DE1551057A1

DE1551057A1 - Verfahren und Vorrichtung zum trockenen An- und Abfahren von Zwangdurchlaufkesseln

Info

Publication number: DE1551057A1
Application number: DE19661551057
Authority: DE
Inventors: Willibald Kraus
Original assignee: L&C Steinmueller GmbH
Current assignee: Hitachi Zosen Inova Steinmueller GmbH
Priority date: 1966-03-05
Filing date: 1966-03-05
Publication date: 1970-01-15
Also published as: GB1171204A; US3411484A; DE1578425A1

Description

"Verfahren und Vorrichtungen zum trockenen An- und Abfahren von Zwangdurchlauf kesseln"..

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum trockenen An- und Abfahren von Zwangdurchlaufkesseln, insbesondere solchen mit überlagerter Umwälzung bzw.-solchen mit senkrechten Wandrohren, sowie auf Vorrichtungen zum Durchfuhren dieses Verfahrens.

Es sind grundsätzlich zwei Verfahren zum Inbetriebsetzen von Zwangdurchlaufkesseln bekannt, nämlich das nasse und das trockene Anfahren. Beim nassen Anfahren wird der Zwangdurchlaufkessel bis zum Überhitzeraustritt mit Wasser gefüllt und durchströmt. Der Anfahrentspanner lit aa Kesselende angeordnet. Wird hingegen vor dem Überhitzer ein Trenngefäß eingebaut, dann läßt sich damit die Wasserphase im überhitzer vermeiden. Bei dieser Schaltung wird neben der Eindeutigkeit des Anfahrvorganges in strÖBungstechnieoher Hinsicht die wirtschaftlichste und iohonendite

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Inbetriebnahne eines Zwangdurchlaufkesseis ermöglicht, Insbesondere bei Verwendung hochlegierter Überhitzerwerkstoffe. Für das Dlockkraftwerk ergibt das trockene Anfahren mit zwischengeschaltetem Trenngefäß eine wesentliche Verkürzung der Anfahrzeit. Die Anfahrverluste bleiben besonders klein, wenn das Arbeitsmittel zur Kühlung der vor dem Trenngefäß liegenden Heizflächen mittels einer Pumpe umgewälzt wird und die Speisung erst mit beginnender Dampfabgabe einsetzt.

Die Nachteile der nassen Anfahrmethode sind durch vorstehende Ausführungen bereits aufgezeigt. Bei den bekannten trockenen Anfahrverfahren ist der Aufwand der Anfahr-Umwälzeinrichtung, bestehend aus dem Trenngefäß, der Umwälzpumpe, den Armaturen und den Verbindungsleitungen nachteilig. Insbesondere bei hohen Auslegungsparaaetern (Druck und Temperatur sowie Leistung) ist das Trenngefäß ein schwieriges Konstruktionselement mit großer Wanddicke, das nicht nur teuer ist, sondern auch die zulässige Kesseldynamik ungünstig beeinflußt.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren zum trockenen An- und Abfahren von Zwangdurohlaufkesseln zu entwickeln, das den Kaltstart ermöglicht sowie für den Warmstart aus den möglichen Betriebebedingungen und zum Abfahren geeignet ist.

Gekennzeichnet ist die Erfindung dadurch, daß die Wandrohre während des An- und Abfahrens duroh das alt Natur-

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umlauf zirkulierende Arbeitsmittel gekühlt werden. Vorzugsweise wird dabei das in Richtung zum Überhitzer mitgerissene Keeselwasser in einem als Wasserabscheider ausgebildeten KUhleraustrittskopf abgeschieden und in die Speieewasserfallrohre zurückgeführt.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich nicht nur auf ein Verfahren, sondern betrifft weiterhin Vorrichtungen zur Durchführung des erflndungsgemäften Verfahrene. Gemäß einer bevorzugten AusfUhrungsform einer Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist in dem während des An- und Abfahren» mit Naturumlauf betriebenen Rohrsystem ein Sammler vorzugsweise auf gleicher Höhe wie der Strahlapparat vorgesehen, dessen Einbauten eine Dampf- und Wassertrennung gestatten. Diese Trennung von Dampf und Wasser wird vorzugsweise durch eine oder mehrere in dem Sammler eingebaute, nach unten offene Rinnen ermöglicht.

