DE1426697B2

DE1426697B2 - Zwangdurchlaufdampferzeuger mit einer Anordnung für das Anfahren und den Teillastbetrieb

Info

Publication number: DE1426697B2
Application number: DE1426697A
Authority: DE
Inventors: Walter Paul Florham Park Gorzegno; William Dollard North Caldwell Stevens; Albert John Clifton Zipay
Original assignee: Foster Wheeler Inc
Current assignee: Foster Wheeler Inc
Priority date: 1963-05-20
Filing date: 1964-05-20
Publication date: 1975-04-30
Also published as: US3338053A; DE1426697A1; FR1397636A; GB1073581A

Description

Die Erfindung betrifft einen Zwangdurchlaufdampferzeuger mit einer Anordnung für das Anfahren und den Teillastbetrieb, bestehend aus zwischen den Heizflächen angeordnetem Absperrorgan, einer in Strömungsrichtung vor dem Absperrorgan liegenden Abzweigleitung, in der ein Drosselorgan vorgesehen ist und die in einen Dampf-Wasser-Abscheider führt, dessen Dampfseite mit den in Strömungsrichtung hinter dem Absperrorgan liegenden Heizflächen in Verbindung steht.

Beim Anfahren derartiger Dampferzeugeranlagen werden lediglich 30% der Vollastspeisewassermenge eingespeist. Dabei ergibt sich die Schwierigkeit, daß die aus dieser Speisewassermenge anfänglich erzeugte Dampfmenge gering ist. Es ist bekannt (Literaturstelle Dürr—Mitteilungen Nr. 1, 1956), zwischen der Verdampferheizfläche und dem Dampf-Wasser-Abscheider ein Drosselventil anzuordnen, so daß bereits kurz nach dem Anfahren durch Druckreduzierung Dampf auftritt, der dann den Turbinen zugeführt wird. Bei dieser bekannten Anordnung wird der aus dem Dampf-Wasser-Abscheider abgeführte, durch Druckminderung erzeugte Dampf in einer weiteren Kesselheizfläche als Endüberhitzer überhitzt. Die Dampferzeugung ist jedoch auch bei dieser Anordnung vor allem in der ersten Phase des Anfahrbetriebes relativ gering. Außerdem ist bei dieser bekannten Anordnung der Wärmeübergang und damit der Wirkungsgrad der Anlage während des

ίο Anfahrbetriebes gering.

Es ist die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe, bei einem Zwangdurchlaufdampferzeuger der eingangs erwähnten Art die bei Beginn des Anfahrbetriebes erzeugte Dampfmenge gegenüber der bekannten Anlage wesentlich zu erhöhen, so daß die zum Anfahren benötigte Zeit vermindert und gleichzeitig damit die beim Anfahren und dem Betrieb mit Niederlast auftretenden relativ erhöhten Wärmeverluste vermindert werden.
Gemäß der Erfindung wird dies bei einem Zwangdurchlaufdampferzeuger der eingangs erwähnten Art dadurch erreicht, daß zusätzlich ein Drosselventil vorhanden ist, das vor einer vor der Abzweigstelle der Abzweigleitung liegenden Heizfläche angeordnefist.
Durch diese erfindungsgemäße Anordnung wird also durch die Reduzierung des Druckes der Dampfanteil der in die von der Abzweigstelle der Abzweigleitung liegenden Heizfläche eintretenden Dampfflüssigkeitsmischung wesentlich erhöht, so daß bereits sehr frühzeitig während des Anfahrbetriebes Dampf zur Verfügung steht und die während des gesamten Anfahrbetriebes anfallende Dampfmenge anteilmäßig größer als bei der bekannten Anordnung ist.

Außerdem wird der Wärmeübergang auf das Medium in der der Abzweigleitung vorgeschalteten Heizfläehe durch den verminderten Druck erheblich größer. So wird z. B. bei gleicher Rauchgasströmung und Arbeitsmittelmenge über die Überhitzerheizflächen und für die gleichen thermo-dynamischen Eintrittsbedingungen für Rauchgas und Arbeitsmittel durch eine Druckminderung von 250 atü auf 35 atü am Drosselventil der Wärmeübergang in den Heizflächen um über 50% erhöht.

Um eine bessere Anpassung an die unterschiedlichen Strömungsmengen während des Anfahr- und Vollastbetriebes zu ermöglichen, ist vorzugsweise eine das Drosselorgan überbrückende Bypassleitung mit Absperrventil vorgesehen, wobei die Bypassleitung bei Erhöhung der Strömungsmenge zugeschaltet wird.
Aus dem gleichen Grund kann das Drosselorgan eine Anzahl von Drosselventilen in Parallelschaltung und eine. Regelanordnung zur Betätigung dieser Drosselventile nacheinander aufweisen.

Um eine weitere Erhitzung des in den Dampf-Wasser-Abscheider strömenden Dampf-Wasser-Gemisches und damit einen noch höheren Dampfanteil zu erzielen, kann die von der Kesselheizfläche in den Dampf-Wasser-Abscheider führende Abzweigleitung vor dem Drosselorgan im Wärmetausch mit der vom Dampf-Wasser-Abscheider zu den Heizflächen führenden Leitung stehen.

