DE1242633B

DE1242633B - Verfahren zum Anfahren eines Zwangdurchlaufdampferzeugers aus warmem Zustand

Info

Publication number: DE1242633B
Application number: DES77738A
Authority: DE
Inventors: Walter Augsburger
Original assignee: Sulzer AG
Current assignee: Sulzer AG
Priority date: 1962-01-18
Filing date: 1962-01-26
Publication date: 1967-06-22
Also published as: GB982418A; NL126939C; CH390279A; NL275085A; BE627099A; US3219018A; ES284117A1

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. CL:

F22b

Deutsche KL: 13 g - 9

Nummer: 1242 633

Aktenzeichen: S 777381 a/13 g

Anmeldetag: 26. Januar 1962

Auslegetag: 22. Juni 1967

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Anfahren eines Zwangdurchlaufdampferzeugers aus warmem Zustand mit einem einem temperaturschockempfindlichen Endüberhitzer vorgeschalteten Überhitzer sowie mit je einer ein Ventil aufweisenden Arbeitsmittelabfuhrleitung zwischen Verdampfer und dem vorgeschalteten Überhitzer sowie zwischen letzterem und dem Endüberhitzer, wobei die Temperatur des Endüberhitzers und die Temperatur des Arbeitsmittels am Ende des vorgeschalteten Überhitzers gemessen werden.

Bei einem bekannten Zwangdurchlaufdampferzeuger sind dem Verdampfer drei Überhitzer nachgeschaltet, und zwischen Verdampfer und erstem Überhitzer sowie zwischen erstem und zweitem Überhitzer ist je eine Arbeitsmittelabfuhrleitung angeschlossen, während zwischen dem zweiten Überhitzer und dem temperaturschockempfindlichen Endüberhitzer keine solche Leitung vorgesehen ist. Das Anfahren dieses Dampferzeugers aus warmem Zustand geschieht in der Weise, daß in den Verdampfer Speisewasser gepumpt wird, das sich unter dem Einfluß der Hauptfeuerung erwärmt und dann zum Teil in den ersten Überhitzer weiterströmt, während der andere Teil über die zwischen Verdampfer und erstem Überhitzer angeordnete Arbeitsmittelabfuhrleitung aus dem Dampferzeuger herausgeführt wird. Die Aufteilung erfolgt in Abhängigkeit der Differenz der Temperatur am Ende des Verdampfers und der Temperatur am Ende des ersten Überhitzers. Das den ersten Überhitzer durchströmende Speisewasser wird durch eine Zusatzfeuerung weiter erwärmt und daraufhin nochmals geteilt in einen den zweiten Überhitzer durchströmenden Teil, der durch eine weitere Zusatzfeuerung verdampft und leicht überhitzt wird, und einen die zwischen dem ersten und dem zweiten Überhitzer angeordnete Arbeitsmittelabfuhrleitung durchströmenden Teil. Diese Aufteilung erfolgt in Abhängigkeit der Differenz der Temperaturen am Ende des ersten und des zweiten Überhitzers. Der leicht überhitzte Dampf strömt dann in den temperaturschockempfindlichen Endüberhitzer, so daß dabei kein Temperaturschock auftritt. Mit diesem Verfahren kann der Dampferzeuger nur langsam wieder hochgefahren werden, weil nur so kleine Mengen Speisewasser in den zweiten Überhitzer gelangen dürfen, wie in diesem verdampft und leicht überhitzt werden können. Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß eine gewisse Unsicherheit besteht, daß versehentlich doch einmal Speisewasser in den Endüberhitzer gelangt, wodurch dann in ihm Temperaturschockbeanspruchungen auftreten. Das Ver-

Verfahren zum Anfahren eines
Zwangdurchlaufdampferzeugers aus warmem
Zustand

Anmelder:

Gebrüder Sulzer Aktiengesellschaft,

Winterthur (Schweiz)

Vertreter:

Dipl.-Ing. H. Marsch, Patentanwalt,

Düsseldorf, Lindemannstr. 31

Als Erfinder benannt:

Walter Augsburger, Winterthur (Schweiz)

Beanspruchte Priorität:

Schweiz vom 18. Januar 1962 (592)

fahren ist auch kompliziert, da außer den Ventilen in den beiden Abfuhrleitungen auch die Stellorgane der beiden Zusatzfeuerungen bedient werden müssen, abgesehen davon, daß auch das Vorhandensein dieser Zusatzfeuerungen die Anlage verteuert.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Anfahren eines Zwangdurchlaufdampferzeugers aus warmem Zustand zu schaffen, das ein rasches Wiederhochfahren gestattet, wobei keine Temperaturschockgefahr besteht, und das keine Zusatzfeuerungen braucht. Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch, daß der Endüberhitzer in an sich bekannter Weise zunächst vom Arbeitsmitteldurchfluß ausgenommen wird und daß die Temperatur des Arbeitsmittels am Ende des vorgeschalteten Überhitzers durch Verändern der durchströmenden Arbeitsmittehnenge mit Hilfe eines der Ventile an die Temperatur des Endüberhitzers fortlaufend angeglichen und bei Erreichen der Angleichung der Arbeitsmitteldurchfluß durch den End-Überhitzer freigegeben wird.

Bei diesem Verfahren ist dadurch, daß der temperaturschockernpfindliche Überhitzer zunächst vom Arbeitsmitteldurchfluß ausgenommen wird, mit Sicherheit vermieden, daß Speisewasser in diesen Überhitzer gelangt; damit sind Temperaturschocks ausgeschlossen. Die Maßnahme des Absperrens des Endüberhitzers erlaubt zugleich ein rasches Wieder-

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hochfahren, da der Verdampfer und der vorgeschal- in Funktion der Zeit angebracht. Über der Skala 26 tete Überhitzer schon gleich bei verhältnismäßig ist ein Zeiger 27 bewegbar, der bei eingeschaltetem großem Feuer von verhältnismäßig großen Arbeits- Gerät mit gleichbleibender Geschwindigkeit von links mittelmengen durchströmt werden. Durch das Mes- nach rechts über die Skala läuft und so den jeweisen der Arbeitsmitteltemperatur am Ende des vor- 5 ligen Stand des Anfahrvorganges anzeigt. Ferner ist geschalteten Überhitzers und der Temperatur des über der Skala 26 ein Zeiger 28 bewegbar, dessen Endüberhitzers oder der diesen bestreichenden jeweilige Stellung eine Temperatur an einer bestimm-Rauchgase läßt sich sicher der Augenblick für das ten Stelle des Dampferzeugers wiedergibt (nähere Freigeben des Arbeitsmitteldurchflusses in den End- Erläuterungen dazu weiter unten). Die in F i g. 1 geüberhitzer bestimmen, wobei dieser dann von einer io strichelt eingezeichnete Linie kann an dem Gerät 25 verhältnismäßig großen Arbeitsmittelmenge durch- vorhanden sein; sie dient hier zum besseren Verströmt wird. Als besonders vorteilhaft wirkt sich ständnis des Anfahrens aus warmem Zustand, was dabei aus, daß das Verfahren einfach auszuführen später beschrieben wird.

ist, zumal keine Zusatzfeuerungen eingeschaltet, kon- Zwischen dem vorgeschalteten Überhitzer 11 und

trolliert und später wieder ausgeschaltet werden 15 dem Endüberhitzer 16 zweigt eine in einen Bypass-

müssen. Abscheider 13 mündende Leitung 47 mit Ventil 12

Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfin- ab. Das Ventil 12 ist mit einer Regelvorrichtung 17 dung wird außer der Temperatur des Arbeitsmittels versehen, die von einem Temperaturfühler 15 ein der am Ende des vorgeschalteten Überhitzers der Arbeits- Temperatur t₂ des Arbeitsmittels in der Leitung 47 mitteldruck im Dampferzeugerrohrsystem gemessen 20 entsprechendes Signal und von dem Anfahrgerät 25 und je eine der beiden Messungen für die Beeinflus- ein Sollwertsignal t_{2 s} erhält. Außerdem erhält die sung je einer der vor und hinter dem vorgeschalteten Regelvorrichtung 17 vom Anfahrgerät 25 ein oberes Überhitzer entnommenen Arbeitsmittelmengen ver- und ein unteres Grenzwertsignal a_max und a_min.
wendet. Zum Beispiel wird die vor dem vorgeschal- Von der Frischdampfleitung 7 zweigt eine zum teten Überhitzer entnommene Arbeitsmittelmenge in 25 Abscheider 13 führende Bypass-Leitung 19 ab, deren Abhängigkeit des Arbeitsmitteldruckes und die hinter Bypass-Ventil 20 mit einer Regelvorrichtung 60 verdem vorgeschalteten Überhitzer entnommene Arbeits- bunden ist, die ein dem Druck p_b in der Frischdampfmittelmenge in Abhängigkeit der Temperatur des leitung 7 entsprechendes Signal erhält sowie von dem Arbeitsmittels am Ende dieses Überhitzers beeinflußt. Anfahrgerät 25 ein Sollwertsignal p_bS. Zwischen der

Die Erfindung wird an Hand der Zeichnungen 30 Heizfläche 5 und der Heizfläche 10 ist ein Tempe-

nachfolgend beschrieben. Es zeigen raturfühler 14 vorgesehen, der ein der Arbeitsmittel-

F i g. 1 und 2 in schematischer Darstellung zwei temperatur t_± entsprechendes Signal einer Regelvor-

Ausführungsbeispiele von Dampferzeugern zum richtung 62 zuführt, die ein Sollwertsignal J_{1 s} vom

Durchführen des Verfahrens nach der Erfindung. Anfahrgerät 25 erhält. Der Ausgang der Regelvor-

Der Dampferzeuger nach F i g. 1 ist für über- 35 richtung 62 ist mit einem Stellorgan 66 verbunden, kritischen Betrieb ausgelegt. In der Brennkammer 1 das entsprechend dem von der Regelvorrichtung 62 ist als Wandbekleidung eine die Umwandlungszone abgegebenen Signal die Fördermenge der Speisedarstellende Heizfläche 5 angeordnet, an die sich pumpe 34 beeinflußt. Das Stellorgan 66 ist mit dem Überhitzerheizflächen 10, 11 und 16 anschließen, die Anfahrgerät 25 verbunden, das an das Stellorgan ein im Rauchgaszug 2 bzw. in dem Verbindungskanal 3 40 Grenzwertsignal W_min für die Mindestspeisewasserangeordnet sind. In der Brennkammer 1 ist ferner menge abgibt. Über eine Leitung 69 mit Ventil 70 ein Zwischenüberhitzer 36 untergebracht. Der End- wird dem Dampferzeuger Brennstoff zugeführt. Dazu überhitzer 16 besteht aus temperaturschockempfind- gehört eine Regelvorrichtung 71, die vom Anfahrlichem Werkstoff, z. B. austenitischem Stahl, und gerät 25 ein der jeweils erforderlichen Brennstoffmuß durch besondere Maßnahmen gegen schroffe 45 menge entsprechendes Signal F erhält.
Temperaturänderungen beim Anfahren aus warmem Im Dampferzeuger ist im Bereich der zu schützen-Zustand geschützt werden. Im Rauchgaszug 2 be- den Heizfläche 16 ein den diese Heizfläche befinden sich noch Vorwärmerheizflächen 31, die einer- streichenden Rauchgasen ausgesetzter Temperaturseits mit der Heizfläche 5 und andererseits mit der fühler 75 vorgesehen, der mit dem Anfahrgerät 25 Speiseleitung 32 verbunden sind. 50 verbunden ist und somit ein der Temperatur t_s dieser

Zwischen den Heizflächen 5 und 10 zweigt eine Rauchgase entsprechendes Signal an das Anfahrgerät in den Speisewasserbehälter 37 mündende Leitung 42 25 abgibt, das diese Temperatur mittels des Zeigers mit Druckhalteventil 6 ab. Zu dem Ventil 6 gehört 28 anzeigt. Diese Temperatur stimmt im wesenteine Regelvorrichtung 44, die von einem Druckfühler liehen mit der Temperatur der Heizfläche 16 überein. 45 ein dem Arbeitsmitteldruck p_a in der Leitung 42 55 Es ist auch möglich, den Temperaturfühler 75 in entsprechendes Signal und von einem Anfahrgerät 25 oder an der Heizfläche 16 selbst anzubringen,
her ein Sollwertsignal p_aS empfängt. Das Anfahr- Beim Wiederanfahren des Dampferzeugers, d. h. gerät 25, von dem in F i g. 1 die Frontplatte wieder- nach einer Betriebsunterbrechung von einigen Stungegeben ist, ist an sich bekannt und besteht beispiels- den, wenn also der Dampferzeuger noch warm ist, weise aus einer drehbaren Achse, auf der Kurven- 60 spielen sich folgende Vorgänge ab: Zunächst wird scheiben angeordnet sind, die Regelöldrucke er- durch die Brennkammer 1, den Kanal 3 und den zeugen. Das Anfahrgerät kann mit einem nicht dar- Rauchgaszug 2 für einige Minuten Luft geblasen gestellten Laststeuergerät des Dampferzeugers korn- (Zeitpunkt 0), um die Gefahr einer Explosion etwa biniert sein. Auf der in der Frontplatte des Anfahr- im Kessel noch vorhandener brennbarer Gase auf gerätes vorgesehenen Skala 26 ist mit ausgezogenen 65 jeden Fall auszuschließen. Dabei wird die noch heiße Linien der Verlauf der vom Anfahrgerät gegebenen Brennkammer gekühlt, weiter hinten liegende Teile Sollwerte der einzelnen Regelgrößen und der Ver- des Kessels dagegen eher aufgewärmt. Die Tempelauf einiger vom Anfahrgerät gegebener Grenzwerte ratur t₃ am Temperaturfühler 75 bleibt im wesent-

lichen gleich, wie sich aus der gestrichelten Linie t_s auf der Skala des Anfahrgerätes 25 ergibt. Das Bypass-Ventil 20 sowie die Turbineneinlaßventile sind geschlossen, die Ventile 6 und 12 sowie die Verbindung vom Abscheider 13 zum Zwischenüberhitzer 36 sind dagegen geöffnet. Nach dem Spülen der Brennkammer wird die Speisewasserzufuhr eingeschaltet (Zeitpunkt I), indem eine minimale Speisewassermenge W_min von 20 bis 30% der Vollastmenge von der Speisepumpe 34 gefördert wird. An der Abzweigstelle der Leitung 42 teilt sich die Speisewassermenge in einen zunächst größeren, durch die Leitung 42 in den Speisewasserbehälter 37 zurückströmenden Teil und einen kleineren, durch die Heizflächen 10 und 11 und die Leitung 47 in den Bypass-Abscheider 13 strömenden Teil. Aus dem Abscheider 13 fließt dieser Teil ebenfalls wieder in den Speisewasserbehälter 37 zurück. Mit diesem geringen Speisewasserdurchlauf durch die Heizflächen 10 und 11 wird das Arbeiten der Temperaturfühler 14 und 15 sichergestellt. Sie haben beide in dieser Zeit nur anzeigende Wirkung, da die vom Fühler 14 beeinflußte Speisepumpe 34 und das vom Fühler 15 beeinflußte Ventil 12 infolge des Einflusses der Signale W_min bzw. a_min noch unterstellt sind. Ein Weiterströmen des Arbeitsmittels über die Leitung 47 hinaus in die Heizfläche 16 ist während dieser Zeit verunmöglicht, weil sowohl das Bypass-Ventil 20 als auch die Turbineneinlaßventile geschlossen sind, wie eingangs vorausgesetzt.

Das Feuer wird gezündet (Zeitpunkt II) und auf Kleinstlast eingestellt, wonach sich das Wasser in der Heizfläche 5 erwärmt. Die Temperatur in den Heizflächen 10 und 11 wird langsam hochgefahren, indem von dem Anfahrgerät 25 der Sollwert t_2S für die Regelvorrichtung 17 eingeschaltet (Zeitpunkt III) und nach Programm langsam erhöht wird. Dabei ändert sich die Durchflußmenge durch das Ventil 12, die vom Temperaturfühler 15 beeinflußt wird, indem bei sinkender Temperatur t₂ das Ventil 12 in schließendem Sinn betätigt wird, und umgekehrt. Bei der Entspannung im Ventil 12 verdampft das Arbeitsmittel zum Teil. Dampf und Wasser werden im Bypass-Abscheider 13 getrennt. Das Wasser fließt zum Speisewasserbehälter 37, während der Dampf dem Zwischenüberhitzer 36 zu dessen Kühlung zugeführt wird und danach in den Kondensator gelangt.

Beim Hochfahren der Heizflächen 10 und 11 erwärmt sich auch der nicht von Arbeitsmittel durchströmte Endüberhitzer 16, dessen Temperatur praktisch mit der der Rauchgase — gemessen mit dem Temperaturfühler 75 — steigt (vgl. Kurve t_s). Sobald die Temperatur t₂ des Arbeitsmittels am Temperaturfühler 15 sich nur noch um einen kleinen vorgegebenen Betrag von der Rauchgastemperatur t_s unterscheidet oder dieser gleich ist (Schnittpunkt der Kurve t_{2 s} und der Zeiger 27 und 28; Zeitpunkt IV), wird der Sollwert p_aS für den vom Ventil 6 gehaltenen Druck p_a erhöht. Wenn der Druck im Rohrsystem den Sollwert p_bS für das Bypass-Ventil 20 überschreitet, beginnen das Bypass-Ventil 20 zu öffnen und das Ventil 6 zu schließen. Das Arbeitsmittel beginnt damit, den Endüberhitzer 16 zu durchströmen, ohne daß in diesem Temperaturschocks auftreten könnten, da Arbeitsmitteltemperatur und Rauchgastemperatur praktisch gleich sind.

Sobald das Bypass-Ventil 20 die Druckhaltefunktion voll übernommen hat und das Ventil 6 ganz geschlossen ist, wird auch das Ventil 12 geschlossen, indem der obere Grenzwert a_max auf Null zurückgenommen wird (Zeitpunkt V).

Im weiteren Verlauf des Anfahrvorganges wird bei gleichbleibender Speisewassermenge die Brennstoffzufuhr vergrößert (Zeitpunkt VI), so daß die Rauchgastemperatur t_z weiter zunimmt. Später wird dann, wie an sich bekannt, nach und nach die Brennstoffmenge vergrößert, wobei die Speisewassermenge

ίο durch den Einfluß der Regelvorrichtung 62 nachfolgt, bis die Frischdampftemperatur erreicht ist und das Bypass-Ventil 20 geschlossen und die Turbineneinlaßventile geöffnet werden können.
Gemäß Fig. 2, in der die mit entsprechenden Teilen in Fig. 1 übereinstimmenden Teile gleiche Bezugszahlen haben, ist das Dampferzeugerrohr in drei hintereinandergeschaltete Heizflächen 4, 9, 16 unterteilt, von denen die Heizfläche 4 Vorwärmer und Verdampfer, die Heizfläche 9 Vorüberhitzer und die Heizfläche 16 Endüberhitzer ist. Diese letzte Heizfläche wird während des Anfahrens vom Arbeitsmitteldurchfluß ausgenommen. Das Anfahrgerät ist hier zugleich als Laststeuergerät 78 ausgebildet, das auch während Betriebsperioden eingeschaltet ist, in denen Dampf zur hier nicht dargestellten Turbinenanlage geführt wird. Von dem Laststeuergerät 78, dessen Aufbau an sich bekannt ist, ist die Frontplatte gezeigt, vor der ein Handrad 79 mit Zeiger angebracht ist, das aus einer Stellung 0 in zwei Anfahrstellungen A₁, A₂, sechs Laststellungen 1 bis 6 und eine Abfahrstellung Z gedreht werden kann. Vom Laststeuergerät 78 gehen Signalleitungen aus, die, wie in dem Beispiel nach Fig. 1, zu Regelvorrichtungen 44,17, 60, 62 bzw. 71 führen.