Weiterhin bezieht sich die vorliegende Erfindung auf eine bevorzugte Ausftlhrungsform des unteren Teiles des Kühlers mit sich daran anschließendem KUhleraustrittskopf, dergestalt, daß das Ktihlerschutzrohr nach unten in den Kühleraustrittekopf fortgeführt wird, und zwar so weit, daß die den Dämpf vom KUhleraustrittskopf zur Überhitzereintrittsgruppe weiterfuhrenden Rohre oberhalb der unteren Schutzrohrberandung abzweigen.

In weiterer Ausbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Speisewasserfallrohre zur Unterstützung des Wasser-

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rücklaufes dUsenartig ausgeführt sind.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich weiterhin auf eine Kesselanlage, bei der sowohl das erfindungsgemäße Verfahren als auch die erfindungsgemäßen Vorrichtungen zur Durchführung des Verfahrens Anwendung finden. Diese erfindungsgemäße Kesselanlage wird in bevorzugter Weise derart aufgebaut, daß der in dem Rohrleitungssystem eingebaute Sammler mit dem Strahlapparat vorzugsweise auf gleicher Höhe angeordnet ist. Dabei ist vorzugsweise der mit dem Strahlapparat auf gleicher Höhe liegende Sammler oberhalb des oberen Sammlers der Wandberohrung angeordnet. Ferner 1st der Kiihleraustrlttskopf erfindungsgemäß so hoch Über dem Strahlapparat angeordnet, daß das abgeschiedene Wasser selbsttätig in das Speisewasserfallrohr abfließt.

Anhand der in den Zeichnungen dargestellten Figuren 1st die Erfindung an möglichen AusfUhrungsbeispielen näher erläutert.

Fig. 1 stellt im Prinzip ein Schaltschema des erfindungsgemäßen Verfahrens dar.

Fig. 2 stellt schematisiert eine Kesselanlage zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens unter Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtungen dar.

Flg. 3 stellt im Schnitt eine mögliche Ausbildung des

mit dem Strahlapparat vorzugsweise auf gleioher Höhe liegenden Sammlers dar.

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Pig. 4 let ein Schnitt längs der Linie IV - IV der Fig.3,

.Fig. 5 ein Schnitt längs der Linie V-V der Fig. 3.

Fig. 6 stellt im Schnitt den unteren Teil des Einspritz-

kühlera mit Austrittskopf zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens dar.

In der Fig. 1, die prinzipgemäß den Grundgedanken der vorliegenden Erfindung offenbaren soll, wird über die Leitung mit Absperrarmatur 2 und RUckschlagargan 3 das Speisewasser dem Vorwärmer k zugeleitet. Im weiteren Verlauf strömt das Arbeitsmittel über die Regelarmatur 5 zum Strahlapparat 6 und durch das Speisewasserfallrohr 7 in die Wandberohrung β* Hinter der Wandberohrung 8 gelangt das Arbeitsmittel über die Leitung 9 zur Abzweigstelle IO mit Einbauten 10a. Von der Abzweigstelle 10 wird ein Teilstrom des Arbeitsmittels, der sogenannte Rückstrom, Über die Leitung 11 unter Zwischenschaltung einer Rückschlagklappe 12 den Strahlapparat 6 wieder zugeführt. Der dem Speisewasser-

stroa entsprechende Dampfstrom wird von der Abzweigstelle 10 über die Leitung 13 zum ersten Einspritzkühler geleitet. Sodann strömt das Arbeitsmittel durch den al· Wasserabscheider ausgebildeten Kühleraustrittfkopf 15 über die Leitung 16 zur ersten Überhitzergrupp· 17 und weiter durch Verbindungeleitungen zum zweiten Einspritatktihler 18 und ichließlioh zur Überhitzeraustrittigruppt 19

und in die Frischdampfleitung 20 mit Absperrareatur 21.

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Das Prinzip der Erfindung besteht darin, daß während des An- und Abfahrens bei geschlossenen oder nur zu» Teil geöffneten Armaturen 2, 5 und 21 in dem Kreislauf 6 - 7 - 8 9 - 10 - 11 - 12 durch Naturumlauf des Arbeitsmittels die vYandrohre B gekühlt werden und daß das in Richtung zum überhitzer mitgerissene Kesselwasser in dem als Wasserabscheider ausgebildeten KUhleraustrittskopf 15 abgeschieden und über die Leitung 22 mit Rückschlagklappe 23 an der Stelle 2k in die an dieser Stelle vorzugsweise dtisenartig ausgebildeten Speisewasserfallrohre 7 zurückgefordert wird. Dadurch wird erreicht, daß der Dampf bevorzugt durch die Rohre 16, gekennzeichnet durch Pfeil "D", abströmt, während das Wasser bevorzugt durch die Leitung 22, gekennzeichnet durch Pfeil "W abläuft. DarUberhinaus ist es möglich, den KUhlerkopf 15 und die Leitung 22 über die Notablaßleitung 25 mit der Armatur 26 £U entleeren.

Die Figur 2 zeigt den Grundgedanken der Erfindung an einen konkreten Beispiel, und zwar an einem Zwangdurchlaufkessel mit Strahlrückförderung. Die Bezifferung stimmt alt dem Prinzipschema der Fig. 1 Uberein, desgleichen der Weg des Arbeitsmittels. Der KUhleraustrittskopf

ist so hoch über dem Strahlapparat 6 angeordnet, daß das

abgeschiedene Wasser selbsttätig in das Speisewasserfallrohr abfließt. Der geodätische Höhenunterschied zwitohen der Abzweigstelle IO und den unteren Sammlern 6a

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der Wandberohrung 8 ist groß. DarÜberhinaus liegt die Ab-

^z**iistelle 10 noch höher als die oberen Sammler 8b der . Wandberohrung 8. Somit sind gute Voraussetzungen für den Naturumlauf gegeben. ^Einbauten 10a in der Abzweigstelle 10 sorgen dafür, daß das wasser bevorzugt in die Leitung 11, der Dampf vorzugsweise in die Leitung 13 abstrttat. Die in Fig. 2 nicht bezifferten Heizflüchen und Tellstrom-Wärmetauscher mit Noteinspritzung bilden die ZwischenUberhitzer I und II. Ferner ist eine bevorzugte Brenneranordnung bei der erfindungsgemäOen Kesselanlage durch die Pfeile F₁ und F₂ angedeutet. ·

Die Figuren 3 bis 5 stellen eine bevorzugte Ausführungβform des Sammlers 10 mit den Einbauten XOa dar, dessen Wirkungsweise und Zweck oben beschrieben sind.

In der Figur 6, die eine bevorzugte Ausführungsform des unteren Teiles des Kühlers 14 mit sich daran anschließendem Kühlerauetrittskopf 15 darstellt, 1st das KUhlerschutzrohr 14a nach unten in den KUhleraustrlttskopf 15 fortgeführt und zwar so weit, daß die Rohre 16 oberhalb der unteren Schutzrohrberandung abzweigen.

Nachfolgend werden die Vorzüge der Erfindung gegenüber den bekannten Verfahren zum trockenen Anfahren von Zwangdurchlaufkesseln aufgezeigt.

. Das bisher erforderliche Trenngefäß, das im behandelten Beispiel hinter der Wandberohrung 6 in die Leitung 9 ein-

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zubauen wäre, müßte ausreichend dimensioniert sein, um während des Anfahrens ein Dampf-Wasser-Gemisch entsprechend ca 40 % der maximalen Dauerleistung zu trennen. Demgegenüber braucht im KUhleraustrittskopf 15 nur die vom

Dampf mitgerissene Wassermenge abgeschieden zu werden. Der Kopf 15 kann also wesentlich kleiner dimensioniert werden als ein Trenngefäß. Außerdem ist die Berechnungstemperatur für den Kopf 15 wegen der vorgeschalteten Einspritzeteile eindeutig definiert und niedriger als in der Leitung 9, in der ferner ein Tempera«turzuschlag für Berechnungsunsicherheit zu berücksichtigen ist. Die während des Anfahrens ie Kühleraustrittskopf 15 anfallende Wassermenge läuft selbsttätig (ohne Pumpe) infolge der Schwerkraft in das Speisewasserfallrohr 7 zurück, wenn der Austrittskopf 15 höher als der Strahlapparat 6 angeordnet wird, denn die Drücke im Strahlapparat C und im Kopf 15 sind annähernd gleich. Bei der in Fig. 2 gezeigten Kesselbaufora sind die erforderlichen Höhenunterschiede vorhanden. Insbesondere sind

dabei auch die zum Aufrechterhalten eines intensiven

Naturuialaufes gewünschten großen Höhen zwischen Abzweigstelle 10 und unteren Sammlern 8a der »Vandberohrung θ vorhanden. Bei einem erfindungsgemäß aufgebauten Kessel sind demgemäß auch keine Umwälzpumpen für den An- und Abfahrvorgang erforderlich.

Infolge des Wegfalls der Umwälzeinrichtung mit den dazugehörenden Regelkreis ist eine erhebliche Vereinfachung bei der Automatisierung des Anfahrvorganges zu erzielen.

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Claims

**. 3.1966 Pa 6617 Kl/Bo Patentansprüche

1.V Verfahren zum trockenen An- und Abfahren von Zwangdurchlaufkesseln, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandrohre während des An- und Abfahrens durch das mit Naturumlauf zirkulierende Arbeitsmittel gekühlt werden.

2.) Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g'e kennzeichnet, daß das in Richtung zum Überhitzer mitgerissene und in einem als Wasserabscheider ausgebildeten Ktihleraustrittskopf abgeschiedene Kesselwasser selbsttätig in die Speisewasserfallrohre zurUokläuft.

3.) Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeich net, daß in dem während des An- und Abfahrens mit Naturumlauf betriebenen Rohrsystem ein Sammler (10) mit Einbauten (IQa) vorgesehen ist,

4.) Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Einbauten (10a) als nach unten geöffnete Rinnen ausgebildet sind.

5.) Einspritzkühler zur Durchführung des Verfahrens naoh den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet , daß der Kühlerauitrittskopf (15) lot-

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recht angeordnet und das Schutzrohr (14a) des KUhlerteils (lli) nach unten in den Ktihleraustrittskopf (15) fortgeführt ist und die Austrittsrohre (If) oberhalb der unteren Berandung.des Schutzrohres (14a) abzweigen.

6.) Kesselanlage zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 und 2, unter Verwendung der Vorrichtungen nach den Ansprüchen 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet , daß der Sammler (10) mit dem Strahlapparat (6) vorzugsweise auf gleicher Höhe angeordnet ist.

7.) Kesselanlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Sammler (1O) höher als der obere Sammler (8 b) der Wandberohrung (8) angeordnet ist.

8.) Kesselanlage nach den Ansprüchen 6 und 7, d a durch gekennzeichnet, daß der Ktihleraustrittskopf (15) höher als der Strahlapparat (6) angeordnet ist.

9.) Kesselanlage nach den Ansprüchen 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß an der EinaUndungsstelle (24) der Rohre (22) die Speisewasserfallrohre (7) düsenartig ausgebildet sind.

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