Um die· in der Hauptdampfleitung beim Anfahrbetrieb benötigte Dampfmenge zu steuern, ist vorzugsweise ein Regelventil in der vom Dampf-Wasser-Abscheider zu den Heizflächen führenden Leitung zur Steuerung der Dampfmenge zu diesen Heizflächen vorgesehen.

Um dabei überschüssigen Dampf nutzbar zu machen, kann der Dampf-Wai.ser-Abscheider mit dem Hoch-

druck-Speisewasservorwärmer über eine Sattdampfleitung verbunden sein.

Durch die erfindungsgemäße Anordnung wird eine wesentliche Verbesserung der Wärmeübertragung in der Heizfläche vor dem Absperrorgan zur Verminderung der Anfahrzeit und entsprechend auch der Wärmeverluste beim Anfahren erreicht. Gleichzeitig wird in den Verdampferheizflächen zum Schutz dieser Heizflächen der volle Druck aufrechterhalten. Auch im Hinblick auf den Turbinenbetrieb hat die Erfindung erhebliche Vorteile. Insbesondere wird auch der Temperaturunterschied am Drosselorgan vermindert.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnungen an Ausführungsbeispielen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigt

F i g. 1 ein Strangschema einer Dampferzeugeranlage mit einer Ausführungsform eines Anfahrsystems gemäß der Erfindung, und

F i g. 2 ein Strangschema einer Drosselstelle gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.

In F i g. 1 ist schematisch eine Dampferzeugungsund Turbinenanlage mit Ekonomisem 12, Strahlungsheizflächen 14 und Konvektionsheizflächen 16 dargestellt. Ferner ist eine Überhitzungsheizfläche 22 und ein Endüberhitzer 24 vorgesehen. Während des normalen Betriebes verläuft die Arbeitsmittelströmung durch die Überhitzer und vom Ausgang des Endüberhitzers 24 zu einer Hochdruckturbine 26, wobei der Abdampf der Turbine bei 28 wieder erhitzt wird und durch eine Niederdruckturbine 30 und von da in einen Kondensator 32 strömt. Eine Kondensatpumpe 34 fördert das Arbeitsmittel aus dem Kondensator über Niederdruckvorwärmer 36 und Entgaser 38 zum Speisewasserbehälter 40, und von dort wird es durch Hochdruckvorwärmer 42 zum Ekonomiser 12 geführt.

Ein Dampf-Wasser-Abscheider 46 in einer Abzweigleitung 48 bildet einen Teil des Anfahrsystems. Die Abzweigleitung 48 mit Absperrventil 52 kommt vom Ausgang der Überhitzerheizfläche 22 und mündet in den Dampf-Wasser-Abscheider. Vom Dampf-Wasser-Abscheider führt eine Leitung 56 mit einem Ventil 58 zum Eingang des Endüberhitzers 24. Ferner ist in der Abzweigleitung 48 ein Einspritzkühler 54 und eine zusätzliche Bypassleitung 98 für das Ventil 52 vorgesehen. Das Anfahrsystem schließt außerdem ein Drosselventil 44 ein, das wie in F i g. 2 gezeigt, aus einer Anzahl von parallelgeschalteten Ventilen bestehen kann, welches oberstrom der Überhitzerheizfläche 22 angeordnet ist.

Von dem Dampfraum des Dampf-Wasser-Abscheiders 46 ausgehende Leitungen 60a führen zum Entgaser 38 und zum Hochdruckvorwärmer 42.

Das im Dampf-Wasser-Abscheider 46 anfallende Wasser wird durch die Leitung 68 zum Kondensatsammelbehälter 70 bzw. zum Hochdruckvorwärmer 42 abgeführt.

Ferner ist eine vom Ausgang des Endüberhitzers 24 zum Kondensator verlaufende und die Hochdruck- und Niederdruckturbine umgehende Leitung 76 mit einem Druckminderventil 78 und einem Einspritzkühler 80 unmittelbar oberstrom dem Einlaß des Kondensators vorgesehen, die über eine Abzweigleitung 60d mit Ventil 82 mit dem Dampfraum des Dampf-Wasser-Abscheiders verbunden ist

Zum Kaltanfahren des Zwangdurchlaufdampferzeugers wird eine Speisemenge von etwa 30% der Vollastspeisemenge in den Dampferzeuger eingespeist. Das Drosselventil 50 ist dabei geschlossen, das Drosselventil 52 geöffnet, so daß die gesamte Speisemenge über den Dampf-Wasser-Abscheider umläuft. Ebenso ist das Drosselventil 58 geschlossen, so daß der Endüberhitzer

