DE1024523B - Einrichtung zur Entlastung von UEberstroemventilen in der Umgehungsleitung von mit ueberkritischem Druck und Temperatur betriebenen Dampferzeugern - Google Patents

Einrichtung zur Entlastung von UEberstroemventilen in der Umgehungsleitung von mit ueberkritischem Druck und Temperatur betriebenen Dampferzeugern

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DE1024523B
DE1024523B DES35264A DES0035264A DE1024523B DE 1024523 B DE1024523 B DE 1024523B DE S35264 A DES35264 A DE S35264A DE S0035264 A DES0035264 A DE S0035264A DE 1024523 B DE1024523 B DE 1024523B
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    • F22B35/10Control systems for steam boilers for steam boilers of forced-flow type of once-through type
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Description

  • Einrichtung zur Entlastung von Uberströmventilen in der Umgehungsleitung von mit überkritischem Druck und Temperatur betriebenen Dampferzeugern Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Entlastung eines in der Umgehungsleitung eines für überkritischen Druck und entsprechend hohe Temperatur ausgelegten Dampferzeugers angeordneten und großen Druckunterschieden ausgesetzten Überströmventils, das zur Aufrechterhaltung mindestens des kritischen Druckes auch außerhalb des Nutzleistungsbetriebes dient.
  • Es ist bekannt, die Umgehungsleitung eines Dampferzeugers mit einem Überströmventil auszurüsten, wobei das Überströmventil so lange seine Aufgabe erfüllt, bis der Dampferzeuger Dampf von der gewünschten Druck- und Temperaturhöhe liefert und der Dampfverbraucher in der Lage ist, den Dampf aufzunehmen. Diese bekannten Dampferzeuger werden jedoch ausschließlich bei unterkritischem Druck betrieben. Bei derartigen Betriebsverhältnissen ist das LTberströmventil in der Regel ohne weiteres in der Lage, seine Aufgabe über einen längeren Zeitraum einwandfrei zu erfüllen, weil die hier vorkommenden Druckunterschiede keine vorzeitige Abnutzung dieses Ventils verursachen. Anders jedoch sind diese Verhältnisse bei Dampferzeugern, die mit überkritischem Druck und hoher Temperatur betrieben werden. Wegen der hier zu bewältigenden sehr hohen Drücke muß das Überströmventil sehr stark ausgebildet sein.
  • Die Einrichtung gemäß der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß sie aus einem Organ besteht, dessen Betätigung in Wirkungsverbindung mit dem Ulberströmventil in der Umgehungsleitung bei einem Druck erfolgt, der unterhalb des für das Arbeiten des Überströmventiles vorgesehenen Druckes liegt. In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann die Einrichtung aus einem Überströmventil bestehen, das dem in der Umgehungsleitung bereits vorhandenen nachgeschaltet ist. Es kann sich empfehlen, das in der Umgehungsleitung vorhandene Überströmventil durch eine Leitung zu umgehen, die mit einem Organ versehen ist, das nur außerhalb des Nutzl.eistungsbetriebes des Dampferzeugers zur Aufrechterhaltung des erforderlichen Druckes dient. Das Organ in der Umgehungsleitung kann vorteilhaft aus einem Überströmventil bestehen. Ferner kann es auch zweckmäßig sein, dem Regelorgan in der Umgehungsleitung ein Drosselorgan nachzuschalten.
  • Die für gewöhnlich bereits beim Anfahren eines für überkritischen Druck und entsprechend hohe Temperatur ausgelegten Dampferzeugers sich im Rohrsystem bildenden Dampfblasen sind bekanntlich häufig die Ursache von Störungen, die in sehr unerwünschter Weise z. B. die Mischung bzw. Entmischung des Arbeitsmittels in den Ouerverbindungen oder Sammlern der einzelnen Rohrstränge zu beeinflussen vermögen. Die- sich hieraus ergebenden Nachteile können in einfacher Weise dadurch vermieden werden, daß das Vorhandensein von zwei Phasen des Arbeitsmittels unmöglich gemacht wird und somit die Stabilität der Arbeitsmittelverteilung im Rohrsystem des Dampferzeugers in jedem Fall gesichert ist. Dies kann dadurch erreicht werden, daß auch außerhalb des Nutzleistungsbetriebes der Druck des durch das Rohrsystem des Dampferzeugers geförderten Arbeitsmittels zur Vermeidung von Siedeerscheinungen auf mindestens der kritischen Höhe gehalten wird, bei der ein Sieden des Arbeitsmittels nicht möglich ist. Ein weiterer Vorteil des mit überkritischem Druck betriebenen Dampferzeugers liegt darin, daß auch die Anordnung der Heizflächen insofern erleichtert wird, als die Entstehung von Dampfblasen nicht mehr befürchtet zu werden braucht und die sonst damit im Zusammenhang stehenden Probleme der Mischung bzw. der Entmischung z. B. in Sammlern oder Ouerverbindungen in einzelnen Rohrsträngen gegenstandslos werden. Hieraus ergeben sich große Freiheiten in der Konstruktion einer Dampferzeugungsanlage.
