagern, also Kondensationsturbinen mit Entnahme für die Wärmeversorgung einzusetzen. Auch in diesem Falle besteht bisher die Beschränkung, mit der gesteuerten Entnahme einen bestimmten Druck sicherzustellen, von dem aus die Wärme entweder in Form von Dampf oder Warmwasser geliefert wird. Die Entnahmesteuerung hat einen Druckstau im Zuge der Expansion des Arbeitsmittels Dampf in der Maschine zur Folge. Mit diesem Stau sind Druck und Energieverluste verbunden, die vor allem in großen Einheiten nicht mehr hingenommen werden können. Wird einer Kondensationsmaschine aber Dampf für die Heizdampfkupplung ungesteuert entnommen, dann schwankt der Druck des entnommenen Dampfes, da der an der Entnahmestelle zur Verfügung stehende Druck eine Funktion des Dampfdurchsatzes durch die Maschine ist, bei sich veränderndem Dampfdurchsatz, d. h. bei sich ändernder Belastung.

Um eine wirtschaftliche Verarbeitung des ungeregelt entnommenen Dampfes einer Turbinenanlage zu ermöglichen, kommt nach der Erfindung eine Dampfturbinenanlage mit Entnahme von Dampf für Heizung zur Anwendung, bei der der Heizdampf aus einer Hauptturbine ungeregelt entnommen und auf den für die Heizung nötigen konstanten Druck in einer Nachschaltturbine entspannt wird, die in an sich bekannter Weise in mehreren ihrer Stufen Dampfein· lasse hat. von denen jeweils der Einlaß derjenigen Stufe geöffnet wird, deren bei der zugeführten Dampfmenge sich ergebender Stufendruck gleich dem jeweiligen Entnahmedruck ist. Diese nachgeschaltete Turbine arbeitet dann mit einem sich mit der Belastung der Hauptturbinenanlage ändernden Zudampfzustand auf konstanten Gegendruck. Auf diese Art entsteht eine normale, vielstufige und hochwertige Nachschaltturbine ohne Regelrad mit mehreren Dampfeinführungen, die je nach der Druckstufe, der sie zugeordnet sind, die entsprechenden Beschaufelungsstufen umgehen.

Mit der weiteren Steigerung des Energiebedarfs nimmt auch die Größe der Maschinenleistung zu. Je Dampfturbinenanlage
mit Entnahme von Dampf für Heizung

Anmelder:

Dipl.-Ing. Hellmut Eickemeyer,
Stuttgart, Richard-Wagner-Str. 51

Dipl.-Ing. Hellmut Eickemeyer, Stuttgart,
ist als Erfinder genannt worden

größere Einheitsleistungen sich in bezug auf die Belastungsverhältnisse eines Netzes vertreten lassen, um so mehr Anreiz besteht, einen hohen Frischdampfdruck zu wählen und von der Zwischenüberhitzung Gebrauch zu mächen. Je nach Größe der Maschineneinheit und der Höhe des von der Maschine vorgesehenen Frischdampfdruckes ergibt sich ein optimaler Zwischendruck, bei welchem die gesamte Dampf menge aus der Maschine heraus zur Zwischenüberhitzung in den Kessel zurückgeführt wird. Einer Kondensationsmaschine mit Zwischenüberhitzung kann aber Dampf für Zwecke der Heizkraftkupplung nur nach, nicht aber vor der Zwischenüberhitzung entnommen werden. Eine Entnahme vor der Zwischenüberhitzung würde die durch den Zwischenüberhitzer strömenden Dämpfe verändern und damit Verhältnisse für den Zwischenüberhitzer schaffen, die aus Gründen der Betriebssicherheit nicht zugelassen werden können. Da die ungesteuerte Entnahme der Druckstufe so hoch gelegt werden muß, daß der vom Temperaturbedarf bestimmte Entnahmedruck auch noch bei der in Betracht kommenden niedersten Teillast zur Verfügung steht, wird der Entnahmedruck auf den Zwischenüberhitzerdruck gelegt, d. h. die Entnahme aus der Hauptturbinenanlage erfolgt unmittelbar nach Zwischenüberhitzung, wobei die gesamte Frischdampfmenge, außer der Menge, die unmittelbar zur Beheizung der Hochdruckvorwärmer dient, zwischenüberhitzt wird.

Da die Entnahme der Hauptmaschine beim Zwischenüberhitzerdruck stattfindet, besitzt der Entnahmedampf die Zwischenüberhitzungstemperatur, die, wenn sie bis an die Grenze der Einsatzfähigkeit von ferritischem Material getrieben wird, an der nachgeschalteten Turbine aus verschiedenen Gründen unerwünscht ist.

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Diese Gründe sind: Die Gegendruckmaschine arbeitet mit gleitendem Zudampfdruck. Mit fallendem Druck wird der Zudampf erst nach der entsprechenden Anzahl von Beschaufelungsstufen in die Maschine eingeführt. Die Maschine erhält damit in einer Stufengruppe die hohe Zudampftemperatur, der beim höchsten Zudampfdruck nur die erste Stufengruppe ausgesetzt ist. Damit treten innerhalb der Maschine wechselnde Temperatursprünge auf, welche den einwandfreien Lauf gefährden. Weiter bedeutet die Zuführung der Überhitzungswärme an Heizdampfverbraucher einen energetischen. Verlust, der zudem die Auslegung der Heizfläche in den Anlagekosten nur belastet.