ίο von der Speisewasserumwälzung ausgeschlossen ist. Nach Inbetriebnahme der Feuerung wird das Drosselventil 44 so weit gedrosselt, daß sich stromoberhalb der Drosselstelle 44 ein Druck von etwa 42 atü einstellt, wobei das Arbeitsmittel in der Drosselstelle 44 auf etwa 7 atü gedrosselt wird. Wenn die Temperatur des Arbeitsmittels oberhalb der Drosselstelle 44 eine vorbestimmte Temperatur, beispielsweise etwa 150° erreicht hat, werden die Drosselventile an der Drosselstelle 44 so eingestellt, daß der Druck stromoberhalb der Drosselstelle auf etwa 250 atü erhöht wird, entsprechend dem Vollastdruck für einen überkritisch arbeitenden Zwangdurchlaufdampferzeuger, bzw. auf 175 atü, bei einem Dampferzeuger, der unterkritisch-arbeitet. Wird die Beheizung weiter erhöht, tritt^durch die

Drosselung in der Drosselstelle 44 bereits ein erhöhter Dampfgehalt im Arbeitsmittelgemisch auf, wodurch auf Grund der höheren Strömungsgeschwindigkeit in der nachgeschalteten Überhitzerheizfläche 22 ein wesentlich höherer Wärmeübergang auftritt, so daß darin eine wesentliche Vergrößerung des Dampfgehaltes im Arbeitsmittel auftritt. In dem nachgeschalteten Dampf-Wasser-Abscheider wird das Arbeitsmittel in Dampf und Wasser getrennt, wobei in der ersten Phase des Dampfanfalles der Dampf zum Speisewasserhochdruck-Vorwärmer 42 geleitet wird, um die Speisewassertemperatur anzuheben.

Fällt im Dampf-Wasser-Abscheider eine ausreichende Menge an Dampf an, wird das Drosselventil 58 geöffnet, wodurch der im Dampf-Wasser-Abscheider anfallende Dampf in den Endüberhitzer strömt und diesen kühlen kann. Der durch den Endüberhitzer strömende Dampf wird, solange seine Temperatur noch nicht die für das Anfahren der Turbine vorgesehene Höhe erreicht hat, über die Leitung 76 und das Drosselventil 78 in den Kondensator abgeleitet. Erreicht der aus dem Endüberhitzer austretende Dampf die für das Anfahren der nachgeschalteten Turbine notwendige Temperatur, wird das Ventil 78 in eine Drosselstellung gebracht, so daß der Dampf zur Turbine strömen kann.

Durch die Einschaltung eines Drosselventils vor einer Heizfläche 22 vor der Abzweigleitung 48 wird erreicht, daß trotz hohem Druck des Arbeitsmittels in den dem Drosselventil vorgeschalteten Verdampferheizflächen eine frühzeitige Dampferzeugung ermöglicht wird, da durch das Vorhandensein eines Dampf-Wasser-Gemisches in der Überhitzerheizfläche 22 in dieser Heizfläche der Wärmeübergang wesentlich erhöht wird. Damit ist es möglich, bereits früher zum Anfahren der Turbine ausreichend Dampf zu erzeugen, als dies bei den bekannten Anlagen der Fall ist.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Zwangdurchlaufdampferzeuger mit einer Anordnung für das Anfahren und den Teillastbetrieb, bestehend aus zwischen den Heizflächen angeordneten Absperrorgan, einer in Strömungsrichtung vor dem Absperrorgan liegenden Abzweigleitung, in der ein Drosselorgan vorgesehen ist und die in einen Dampf-Wasser-Abscheider führt, dessen Dampfseite mit den in Strömungsrichtung hinter dem Absperrorgan liegenden Heizflächen in Verbindung steht, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich ein Drosselventil (44) vorhanden ist, das vor einer vor der Abzweigstelle der Abzweigleitung (48) liegenden Heizfläche (22) angeordnet ist.

2. Zwangdurchlaufdampferzeuger nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine das zusätzliche Drosselorgan (44) überbrückende Bypassleitung mit Absperrventil (94).

3. Zwangdurchlaufdampferzeuger nach Anspruch ' 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das zusätzliche Drosselorgan (44) eine Anzahl von Drosselventilen in Parallelschaltung und eine Regelanordnung (125) zur Betätigung dieser Drosselventile nacheinander aufweist.

4. Zwangdurchlaufdampferzeuger nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die "vpn der Kesselheizfläche (22) in den Dampf-Wasser-Abscheider (46) führende Abzweigleitung (48) vor dem Drosselorgan (52) im Wärmetausch mit der vom Dampf-Wasser-Abscheider (46) zu den Heizflächen (24) führenden Leitung steht.

5. Zwangdurchlaufdampferzeuger nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein Regelventil (58) in der vom Dampf-Wasser-Abscheider (46) zu den Heizflächen (24) führenden Leitung (56) zur Steuerung der Dampfmenge zu diesen Heizflächen (24).

6. Zwangdurchlaufdampferzeuger nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Dampf-Wasser-Abscheider (46) mit dem Hochdruck-Speisewasservorwärmer (42) über eine Sattdampfleitung (60) verbunden ist.