DE1296654B - Verfahren zum Anfahren eines Zwanglaufdampferzeugers und Zwanglaufdampferzeugen zum Durchfuehren des Verfahrens - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Anfahren eines Zwanglaufdampferzeugers mit einem im Bypass zu einem zwischen einer Strahlungsheizfläche und dieser nachgeschalteten Heizflächen vorgesehenen Absperrventil angeordneten Trenngefäß, wobei 5 mittels einer Umwälzpumpe Arbeitsmittel durch die Strahlungsheizfläche umgewälzt wird und die nachgeschalteten Heizflächen von der Arbeitsmitteldurchströmung ausgenommen sind.

Bei einem bekannten Anfahrverfahren dieser Art «> wird mittels einer Umwälzpumpe das flüssige Arbeitsmittel dem Anfahrentspanner oder Trenngefäß entnommen und über die Economiserheizfläche, die Strahlungsheizfläche und eine dieser nachgeschaltete Berührungsheizfläche umgewälzt, wonach es wieder in den Anfahrentspanner gelangt. Die Umwälzmenge — gemessen in kg — ist hierbei groß, weil außer dem Flüssigkeitsinhalt der Strahlungsheizfläche auch der Flüssigkeitsinhalt der Economiserheizfläche, der der Strahlungsheizfläche nachgeschalteten Beruh- »0 rungsheizfläche und des Entspanners umgewälzt werden muß. Dabei wird der Dampferzeuger drucklos angefahren, so daß während des Erwärmens Dampfblasenbildung in der Strahlungsheizfläche stattfindet, was zu Störungen der Arbeitsmittelströmung führen kann, wenn, wie üblich, die Strahlungsheizfläche aus parallelgeschalteten Rohren besteht. Infolge der Dampfblasen steigt das Niveau im Entspanner, so daß flüssiges Arbeitsmittel aus dem Umwälzkreislauf abgelassen werden muß, wobei die in dem abgelassenen Arbeitsmittel steckende Wärmeenergie für ein schnelles Hochfahren des Dampferzeugers fehlt.

Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren für das Anfahren eines Zwanglaufdampferzeugers zu schaffen, das eine sehr frühe Dampferzeugung ermöglicht, um schon während der ersten Phase des Anfahrens Dampf zur Kühlung der der Strahlungsheizfläche nachgeschalteten Heizflächen zur Verfügung zu haben, und das es weiter ermöglicht, bereits kurze Zeit nach Inbetriebnahme des Dampferzeugers die diesem nachgeschaltete Turbine mit Anfahrdampf zu versorgen. Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß das Umwälzen lediglich über die Strahlungsheizfläche und die Umwälzpumpe unter hohem Druck stattfindet und erst beim Erreichen eines bestimmten darüberliegenden Druckes Arbeitsmittel aus der Strahlungsheizfläche in das Trenngefäß übergeführt wird.

Da bei dem erfindungsgemäßen Anfahrverfahren nur über die Strahlungsheizfläche und die Umwälzpumpe umgewälzt wird, ist die Umwälzmenge — gemessen in kg — wesentlich kleiner als bei dem bekannten Verfahren, denn Berührungsheizflächen und Trenngefäß sind nicht in die Umwälzung einbegriffen. Dadurch, daß das Umwälzen unter hohem Druck stattfindet, wird Dampfblasenbildung vermieden, so daß immer eine stabile Strömung vorhanden ist. Außerdem wird wegen des hohen Druckes des Arbeitsmittels der Wärmeübergang vom Feuer an das Arbeitsmittel verbessert. Somit steht schon nach ganz kurzer Zeit und bei kleinstem Feuer Dampf zur Kühlung der nachgeschalteten Heizflächen zur Verfügung. Gleichzeitig ist der Brennstoffverbrauch für das Anfahren sehr klein. Das erfindungsgemäße Verfahren umfaßt nur die erste Phase des Anfahrens, der weitere Verlauf des Anfahrens geschieht dann in bekannter Weise.
Nach einer vorteilhaften Ausführungsform des er-

findungsgemäßen Verfahrens erfolgt die Speisewasserzufuhr intermittierend.

Die Erfindung betrifft ferner einen Zwanglaufdampferzeuger zum Durchführen des neuen Verfahrens mit einem Absperrventil zwischen einer Strahlungsheizfläche und dieser nachgeschalteten Heizflächen und mit einer im Bereich der Strahlungsheizfläche vorgesehenen Umwälzpumpe sowie einer das Absperrventil umgehenden Leitung, die ein Drosselorgan und stromabwärts davon ein Trenngefäß aufweist. Der neue Dampferzeuger ist dadurch gekennzeichnet, daß die Saugseite der Umwälzpumpe zwischen dem Austritt der Strahlungsheizfläche und dem Absperrventil oder dem Drosselorgan so angeschlossen ist, daß das Trenngefäß von der Umwälzung ausgenommen ist.

Drei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der folgenden Beschreibung an Hand der Zeichnung erläutert. Es zeigt

F i g, 1 in schematischer Darstellung einen Zwanglaufdampferzeuger zum Durchführen des erfindungsgemäßen Anfahrverfahrens,

F i g. 2 und 3 in gleicher Darstellung zwei andere Ausführungsformen des Dampferzeugers.

Gemäß Fig. 1 ist in einem als Ganzes mit 1 bezeichneten Dampferzeuger eine Heizfläche 2 untergebracht, die im wesentlichen nur der Feuerstrahlung einer Feuerung 3 ausgesetzt ist. Die Feuerung 3 erhält über eine Leitung 4 Brennstoff, dessen Zufuhr mittels eines Einstellorgans 5 beeinflußt wird. Das Einstellorgan 5 wird mittels eines Servomotors 6 betätigt, der über eine Signalleitung 7 Signale empfängt, die von einem nicht gezeigten Laststeuer- und/ oder Anfahrgerät ausgehen.

In Richtung des Rauchgasstromes sind der Strahlungsheizfläche 2 mehrere Heizflächen nachgeschaltet, und zwar eine erste, zum großen Teil durch Berührung beheizte Überhitzerheizfläche 8, eine Zwischenüberhitzerheizfläche 9, eine zweite, durch Berührung beheizte Überhitzerheizfläche 10 und eine Economiserheizfläche 11. Die Economiserheizfläche 11 ist über eine Leitung 12 mit der Strahlungsheizfläche 2 verbunden, die über eine Leitung 13 an die Überhitzerheizfläche 8 angeschlossen ist. In der Leitung 13 befindet sich ein Abschlußventil 14. Die Strahlungsheizfläche 2 ist außerdem über eine LeitunglS mit der Leitung 12 verbunden, in der sich stromabwärts der Einmündung der Leitung 15 ein Absperrorgan 18, eine Umwälzpumpe 16 und ein Rückschlagventil 17 befinden.

Stromaufwärts des Abschlußventils 14 zweigt von der Leitung 13 eine Umgehungsleitung 19 mit Drosselorgan 20 ab, die in ein Trenngefäß 21 führt und die von dessen Dampf raum aus stromabwärts des Abschlußventils 14 in die Leitung 13 mündet. An den Wasserraum des Trenngefäßes 21 ist eine Leitung 22 angeschlossen, die ein Ventil 24 aufweist, das vom Wasserstand im Trenngefäß 21 beeinflußt ist. Hierzu sind ein Wasserstandmeßorgan 25 und ein Regler 26 vorgesehen. Die Leitung 22 führt über einen Einspritzkühler 27 und ein Absperrorgan 29 in einen Kondensator 28. Eine Zweigleitung 22' mit Absperrorgan 30 führt zum Entgaser 31 des Speisewasserbehälters 32.

Das Drosselorgan 20 in der Umgehungsleitung 19 ist von einem Druckregler 33 beeinflußt, der von einer Meßstelle stromaufwärts des Ventils 14 dem Druck des Arbeitsmittels in der Leitung 13 entspre-

chende Signale empfängt. Von der Umgehungsleitung 19 zweigt hinter dem Trenngefäß 21 eine Leitung 23 mit Drosselorgan 34 ab und mündet in die zum Einspritzkühler 27 führende Leitung 22.

Die Endüberhitzerheizfläche 10 ist über die Frischdampfleitung 35 mit dem Hochdruckteil 36 einer einen elektrischen Generator 37 antreibenden Turbinenanlage verbunden. In der Leitung 35 ist ein von der Drehzahl der Turbinenanlage beeinflußtes Drosselorgan 38 vorgesehen. Der Zwischenüberhitzer 9 ist zwischen dem Austritt des Hochdruckteils 36 und dem Eintritt des Niederdruckteils 39 der Turbinenanlage eingeschaltet, und dessen Austritt ist mit dem Kondensator 28 verbunden. Von diesem führt eine Kondensatleitung 40 zum Entgaser 31 des Speisebehälters 32. Die Leitung 40 enthält eine Kondensatpumpe 41 sowie einen dampfbeheizten Vorwärmer

42. Vom Speisewasserbehälter 32 führt eine Leitung

43, die eine Speisepumpe 44, ein Rückschlagventil 67, ein Absperrorgan 46 und einen dampfbeheizten Vorwärmer 45 enthält, zur Economiserheizfläche 11.