Es besteht deshalb die Aufgabe, die Überhitzungswärme des Zwischenüberhitzerentnahmedampfes wieder der in der Maschine arbeitenden Dampfmenge mitzuteilen.

Diese Forderung kann auf verschiedene Weise erfüllt werden: Erstens durch Dampf kühlung des Zudampfes der nachgeschalteten Maschine mittels Einspritzung von Kondensat, zweitens durch Dampfkühlung des Zudampfes der nachgeschalteten Turbine mit dem Abdampf dieser Maschine, dessen Temperatur dabei entsprechend erhöht wird.

Nach der Erfindung soll daher der Entnahmedampf, ehe er der Nachschaltturbine zugeführt wird, in an sich bekannter Weise in einem Wärmetauscher einen Teil seiner Wärme an den Dampf abgeben, der die der Entnahmestellen folgenden Stufen der Hauptturbine durchströmt. Der dem Zudampf der nachgeschalteten Turbine entnommene Anteil an Zwischenüberhitzungswärme wird auf diese Weise energetisch voll ausgenutzt. Gleichzeitig erhält die nachgeschaltete Turbine Zudampf einer Temperatur, die durch den entsprechend bemessenen Wärmeaustauscher um das Maß herabgedrückt ist, das für die nachgeschaltete Turbine, mit Rücksicht auf den Entnahmedampf für die Wärmeversorgung jeweils erwünscht ist.

Die Wahl des Einlassers der Nachschaltturbine erfolgt abhängig vom Gegendruck der Nachschaltturbine oder vom Druck an einer Entnahmestelle der Nachschaltturbine.

An Hand der Zeichnung wird ein Ausführungsbeispiel nach der Erfindung näher erläutert. Zwei Kessel 1 arbeiten auf ein gemeinsames Dampfnetz 2, von dem aus der Hochdruckstufe 4 einer Einwellenkondensationshauptturbinenanlage der Dampf zugeleitet wird, die aus der Hochdruckstufe 4, der Mitteldruckstufe 5 und der zweitourigen Niederdruckstufe 6 besteht und die einen Generator 11 antreibt. Der gesamte Abdampf der Hochdruckstufe 4 wird über die Zwischenüberhitzer 3 der Kessel 1 geleitet und gelangt wiederum hoch erhitzt zur Mitteldruckstufe 5. Ein Teil dieses hoch überhitzten Dampfes wird vor Eintritt in die Mitteldruckstufe 5 ungeregelt entnommen und unter Abgabe eines Teiles seiner Zwischenüberhitzerwärme im Dampfkühler 7 in den von der Mitteldruckstufe 5 zur Niederdruckstufe 6 überströmenden Dampf abgegeben. Der derart gekühlte Dampf gelangt sodann druckabhängig über eines der Zudampf ventile 8 in die nachgeschaltete Turbine 10, die einen weiteren Generator 12 antreibt. Um die Entnahmedrücke bzw. den Gegendruck der nachgeschalteten Turbinen 10 konstant zu halten, werden die Zudampfventile 8 über eine Impulsleitung 9, z. B. von dem Entnahmedruck der untersten Entnahmestufe gesteuert, d. h. bei fallendem Zudampfdruck gelangt der Zudampf unter Umgehung der vordersten Stufe in eine nachgeschaltete Stufe der Turbine 10. Bei maximalem Zudampfdruck gelangt der Zudampf über das erste Zudatnpfventil 8 in die Turbine 10.

Claims

Patentansprüche:

1. Dampfturbinenanlage mit Entnahme von Dampf für Heizung, dadurch gekennzeichnet, daß der Heizdampf aus einer Hauptturbine (A, 5, 6) ungeregelt entnommen und auf den für die Heizung nötigen konstanten Druck in einer Nachschaltturbine (10) entspannt wird, die in an sich bekannter Weise in mehreren ihrer Stufen Dampfeinlässe hat, von denen jeweils der Einlaß derjenigen Stufe geöffnet wird, deren bei der zugeführten Dampfmenge sich ergebender Stufendruck gleich dem jeweiligen Entnahmedruck ist.

2. Anlage nach Anspruch 1 mit Zwischenüberhitzung, dadurch gekennzeichnet, daß der Heizdampf hinter dem Zwischenüberhitzer (3) entnommen wird.

3. Anlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Heizdampf unmittelbar hinter dem Zwischenüberhitzer entnommen wird.

4. Anlage nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der entnommene Dampf, ehe er der Nachschaltturbine zugeführt wird, in an sich bekannter Weise in einem Wärmeaustauscher (7) einen Teil seiner Wärme an den Dampf abgibt, der die der Entnahmestelle folgenden Stufen der Hauptturbine durchströmt.

5. Anlage nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Wahl des Einlassers der Nachschaltturbine abhängig vom Gegendruck der Nachschaltturbine oder vom Druck an einer Entnahmestelle der Nachschaltturbine erfolgt.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 539 183; französische Patentschrift Nr. 676 860.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen