DE1551051A1 - Zwangdurchlaufdampferzeuger mit Rezirkulation von Arbeitsmittel - Google Patents

Description

Für Offenlegung bestimmt ' p. 15 51 051.7

Gebrüder Sulzer Aktiengesellschaft, Winterthur/Schweiz

Zwangdurchlaufdampferzeuger mit Rezirkulation von Arbeitsmittel

Die Erfindung bezieht sich auf einen Zwangdurchlaufdampferzeuger mit Rezirkulation von Arbeitsmittel, das stromunterhalb einer Heizfläche entnommen und mittels mindestens eines Strahlapparates stromoberhalb zurückgeführt wird, wobei dem Strahlapparat als Treibmittel Speisewasser zugeführt wird.

Bei einem bekannten Dampferzeuger dieser Art ist der Strahlapparat in zwei vom zurückgeführten Arbeitsmittel nacheinander durchströmte Stufen unterteilt, und die Treibdüse jeder Stufe ist über eine mit einem Auf-Zu-Ventil versehene Zweigleitung mit der Speisewasserleitung verbunden. Diese bekannte Anordnung erfüllt die Aufgabe₉ beim An- und Abfahren des Dampferzeugers eine ausreichende Arbeitsmitte 1strömung in der Brennkammerheizfläche aufrechtzuerhalten ₃ so dass keine Ueberhitzung der Rohre dieser Heizfläche auftritt.» Die beiden Stufen des Strahlapparates sind so dimensioniert, dass' sie wechselweise allein und auch gemeinsam in Betrieb genommen werden können» Beim Umschalten von einer Stufe auf die andere₃ beim Zuschalten dar zweiten Stufe wie aueh beim Abschalten einer oder beider Sttifea tritt der Nachteil auf _s dass rege Itechn-i seh© Störungen in dsn Dampferzeuger hineingetragen werian«, die dossom Batriebs^erhaltsn empfindlich loeeinträeh- tigSn₉

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•die Verwendung eines Strahlapparates keine regeltechnischen Störungen im Betriebsverhalten des Dampferzeugers zur Folge hat. Erfindungsgemäss wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass der Strahlapparat einen lastabhängig verstellbaren und dabei den Querschnitt des Treibmittelstromes an der Mischstelle verändernden Teil aufweist. Bei dem erfindungsgemässen Dampferzeuger entfallen jegliche Ventile im Zusammenhang mit dem Strahlapparat. Dieser ist über den ganzen Lastbereich vom gesamten Speisewasserstrom durchströmt, und die riickgeführte Arbeitsmittelmenge wird auf einfache Weise durch den den Treibmittelstromquerschnitt verändernden Teil eingestellt. Damit werden regeltechnische Störungen vom Dampferzeuger ferngehalten, so dass dessen Betriebsverhalten über den gesamten Lastbereich gut ist. Durch die lastabhängige Verstellbarkeit des den Treibmittelstromquerschnitt ändernden Teils wird eine optimale Anpassung der Rezirkulation an die Last erreicht, d. h. dass ein unnötiger Leistungsaufwand der Speisepumpe vermieden wird. Ausserdem können wegen des Fehlens der Auf-Zu-Ventile keine mit diesen verbundene Nachteile, wie z. B. Undislitigkeiten und Erosionen an den Ventilspindeln, auftreten.

Nach einer ^vorteilhaften Ausfiüirungsform der Erfindung bestsht der den TreibmittelstromqiisrsRhnitt ändernde Teil aus einem im Strahlapparatgehäuse längsverschiebbar angeordneten Rohr, das an die das rezirkulierende' Arbeitsmittel führende Leitung anges Ohio 3 sei; ist»

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Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der folgenden Beschreibung anhand der Zeichnung erläutert_s die Zwangdurchlaufdampferzeuger in schematischer Darstellung zeigt.

Gemäss Fig. 1 besteht der Zwangdurchlaufdampferzeuger im wesentlichen aus einer Economiserheizfläche 5, einer durch den Wärmeeinfall hochbelasteten Verdampferheizfläche 20 und einer Ueberhitzerheizflache 22. Die Heizflächen sind im Arbeitsmittelstrom in Reihe geschaltet. Die nicht dargestellte Feuerung des Dampferzeugers befindet" sich im Bereich der Heizfläche 20, von wo aus dann die Rauchgase in Richtung des Pfeiles R an der Ueberhitzerheizflache 22 und der Economiserheizflache 5 entlangströmen. Zwischen die Economiserheizfläche 5 und die Verdampferheizfläche 20 ist ein Strahlapparat 6 eingeschaltet. Das Gehäuse des Strahlapparates 6 besteht im wesentlichen aus einer Treibkammer 7, einer ZufUhrkammer 9 und einem die beiden Kammern verbindenden zylindrischen Teil 10. An die Treibkammer 7 ist die von der Economiserheizfläche 5 kommende Leitung 17 angeschlossen und an die Zuführkammer 9 eine Rezirkulationsleitung 30_s die von einem zwischen die Verdampferheizflache 20 und die üeberhitzerheizflache 22 eingeschalteten Flüssigkeitsabscheider 21 kommt. Der zylindrische Teil 10 dient als Führung für eine hohle Düsennadel 8, die in axialer Richtung verschiebbar ist und die dabei den Querschnitt des die Treibkammer 7 durchströmenden Treibmittelstromes verändert. Der Treibkammer 7 ist in bekannter Weise ein Mischrohr 11 und ein Diffusor 12 nachgeschaltet. Zwischen dem Diffusor 12 und der Heizfläche 20 ist ein Mengenmessorgan 50 vorgesehen, das über

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einen Regler 51 mit einem Servomotor 16 verbunden ist. Der Servomotor 16 weist ein Ritzel 15 auf, das mit der Verzahnung 14 einer Stange 13 zusammenwirkt, die mit der Diisenhohlnadel 8 verbunden ist. Dem Regler 51 wird über eine Signalleitung 52 von einem nicht dargestellten Laststeuergerät ein Sollwertsignal zugeführt.

Die Economiserheizflache 5 ist mit einem Speisewasserbehälter 1 über eine Speisewasserleitung 18 verbunden, in der eine Speisepumpe 2, ein dampfbeheizter Vorwärmer 3 und ein Rückkühler 4 vorgesehen sind. Der Rückkühler 4 ist primärseitig über eine Leitung 19 mit der Rezirkulationsleitung 30 und über eine Leitung 32 mit dem Speisewasserbehälter 1 verbunden. Von der üeberhitzerheizfläche 22 führt eine Frischdampfleitung 2 5 mit Ventil 23 zu einer Turbine 24, deren Austritt in einen Kondensator 26 mündet. Der Kondensator 26 steht über eine Kondensatpumpe 2 7 und zwei dampfbeheizte Vorwärmer 28 und 2 9 mit dem Speisewasserbehälter 1 in Verbindung.

In der Speisewasserleitung 18 hinter der Speisepumpe 2 ist ein Mengenmessorgan 40 vorgesehen, das über einen Speisewasserregler 41 auf die Speisepumpe 2 wirkt. Der Regler 41 erhält ausserdem ein vom Niveau im Flüssigkeitsabscheider 21 abhängiges Signal als Führungsgrösse, das von einem Niveaumessorgan 42 über eine Signalleitung 33 abgegeben wird. Ausserdem erhält der Regler 41 noch ein Dampfmengensignal, das mittels eines Dampfmengenorgans 45 hinter dem Flüssigkeitsabscheider 21 abgenommen und über einen Regler 45 als Störgrösse aufgeschal-

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tet ist. Das Niveaumessorgan 42 wirkt ausserdem über eine Signalleitung 35 und einen Regler 43 auf ein Ventil 31 in der zum Ruckkühler 4 fahrenden Leitung 19.

