DE1178861B

DE1178861B - Verfahren zum Betrieb einer Kondensationsturbine

Info

Publication number: DE1178861B
Application number: DEH44910A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Hermann Hesselbrock
Original assignee: HERMANN HESSELBROCK DIPL ING
Current assignee: HERMANN HESSELBROCK DIPL ING
Priority date: 1962-02-17
Filing date: 1962-02-17
Publication date: 1964-10-01
Also published as: FR1346775A; GB956348A

Description

Verfahren zum Betrieb einer Kondensationsturbine Je höher der Frischdampfdruck und je größer die Leistungen von Dampfkesseln und Turbinenanlagen werden, um so reiner muß das Speisewasser der Kessel bzw. der Dampf sein. Trotz sorgfältiger Aufbereitung des die Kondensatverluste deckenden Zusatzwassers durch Destillieren oder Deionisieren würde die Konzentration an löslichen und unlöslichen Fremdstoffen (Neutralsalze, Alkalien, SiO2, Fe,03) im Kondensat-Dampfkreislauf auf unzulässige Werte ansteigen, wenn nicht an irgendeiner Stelle des Kreislaufs diese Fremdstoffe wieder abgeführt würden. Beim Betrieb mit Naturumlaufkesseln ist es üblich, einen kleinen Teil des Kesselwassers abzuführen, da hier die Konzentration an Fremdstoffen am höchsten ist. Bei Zwangsdurchlaufkesseln ist eine solche Entsalzung nicht möglich. Hier wurden bisher Mischbettfilter (Anionen- und Kationenaustauscher) in den Kreislauf eingeschaltet, über die ein Teilstrom oder auch das gesamte in den Kondensatoren anfallende Wasser geleitet wird. Das »Abschlämmen« von Kesselwasser ist mit erheblichen Energieverlusten verbunden. Die Reinigung des Kondensats in Mischbettfiltern erfordert wegen der Größe einer solchen Einrichtung einen hohen Kapitalaufwand und hohe Kosten für Chemikalien. Ihre Wirkung ist deswegen beschränkt, weil diesem Mischbettfilter ein Wasser mit nur niedriger Konzentration an Fremdstoffen zugeführt wird.
Zur Vermeidung von Korrosionen im Kondensat-Dampfkreislauf muß dieser alkalisch (pH = 8 bis 9) gefahren werden. Bei Betrieb mit Naturumlaufkesseln kann man dazu feste, in Wasser lösliche Alkalien verwenden. Bei Zwangsdurchlaufkesseln ist eine Alkalisierung nur mit gasförmigen Alkalien, z. B. Ammoniak, möglich. In den Mischbettfiltern wird dem Kondensat außer den unerwünschten Verunreinigungen auch das zur Alkalisierung notwendige NH3 entzogen. Die Filter werden damit unnötig belastet. Es ist sogar möglich, daß bei vorzeitiger Erschöpfung des Kationenaustauschers durch den NH.- Schlupf im Anionenaustauscher vorher aufgenommene Kieselsäure wieder ausgeworfen wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das im Kreislauf befindliche Kondensat mit einfacheren Mitteln und billiger auf den erforderlichen Reinheitsgrad zu bringen. Die Erfindung geht dabei von der durch wiederholte Versuche ermittelten Erkenntnis aus, daß das in der Turbine nach Erreichen der Sattdampfgrenze bei der adiabatischen Expansion des Dampfes gebildete Kondensat (Nebeltröpfchen) den größten Teil der löslichen und unlöslichen Fremdstoffe enthält. Aus den Endstufen der Turbinen entnommene Kondensatproben hatten z. B. eine 25- bis 100mal größere Si02 Konzentration als das im Hotwell des Kondensators anfallende Gesamtkondensat. Diese hohe Konzentration an Fremdstoffen in dem in den Endstufen der Turbine gebildeten Kondensat kommt daher, weil die vom Dampf mitgeführten feinen Partikel als Kondensationskerne wirken und so fast restlos in diesen Wassertröpfchen enthalten sind. Dieses Kondensat besitzt aber nur eine sehr geringe Konzentration an gasförmigen Alkalisierungsmitteln. Nach dem Henryschen Gesetz