Vor dem Drosselorgan 38 in der Frischdampfleitung 35 zweigt eine Bypassleitung 47 mit Ventil 48 ab, die in die von der Umgehungsleitung 19 abzweigende Leitung 23 mündet. Das Bypassventil 48 wird von einem Druckregler 49 beeinflußt, der von einer Meßstelle an der Frischdampfleitung 35 dem Druck des Arbeitsmittels in dieser Leitung entsprechende Signale sowie von einem nicht gezeichneten Anfahrgerät Sollwertsignale empfängt. Das Drosselorgan 34 in der Leitung 23 wird von einem Temperaturregler 50 beeinflußt, der von einer Meßstelle an der Frischdampfleitung 35 der Temperatur des Arbeitsmittels in dieser Leitung entsprechende Signale sowie vom Anfahrgerät Sollwertsignale empfängt.

Das erfindungsgemäße Anfahrverfahren wickelt sich wie folgt ab. Zuvor wird, wenn die Möglichkeit besteht, daß das abzusperrende Rohrsystem nicht ganz mit Wasser gefüllt ist, Wasser aus dem Speisewasserbehälter 32 durch die Economiserheizfläche 11, die Strahlungsfläche 2, das Trenngefäß 21 und zurück in den Behälter 32 gepumpt. Es wird dann bei laufender Speisepumpe 44 das Drosselorgan 20 in der Umgehungsleitung 19 geschlossen und das Arbeitsmittel auf höheren Druck, beispielsweise überkritischen, gebracht. Die Strahlungsheizfläche 2 wird durch Schließen des Absperrorgans 46 von der Speisewasserzufuhr getrennt. Außerdem sind das Abschlußorgan 14 in der Leitung 13 und das Drosselorgan 38 in der Frischdampfleitung 35 sowie das Absperrorgan 29 in der Leitung 22 geschlossen, während das Bypaßventil 48 und das Absperrorgan 30 geöffnet sind. Es wird bei geöffnetem Absperrorgan

18 die Umwälzpumpe 16 in Betrieb gesetzt, die das in der Strahlungsheizfläche 2 befindliche Arbeitsmittel über das Rückschlagventil 17, die Strahlungsheizfläche 2 und die Leitung 15 umwälzt. Dann wird die Feuerung 3 gezündet. Das umgewälzte Arbeitsmittel erwärmt sich, und dessen Druck steigt dabei. Bei Erreichen eines vorbestimmten Grenzwertes für den Druck des Arbeitsmittels wird über den Druckregler 33 das Drosselorgan 20 in der Umgehungsleitung 19 geöffnet. Dadurch entweicht Arbeitsmittel aus der Strahlungsheizfläche 2 über die Leitungen 13 und

19 in das Trenngefäß 21 und entspannt sich dabei teilweise. Im Trenngefäß 21 trennen sich Wasser und Dampf, der über die Leitung 19 in die der Strahlungsheizfläche 2 nachgeschalteten Überhitzerheiz-

flächen 8 und 10 gelangt, diese Heizflächen kühlt und dann über die Frischdampfleitung 35, die Bypassleitung 47 und die Leitungen 23, 22 und 22' zum Speisewasserbehälter 32 strömt. Nachdem genügend Kühldampf vorhanden ist, kann über die Leitung 23 eine Teildampfmenge entnommen werden, um die Temperatur der Heizflächen 8 und 10 zu erhöhen. Die Temperaturerhöhung wird durch den Temperaturregler 50 überwacht, indem durch entsprechendes Beo tätigen des Drosselorgans 34 die Teildampfmenge in der Leitung 23 verändert wird. So wird durch Betätigen des Drosselorgans 34 in öffnendem Sinne die Teildampfmenge in der Leitung 23 vergrößert und damit die Kühldampfmenge in den Heizflächen 8 und 10 verkleinert, was einen Temperaturanstieg zur Folge hat. Das im Trenngefäß 21 anfallende Wasser gelangt über die Leitungen 22 und 22' in den Entgaser 31. Sofern der Dampf in der Frischdampfleitung 35 genügenden Druck und genügende Temperatur hat, kann ο das Drosselorgan 38 etwas geöffnet werden, so daß mindestens eine Teildampfmenge zum Anwärmen die Turbinenanlage 36, 39 und den Zwischenüberhitzer 9 durchströmt. Es wird die Speisepumpe 44 mit kleinster Fördermenge eingeschaltet und unter gleichzeitiger Vergrößerung des Feuers das Absperrorgan 46 geöffnet. Der Sollwert für den Druckregler 49 wird erhöht, so daß der Druck des Dampfes in den Heizflächen 8 und 10 steigt. Die Fördermenge der Speisepumpe 44 wird durch weiteres öffnen des Absperrorgans 46 und/oder durch Erhöhen der Pumpendrehzahl allmählich vergrößert. Wenn der Druck des Arbeitsmittels stromaufwärts und stromabwärts des Abschlußventils 14 annähernd gleich ist, wird dieses Ventil geöffnet. Bei Erreichen eines genügenden Dampfdruckes kann unter Schließen des Bypassventils 48 die Turbinenanlage hochgefahren und an das Netz geschaltet werden.

