DE1237586B

DE1237586B - Procedure and equipment for start-up and partial load operation of once-through boilers

Info

Publication number: DE1237586B
Application number: DE1961D0035635
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Fritz Adrian; Hans Von Benten; Dipl-Ing Dr Heinrich Novak
Original assignee: DUERRWERKE AG
Current assignee: DUERRWERKE AG
Priority date: 1961-03-11
Filing date: 1961-03-11
Publication date: 1967-03-30

Description

Verfahren und Einrichtung für den Anfahr- und Teillastbetrieb von Zwangdurchlaufkesseln Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung für den Anfahr- und Teillastbetrieb von Zwangdurchlaufkesseln mit wanderndem Restverdampfungspunkt.Procedure and equipment for start-up and part-load operation of Forced once-through boilers The invention relates to a method and a device for start-up and partial load operation of once-through boilers with moving residual evaporation point.

Zum An- und Abfahren von Zwangdurchlaufkesseln ist es bekannt, das Kesselsystem durch einen Absperrschieber in zwei hintereinandergeschaltete Heizflächengruppen aufzuteilen, wobei hinter jeder Heizflächengruppe eine An- bzw. Abfahrleitung angeordnet ist.For starting and stopping forced flow boilers, it is known that Boiler system by means of a gate valve in two heating surface groups connected in series to be divided, with an incoming and outgoing line arranged behind each heating surface group is.

Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Betrieb von Zwangdurchlaufkesseln sowie die zur Durchführung des Verfahrens erforderliche Einrichtung zu schaffen, um einen Zwangdurchlaufkessel im unterkritischen, kritischen und überkritischen Druckbereich bei konstanter Heißdampftemperatur sowohl anfahren als auch mit einer Teillast betreiben zu können, die unterhalb von 30 °/o der Nennlast liegt.The invention was based on the object of a method for operation of once-through boilers as well as those required to carry out the process To create a facility for a once-through boiler in the subcritical, critical and the supercritical pressure range at constant superheated steam temperature as well as being able to operate with a partial load that is below 30% of the nominal load lies.

Zu diesem Zweck wird mit der Erfindung vorgeschlagen, dem Zwangdurchlauf aller oder einiger Heizflächen der ersten Gruppe beim Anfahren und im Teillastbetrieb einen Zwangumlauf durch ein wasserstandfreies Umwälzsystem zu überlagern, wobei das umgewälzte Arbeitsmittel vor der Umwälzpumpe durch Speisewasser gekühlt wird.For this purpose, the invention proposes the forced passage all or some of the heating surfaces of the first group when starting up and in partial load operation to superimpose a forced circulation through a water level free circulation system, whereby the circulated working fluid is cooled by feed water upstream of the circulation pump.

Mit diesem Vorschlag der Erfindung wird es möglich, Zwangdurchlaufkessel auch während des Anfahrvorganges und im Teillastbetrieb unterhalb der bisherigen Mindestlast von etwa 30'% der Nennlast in allen Druckbereichen, d. h. im unterkritischen, kritischen und überkritischen Druckbereich, mit wanderndem Restverdampfungspunkt zu betreiben, so daß die gewünschte Heißdampftemperatur stets konstant bleibt.With this proposal of the invention it is possible to use forced flow boilers also during the start-up process and in partial load operation below the previous one Minimum load of about 30% of the nominal load in all pressure ranges, i.e. H. in the subcritical, critical and supercritical pressure range, with moving residual evaporation point to operate so that the desired superheated steam temperature always remains constant.

Es ist zwar bekannt, bei im unterkritischen Druckbereich betriebenen Zwangdurchlaufkesseln das Kesselsystem durch einen Abscheider bzw. einen Absperrschieber in zwei Heizflächengruppen aufzuteilen und im Teillastbetrieb dem Zwangdurchlauf einiger oder aller Heizflächen der ersten Heizflächengruppe einen Zwangumlauf zu überlagern, jedoch wird hierbei im Umwälzsystem stets eine Trommel angeordnet, in der eine Trennung zwischen Wasser und Dampf erfolgt. Außer der Gefahr, daß diese Trommeln bei höheren Betriebsdrücken infolge ihrer großen Wanddicken bei unterschiedlicher Beaufschlagung zu Rißbildungen neigen, gestatten sie infolge des zu haltenden Wasserstandes keinen Betrieb des Dampferzeugers im kritischen oder überkritischen Druckbereich, da in diesen Bereichen eine Trennung von Wasser und Dampf infolge des gleichen spezifischen Volumens nicht möglich ist. Darüber hinaus bewirken sie eine lastabhängige überhitzercharakteristik für die Heißdampftemperatur des Dampferzeugers, da die Abscheidetrommel nur Sattdampf verlassen kann. Durch das Festhalten des Restverdampfungspunktes im Abscheider wird somit die erwünschte Konstanthaltung der Heißdampftemperatur bei Teillast unmöglich gemacht.It is known to operate in the subcritical pressure range Forced flow boilers the boiler system through a separator or a gate valve to be divided into two heating surface groups and the forced flow in partial load operation forced circulation to some or all of the heating surfaces of the first heating surface group superimpose, but here a drum is always arranged in the circulation system, in which separates water and steam. Except for the risk of this Drums at higher operating pressures due to their large wall thicknesses at different Admission to cracks tend to be allowed due to the water level to be maintained no operation of the steam generator in the critical or supercritical pressure range, because in these areas a separation of water and steam as a result of the same specific Volume is not possible. In addition, they have a load-dependent superheater characteristic for the superheated steam temperature of the steam generator, since the separator drum only contains saturated steam can leave. By keeping the residual evaporation point in the separator This makes it impossible to keep the superheated steam temperature constant at partial load made.

Außer der Möglichkeit, einen Zwangdurchlaufkessel im kritischen und überkritischen Druckbereich unter Konstanthaltung der Heißdampftemperatur anfahren und mit geringster Teillast betreiben zu können, vereinfacht und verbessert die Erfindung somit auch den an sich bekannten Betrieb eines Zwangdurchlaufkessels im unterkritischen Bereich, indem auch hier der Anfahr- und Teillastbetrieb mit wanderndem Restverdampfungspunkt durchgeführt werden kann. Ferner bietet die Erfindung, insbesondere beim Anfahren aus dem warmen Zustand, große Vorteile, weil der Endüberhitzer nicht mit Wasser gefüllt werden muß und das Anfahrwasser dem Kessel wieder zugeführt wird.Besides the possibility of a forced flow boiler in the critical and Approach the supercritical pressure range while keeping the superheated steam temperature constant and to be able to operate with the lowest partial load simplifies and improves the Invention thus also the per se known operation of a once-through boiler in subcritical area by also starting and part-load operation with moving Residual evaporation point can be carried out. Furthermore, the invention, in particular when starting up from a warm state, great advantages because the final superheater does not must be filled with water and the start-up water is fed back into the boiler.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung wird vorgeschlagen, die einzuspritzende Speisewassermenge in Abhängigkeit von der Temperatur des umgewälzten Arbeitsmittels und dem Druck im Umwälzsystem so zu regeln, daß die Temperatur des von der Umwälzpumpe geförderten Umlaufwassers unter dem jeweiligen Umwandlungspunkt bleibt, und zwar vorzugsweise etwa 20° C.According to a further feature of the invention it is proposed that The amount of feed water to be injected depends on the temperature of the circulated water To regulate the working medium and the pressure in the circulation system so that the temperature of the circulating water delivered by the circulation pump below the respective transformation point remains, preferably about 20 ° C.

Für die Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, zwischen einem Speisewasserregelventil und dem zwischen den beiden Heizflächengruppen angeordneten Absperrschieber eine Umlaufleitung anzuordnen, in die vor einer Umwälzpumpe eine Einspritzleitung mit einem Regelventil einmündet, die vor dem Speisewasserregelventil von der Speisewasserleitung abzweigt. Gemäß einem weiteren Merkmal wird ein Temperaturregler für das Regelventil in der Einspritzleitung angeordnet, der mit einem vor der Umwälzpumpe in der Umlaufleitung angeordneten Temperaturfühler und einer Druckmeßstelle verbunden ist. Dieser Grundaufbau des erfindungsgemäßen Umwälzsystems ermöglicht den Betrieb eines Zwangdurchlaufkessels in allen Druckbereichen bei Konstanthaltung der Heißdampftemperatur auch beim Anfahr- und Teillastbetrieb, da der Restverdampfungspunkt bei allen Betriebszuständen auch in die Heizflächen der ersten Gruppe wandern kann.According to the invention, for the device for carrying out the method proposed between a feedwater control valve and that between the two Arrange gate valves arranged in heating surface groups in a circulation line which has an injection line in front of a circulation pump a control valve which branches off from the feedwater line before the feedwater control valve. According to a further feature, a temperature controller for the control valve in the Injection line arranged with one in front of the circulation pump in the circulation line arranged temperature sensor and a pressure measuring point is connected. This basic structure of the circulation system according to the invention enables the operation of a once-through boiler in all pressure ranges while keeping the superheated steam temperature constant, even during start-up and part-load operation, since the residual evaporation point in all operating states as well can migrate into the heating surfaces of the first group.

Um eine gute Vermischung des in der Umlaufleitung zurückgeführten ArbeitWittels mit dem zu seiner Kühlung vor der Umwälzpumpe zugeführten Speisewasser zu erzielen, wird weiterhin vorgeschlagen, an der Verbindungsstelle der Einspritzleitung und der Umlaufleitung einen Mischsammler anzuordnen, an den über ein Abfahrventil eine Abfahrleitung angeschlossen ist. Diese Abfahrleitung kann insbesondere dann benutzt werden, wenn die Umwälzpumpe einmal ausgefallen sein sollte, so daß der Zwangdurchlaufkessel nicht über das Teillast- und Anfahrsystem abgefahren werden kann.To get a good mixing of the recirculated in the circulation line Work by means of the feed water supplied for its cooling upstream of the circulation pump to achieve, it is also proposed at the junction of the injection line and to arrange a mixing collector in the circulation line, to which a shut-off valve a discharge line is connected. This discharge line can in particular then be used if the circulation pump should fail so that the The once-through boiler cannot be shut down via the partial load and start-up system can.

Gemäß weiteren Merkmalen der Erfindung können der Absperrschieber und dessen mit einem Regelventil versehene Umgehungsleitung entweder zwischen dem Verdampfer und dem Vorüberhitzer oder zwischen dem Vorüberhitzer und dem Nachüberhitzer angeordnet sein. Hinter dem Absperrschieber wird zweckmäßigerweise eine Abscheidevorrichtung angeordnet, an die eine Entwässerungsleitung mit Absperrventil angeschlossen ist, durch die beim Anfahrvorgang eventuell in die zweite Heizflächengruppe eintretendes Wasser bzw. sich abscheidende Wasserreste abgeführt werden können.According to further features of the invention, the gate valve and its bypass line provided with a control valve either between the Evaporator and the pre-superheater or between the pre-superheater and the post-superheater be arranged. A separating device is expediently located behind the gate valve arranged to which a drainage line with a shut-off valve is connected, due to that possibly entering the second heating surface group during the start-up process Water or water residues that separate out can be discharged.

In an sich bekannter Weise wird hinter dem Nachüberhitzer eine Anfahrleitung mit Anfahrventil angeordnet. Dem Regelventil in der Umgehungsleitung zum Absperrschieber wird schließlich ein Druckregler zugeordnet.In a manner known per se, there is a start-up line behind the post-superheater arranged with start-up valve. The control valve in the bypass line to the gate valve a pressure regulator is finally assigned.

In der Zeichnung ist in schematischer Darstellung ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, an dem im folgenden der Aufbau und die Wirkungsweise der Erfindung erläutert werden soll.The drawing shows an exemplary embodiment in a schematic representation of the invention shown in the following the structure and mode of operation of the invention is to be explained.

Die Heizflächen des Zwangdurchlaufkessels, denen das Speisewasser mittels der Speisewasserpumpe 1 durch die Speisewasserleitung 2 zugeführt wird, sind mittels eines Absperrschiebers 9 in zwei Gruppen geteilt, von denen die eine Gruppe den Speisewasservorwärmer 6 und den Verdampfer 7 und die andere Gruppe den Vorüberhitzer 13 und Nachüberhitzer 14 umfaßt. Hinter dem Nachüberhitzer 14 ist der Heißdampfschieber 15 angeordnet, vor dem eine Anfahrleitung 16 mit einem Anfahrventil 17 abzweigt.The heating surfaces of the once-through boiler, to which the feed water is fed by means of the feed water pump 1 through the feed water line 2, are divided into two groups by means of a gate valve 9, one group of which is the feed water preheater 6 and the evaporator 7 and the other group the preheater 13 and post-superheater 14 includes. Behind the post-superheater 14, the superheated steam slide 15 is arranged, in front of which a start-up line 16 branches off with a start-up valve 17.

Parallel zum Absperrschieber 9 ist ein Regelventil 10 in einer Umgehungsleitung 37 angeordnet, das über einen Motor von einem Druckregler 11 verstellt wird, der mit einer Druckmeßstelle 41 verbunden ist, die zusammen mit einer Blende 33 in der Umgehungsleitung 37 angeordnet ist. Hinter dem Absperrschieber 9 und der Einmündung der Umgehungsleitung 37 ist eine Abscheidevorrichtung 12 angeordnet, von der eine Leitung 18 mit einem Ventil 19 abzweigt.Parallel to the gate valve 9, a control valve 10 is arranged in a bypass line 37 , which is adjusted via a motor by a pressure regulator 11, which is connected to a pressure measuring point 41, which is arranged together with an orifice 33 in the bypass line 37. A separation device 12, from which a line 18 with a valve 19 branches off, is arranged behind the gate valve 9 and the confluence of the bypass line 37.

Vor dem Absperrschieber 9 und der Einmündung der Umgehungsleitung 37 ist ein Sammler 8 angeordnet, von dem eine Umlaufleitung 20 abzweigt, die in der Speisewasserleitung 2 vor dem Speisewasservorwärmer 6 mündet. In dieser Umlaufleitung 20 befindet sich eine Umwälzpumpe 23, die beim dargestellten Ausführungsbeispiel mit konstanter Drehzahl laufen soll. Um eine Regelung dieser Umwälzpumpe 23 zu ermöglichen, ist eine Rücklaufleitung 38 mit einem von einem Regler 29 betätigten Regelventil 24 und einer Blende 36 angeordnet. Hinter der Umwälzpumpe 23 befinden sich in der Umlaufleitung 20 weiterhin ein von einem Regler 32 betätigtes Regelventil 25 und eine Blende 34. A collector 8 is arranged upstream of the gate valve 9 and the confluence of the bypass line 37, from which a circulation line 20 branches off and opens into the feedwater line 2 upstream of the feedwater preheater 6. In this circulating line 20 there is a circulating pump 23 which, in the exemplary embodiment shown, is intended to run at a constant speed. In order to enable this circulation pump 23 to be regulated, a return line 38 with a regulating valve 24 actuated by a regulator 29 and an orifice 36 is arranged. A regulating valve 25 actuated by a regulator 32 and a diaphragm 34 are also located in the circulating line 20 downstream of the circulating pump 23.

In der Speisewasserleitung 2 sind ebenfalls eine Blende 5 und ein von einem Regler 4 betätigbares Speisewasserregelventil 3 angeordnet. Vor diesem Speisewasserregelventil 3 ist von der Speisewasserleitung 2 eine Einspritzleitung 26 abgezweigt, die in einem Mischsammler 22 in der Umlaufleitung endet, dem ein Rückschlagventil 21 zugeordnet ist. Auch in dieser Einspritzleitung 26 befindet sich eine Blende 35 und ein Regelventil 27, das von einem Regler 28 betätigt wird, der mit einer Druckmeßstelle 40 in der Umlaufleitung 20 und mit einem Temperaturfühler 39 vor der Umwälzpumpe 23 verbunden ist. Vom Mischsammler 22 zweigt eine Abfahrleitung 30 ab, die mit einem Abfahrventil 31 versehen ist. A diaphragm 5 and a feed water control valve 3 which can be actuated by a controller 4 are also arranged in the feed water line 2. Upstream of this feedwater control valve 3, an injection line 26 is branched off from the feedwater line 2 and ends in a mixing header 22 in the circulation line, to which a check valve 21 is assigned. In this injection line 26 there is also an orifice 35 and a control valve 27 which is actuated by a controller 28 which is connected to a pressure measuring point 40 in the circulation line 20 and to a temperature sensor 39 in front of the circulation pump 23. A shut-off line 30, which is provided with a shut-off valve 31 , branches off from the mixing header 22.

Während des normalen Betriebes des Zwangdurchlaufkessels sind der Absperrschieber 9 und der Heißdampfschieber 15 geöffnet und das Speisewasserregelventil 3 wird der gewünschten Heißdampftemperatur und Dampfmenge entsprechend eingestellt. Die Ventile 10,19,17, 25, 27 und 31 sind dagegen geschlossen und die Umwälzpumpe 23 abgestellt, so daß das Umwälzsystem ausgeschaltet ist. In diesem Zustand kann der Zwangdurchlaufkessel bis herab zu einer Teillast von etwa 30 % der Nennlast betrieben werden.During normal operation of the once-through boiler, the gate valve 9 and the superheated steam valve 15 are open and the feed water control valve 3 is set according to the desired superheated steam temperature and amount of steam. The valves 10, 19, 17, 25, 27 and 31, on the other hand, are closed and the circulation pump 23 is switched off, so that the circulation system is switched off. In this state, the once-through boiler can be operated down to a partial load of around 30% of the nominal load.

Bei einem Teillastbetrieb unterhalb von 30 % Nennlast werden die Kesselheizflächen 6, 7,13 und 14 durch Schließen des Absperrschiebers 9 in die beiden Heizflächengruppen 6,7 und 13,14 aufgeteilt und die Umwälzpumpe 23 eingeschaltet. Aus der ersten Heizflächengruppe 6, 7 strömt der Dampf durch die Umgehungsleitung 37 über das Regelventil 10 in die zweite Heizflächengruppe 13,14 und durch den geöffneten Heißdampfschieber 15 zu den Dampfverbrauchern. Die Menge des durch das Regelventil 10 strömenden Dampfes wird von dem Regler 11 so eingeregelt, daß der mit der Druckmeßstelle 41 gemessene Vordruck, also der Druck in der ersten Heizflächengruppe 6, 7, konstant bleibt. Damit diese Druckhaltung nicht aus ihrem Regelbereich kommt, muß der Druck in der ersten Heizflächengruppe 6, 7 höher sein als in der zweiten Heizflächengruppe 13,14.In a part-load operation below 30% of rated load, the boiler heating surfaces 6, 7,13 and 14 divided by closing the gate valve 9 in the two Heizflächengruppen 6,7 and 13,14 and the recirculation pump 23 are switched on. From the first heating surface group 6, 7 the steam flows through the bypass line 37 via the control valve 10 into the second heating surface group 13, 14 and through the opened superheated steam slide 15 to the steam consumers. The amount of steam flowing through the control valve 10 is regulated by the controller 11 so that the pre-pressure measured by the pressure measuring point 41 , that is, the pressure in the first heating surface group 6, 7, remains constant. So that this pressure maintenance does not come out of its control range, the pressure in the first heating surface group 6, 7 must be higher than in the second heating surface group 13, 14.

Der nicht in die zweite Heizflächengruppe 13,14 abströmende Dampf strömt über die Umlaufleitung 20 durch das Rückschlagventil 21 in den Mischsammler 22. In diesen fließt auch aus der Speisewasserleitung 2 durch die Einspritzleitung 26 mit dem Regelventil 27 so viel Einspritzwasser, daß das aus der Umlaufleitung 20 in den Mischsammler 22 eintretende Arbeitsmittel unter den Umwandlungspunkt gekühlt wird und der Umwälzpumpe 23 nur Wasser zufließt. Die Umwälzpumpe 23 drückt das Wasser durch das Regelventil 25 und die Blende 34 hinter der Blende 5 in die Speisewasserleitung 2, so daß es zur Aufrechterhaltung der Stabilität in der ersten Heizflächengruppe der der niedrigen Teillast entsprechenden Speisewassermenge überlagert wird. Die dem Zwangdurchlaufkessel durch die mit dem Speisewasserregelventil 3 und der Blende 5 versehene Speisewasserleitung 2 und durch die Einspritzleitung 26 zugeführte Speisewassermenge entspricht der über das Regelventil 10 abströmenden Dampfmenge, da die Summe der eingespeisten Wassermengen der aus dem Dampferzeuger abströmenden Dampfmenge entsprechen muß.The non-flowing in the second Heizflächengruppe 13,14 steam flows via the circulation conduit 20 through the check valve 21 22 to the mixing header These also flows from the feed water line 2 through the injection pipe 26 with the control valve 27 as much injection water that from the circulation line 20 working medium entering the mixing header 22 is cooled below the transition point and only water flows to the circulating pump 23. The circulating pump 23 pushes the water through the control valve 25 and the aperture 34 behind the aperture 5 into the feed water line 2, so that it is superimposed on the feed water quantity corresponding to the low partial load in order to maintain the stability in the first heating surface group. The amount of feed water supplied to the once-through boiler through the feed water line 2 provided with the feed water control valve 3 and the diaphragm 5 and through the injection line 26 corresponds to the amount of steam flowing out via the control valve 10, since the sum of the amounts of water fed in must correspond to the amount of steam flowing out of the steam generator.

Da andererseits die kleinste Last, die mit einem Zwangdurchlaufkessel gefahren werden kann, bekanntlich durch die Strömungs- und Wärme-übertragungsverhältnisse im Verdampfer 7 bestimmt ist und in allen Druckbereichen etwa 3011/o der Nennlast nicht unterschritten werden dürfen, wird das überlagerte Zwangumlaufsystem so eingeregelt, daß die Summe aus dem eingespeisten und dem umgewälzten Kühlmittel einen konstanten Kleinstwert nicht unterschreitet. Dieser Wert kann aber allein durch das Zwangumlaufsystem eingehalten werden, so daß der Zwangdurchlaufkessel auch über das Zwangumlaufsystem angefahren werden kann.On the other hand, there is the smallest load with a once-through boiler can be driven, as is well known, by the flow and heat transfer conditions is determined in the evaporator 7 and in all pressure ranges about 3011 / o of the nominal load must not be fallen below, the superimposed forced circulation system is regulated so that that the sum of the fed in and the circulated coolant is constant Does not fall below the smallest value. However, this value can only be achieved through the forced circulation system are adhered to, so that the once-through boiler also has the forced circulation system can be approached.

An dem Ausführungsbeispiel wird ferner die Ausbildung einer Regelung gezeigt, die einen vollautomatischen Betrieb des Zwangdurchlaufkessels bei Teillast und beim Anfahren ermöglicht. Die Regelung besteht aus mehreren getrennten Regelkreisen, denen folgende Aufgaben zufallen: Das von dem Druckregler 11 gesteuerte Regelventil 10 hält den Druck in der ersten Heizflächengruppe 6,7 und im Zwangumlaufsystem auf dem am Druckregler 11 eingestellten Sollwert. Der Druckregler 11 wird durch Druckimpulse beeinflußt, die der Umgehungsleitung 37 vor dem Regelventil 10 mittels der Druckmeßstelle 41 entnommen werden.The exemplary embodiment also shows the design of a control system that enables fully automatic operation of the once-through boiler at part load and when starting up. The control consists of several separate control loops, which have the following tasks: The control valve 10 controlled by the pressure regulator 11 maintains the pressure in the first heating surface group 6, 7 and in the forced circulation system at the setpoint set on the pressure regulator 11. The pressure regulator 11 is influenced by pressure pulses which are taken from the bypass line 37 upstream of the control valve 10 by means of the pressure measuring point 41.

Das Regelventil 27 in der Einspritzleitung 26 wird von dem Regler 28 so gesteuert, daß dem Mischsammler 22 durch die Einspritzleitung 26 so viel Wasser zuströmt, daß das aus dem Mischsammler 22 austretende und der Umwälzpumpe 23 zufließende Wasser stets etwa 20° C unter dem Umwandlungspunkt bleibt. Zu diesem Zweck ist dem Regler 28 ein Temperaturimpuls aufgeschaltet, der von einem in die Umlaufleitung 20 vor der Umwälzpumpe 23 eingebauten Temperaturfühler 39 abgegeben wird. Da der Druck durch Verstellung des Sollwertes am Druckregler 11 verändert werden kann, ist der Regler 28 zusätzlich noch von Druckimpulsen abhängig, die der Umlaufleitung 20 hinter dem Rückschlagventil 21 an der Druckmeßstelle 40 entnommen werden und den Sollwert des Reglers 28 verstellen.The control valve 27 in the injection line 26 is controlled by the controller 28 controlled so that the mixing header 22 through the injection line 26 so much water flows in that the exiting from the mixing header 22 and flowing to the circulating pump 23 Water always remains about 20 ° C below the transition point. For this purpose is the Controller 28 applied a temperature pulse, which was fed into the circulation line 20 in front of the circulation pump 23 built-in temperature sensor 39 is emitted. Since the Pressure can be changed by adjusting the setpoint on pressure regulator 11, the controller 28 is also dependent on pressure pulses from the circulation line 20 can be taken after the check valve 21 at the pressure measuring point 40 and adjust the setpoint of controller 28.

Die in die Heizflächengruppe 6,7 zurückströmende Umlaufwassermenge wird durch das Regelventil 25 so geregelt, daß diese zusammen mit der über das Speisewasserregelventil 3 einströmenden Speisewassermenge die erforderliche Kühlmittelmenge für die Heizflächengruppe 6,7 ergibt. Die Steuerung des Regelventils 25 erfolgt durch den Regler 32, der seine Impulse von den den Ventilen 3 und 25 nachgeschalteten Meßblenden 5 und 34 erhält.The amount of circulating water flowing back into the heating surface group 6,7 is regulated by the control valve 25 so that it, together with the amount of feed water flowing in via the feedwater control valve 3, produces the required amount of coolant for the heating surface group 6,7. The control valve 25 is controlled by the controller 32, which receives its pulses from the measuring orifices 5 and 34 connected downstream of the valves 3 and 25.

Der Regler 29 hat die Aufgabe, das Regelventil 24 in der Rücklaufleitung 38 der Umwälzpumpe 23 so zu steuern, daß die von der ungeregelten Pumpe 23 umgewälzte Wassermenge stets konstant bleibt. Zu diesem Zweck wird der Regler 29 von Impulsen beaufschlagt, die von den Wassermengen gegeben werden, die die Meßblenden 34 und 36 durchströmen. Im folgenden soll die Wirkungsweise an Hand eines Zahlenbeispieles erläutert werden: Soll der beispielsweise für eine Last von 360 t pro Stunde ausgelegte Zwangdurchlaufkessel auf Teillast, beispielsweise auf 120 t pro Stunde umgestellt, Heißdampftemperatur und -druck jedoch konstant gehalten werden, so werden die Einrichtungen des Umwälzsystems in Betrieb genommen und die Last auf 120 t pro Stunde abgesenkt. Danach wird der Absperrschieber 9 geschlossen. Der in der Heizflächengruppe 6, 7 entstehende Dampf strömt nun über die Umgehungsleitung 37 durch das Regelventil 10, das durch den Regler 11 in Abhängigkeit vom Dampfdruck gesteuert wird, in die Heizflächengruppe 13,14 und über den Heißdampfschieber 15 zum Verbraucher.The controller 29 has the task of controlling the control valve 24 in the return line 38 of the circulating pump 23 so that the amount of water circulated by the uncontrolled pump 23 always remains constant. For this purpose, the regulator 29 is acted upon by impulses which are given by the amounts of water which flow through the measuring orifices 34 and 36. In the following, the mode of operation will be explained using a numerical example: If the once-through boiler, designed for a load of 360 t per hour, for example, is to be switched to partial load, for example to 120 t per hour, but the superheated steam temperature and pressure are to be kept constant, the facilities of the The circulation system was put into operation and the load was reduced to 120 t per hour. Then the gate valve 9 is closed. The steam generated in the heating surface group 6, 7 now flows via the bypass line 37 through the control valve 10, which is controlled by the controller 11 depending on the steam pressure, into the heating surface group 13, 14 and via the superheated steam valve 15 to the consumer.

Die mit der Blende 33 gemessene Dampfmenge wird zusammen mit der durch die Blende 35 gemessenen Einspritzwassermenge auf den Regler 4 für das Speisewasser übertragen. Da die Einspritzwassermenge Null ist, wird die Speisewassermenge auf 120 t pro Stunde, der Dampfmenge entsprechend, eingestellt.The amount of steam measured with the aperture 33 is together with the through the aperture 35 measured injection water quantity on the controller 4 for the feed water transfer. Since the amount of injection water is zero, the amount of feed water is increased 120 t per hour, depending on the amount of steam.

Die Kühlmittelmenge von 120 t pro Stunde soll als Mindestmenge für die Heizflächengruppe 6,7 während des Teillastbetriebes konstant gehalten werden. Dieser Wert ist dem Regler 32 als Summe aus Speisewasser (gemessen mit der Blende 5) und Umwälzwasser (gemessen mit der Blende 34) aufgeschaltet. Da die Speisewassermenge 120 t pro Stunde beträgt, ist die Umwälzwassermenge Null und das Ventil 25 geschlossen. Die Umwälzpumpe 23 fördert bei geschlossenem Ventil 25 die als Mindestmenge festgelegte Umwälzwassermenge von 120 t pro Stunde im geschlossenen Kreislauf über die Pumpenrücklaufleitung 38.The coolant quantity of 120 t per hour should be kept constant as a minimum quantity for the heating surface group 6.7 during partial load operation. This value is applied to the controller 32 as the sum of the feed water (measured with the diaphragm 5) and circulating water (measured with the diaphragm 34). Since the feed water quantity is 120 t per hour, the circulating water quantity is zero and the valve 25 is closed. When the valve 25 is closed, the circulating pump 23 conveys the circulating water amount of 120 t per hour, which is defined as the minimum amount, in a closed circuit via the pump return line 38.

Wird dem Zwangdurchlaufkessel, dessen Zwangumlaufsystem in der beschriebenen Weise nach der Umschaltung auf Teillast im Gleichgewicht war, durch eine Verstellung des Sollwertes am Regler 4 zusammen mit einer entsprechenden Verstellung der Beheizung eine kleinere Last, beispielsweise 110 t pro Stunde vorgegeben, so strömt über das Regelventil 10 eine Dampfmenge von 110 t pro Stunde in die Heizflächengruppe 13,14 und über die Umlaufleitung 20 eine Arbeitsmittelmenge von 10 t pro Stunde in den Mischsammler 22. Infolge des Temperaturanstieges in der Umlaufleitung 20 wird entsprechend den Impulsen des Temperaturfühlers 39 durch den Regler 28 das Regelventil 27 geöffnet, so daß dem Mischsammler 22 über die Einspritzleitung 26 etwa 10 t pro Stunde Einspritzwasser zufließen, die den aus der Umlaufleitung 20 in den Mischsammler 22 eintretenden Dampf in Wasser verwandeln, dessen Temperatur etwa 20° C unter dem Umwandlungspunkt, d. h. bei unterkritischem Betrieb unter Sattdampftemperatur, liegt.If the once-through boiler, whose forced circulation system was in equilibrium after switching to partial load, is given a lower load, for example 110 t per hour, by adjusting the setpoint on controller 4 together with a corresponding adjustment of the heating, then flows through the control valve 10 a steam amount of 110 t per hour in the heating surface group 13,14 and via the circulation line 20 a working fluid amount of 10 t per hour in the mixing collector 22 Control valve 27 is open, so that the mixing header 22 about 10 t per hour of injection water flows through the injection line 26, which convert the steam entering the mixing header 22 from the circulation line 20 into water, the temperature of which is about 20 ° C below the transition point, ie at subcritical Operation below saturated steam temperature.

In Abhängigkeit von der in der Meßblende 33 gemessenen Dampfmenge und der in der Meßblende 35 gemessenen Einspritzwassermenge stellt der Regler 4 das Speisewasserregelventil3 auf eine Speisewassermenge von 100 t pro Stunde ein. Das von dem Regler 32 in Abhängigkeit von den Meßblenden 5 und 34 gesteuerte Regelventil 25 läßt 20 t pro Stunde des Umlaufwassers in die Heizflächengruppe 6,7 einströmen, so daß diese insgesamt von 120 t Kühlmittel pro Stunde durchströmt wird. Das über den Regler 29 in Abhängigkeit von den Meßblenden 34 und 36 gesteuerte Ventil 24 drosselt die der Umwälzpumpe 23 wieder zuzuführende Rücklaufwassermenge von 120 t pro Stunde auf 100 t pro Stunde.Depending on the amount of steam measured in the measuring orifice 33 and the amount of injection water measured in the measuring orifice 35, the controller 4 sets the feed water control valve 3 to a feed water amount of 100 t per hour. The control valve 25 controlled by the controller 32 as a function of the measuring orifices 5 and 34 allows 20 t per hour of the circulating water to flow into the heating surface group 6, 7 , so that 120 t of coolant per hour flows through it. The valve 24 controlled by the regulator 29 as a function of the measuring orifices 34 and 36 throttles the return water quantity to be fed back to the circulating pump 23 from 120 t per hour to 100 t per hour.

In dieser Weise kann die Teillast weiter abgesenkt werden, wobei stets eine Kühlmittelmenge von 120 t pro Stunde die erste Heizflächengruppe 6,7 durchströmt. Die unterste Grenze der Teillast ist erreicht, wenn die direkt eingespeiste Speisewassermenge Null wird und alles eingespeiste Wasser zum Kühlen des umlaufenden Dampfes gebraucht wird.In this way, the partial load can be reduced further, with a coolant quantity of 120 t per hour always flowing through the first heating surface group 6, 7. The lowest limit of the partial load is reached when the directly fed-in feed water quantity is zero and all fed-in water is used to cool the circulating steam.

Soll die Temperatur am Ende der ersten Heizflächengruppe in irgendeinem Betriebszustand erhöht werden, so braucht nur die zugeführte Wärmemenge wie beim normalen Zwangdurchlaufkessel vergrößert zu werden. Der Restverdampfungspunkt wandert dann entsprechend weiter in die vorgeschalteten Verdampferheizflächen zurück.Should the temperature at the end of the first heating surface group in any Operating state are increased, so only the amount of heat supplied as with normal once-through boiler to be enlarged. The residual evaporation point moves then back into the upstream evaporator heating surfaces accordingly.

Beim Anfahren kann es vorkommen, daß aus dem Sammler 8 noch Wasser in die zweite Heizflächengruppe 13,14 eintritt. Dieses verdampft zwar infolge der Druckabsenkung im allgemeinen sofort. Sicherheitshalber ist aber der zweiten Heizflächengruppe 13,14 ein Wasserabscheider 12 vorgeschaltet, von dem etwa sich abscheidende Wasserreste über eine Leitung 18 mit dem Ventil 19 abgeführt werden. Diese Leitung 18 mit dem Ventil 19 kann als zweite Anfahrleitung benutzt werden. Die Leitung 16 mit dem Ventil 17 ist die übliche Anfahrleitung.When starting up, it can happen that water still enters the second heating surface group 13 , 14 from the collector 8 . This generally evaporates immediately as a result of the pressure drop. To be on the safe side, however, the second heating surface group 13, 14 is preceded by a water separator 12, from which any water residues that may be separated out are discharged via a line 18 with the valve 19. This line 18 with the valve 19 can be used as a second start-up line. The line 16 with the valve 17 is the usual start-up line.

Wenn der Zwangdurchlaufkessel auch normalerweise über das Teillast- und Anfahrsystem abgefahren wird, um Speisewasser zu sparen, so bietet die Abfahrleitung 30 mit dem Abfahrventil 31 noch eine weitere Abfahrmöglichkeit, die besonders dann von Vorteil ist, wenn die Umwälzpumpe 23 einmal ausfallen sollte.If the once-through boiler is also normally shut down via the partial load and start-up system in order to save feed water, the shutdown line 30 with shutdown valve 31 offers another shutdown option, which is particularly advantageous if the circulation pump 23 should fail.

Die Erfindung ist nicht auf das Ausführungsbeispiel beschränkt. Beispielsweise kann auch der Absperrschieber 9 zwischen dem Vorüberhitzer 13 und dem Nachüberhitzer 14 angeordnet sein.The invention is not restricted to the exemplary embodiment. For example, the gate valve 9 can also be arranged between the pre-superheater 13 and the post-superheater 14.

Claims

Claims: 1. Method for start-up and part-load operation of once-through boilers with a moving residual evaporation point, where the boiler system during start-up and part-load operation by a gate valve in two series-connected Heating surface groups is divided, characterized in that the forced passage all or some of the heating surfaces of the first group when starting up and in partial load operation a forced circulation is superimposed by a water level free circulation system, whereby the circulated working fluid is cooled by feed water upstream of the circulation pump.

2. The method according to claim 1, characterized in that the amount of feed water to be injected depending on the temperature of the circulating working medium and the pressure is regulated in the circulation system so that the temperature of the pumped by the circulation pump Circulating water remains below the respective transformation point.

3. Device for carrying out the method according to claim 1 and 2, characterized in that a circulation line (20) is arranged between a feedwater control valve (3) and the gate valve (9) arranged between the two heating surface groups (6, 7 or 13, 14) is, into which an injection line (26) with a control valve (27) opens upstream of a circulation pump (23 ) and branches off from the feedwater line (2) upstream of the feedwater control valve (3).

4. Device according to claim 3, characterized in that a temperature-dependent controller (28) is arranged for the control valve (27) which is connected to a temperature sensor (39) arranged in front of the circulating pump (23) in the circulation line (20 ) and a pressure measuring point ( 40) is connected.

5. Device according to claim 3 and 4, characterized in that a mixing collector (22) is arranged at the junction of the injection line (26) and the circulation line (20) , to which a shut-off line (30) is connected via a shut-off valve (31) .

6. Device according to claim 3 to 5, characterized in that the gate valve (9) and its bypass line (37) with control valve (10) between the evaporator (7) and the preheater (13) are arranged.

7. Device according to claim 3 to 5, characterized in that the gate valve (9) and its bypass line (37) with control valve (10) between the pre-superheater (13) and the post-superheater (14) are arranged. B.

Device according to Claims 3 to 7, characterized in that a separating device (12) is arranged behind the shut-off valve (9) , to which a drainage line (18) with a shut-off valve (19) is connected.

9. Device according to claim 3 to 8, characterized in that a start-up line (16) with start-up valve (17) is arranged in a manner known per se behind the post-superheater (14).

10. Device according to claim 3 to 9, characterized in that the control valve (10) is assigned a pressure regulator (11) . Documents considered: German Patent No. 944 856; Communications from the Dürrwerke, No. 1, September 1956.