DE1021861B - Verfahren zum Ausscheiden von Salz aus dem Kreislauf des bei kritischem oder ueberkritischem Druck in den dampffoermigen Zustand uebergefuehrten Arbeitsmittels eines Kraftwerkes - Google Patents
Verfahren zum Ausscheiden von Salz aus dem Kreislauf des bei kritischem oder ueberkritischem Druck in den dampffoermigen Zustand uebergefuehrten Arbeitsmittels eines KraftwerkesInfo
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Description
- Verfahren zum Ausscheiden von Salz aus dem Kreislauf des bei kritischem oder überkritischem Druck in den dampfförmigen Zustand übergeführten Arbeitsmittels eines Kraftwerkes In den geschlossenen Arbeitsmittelkreislauf eines Dampfkraftwerkes muß zum Ausgleich der in den Turbinen und Kesselspeisepumpen und beim Abschlämmen auftretenden Verluste Zusatzwasser eingespeist werden, wodurch der Salzgehalt des Arbeitsmittels erhöht wird. Um Salzablagerungen in den Heizflächen und Turbinen zu vermeiden, muß das Salz aus dem Arbeitsmittelkreislauf ausgeschieden werden. Zu diesem Zweck ist es bekannt, den Dampf in noch feuchtem Zustand durch einen Fliehkraft-Wasserabscheider zu leiten, so daß mit den Wasserteilchen das darin enthaltene Salz aus dem Dampf ausgeschieden wird. Voraussetzung für die Anwendung dieses Ausscheideverfahrens ist also, daß der Dampf noch feucht ist. Schwierig ist das Ausscheideverfahren bei einem Kraftwerk, das mit kritischem oder überkritischem Druck arbeitet, wobei feuchter Dampf nicht erzeugt wird.
- Die bekannten Vorschläge zur Lösung dieser Aufgabe sind unwirtschaftlich, weil bei Anwendung dieser Vorschläge ein erheblicher Energieverlust eintritt. So geht ein bekannter Vorschlag dahin, daß der überhitzte Frischdampf vor dem Eintritt in die Kraftmaschine durch Druckabsenkung in Naßdampf umgewandelt wird, so daß eine teilweise Kondensation eintritt, be-i der die Kristalle der chemischen Verunreinigungen die Kondensationskeime bilden. Die Kondensationsprodukte, die die Kristalle enthalten, sollen aus dem Dampf durch Filtration oder Prallwirkung ausgeschieden werden. Eine solche Druckabsenkung vor dem Eintritt in die Kraftmaschine bedeutet aber auf jeden Fall Energieverlust. Bei Dampferzeugern, die in Gebieten hohen Druckes und hoher Temperatur arbeiten, ist eine solche Druckabsenkung nur möglich, wenn auch ein entsprechender Wärmeentzug stattfindet, da sonst das Naßdampfgebiet nicht erreicht wird.
- Auch ein weiterer Vorschlag läuft darauf hinaus, den im überkritischen Zustand befindlichen Frischdampf vor dem Eintritt in die Kraftmaschine durch Druckabsenkung in Naßdampf zu verwandeln. Nach diesem Vorschlag wird eine aus Düse und Diffusor bestehende Entspannungs- und Verdichtungsvorrichtung mit dazwischen angeordneter Fangrinne mit Sammelkanal zum Auffangen und Ableiten .der ausfallenden Flüssigkeit und der Verunreinigungen verwendet. Durch diese Vorrichtung soll die Druckherabsetzung so weit getrieben werden, daß der überhitzte Dampf feucht wird. Abgesehen davon, daß jede Drosselung Energieverluste einschließt, sind mit diesem Vorschlag die vorerwähnten Nachteile verbunden, da er bei hohen Temperaturen nur ausführbar ist, wenn mit der Druckabsenkung gleichzeitig ein Wärmeentzug stattfindet.