  • Die Merkmale nach der Erfindung sind auch aus der nachstehenden Beschreibung sowie aus den Zeichnungen ersichtlich, in denen als Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes Schaltungen von Dampferzeugungsanlagen schematisch dargestellt sind.
  • In der Fig. 1 ist mit 1 das Anfahrgefäß bezeichnet, aus dem über die Speisepumpe 2 und das Regelventil 3 der Dampferzeuger 4 gespeist wird. Der hier mit überkritischem Druck und entsprechend hoher Temperatur erzeugte Dämpf wird über die mit dem Absperrglied 5 versehene Leitung 6 zu dem Nutzleistungsempfänger, z. B. der Turbine 7, zugeleitet und gelangt von hier durch die Leitung 8 nach Passieren des Kondensators 9 über die Pumpe 10 und die Leitung 11 in das Anfahrgefäß 1 zurück.
  • Vom Ende der Überhitzungszone des Dampferzeugers zweigt eine mit einem Überströmventil 12 versehene Umgehungsleitung 13 ab, die in das Anfahrgefäß 1 einmündet. Außerdem zweigt vom Ende der Überhitzungszone noch parallel zu dem Umgehungsventil 12 der Leitung 13 eine mit. einem Überströniventil 14 ausgerüstete Leitung 15 ab, die das Überströmventil 12 umgeht und hinter diesem in die Umgehungsleitung einmündet. Mit 16 ist die vom Anfalirgefäß 1 zu dem Kondensator 9 führende Druckausgleichsleitung bezeichnet, die, wie üblich, mit einem von der Meßeinrichtung-17 gesteuerten Cberströmventil 18 ausgerüstet ist. Das Kühlmittel für den Kondensator 9 wird diesem über die Leitung 19 zugeführt.
  • Die in den Fig. 2 und 3 dargestellten Dampferzeugungsanlagen lassen gegenüber der in Fig. 1 gezeigten Anlage Abänderungen erkennen. So ist in der Anlage gemäß Fig. 2 eine Umgehungsleitung für das Überströmventil 12 nicht vorhanden. Dafür ist in die Umgehungsleitung 13 hinter das Überströmventil ?2 ein zweites Überströmventil 20 geschaltet. Hier ist auch die jedem Überströmventil zugehörige Meße inrichtung 21 bzw. 22 gezeigt, mit denen der vor den Il#erströmventilen herrschende Druck mittels der Leitungen 23 bzw. 24 gemessen werden kann. Die Meßwerte können als Regelimpulse über die Leitungen 25 bzw. 26 die überströmventile beeinflussen.
  • In der in Fig. 3 gezeigten Anlage ist an Stelle des Überströmventils 14 in der Umgehungsleitung 15, entsprechend Fig. 1, eine aus einer oder mehreren Blenden bestehende Drosseleinrichtung 27 angeordnet, vor der sich eine von Hand oder automatisch bedienbare Absperreinrichtung 28 befindet. Der vor dieser Absperrvorrichtung in der vom Kesselaustritt kommenden Leitung 6 herrschende Druck wird über die Leitung 29 auf das Meßgerät 30 übertragen, das die entsprechenden Regelimpulse über die Leitung 31 auf das Speisewasserregelventil 3 überträgt.
  • Damit die Forderung erfüllt ist, auch außerhalb des Nutzleistungsbetriebes den Druck des durch das Rohrsystem des Dampferzeugers geförderten Arbeitsmittels auf mindestens der Höhe zu halten, bei der ein Sieden nicht möglich ist, erfolgt beispielsweise das Anfahren derart, daß bei geschlossenem Ventil s zunächst mit der Speisepumpe das Arbeitsmittel, z. B. Wasser, flüssige Metalle oder geeignete andere Stoffe wie Gemische von Diphenylverbindungen oder Antomonbromid, im Rohrsystem des Dampferzeugers umgewälzt wird, wobei durch Einrichtungen, z. B. Üherströmventile oder Blenden, dafür gesorgt wird, daß der Druck im gesamten Rohrsystem des Dampferzeugers einschließlich oder mit Ausnahme der Überhitzer bereits vor Inbetriebnahme der Feuerung auf einen höheren Druck als den kritischen eingestellt wird. Erst nach Überschreiten des kritischen Drucks wird dann die Feuerung angezündet. Während eines derart durchgeführten Anfahrvorganges ist die Bildung von Dampfblasen unmöglich, die bei den bisher üblichen Verfahren zur Inbetriebsetzung hauptsächlich die Ursachen für schwerwiegende Unzuträglichkeiten im Kesselbetrieb darstellen.
  • Zweckmäßig wird während des Anheizens des Dampferzeugers der Druck des durch das Rohrsystem geförderten Arbeitsmittels am L`berhitzeraustritt konstant auf überkritischer Höhe gehalten. In manchen Fällen kann es sich auch als vorteilhaft erweisen, den während des Anfahrvorganges gesteigerten Druck des durch das Robrsystein des Dampferzeugers geförderten Arbeitsmittels am Überhitzeraustritt allmählich auf den ge-,viiiischten Betriebsdruck einzustellen. Dieses Verfahren stellt sich als besonders günstig heraus, wenn z. B. ein im normalen Nutzleistungsbetrieb mit angenähert kritischem oder etwas darunterliegendem Druck betriebener Dampferzeuger angefahren werden soll. Um auch hier die Stabilität der Arbeitsmittelverteilung zu sichern, wird zuerst im Rohrsystem überkritischer Druck erzeugt und dann während des später erfolgenden Anheizens der Druck am Überhitzeraustritt allmählich auf den gewünschten tieferen Betriebsdruck eingestellt.
  • Mit Hilfe geeigneter Vorrichtungen, mit denen der am Austritt aus dem Rohrsystem des Dampferzeugers herrschende Druck überwacht wird, kann die Zufuhr der Betriebsmittel für den Dampferzeuger beeinflußt werden. So kann beispielsweise über das Speisewasserregelventil die Menge des einzuspeisenden Wassers geregelt werden. In ähnlicher U'eise läßt sich auch die Zufuhr der Brennstoffmengen sowie die Feuerung einstellen. In entsprechender Weise kann auch das Abstellen des Dampferzeugers durchgeführt werden. Der Druck im Rohrsystem muß zur Erzielung der durch die Erfindung hervorgerufenen vorteilhaften Wirkungen auf jeden Fall so lange auf der Höhe gehalten werden. bei der ein Sieden des Arbeitsmittels nicht möglich ist, wie dem Rohrsystem Wärme zugeführt wird oder der Wärmeinhalt der Dampferzeugungsanlage noch unzulässig hoch ist.
  • Die Aufrechterhaltung des für die Stabilität der Arbeitsmittelverteilung wichtigen überkritischen Druckes läßt sich, wie aus den Abbildungen hervorgeht, bei geschlossenem Ventil 5 z. B. allein durch das Überströmventil 12 der Umgehungsleitung 13 bewirken. Da dieses Ventil infolge der erheblichen Druckunterschiede, die sich beim Betrieb auf seinen beiden Seiten einstellen, für gewöhnlich sehr schnell abgenutzt wird, wird erfindungsgemäß dieses Ventil durch ein zweites Überströmventi120 (Abb.2) entlastet, das dem ersten nachgeschaltet ist. Durch geeignete Einstellungen der Ventile, deren Betätigungen unter dem Einfluß der Druckmeßeinrichtungen 21 bzw. 22 stehen, läßt sich zwischen den beiden Ventilen ein verhältnismäßig geringer Druckabfall herstellen, der eine vorteilhafte Schonung des vorgeschalteten V entiles zur Folge hat. Dieses wird daher länger seine Funktionen als dicht abschließendes Absperrorgan erfüllen können als das nachgeschaltete Ventil, das infolge des großen Druckabfalles bis auf den im Anfahrgefäß herrschenden Druck starken Erosionen und Beschädigungen ausgesetzt ist.
  • Zur Entlastung des Überströmventils 12 kann es aber erfindungsgemäß auch von einer Leitung 15 umgangen werden, die mit einer Absperrvorrichtung, z. B. einem überströmventil 14 oder einer Blende 27, mit vorgeschalteter und gegebenenfalls von Hand oder automatisch betätigter Absperrvorrichtung 28 (Fig. 1 und 3) versehen ist. Diese Absperrvorrichtungen sollen so lange ihre Aufgabe der Druckhaltung erfüllen, bis der normale Nutzleistungsbetrieb des Dampferzeugers einsetzt. Wenn dieser Fall eintritt, werden sie allmählich geschlossen, und das Überströmventi112 übernimmt dann die Aufgabe als Regelventil für die Umgehungsleitung. Werden an Stelle nur einer Blende mehrere hintereinandergeschaltete Blenden verwendet, so läßt sich durch letztere Maßnahme im allgemeinen die Haltbarkeit der einzelnen Blenden vergrößern. Es kann mitunter von Vorteil sein, mit der Umgehungsleitung 15 und ihren Absperrvorrichtungen nicht nur das Überströmventil 12 zu umgehen, sondern auch noch zur Verlängerung seiner Haltbarkeit das diesem nachgescbaltete zweite Ü berströmventil 20 (Fig. 2).
  • Die. Überströmventile arbeiten so, daß beispielsweise bei einem Sollwert des Daupfdruckes von 350 at des Dampferzeugers das parallel geschaltete Ventil 14 in der Fig. 1 bei 210 at regulieren soll, während das Ventil 12 erst bei 350 at öffnen soll. Das in Fig. 2 gezeigte vorgeschaltete Ventil 12 würde z. B. bei 350 at öffnen, während das nachgeschaltete Ventil 20 auf 250 at eingestellt ist. Der Druckabfall von diesem Ventil 20 bis zu dem im Anfahrgefäß 1 herrschenden Druck ist demnach also viel größer als der Druckabfall zwischen diesen beiden Ventilen. Damit ist das vorgeschaltete Ventil besser und wirkungsvoller gegen Druckschläge geschützt, und das zweite sich im Betrieb viel schneller abnutzende Ventil kann ohne Beeinträchtigung der Funktion des vorgeschalteten Ventils ausgewechselt werden.
  • Die Zufuhr der jeweils erforderlichen Mengen an Betriebsmittel, z. B. Speisewasser oder Brennstoff, wird, wie in Fig.3 dargestellt ist, vermittels der Meßeinrichtung 30 beeinflußt, die über die Leitung 29 mit dem Austritt des Rohrsystems aus diem Dampferzeuger und über die Steuerleitung 31, z. B. mit dem Speisewasserregelventil 3, in Verbindung steht. In entsprechender Weise ist auch eine Impulsübertragung von der Meßeinrichtung 30 auf die Einspeisung des Brennstoffes in den Feuerraum möglich. Durch entsprechende Veränderung der Zufuhr an Arbeitsmittel oder Brennstoff kann somit der Druck im Rohrsystem in der gewünschten Höhe gehalten werden.

Claims (5)

  1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Einrichtung zur Entlastung eines in der Umgehungsleitung eines für überkritischen Druck und entsprechend hohe Temperatur ausgelegten Dampferzeugers angeordneten und großen Druckunterschieden ausgesetzten Überströmventils, das zur Aufrechterhaltung mindestens des kritischen Druckes auch außerhalb des Nutzleistungsbetriebes dient, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung aus einem Organ besteht, dessen Betätigung in Wirkungsverbindung mit dem Überströmventil in der Umgehungsleitung bei einem Druck erfolgt, der unterhalb des für das Arbeiten des Überström-,nentils vorgesehenen Druckes liegt.
  2. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung aus einem überströmventil besteht, das dem in der Umgehungsleitung bereits vorhandenen nachgeschaltet ist.
  3. 3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das in der Umgehungsleitung vorhandene Überströmventil durch eine Leitung umgangen ist, die mit einem Organ versehen ist, das nur außerhalb des Nutzleistungsbetriebes des Dampferzeugers zur Aufrechterhaltung des erforderlichen Druckes dient.
  4. 4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das .Organ in der Umgehungsleitung aus einem Überströmventil besteht.
  5. 5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß dem Regelorgan in der Umgehungsleitung ein Drosselorgan nachgeschaltet ist. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 531225 ; schweizerische Patentschrift Nr. 204 975; Zeitschrift des Vereins Deutscher Ingenieure, 1933, S. 681, Abb. 5.
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE531225C (de) * 1929-07-03 1931-08-06 Wolf Huntemueller Dipl Ing Dampferzeugungsanlage mit Regelung des umlaufenden Abzapfdampfes
CH204975A (de) * 1938-01-21 1939-05-31 Sulzer Ag Verfahren und Vorrichtung zum Betreiben einer Hochdruck-Dampfkraftanlage.

Patent Citations (2)

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