kann dieses Kondensat, das Sättigungstemperatur hat, nur einen kleinen Anteil des vom Dampf mitgeführten NH3 aufnehmen. Die Erfindung schlägt vor, das bei der Expansion des Dampfes in den Endstufen der Turbine gebildete Kondensat vom Dampf zu trennen, für sich gesondert aufzufangen, auf eine für die Austauschmasse geeignete Temperatur abzukühlen, in einem kleinen Mischbettfilter zu reinigen und erst nach dieser Reinigung in den Kreislauf zurückzuführen. Bisher wurde stets nur das gesamte oder ein Teil des im Kondensator anfallenden Kondensats gereinigt, da man einmal nicht erkannt hatte, daß das bei der Expansion anfallende Kondensat einen vielfach höheren Fremdstoffgehalt besitzt als das Kondensat des aus der Turbine austretenden Dampfes. Es fehlten aber Einrichtungen, um das in den Endstufen anfallende Kondensat getrennt abzuleiten. Die bislang benutzten Vorrichtungen zur Ausscheidung von Wasser aus den Endstufen hatten lediglich den Zweck, die Erosion an den Turbinenschaufeln und die Bremswirkung der Wassertropfen zu verringern.
Das zur Reinigung eines kleinen, nahezu sämtliche Fremdstoffe enthaltenden Kondensatanteils bestimmte Mischbettfilter gemäß der Erfindung kann wesentlich kleiner dimensioniert werden als die bisher üblichen Filter für das im Hotwell anfallende Gesamtkondensat. Da die Konzentration an Fremdstoffen ein Vielfaches der Konzentration des im Hotwell anfallenden Kondensats beträgt, ist die Austauscherleistung des kleinen Filters groß. Da die Kondensatmenge und die Konzentration von NH3 sehr klein ist, wird dieses Filter nur geringfügig durch das gasförmige Alkalisierungsmittel belastet. Die weitgehende Abführung des in den Endstufen der Turbine gebildeten Kondensats hat noch den weiteren Vorteil, daß eine Erosion der Schaufeln vermieden wird; gleichzeitig erhöht sich der thermodynamische Wirkungsgrad dieser Stufen, da die Bremswirkung durch das auf den Rücken der Schaufeln auftreffende Kondensat entfällt.
Weil durch das vorgeschlagene Verfahren eine größere Reinheit des Kondensat-Dampfkreislaufes erreicht werden kann, ist zu erwarten, daß die Häufigkeit der durch Spannungskorrosion verursachten Schaufelbrüche zurückgeht. Wenn der genannte Teilstrom getrennt gereinigt wird, erübrigt sich ein Filter für das im Kondensator anfallende Kondensat; bei Naturumlaufkesseln entfällt die mit Energieverlusten verbundene Entsalzung des Kesselwassers.
In der Zeichnung ist eine Kondensationsturbine mit Kondensator schematisch dargestellt. In dem Turbinengehäuse 10 wird zwischen den Schaufeln im Bereich des Naßdampfgebietes das hier gebildete Kondensat mit bekannten Hilfsmitteln vom Dampf getrennt, aus den einzelnen Expansionsstufen 11 und den zu den Speisewasservorwärmern führenden Dampfentnahmeleitungen gesammelt. Dieser Teilstrom des Kondensats wird durch die Leitungen 13 einem kleinen Anionen- und Kationenaustauscher 14 zugeführt und dort gereinigt. Anschließend wird dieser Teilstrom wieder den im Kondensator 15 anfallenden Hauptkondensatmengen zugeführt.

Claims

Patentanspruch: Verfahren zum Betrieb einer Kondensationsturbine, bei dem das bei der Expansion des Dampfes im Naßdampfgebiet anfallende Kondensat vom Dampf getrennt, gesammelt und in den Kreislauf zurückgeführt wird, d a d u r c h g e -kennzeichnet, daß das vom Dampf bei der adiabatischen Expansion im Naßdampfgebiet getrennte Kondensat für sich gereinigt und erst nach dieser Reinigung in den Kreislauf zurückgeführt wird. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 568 299, 518 931; USA.-Patentschrift Nr. 2 954 840.