-
Dampfkraftanlage mit Zwanglaufdampferzeuger und Zwischenüberhitzer
Die Erfindung bezieht sich auf eine Dampfkraftanlage mit einem Zwanglaufdampferzeuger,
einer mindestens in Hochdruckteil und Niederdruckteil unterteilten Kraftmaschine
und mit Zwischenüberhitzer zwischen Hochdruckteil und Niederdruckteil, ferner mit
einer am Rohrsystem des Dampferzeugers angeschlossenen, ein Absperrorgan aufweisenden
Bypaßleitung, mit einem Trennorgan, von dem eine Dampfabführleitung wegführt und
in die zum Zwischenüberhitzer führende Leitung mündet, sowie mit einer von der vom
Zwischenüberhitzer zum Niederdruckteil führenden Leitung abzweigenden, zum Eintritt
des Hochdruckteils führenden, absperrbaren Leitung, mittels welcher beim Anfahren
und beim Abfahren der Zwischenüberhitzer dem Hochdruckteil der Kraftmaschine vorschaltbar
ist, und mit einer weiteren absperrbaren Leitung am Austritt des Hochdruckteils.
-
Es ist eine Anlage bekannt bei der die an das Rohrsystein des Dampferzeugers
angeschlossene Bypaßleitung zunächst in die vom Hochdruckteil der Kraftmaschine
zum Zwischenüberhitzer führende Leitung mündet und dann von dieser Leitung aus in
das Trennorgan weiterführt. Dieses Trennorgan ist als Anfahrgefäß und zugleich als
Speisewasserbehälter ausgebildet, und die Bypaßleitung, die hinter ihrer Abzweigung
von der zum Zwischenüberhitzer führenden Leitung ein weiteres Absperrorgan aufweist,
mündet unter dem Wasserspiegel in das Ge-fäß ein. Die vom Dampfraum dieses
Anfahrgefäßes wegfährende Dampfabführleitung weist ebenfalls ein Absperrorgan auf,
und schließlich befindet sich ein Absperrorgan in der zum Zwischenüberhitzer führenden
Leitung zwischen der Einmündung der Dampfabführleitung und der Abzweigung der in
das Anfahrgefäß gehenden Bypaßleitung.
-
Es ist ferner eine Dampfkraftanlage mit Zwangdurchlaufdampferzeuger
und mit einer in Hochdruckteil und Niederdruckteil unterteilten Kraftmaschine sowie
mit einem Zwischenüberhitzer zwischen Hochdruckteil und Niederdruckteil bekannt.
Bei dieser Anlage mündet eine an das Rohrsystem des Dampferzeugers angeschlossene
Bypaßleitung in ein Trennorgan, von dessen Dampfraum eine Abführleitung wegführt,
die in die vom Hochdruckteil zum Zwischenüberhitzer führende Leitung mündet. Von
der vom Zwischenüberhitzer zum Niederdruckteil führenden Leitung zweigt eine in
einen Entgaser mündende Leitung ab. Außer dem Trennorgan und dem Entgäser ist ein
Speisewasserbehälter vorhanden, in dem niedrigerer Druck herrscht als im Trennorgan.
In dieser Anlage soll der Speisewasserbehälter zugleich als Anfahrgefäß dienen sowie
als Hilfskondensator für den bei Lastabwurf auftretenden überschüssigen Dampf. Der
Zwischenüberhitzer ist dabei aber nicht dem Hochdruckteil der Kraftmaschine vorschaltbar.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Dampfkraftanlage zu
schaffen, die rascher und wirtschaftlicher, d. h. mit geringerem Brennstoffverbrauch
als die bekannte Anlage mit dem Hochdruckteil der Kraftmaschine vorschaltbarem Zwischenüberhitzer
angefahren werden kann und außerdem einfacher und billiger in ihrem Aufbau ist.
-
Die erfindungsgemäße Anlage ist dadurch gekennzeichnet, daß außer
dem Trennorgan ein Speisewasserbehälter vorhanden ist, in dem tieferer Druck herrscht
als im Trennorgan, und daß die am Austritt des Hochdruckteils angeschlossene, absperrbare
Leitung in einen Entgaser mündet. Durch die Erfindung ist das Trennorgan unmittelbar
in der Bypaßleitung angebracht, d. h., daß die Bypaßleitung nicht vor dem
Trennorgan in die vom Hochdruckteil zum Zwischenüberhitzer führende Leitung mündet.
Beim Anfahren der eründungsgemäßen Anlage wird in dem Trennorgan auf einen höheren
Druck entspannt als bei der bekannten Anlage, da der Speisewasserbehälter vom Trenngefäß
getrennt ist und unter einem niedrigeren Druck steht als das Trennorgan. Damit ist
früher als bei der bekannten Anlage Dampf vorhanden, der zum Anwärmen und Anstoßen
der
Kraftmaschine benutzt werden kann, weil das im Speisewasserbehälter
befindliche Wasser nicht mitaufgewärmt zu werden braucht. Dadurch, daß die am Austritt
des Hochdruckteils angeschlossene, absperrbare Leitung in den Entgaser mündet, wird
beim Anfahren der den Hochdruckteil verlassende Dampf und damit die in ihm steckende
Wärme verlustlos in den Speisewasserkreislauf zurückgeführt. Außerdem ist die erfindungsgemääe
Anlage einfacher, da sie mit weniger Absperrorganen auskommt als die bekannte Anlage.
-
Nach einer Ausführungsform der Erfindung läßt sich die raschere Dampfproduktion
beim Anfahren noch dadurch steigern, daß die -Bypaßleitung in den Dampfraum des
Trennorgans mündet. Bei dieser Anordnung muß also nicht mehr der Flüssigkeitsinhalt
des Trennorgans zuvor durch den Dampf aufgewärmt werden.
-
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird in der folgenden Beschreibung
an Hand der Zeichnung erläutert, die eine Dampfkraftanlage mit Zwangdurchlaufdampferzeuger
in schematischer. Darstellung zeigt.
-
Der Dampferzeuger 1 ist mit mehreren Heizflächen versehen,
und zwar mit einem Economiser 2, einem Verdampfer 3, einem überhitzer 4 und
einem Zwischenüberhitzer 5, Die Heizflächen 2, 3 und 4 sind in üblicher
Weise im Arbeitsmittelstrom hintereinandergeschaltet. Der überhitzer 4 ist über
eine Frischdampfleitung 7, die ein Frischdampfventil 8
enthält, mit
dem Hochdruckteil 9 einer Dampfturbinenanlage verbunden. Die Dampfturbinenanlage
umfaßt außer dem Hochdruckteil 9 einen Niederdruckteil 15, der
zusammen mit dem Hochdruckteil einen elektrischen Generator 36 antreibt.
Der Hochdruckteil 9 ist mit dem Zwischenüberhitzer 5 über eine Leitung
12 verbunden, in der ein Rückschlagventil 10 und ein Absperrorgan
11 angebracht sind. Das Absperrorgan 11 kann unter Umständen weggelassen
werden. Der Zwischenüberhitzer 5 ist mit dem Niederdruckteil 15 der
Turbinenanlage über eine Leitung 13 verbunden, in der ein Absperrorgan 14
vorgesehen. ist. An den Niederdruckteil 15 schließt sich ein Kondensator
16 an, der über eine Leitung 37 mit einem Speisewasserbehälter
19 verbunden ist, der mit einem Entgaser 45 ausgerüstet ist. In der Leitung
37
befinden sich eine Kondensatpumpe 17 und zwei Vorwärmer
18, die in bekannter, nicht dargestellter Weise mit Anzapfdampf aus der Turbinenanlage
beheizt werden. Vom Speisewasserbehälter 19 führt eine Leitung
38 zum Economiser 2. Die Leitung 38
enthält eine Speisepumpe
35 und einen Vorwärmer 39, der, wie die Vorwärmer 18, mit Turbinenanzapfdampf
beheizt wird.
-
- Von der Frischdampfleitung 7 zweigt eine Bypaßleitung
40 ab, die ein Druckhalte- und Absperrventil 20 enthält und in den Dampfraum eines
ein Trennorgan bildenden Flüssigkeitsabscheiders 21 führt. An dem Flüssigkeitsabscheider
21 befindet sich eine Niveauregelung 22." mit deren Hilfe durch Verstellen eines
Ventils 41 die Flüssigkeitsabfahr aus dem Abscheider 21 beeinflußt wird. An den
Dampfraum des Abscheiders ist eine Leitung 42 angeschlossen, die in die vom -Hochdruckteil
9 zum Zwischenüberhitzer 5 führende Leitung 12 mündet, und zwar stromabwärts
des Absperrorgans 11. Vor der zum Niederdruckteil i5 führenden Leitung
13 zweigt yor dem Absperrorgan 14 eine Leitung.23 mit Abspprrorgan 24 ab,
die, zum Kondensator 16 führt. Zwischen dem Absperrorgan 24 und dem Kondensator
16 mündet in die Leitung 23 eine vom Entgaser 45 kommende
Leitung
30 ein, die ein Sicherheitsventil 31 aufweist.
-
Vor der Abzweigung der -zum Kondensator,16 führe' n-den Leitung
23: zweig von der Leitung 13 emie Leitung 25 ab, die ein Absperrorgan
27 und ein Rückschlagventil 29. enthält und die hinter dem Fxischdämpf,#entil
S'in die Frischdampfleitung 7 einmündet. Das Absperrorgan 27 kann
unter Umständen weggelassen werden. Zwischen dem Austritt des Hochdruckteils
9 und dem Rückschlagventil 10
zweigt eine Leitung 26 ab, die
ein Absperrorgan 28
enthält und die in den Speisewasserbehälter
19 mündet, der hier den Eingang des Entgasers 45 bildet. Durch die Leitungen
25 und 26 kann der Zwischenüberbitzer 5 arbeitsmittelseitig
vor den Hochdruckteil 9 der Turbinenanlage geschaltet werden, was bei besonderen
Betriebszuständen, wie Anfahren oder Abfahren oder Stand-by-Betrieb, vorteilhaft
ist. Außer dem Frischdampfventil 8 ist ein Ventil 8' vorgesehen, das
kleineren Querschnitt aufweist als das Ventil 8 und das in einer Leitung
43 angeordnet ist, die vor dem Frischdampfventil 8 von der Frischdampfleitung
7 abzweigt und hinter dem Rückschlagventil 29 in die Leitung
25 einmündet. Mit dem Ventil 8' kann das Frischdampfventil
8 überbrückt werden.
-
Im Normalbetrieb der Dampfkraftanlage wird mittels der Speisepumpe
35 Speisewasser aus dem Behälter 19 angesaugt und über die Leitung
38 und den Vorwärmer 39 in die Heizflächen 2 bis 4 gedrückt. Der im
Verdampfer 3 entstehende Dampf wird im überhitzer 4 überhitzt und gelangt
über die Frischdampfleitung 7 in den HQchdruckteil 9 der Turbinenanlage.
Nach teilweiser Entspannung in diesem Hochdruckteil strömt der Dampf über die Leitung
12 in den Zwischenüberhitzer 5 und dann über die Leitung 13 in den
Niederdruckteil 15, wo er sich bis auf Kondensatordruck entspannt.'Der im
Kondensator 16'niedergeschlagene Dampf gelangt als Kondensat über die Leitung
37 mittels der Kondensatpumpe 17
in den Speisewasserbehälter
19 zurück.
-
Der durch die Erfindung rasch und wirtschaftlich durchführbare Anfahrvorgang
läuft wie folgt ab. Das Frischdampfventil 8 und das Ventil 8' sind
geschlossen, ebenso die Absperrorgane 11, 14, 27 und 28.
Das
Druckhalteventil 20 und das Absperrorgan 24 dagegen sind geöffnet. Mittels der Speisepumpe
35
wird Speisewasser durch die Heizflächen 2 bis* 4 gedrückt, das über die
Bypaßleitung 40 in den Flüssig.-keitsabscheider 21 gelangt und von da über das Ventil
41 auf nicht näher dargestellte Weise wieder in den Speisebehälter 19. Das
Feuer wird gezündet und auf etwa 10% der Vollast eingestellt. Das Druckhalteventil
20 ist so eingestellt, daß es in den Heizflächen 2 bis 4 einen solchen Druck aufrechterhält,
daß in diesen Heizflächen keine Verdampfung eintritt. Dieser Druck kann etwas größer
sein als der normale Druck bei Vollastbetrieb. Das durch die Heizflächen 2 und 4
strömende und sich dabei erwärmende Wasser entspannt sich in dem Druckhalteventil
20, wobei Dampf entsteht, der im Flüssigkeitsabscheider 21 vom Wasser getrennt wird
und über die Leitungen 42 und 12 in den Zwischenüberhitzer 5
strömt, diesen
kühlt und dabei überhitzt wird. Für kurze Zeit strömt dann das Arbeitsmittel
über die Leitungen 13 und 23 in den Kondensator 16. Wenn
der
Dampf in der Leitung 13 den gewünschten Zustand edeicht hat, werden die Absperrorgane
27 und 28 geöffnet, und das Absperrorgan 24 wird geschlossen. Der
aus dem Zwischenüberhitzer 5 austretende Dampf strömt nunmehr über die Leitung
25 in den Hochdruckteil 9 und von da über die Leitung 26
in
den Entgaser 45. Bei diesem Vorwärmen des .Hochdruckteils 9 ist von Vorteil,
daß sich an dem Hochdruckteil ein verhältnismäßig großes Dampfdruckverhältnis einstellt.
Hierdurch wird die Austrittseite des Hochdruckteils 9 bedeutend weniger aufgewärmt
als die Eintrittseite, wie dies auch im Normalbetrieb der Fall ist.
-
Gleichzeitig mit dem Beginn des Aufwärmens des Hochdruckteils
9 kann auch der Niederdruckteil 15
aufgewärmt werden. In diesem Fall
wird mit dem öffnen der Absperrorgane 27 und 28 auch das
Ab-
sperrorgan 14 geöffnet, so daß dann die beiden Teile 9 und
15 der Turbinenanlage parallel geschaltet sind.
-
Nach ausreichender Vorwärmung des Hochdruckteils 9 und des
Niederdruckteils 15 wird das Absperrorgan 11 geöffnet und die Turbinenanlage
hochgefahren und an das Netz geschaltet, wobei also die Feuerung erst etwa 101/o
der Vollast leistet.
-
Wenn die Temperatur des Arbeitsmittels so weit angestiegen ist, daß
die Heizfläche 4 mindestens teilweise als überhitzer wirkt, wird das Ventil
8' lang-sam geöffnet wobei wegen der damit verbundenen Druckabsenkung
das Dr-ackhalteventil 20 selbsttätig um einen entsprechenden Betrag schließt. Dem
Hochdruckteil 9 strömt damit überhitzter Dampf zu, der zu einem Teil direkt
aus der Frischdampfleitung 7 über das Ventil 8' kommt und zum anderen
Teil über. die Bypaßleitung 40, den nun trockenen Flüssigkeitsabscheider 21, die
Zwischenüberhitzer-m heizfläche 5 und die Leitung 25 kommt. Die Speisewasserzufuhr
und die Feuerung werden dann vergrößert. Bei weiter steigender Kesselleistung wird
zusätzlich oder an Stelle des Ventils 8' das Frischdampfventil
8 geöffnet, wobei infolge der damit verbundenen Druckabsenkung in der Frischdampfleitung
7 das Druckhalteventil 20 selbsttätig schließt. Außerdem wird das Absperrorgan
27 geschlossen. Die Anlage arbeitet nunmehr bei Teillast mit normalem Arbeitsmitteldurchtluß.
Sie kann dann weiter, wie üblich, hochgefahren werden.
-
Die erfindungsgemäße Anlage ist auch für das Ab-
fahren sowie
für Schwachlastbetrieb gut geeignet. Das Abfahren der Anlage geschieht in umgekehrter
Reihenfolge der für das Anfahren erläuterten Verfahrenssehritte, wobei durch starkes
Verringern der Feuerleistung die Turbinenanlage gefahrlos rasch abgekühlt werden
kann. Dies ist bei etwaigen Havarien der Turbinenanlage vorteilhaft, weil die Turbinengehäuse
früher als sonst geöffnet werden können. Die Stillstandszeiten der Turbinenanlage
werden damit wesentlich verkürzt.
-
Es versteht sich, daß die erfindungsgemäße Anlage auch eine in drei
Teile unterteilte Kraftmaschine aufweisen kann, wobei dann zwischen Hochdruckteil
und Mitteldruckteil ein rauchgasbeheizter Zwischenüberhitzer und zwischen Mitteldruckteil
und Niederdruckteil ein rauchgasbeheizter Zwischenüberhitzer vorgesehen und beim
Anfahren und bei ähnlichen Betriebszuständen der zuletzt genannte Zwischenüberbitzer
auch vor den Hochdruckteil oder auch nur vor den Mitteldruckteil der Kraftmaschine
geschaltet werden kann.