- Die erwähnten bekannten Vorschläge lassen das Problem des Wärmeentzuges unberührt. Es muß aber erstrebt werden, daß mit dem Wärmeentzug kein Energieverlust verbunden ist. Es ist zwar ein Vorschlag bekannt, bei einem im unkritischen Dampfzustand arbeitenden Dampferzeuger dem Dampf dadurch Wärme zu entziehen, daß der überhitzte Dampf mittels Kühlung ins Naßdampfgebiet übergeführt wird, indem in der Überhitzungszone vor einem Flüssigkeitsabscheider eine mit einer Wärmeaustauschfläche arbeitende Kühlvorrichtung angeordnet ist. Für überkritische Verhältnisse ist dieser Vorschlag jedoch ungeeignet, da einerseits eine solche weitgehende Temperaturabsenkung bei überkritischen Dampfzuständen wärmewirtschaftlich nicht vertretbar ist und andererseits Dampf von überkritischem Druck und überkritischer Temperatur dabei nicht in das Sättigungsgebiet eintreten würde.
- Es ist ferner bei einem unter normalem Druck und normaler Temperatur arbeitenden Dampferzeuger bekannt, aus dem Dampf, nachdem er in der ersten Stufe einer Turbine Arbeit geleistet hat, in noch überhitztem Zustand Kieselsäure auszuscheiden. Die Anwendung dieses Verfahrens auf überkritische Dampfverhältnisse zur Salzausscheidung ist nicht möglich, da die Salzausscheidung nur im Naßdampfgebiet vorgenommen werden kann und eine solche weitgehende Zustandänderung des Dampfes bei mit überkritischen Verhältnissen betriebenen Dampferzeugungsanlagen unwirtschaftlich ist. Es kann nämlich aus thermodynamischen Gründen eine Druckabsenkung des Dampfes von überkritischem Druck und hohen Temperaturen mit wirtschaftlichem Nutzen nur von höchstens 30°/0. vorgenommen werden, in welchem Fall der Dampf immer noch überhitzt ist. Des weiteren gibt dieser Vorschlag keinen Hinweis, wie ein Energieverlust bei der Salzausscheidung vermieden werden kann.
- Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe unter Vermeidung der aufgezeigten Mängel dadurch. daß die Entspannung des Dampfe: in einer Vorschaltturbine oder Turbinenstufe und die anschließende Wärmeabgabe für die Überführung des Dampfes in den für die Salzabscheidung erforderlichen, unter der Grenzkurve liegenden feuchten Zustand ohne wesentliche Druckentspannung an das Arbeitsmittel erfolgt und der Dampf anschließend einem Zw ischenüberhitzer zugeführt wird, aus dem er in die nächste Turbinengruppe bzw. -stufe eintritt.
- Die, Ausscheidung findet also erfindungsgemäß erst statt, nachdem der Dampf in der Vorschaltturbine oder in der ersten Turbinenstufe Arbeit geleistet hat und bevor er der nächsten Turbinenstufe zugeführt wird. Durch das Verfahren nach der Erfindung wird erreicht, daß die vom Dampf mitgeführten Verunreinigungen, insbesondere Salzpartikelchen, nach Eintritt in den Abscheider den Kondensationskern für die entstehenden Wassertröpfchen bilden, so daß eine gute Abscheidewirkung erzielt wird. Durch die Zwischenkühlung des Dampfes geht keine Wärme verloren, da der Dampf als Heizmittel für einen Wärmeaustauscher. z. B. Speisewasservorwärmer. für einen Gegenstromvorwärmer dient und bzw. oder ihm kälteres Arbeitsmittel zugeführt wird. Die Wärme wird also an das im Kreislauf befindliche Arbeitsmittel abgegeben und zugleich ein Waschen des Dampfes bewirkt, um das Ausscheiden von Salz zu begünstigen.
- Da der Druck des feuchten Dampfes an der Einspritzstelle wesentlich niedriger ist als der Druck, unter dem das im Kreislauf befindliche flüssigeArbeitsmittel in der Nähe der Einspritzstelle steht, müßte das einzuspritzende Arbeitsmittel stark gedrosselt werden, wenn man es in diesem Bereich dem Kreislauf entnehmen würde. Um das zu vermeiden, ist in weiterer Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung vorgesehen, daß das zum Einspritzen als Kühlmittel verwendete Arbeitsmittel aus dein Arbeitsmittelkreislauf in an sich bekannter Weise an einer Zwischenentnahmestelle der Höchstdruck-Kesselspeisepumpe abgezweigt wird, wo der Flüssigkeitsdruck entsprechend niedriger ist.