Abweichend von dem Beispiel nach Fig. 1 sind das Ventil 6' in der hinter der Heizfläche 4 abzweigenden Leitung 42 von der Temperatur t₂ hinter der Heizfläche 9 und das Ventil 12' in der hinter der Heizfläche 9 abzweigenden Leitung 47 von dem Druck p_c zwischen den Heizflächen 9 und 16 beeinflußt. Das der Temperatur t₂ entsprechende Signal wird der Regelvorrichtung 17 zugeführt, die das Ventil 6' betätigt. Das dem Druck p_c entsprechende Signal wird auf die das Ventil 12' betätigende Regelvorrichtung 44 gegeben. Die Leitung 47 mündet — wenn ein Zwischenüberhitzer vorhanden ist — in den Bypass-Abscheider 13 und sonst in den Speisewasserbehälter 37. In letzterem Fall führt die Dampfleitung aus dem Abscheider zum Kondensator, und es kann die Verbindung der Leitung 47 mit dem Bypass-Abscheider 13 wegfallen. Zur Regelung der Temperatur des aus dem Endüberhitzer 16 austretenden Dampfes wird in bekannter Weise in Abhängigkeit von der Temperatur i₄ Wasser eingespritzt.

Der Anfahrvorgang der Anlage nach F i g. 2 geht im Prinzip in gleicher Weise vor sich wie derjenige bei der Anlage nach Fig. 1, indem das Handrad79 zunächst, gegebenenfalls stufenweise, in die Stellung A₁ gedreht wird, woraufhin eine Speisewasser-

mindestmenge durch die Heizfläche 4 und zum Teil durch dei Heizfläche 9 umgewälzt wird und sich unter dem Einfluß der inzwischen eingeschalteten Feuerung erwärmt. Wenn die Temperatur^ der Temperatur t₃ im wesentlichen angeglichen ist, wird bei-

spielsweise ein akustisches Signal gegeben, woraufhin das Handrad 79 in die Stellung A₂ weitergedreht werden kann und der Arbeitsmitteldurchfluß in die letzte Heizfläche 16 freigegeben wird.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Anfahren eines Zwangdurchlaufdampferzeugers aus warmem Zustand mit einem einem temperaturschockempfindlichen Endüberhitzer vorgeschalteten Überhitzer sowie mit je einer ein Ventil aufweisenden Arbeitsmittelabfuhrleitung zwischen Verdampfer und dem vorgeschalteten Überhitzer sowie zwischen letzterem und dem Endüberhitzer, wobei die Temperatur des Endüberhitzers und die Temperatur des Arbeitsmittels am Ende des vorgeschalteten Überhitzers gemessen werden, dadurch gekennzeichnet, daß der Endüberhitzer (16) in an sich bekannter Weise zunächst vom Arbeitsmitteldurchfluß ausgenommen wird und daß die Temperatur des Arbeitsmittels am Ende des vorgeschalteten Überhitzers (10, 11) durch Verändern der durchströmenden Arbeitsmittelmenge mit Hilfe eines der Ventile (6, 12) an die Temperatur des Endüberhitzers (16) fortlaufend angeglichen und bei Erreichen der Angleichung der Arbeitsmitteldurchfluß durch den Endüberhitzer (16) freigegeben wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß außer der Temperatur des Arbeitsmittels am Ende des vorgeschalteten Überhitzers (10, 11) der Arbeitsmitteldruck im Dampferzeugerrohrsystem gemessen wird und daß je eine der beiden Messungen für die Beeinflussung je einer der vor und hinter dem vorgeschalteten Überhitzer (10, 11) entnommenen Arbeitsmittelmengen verwendet wird.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Beeinflussung der vor dem vorgeschalteten Überhitzer (10, 11) entnommenen Arbeitsmittelmenge in Abhängigkeit des Arbeitsmitteldruckes und die Beeinflussung der hinter dem vorgeschalteten Überhitzer (10, 11) entnommenen Arbeitsmittelmenge in Abhängigkeit der Temperatur des Arbeitsmittels am Ende dieses Überhitzers erfolgen.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Zeitschrift »Dürr-Mitteilungen«, 1957, H. 3, S. 9; »Mitteilungen der VGB«, Oktober 1961, S. 345;
»Transactions of the Asme, November 1953,
S.1408 ff.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

709 607/78 6.67 ® Bundesdruckerei Berlin