Sinkt beim Einschalten der Speisepumpe 44 die Temperatur und/oder der Druck des Arbeitsmittels

j am Austritt aus der Strahlungsheizfläche 2, so daß die Gefahr besteht, daß das Drosselorgan 20 schließt, so kann die Förderung der Speisepumpe diskontinuierlich erfolgen, indem die Speisepumpe wiederholt ein- und ausgeschaltet wird. Bei dieser Betriebsweise wird die Speisewasserzufuhr nach und nach auf den normalen Betriebswert gebracht.

Wenn die im Speisewasserbehälter 32 gespeicherte Wärmeenergie groß genug ist, wird das Absperrorgan 29 in der Leitung 22 geöffnet, so daß ein Teil des

) Arbeitsmittels in dieser Leitung über den Einspritzkühler 27 in den Kondensator 28 gelangt.

Bei der Ausführungsform nach F i g. 2 ist eine Leitung, die der von der Umgehungsleitung 19 abzweigenden Leitung 23 mit Drosselorgan 34 in F i g. 1 entspricht, weggelassen. Die vom Temperaturregler 50 ausgehenden Signale sind hier in F i g. 2 auf ein Begrenzungsorgan geschaltet, das über eine Signalleitung 54 mit dem Wasserstandsregler 26 verbunden ist. Das schon erwähnte, nicht dargestellte An» fahrgerät gibt im fortgeschrittenen Anfahrstadium über eine Signalleitung 66 Signale für den Sollwert der Dampftemperatur in der Frischdampfleitung 35, der mit der Zeit ansteigt, und zwar bis auf die Frischdampftemperatur. Dieser Sollwert wird im Begrenzungsorgan 53 mit dem Istwert der Dampftemperatur verglichen, und das Begrenzungsorgan gibt, sobald und solange der Istwert kleiner ist als der Sollwert, ein größer werdendes Signal in die Leitung 54, das

Claims (4)