- Die Zeichnung veranschaulicht ein Beispiel für die Durchführung desVerfahrens nach derErfindung, und zwar zeigt Abb. 1 den zur Erläuterung der Erfindung wesentlichen Teil eines Schaltschemas für den Arbeitsmittelkreislauf, während in Abb. 2 die Zustandsänderungen des Dampfes vom Eintritt in die Vorschaltttirbiiie bis zur Kondensation in einem Ausschnitt aus dem Mollierschen i-G,-I->iagramm für Wasserdampf dargestellt sind. in rlas in üblicher Weise der kritische Punkt K sowie eini#-e Isobaren, Isothermen und im Sattdampfgehiet einige Kurven gleichen Dampfgehalts eingetragen sind. Dabei entsprechen die Zustandspunkte A bis H im Eiitropiediagramm nach Abb.2 den in gleicher Weise bezeichneten Stellen im Schaltschema nach Abb. 1. Von der nicht eingezeichneteir Höch,-,tdruck-Kesselspeisepuinpe wird das Speisewasser durch die Leitung 1, die Vorwärnier 2 und 3 und den Gegenstroinvorw-ärmer 4 in den Zwangdurchlaufkessel 5 gefördert. in dein es, tim ein Zahlenbeispiel zii nennen. bei dein überkritischen Druck von 350 ata und entsprechender Temperatur in den dampfförmigen Zustand übergeht. Der Dampf strömt dann durch den Überhitzer 6, aus dem er mit einem Druck von 300 ata und einer Temperatur von 550' C in die Vorschaltturbine Ti eintritt (Punkt .-I des Diagramms). Nach der Energieabgabe in dieser Turbine beträgt der Druck an der niit R hezeMineten Austrittsstelle 110 ata und die Temperatur -110'= C. Der Dampf ist also noch überhitzt und wird, um eine Salzausscheidung vor seinem Eintritt in die Turbine T, zu ermöglichen, so weit abgekühlt, bis er feucht wird. Damit dabei keine @@'ärme verlorengeht. wird der Dampf als Heizmittel durch den Gegenstroinvorwärmer 4 geleitet, wodurch seine Temperatur etwa bis auf 350° C abgesenkt wird. während das Speisewasser im Vorwäriner so viel Wärme aufnimmt, daß seine Temperatur von 260 auf 320° C steigt. Durch die Zwischenkühlung des Dampfes in dein Vorwärmer 4 wird ini Entropiediagramin (Abb. 2) der Punkt C erreicht. der noch oberhalb der Grenzkurve x = 1 liegt. Die weitere Abkühlung entsprechend der Linie C-D in Abb. 2 wird durch Einspritzen von Speisewasser in den Dampf hinter der Stelle C in Abb. 1 bewirkt. Die Menge des Einspritzwassers wird dabei so geregelt, daß der Punkt D im Sattdampfgebiet des Entropiediagramms (Abb. 2) etwa auf der Kurve gleichen Dampfgehaltes x = 0.95 liegt, und zwar dort, wo der Druck ungefähr 109 ata beträgt. Das bedeutet, daß der Dampf an der Stelle D in A11. 1 einen Feuchtigkeitsgehalt von 0,05 hat. Dieser Feuchtigkeitsgehalt reicht aus, um in dem Ausscheider 7 Wasser und damit auch Salz und andere Verunreinigungen aus dem Dampf auszuscheiden, die durch die Abschlämmleitung 8 abgeleitet werden.
- Der gereinigte Dampf durchströmt dann den Zwischenüberhitzer 9, der so groß bemessen sein muß, daß der Dampf zunächst entsprechend der Linie D-B der Abb. 2 die Wärme wieder aufnimmt, die ihm im Gegenstromvorwärmer 4 und bei der Einspritzung des Speisewassers entzogen wurde, und anschließend entsprechend der Linie B-E in Abb. 2 weiter überhitzt wird. so daß er z. B. mit einer Temperatur von 550° C und einem Druck von 105 ata in die nächste Turbine T, eintritt. Der Dampf strömt dann in bekannter Weise nach der Arbeitsleistung in der Turbine T durch den Zw ischenüberhitzer 10 und zur Arbeitsleistung in die Turbine T" und darauf zum Kondensator 11. Dieser Weg ist durch die Zustandspunkte F, G und H im Entropiediagramm gekennzeichnet.
- Das Zahlenbeispiel dient nur zur Erläuterung des Verfahrens nach der Erfindung. Die Erfindung ist also keineswegs auf die hierbei angegebenen Druck- und Temperaturwerte oder auf diesen angenäherte Werte beschränkt. Wesentlich ist jedoch, daß die Temperatur des Dampfes beim Eintritt in die Vorschaltturbine TI so hoch ist, daß der Dampf aus der Vorschaltturbine noch überhitzt austritt, der Punkt B im Diagramm nach Abb. 2 also noch oberhalb der Grenzkurve x = 1 liegt. Ferner ist es ein wesentliches Merkmal für das Verfahren nach der Erfindung, daß der Druck des Dampfes beim Austritt aus der ''orschaltturbine T1 (Punkt B) niedriger als der kritische Druck (225 ata) des Wassers ist, damit die Isotherme B-D im Entropiediagramm (A11.2) die Grenzkurve nicht tangiert. sondern schneidet. Nur wenn der Punkt D unterhalb der Grenzkurve liegt, enthält der Dampf die für die Nasser- und Salzabscheidung notwendige Feuchtigkeit.
Claims (5)
- PATENTANSPRÜCHE: 1. Verfahren zumAusscheiden von Salz aus dem Kreislauf des bei kritischem oder überkritischem Druck in den dampfförmigen Zustand übergeführten Arbeitsmittels eines Kraftwerkes, bei dem der aus dem Überhitzer im kritischen oder überkritischenZustand aus dem Dampferzeuger austretende Dampf auf einen unterkritischen Druck entspannt und ihm so viel Wärme entzogen wird, daß er im feuchten Zustand einen Wasser- und Salzausscheider durchströmt, dadurch gekennzeichnet, daß die Entspannung des Dampfes in einer Vorschaltturbine oder Turbinenstufe und die anschließende Wärmeabgabe für die Überführung des Dampfes in den für dieSalzausscheidung erforderlichen, unter der Grenzkurve liegenden feuchten Zustand ohne wesentliche Druckentspannung an das Arbeitsmittel erfolgt und der Dampf anschließend einem Zwischenüberhitzer zugeführt wird, aus dem er in die nächste Turbinengruppe bzw. -stufe eintritt.
- 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Dampf nach dem Austritt aus der Vorschaltturbine als Heizmittel für einen Gegenstromvorwärmer dient.
- 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Dampf nach dem Austritt aus der Vorschaltturbine oder ersten Turbinenstufe in einem Einspritzkühler gekühlt wird.
- 4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Dampf zur Erreichung eines bestimmten Feuchtigkeitsgehaltes nach dem Austritt aus dem Wärmeaustauscher zusätzlich durch Einspritzen von kälterem Arbeitsmittel gekühlt wird.
- 5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß das eingespritzte Arbeitsmittel aus dem Arbeitsmittelkreislauf in an sich bekannter Weise an einer Zwischenentnahmestelle der Höchstdruck-Kesselspeisepumpe abgezweigt wird. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 506 149, 559 068, 567 846, 579 115, 892 137; USA.-Patentschrift Nr. 2 595 -190.
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DEM20107A DE1021861B (de) | 1953-09-19 | 1953-09-19 | Verfahren zum Ausscheiden von Salz aus dem Kreislauf des bei kritischem oder ueberkritischem Druck in den dampffoermigen Zustand uebergefuehrten Arbeitsmittels eines Kraftwerkes |
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DE (1) | DE1021861B (de) |
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