Im Betrieb des Dampferzeugers wird Speisewasser aus dem Behälter 1 mittels der Speisepumpe 2 Über die Speisewasserleitung 18 der Economiserheizfläche 5 zugeführt, von wo aus es über die Leitung 17, die Treibkammer 7, das Mischrohr 11, den Diffusor in die Verdampferheizflache 20 gelangt. Danach tritt das zum grössten Teil verdampfte Arbeitsmittel in den Abscheider 21, aus dem der dampfförmige Teil in die Ueberhitzerheizfläche 22 und danach über die Frischdampfleitung 25 zur Arbeitsleistung in die Turbine 24 strömt. Der hier entspannte Dampf wird dann im Kondensator 26 niedergeschlagen und mittels der Kondensatpumpe 27 in den Speisewasserbehälter 1 gefördert. Die Menge desjäem Dampferzeuger zugefUhrten Speisewassers wird vom Messorgan 40 gemessen und vom Speisewasserregler 41 geregelt, indem die Drehzahl der Speisepumpe 2 verändert wird. Die im Abscheider 21 vom Dampf abgetrennte Flüssigkeit wird über die ReZirkulationsleitung 30 in die Verdampferheizflache 20 zurückgeführt, indem sie von dem durch die Treibkammer 7 strömenden Speisewasser angesaugt wird

und nach Durchströmen der Zuführkammer 9 und der Hohlnadel 8 sich in dem Mischrohr 11 mit dem Treibmittel vermischt. Die die Verdampferheizfläche 20 durchströmende Arbeitsmittelmenge wird vom Messorgan 50 gemessen und als Istwert dem Regler 51 zugeführt, in dem der Istwert mit dem Sollwert verglichen wird. Auf Grund dieses Vergleiches wird der Servomotor 16 gesteuert, der durch axiales Verschieben der Hohlnadel 8 den Treibmittelstromquer-

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schnitt an der Mischstelle verändert und damit die aus dem Abscheider 21 riickgeführte Arbeitsmittelmenge einstellt. Wird, ausgehend von der Vollast des Dampferzeugers, die zugeführte Brennstoffmenge verkleinert, so steigt das Niveau im Abscheider 21,

wodurch über die Signalleitung 33, den Regler 41 und die Speisepumpe 2 die Speisewassermenge verringert wird. Dies hat einen verringerten Durchfluss durch die Verdampferheizflache 20 zur Folge, so dass das vom Messorgan 50 abgegebene Signal kleiner wird. Auf Grund dieses Signals wirkt der Regler 51 auf den Servomotor 16 in dem Sinne, dass dieser die Hohlnadel 8 in Fig. 1 etwas nach oben verschiebt, wodurch der Querschnitt des Treibmittelstromes verkleinert wird und sich der Druck des Treibmittels in der Treibkammer 7 erhöht und damit auch dessen Austrittsgeschwindigkeit in das Mischrohr 11. Dies hat eine Vergrösserung der rUckgeführten FlUssigkeitsmenge aus dem Abscheider 21 zur Folge, so dass damit die der Verdampferheizfläche 20 zugeführte Gesamtwassermenge wieder dem über die Leitung 52 zugeführten Sollwertsignal entspricht.

Für den Dampferzeuger ist vorgesehen, dass die Speisepumpe 2 eine minimale Wassermenge fördert, die nicht unterschritten werden darf, z. B. 15 % der Vollastarbeitsmittelmenge. Dies wird mit bekannten und hier nicht dargestellten Mitteln erreicht. Unterschreitet nun die Kessellast die der minimalen Wassermenge entsprechende Last, so steigt das Niveau im Abscheider 21 auf einen Grenzwert, der in dem Regler 43, der hier als Grenzregler ausgebildet ist, ein Grenzwertsignal auslöst, das das Ventil 31

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öffnet. Bei kleinster Last fliesst also ein Teil des im Abscheider 21 abgeschiedenen Wassers über die Leitung 19, den Ruckkühler 4 und die Leitung 32 in den Speisewasserbehälter 1 zurück. Auch bei kleinsten Lasten wird somit die gewünschte Wassermenge in die Verdampferheizflache 20 eingeführt, ohne dass der Druck der Speisewasserpumpe unzulässig erhöht werden müsste..

Nach einer nicht gezeigten Ausführungsform der Erfindung ist es möglich, das Messorgan .50 wegzulassen. Die Hohlnadel 8 wird dann direkt vom Laststeuergerät, das dann statt des Mengensollwertes ein Stellungssignal gibt, über den Regler 51 und/oder Servomotor 16 verstellt. Dies ist möglich, da die Stellung der. Hohlnadel im wesentlichen nur von der Last abhängig ist.

Weiter ist es möglich, die Messignale der Organe 50 und 42 gegenüber der Anordnung nach Fig. 1 vertauscht wirken zu lassen, d. h. dass das Signal in der Leitung 33 auf den Regler 51 wirkt, während das Signal des Mengenmessorgans 50 auf den Speisewasserregler 41 gegeben wird.

Bei dem Ausführungsbeispiel· nach Fig. 2 ist der Dampferzeuger im wesentlichen gleich aufgebaut wie in Fig. 1, es zeigt jedoch eine regeltechnische Verfeinerung durch Kombinationen von Regelsignalen. Gemäss Fig. 2 wirkt das Messignal des Niveaumessorgans 42 Über die Leitung 33 sowohl auf den ein Speiseregelventil 2¹ verstellenden Speisewasserregler 41 als auch auf den Hohlnadel·- regler 51, wobei In beiden Fällen den Reglern noch ein Regler 60 bzw. 61 vorgeschaltet ist. In analoger Welse wirkt das Messignal

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des Mengenmessorgans 50 sowohl auf den Hohlnadelregler 51 als auch auf den Speisewasserregler 41, wobei wiederum bei den Reglern ein Regler 62 bzw. 63 vorgeschaltet ist. Fig. 2 zeigt ferner ein Laststeuergerät .65, das die einem Brenner 66 über Leitungen 67 und 68 zugeführte Luft- bzw. Brennstoffmenge einstellt und das über Signalleitungen 69 und 70 Führungsgrössen für die Regler 41 bzw. 51 abgibt. Im Block des Reglers 43, der die bei Unterschreiten der minimalen Last überschüssige, in den Speisewasserbehälter zurückgeführte Flüssigkeitsmenge über das Ventil 31 einstellt, ist das Uebertragungsverhalten dieses Reglers dargestellt. Steigt die Eingangsgrösse χ über einen Grenzwert von X₀, so beginnt die Ausgangsgrösse y linear anzusteigen, d. h. wenn χ kleiner ist als X₀, so ist y =0 — das Ventil 31 also geschlossen — und wenn χ grosser ist als X₀, ist y grosser als 0 — das Ventil 31 öffnet mehr und mehr.

Schliesslich zeigt das Ausführungbeispiel nach Fig. 2 einen Rohrkühler 80 in der Rezirkulationsieitung 30, in dem das aus dem Flüssigkeitsabscheider 21 zurückgeführte Wasser vor dem Eintritt in den Strahlapparat 6 mit Hilfe von Speisewasser zurückgekühlt wird.

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Claims (4)

Patentansprüche

1. Zwandurchlaufdampferzeuger mit Rezirkulation von Arbeitsmittel, das stromunterhalb einer Heizfläche entnommen und mittels mindestens eines Strahlapparates stromoberhalb zurückgeführt wird, wobei dem Strahlapparat als Treibmittel Speisewasser zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Strahlapparat einen lastabhängig verstellbaren und dabei den Querschnitt des Treibmittelstromes an der Mischstelle verändernden Teil aufweist.

2. Dampferzeuger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der den Treibmittelstromquerschnitt ändernde Teil aus einem im Strahlapparatgehäuse längsverschiebbar angeordneten Rohr besteht, das an die das rezirkulierende Arbeitsmittel führende Leitung angeschlossen ist.

3. Dampferzeuger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der den Treibmittelstromquerschnitt ändernde Teil mit einem Servomotor verbunden ist, der an ein die Menge des dl© Heizfläche durchströmenden Arbeitsmittels messendes Organ angeschlossen ist.

4. Dampferzeuger nach Anspruch 1, mit Flüssigkeitsabscheider hinter der Heizfläche, dadurch gekennzeichnet₉ dass der den Treibmittelstromquerschnitt ändernde Teil mit einem Servomotor verbunden ist, der an ein das Niveau im Abscheider messendes Organ angeschlossen ist.

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