den Regler 26 übersteuert und das Ventil 24 zusätzlich öffnet. Hierbei kann der Wasserinhalt im Trenngefäß 21 verlorengehen, so daß dann auch Dampf durch die Leitung 22 abgeführt wird. Überschreitet der Istwert der Dampftemperatur den Sollwert, so wird der Wert des Signals in der Leitung 54 kleiner, so daß das Ventil 24 im schließenden Sinne verstellt wird, und zwar so lange, bis der Regler 26 wieder seine Aufgabe übernimmt. An Stelle dieser beschriebenen Schaltung kann auch eine Schaltung vorgesehen sein, bei der das Signal in der Leitung 54 und das Ausgangssignal aus dem Regler 26 einem Auswahlorgan zugeführt werden, von dem aus dann in der eben beschriebenen Weise das Ventil 24 beeinflußt wird. Parallel zur Speisepumpe 44 ist eine Hilfsspeisepumpe 62 geschaltet, die etwa 10 % der maximalen Fördermenge der Speisepumpe 44 fördern kann und die über einen besonderen Mengenregelkreis beeinflußt wird. Dieser Regelkreis besteht aus einem Mengenmeßorgan 63, einem Regler 64 und einem nicht dargestellten Stellorgan an der Hilfsspeisepumpe 62. Der Regler 64 erhält über eine Signalleitung 65 Sollwertsignale vom Anfahrgerät. Wenn der Anfahrvorgang so weit gediehen ist, daß Kühldampf durch die «5 Heizflächen 8 und 10 strömt, wird zunächst die Hilfsspeisepumpe 62 eingeschaltet. Erst wenn diese Pumpe nicht mehr ausreicht, eine dem inzwischen vergrößerten Feuer entsprechende Arbeitsmittelmenge zu fördern, wird, gegebenenfalls unter Abschaltung der Hilfsspeisepumpe, die Speisepumpe 44 eingeschaltet und deren Fördermenge allmählich auf den normalen Betriebswert vergrößert. Ein weiterer Unterschied zum Dampferzeuger nach F i g. 1 besteht darin, daß in der Kondensatleitung 40 außer dem dampfbeheizten Vorwärmer 42 ein Vorwärmer 42' vorgesehen ist, der über eine Leitung 51 mit Absperrorgan 52 mit der Bypassleitung 47 und der aus dem Wasserraum des Trenngefäßes 21 führenden Leitung 22 in Verbindung steht. Bei dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 3 befindet sich die Umwälzpumpe 16 nicht wie in Fig. 1 im Vorlauf, sondern im Rücklauf, indem sie in die Leitung 15 zwischen dem Austritt der Heizfläche 2 und der Leitung 12 eingeschaltet ist. Stromaufwärts und stromabwärts des Abschlußventils 14 ist bei F i g. 3 ein Druckdifferenzmeßorgan 55 angeschlossen, das seine Meßsignale einem Servomotor 56 zuführt, der das Abschlußventil 14 betätigt. Außer dem Druckdifferenzmeßsignal erhält der Servomotor 56 über eine Signalleitung 57 auch ein Signal, das dem unteren Grenzwert für die Druckdifferenz entspricht. Dieses Signal kommt beispielsweise vom nicht dargestellten Anfahrgerät. Der Servomotor 56 öffnet das Abschlußventil 14 nur dann, wenn die Differenz der Drücke vor und hinter diesem Ventil den Grenzwert unterschreitet. Somit ist das Ventil 14 vor dem Öffnen entlastet, und ein Flattern des Ventils ist vermieden. Abweichend von den Ausführungsbeispielen nach Fig. 1 und 2 führt die Bypassleitung47 nicht direkt in die Leitung 22, sondern sie ist mit dem Eintritt und dem Austritt der Zwischenüberhitzerheizfläche 9 verbunden, die vom Hochdruckteil 36 und vom Niederdruckteil 39 der Turbinenanlage durch Absperrorgane 58 und 59 abgetrennt werden kann. Hinter dem Austritt aus der Zwischenüberhitzerheizfläche befindet sich in der Bypassleitung 47 ein Absperrorgan 60. Patentansprüche:

1. Verfahren zum Anfahren eines Zwanglaufdampferzeugers mit einem im Bypass zu einem zwischen einer Strahlungsheizfläche und dieser nachgeschalteten Heizflächen vorgesehenen Absperrventil angeordneten Trenngefäß, wobei mittels einer Umwälzpumpe Arbeitsmittel durch die Strahlungsheizfläche umgewälzt wird und die nachgeschalteten Heizflächen von der Arbeitsmitteldurchströmung ausgenommen sind, dadurch gekennzeichnet, daß das Umwälzen lediglich über die Strahlungsheizfläche (2) und die Umwälzpumpe (16) unter hohem Druck stattfindet und erst beim Erreichen eines bestimmten darüberliegenden Druckes Arbeitsmittel aus der Strahlungsheizfläche (2) in das Trenngefäß (21) übergeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Speisewasserzufuhr intermittierend erfolgt.

3. Zwanglaufdampferzeuger zum Durchführen des Verfahrens nach Anspruch 1 mit einem Absperrventil zwischen einer Strahlungsheizfläche und dieser nachgeschalteten Heizflächen und mit einer im Bereich der Strahlungsheizfläche vorgesehenen Umwälzpumpe sowie einer das Absperrventil umgehenden Leitung, die ein Drosselorgan und stromabwärts davon ein Trenngefäß aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Saugseite der Umwälzpumpe (16) zwischen dem Austritt der Strahlungsheizfläche (2) und dem Absperrventil (14) oder dem Drosselorgan (20) so angeschlossen ist, daß das Trenngefäß von der Umwälzung ausgenommen ist.

4. Zwanglaufdampferzeuger nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zur Speisepumpe (44) eine Hilfsspeisepumpe (62) mit kleinerer Fördermenge geschaltet ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen