DE1576883A1 - Durchlauf-Dampferzeuger - Google Patents

Description

• Durchlauf-Dampferzeuger Das Hauptpatent bezieht sich auf einen Durchlauf-Daupferzeuger, dessen Gesamtrohrsystem ohne Zwischenschaltung von Sammlern oder anderen Misch- und Trenngefäßen durchgehend geführt und durch einen die Heizflächen nicht ve : schmutzenden °rürmeträjer beheizt ist. Die Erfindung hat besondere Bedeutung für Durchlauf-Dampferzeuger, die mit Reaktorwärme aufgeheizt Herdeng bei denen beispielsweise als Wärmeträger ein Wi jns des Reaktors heranjezogen wird.
• Bei eine4 C02 -gekühlten Reaktor mit einer Gastsmperatur von beispielavsise 650 °C kann man für den letzten ?eil des dbarhitzera keine ferritischen Werk2toffe mehr verwenden, oelbst wenn die Dampftemperatur entsprechend niedriger liegt. Man ist daher gezwun;eng den Uberhitzer aus euatenitischen St::hlen herzustellen, weil das Kohlensäuregas bei den hohen Temperaturen die ferritischen Werkstoffe angreifen würde. Austenitioehe Werkstoffe sind aber bekanntlich sehr empfindlich geben Temperaturschocks. Beim schnellen übereng auf einen neuen Betriebszustand oder bei plötzlich Winkender W3rmeleistung muß mit solchen Temperaturschocks gerechnet werden. Um bei herkömmlichen Durchln uf-Dsmpferzeugerng die mit fossilen Brennstoffen beheizt werden, solche Temperaturschocke zu vermeiden, hvt man dort bisher Maßnahwen treffen können, um eine Uberapeieung des Kessels oder anderag für den Überhitzer gefährliche Temperaturspränge zu verhindern. Beim konventionellen Kessel sind im allgemeinen Temperaturmeß$tellen zwischen den Heizflächen an geeigneter Stelle vorhanden; zusätzlich hierzu oder auch für sich allein hat man auch durch Einbau von Flaschen, oder anderen Vorrichtungen wirksam verhindern können, daß kälterer Dampf oder gar flüssiges Arbeitsmittel in den Uberhitzer gelangt.

  Dp sfegenUber ist es bei einem Durchlauf--Dampferzeüger der

  eingangs becchilderten Art nicht ratsam oder bar unmöglich,

  innerhalb der Aufwär-astreeae Temperaturmeßatellen, TrenGefUße

  oder dergleichen anzuordnent de der Durchlauf-LLdampferzeu@;er

  aus vielen parallel an,;eordneten Rohrstriln_-en bc:s t-?-it, die

  ohne jede Mischstelle im Gegenstrom zum G02-Gas durchsetzt

  werden, sodaß keine Möglichkeit für den Dingau e..ner Flasche

  Lit Wasueratand oder einer Mischstelle zur einvendfreien

  .Temperaturmesaugg mehr besteht. Man könnte vielleicht daran

  denken, Thermoelemente oder andere Temgaraturmeßgsrite an

  einer Auswahl der zahlreichen 2arallelstrünje des Durohlauf-

  syeteme anzubriajen. ßine solche Maßnahme wäre aber bei

  einem Reakterkessel nicht benü-;end bƒtriebsaieäier, da diese

  Moßetellen nach Fertigstellung des Reaktors nicht mehr

  zugänglich sind Außerdem müßten die 2eUapparaturen der

  mitunter starken mecbanischen Beanspruchung durch das mit

  hoher Geschwindigkeit strömende CO`-Gas standhalten.

  Gemäß dem Haup .patent werden diese Naciatƒile dadurch be-

  seitigt, daG an Stelle von Temperaturmessungen inrlorhalb

  der Aufheizstrecke des Kessels der Druckverlust des Kessels

  bei Vollast oder enderen definierten lastzust:nden und bei

  voller Frischdampf temperatur als Maß äür das richtige

  Verhältnis von Speisewasser zu Wärmeleistung herangezogen wird.

  Das Iiauftnatent sieht einen 1ncitkorrekturregler vor,

  der unter Vermeidung von Tempe-aturmeßstellen in Bereich

  dar aufrhei --zune rse:3E@erte des Kesseldrucaver lustes und der

  Durch::etzrnenbe, gegebenenfalls zusamwen mit =ieE::jorten der

  Endtemperatur, lsufcrd zu;;eleitet werden, woLei die-er I,nnt-

  :kvrr@kturregleräie Speisewasserrufuhr und die F@eialeiG:tuiiü .

  zumindest In dem Muße zitpincndcr in :Zini"lan" brin-;t# d.eß bei

  ti.er"anz; r=uf einen anderen :`3etrxob$zust-und ein T,apcx:atur:choc£

  Im `.@berlatzer vermiedon wird.Dabei ;cenn d.ei-.- Le.-:tkcarx#sktur--

  regler eine ßinrichtunt; vor;;aselialt ,t saixi! Inder dito

  goßworte alt vor;ye=_;evenen @c@:ac@hu,i:orl zwischenpe@.sur:,,,.-,.

  :%ructs"efälle und -2ndtelageratur ver:;3ichen und nuetw ewrtet

  worden*

  In Veiterbildunri diesen xriuzigs eieht die A";4rtirdufit, vors,

  vcrx@dc:.r:i.ic@ez

  bei @laitdruckbutricb, d.h. bei laatabhä.nii<"

  13etriebsdrucu eine äollwurtkorrektur vorzunehmen. :.:io

  Erlindun& b2utelit darin, bei UloitdratcLbetrieb antr#r ltaui'ƒn;ier

  ;:b@#r..attlung von @:l@w@si.n@1Qn d:: Lao : und df3sa:.;i.@`ua;:oe

  in einer dem Inztkorrekturre ;ler vorGeach:alteteß :iiiiriclttunf4

  den Druokverluot deu hos3aala zu ezToolitien und eine

  ä411partverstelltutg Im Dereioh dessüllt@f:rtB@,@U@.Ci'.c:l` äorätes

  zu bewirken.

  An fiand der üeichnüng soll die Urfindung naher erllutert werden.

  ,Die 7iguren 1 und 2 zeigen einu:3tührun@s:@eis;;ie@ eitles

  Durehlout-De!apferzeujflru in seinen tUr die @rtindun" wesent-

  lichen Teilen in etark vereinfachter acüecaatiscliur Darstellzznjr

  Figur 3 zci,#t In Gra;ihißciisr D@:z#;@Lel@.u@: den Druokveriuut

  eineu solchen Durchlauf- Dempferzeuneru bei veränderlicher

  3poiaun;@ ffir ver_ehiedsnƒ Austrittstelaperaturun bei "autdruck

  und bei Gleitdruck. Ilt 'üerain!#tira:Lune, reit der Zeici?liuag

  sula Hauptpatent Bind ßUr üleicha oder einnnier ent s-&r.:-ehende

  Teile öleieho hezu;-szeichen c;Qwalilt wc"rüöt"

  ` -In den Fi,;uren 1 und 2 werden vom Reaktorkern 1 aus die

  beispielsweise auf f>50 00 sui"gewärmten COZ"Cese in @ichtun

  der ;?feile 2 den DempferzegberGruppen 3 bis 10 zugeleitet.

  Für die einzelnen Daapfsrzeugergruppen sind ihnen jeweils

  .zugeordnete Urcwälzgebläse 11 vorgesehen. Des Speisewasser

  tritt Uber außen liegende Eintrittssainnler 12 von unten her

  in die Dawpferzeugergruppen 3 bis 10 ein, wobei das Rohr-

  system ohne Zwischen-:chaltund von Sammlern, Liischgofäßen,

  Wasser-Dampf-Trennbehältern oder dergleichen durchgehend

  ausschließlich steigend angeordnet ist. Von den Auetritts-

  eammlern 13 gehen Danpfaustritteleitun-en 14 auex Da sämtliche

  fieizfld,chen im Innern den Reaktormantels unterjebraeht und

  noch ihrem Einbau nicht mehr zu@;@n;lieh sind, erscheint

  es nicht ratflam. irgendwelche Tenperaturmeßeinrichtungen in

  diesem Bereich anzubringen.

  Unter Vermeidung von Temperaturmeßstollen im BerAch der

  lfaizfläehen sieht die Erfindung andere UaWanhmen vor.u.a die

  überspeisung des Durchlnufverdampfere zu verhindern und damit

  den austenitischen Endüberhitzer vor einem Temperaturschock

  zu bewahren. Die Erfindung beruht auf der 2racheinung; daß

  bei sinkender Da.,-pftemperatur unter gleichbleibender Speisung

  des Kessels der DurehfluSNiderstand des Du_chlnufsyetema be-

  trächtlich zurUck,eht, wenn das Gleich,#"ewicht zuiocnen

  Renktorwärmeleistung und Speisawa3nersaengenzufuhr nicht mehr

  gegeben ist, aodaß aus dem zu beobachtenden Rückfang den Druck-

  verlustes auf ein Absinken der Aufheizung geschlossen worden

  kann* die denn Zum Absinken der Endtemperatur des Dampfen fährt.

  in dem in Pigür 3 dargestellten Diagramm ist diese Beziehung

  veranschaulicht. Hier ist der Druckverlust A p eines Durchiauf--

  aampferzeugers in Abhängigkeit der Speisung q veranschaulicht,..

  Bei voller Speisung und vorgeschriebener Endtemperatur von

  530 oC bei einem Frischdampfdruck von 174 nta betragt, wie die

  Kurve a zeigt, der Druckverlust bei dem dargestellten Ausfüh-

  rungsbeispiel etwa 7,5 st. Je nach der Größe der augenblicklich

  geforderten oder verfügbaren Leistung der Anlage wird ,je::eils

  mit einer entsprechend verminderten Speisung gegrbei-tot, wobei

  aber imitier die Prischdampttemperatur gleichbleibend auf ihren

  vollen Wert beibehalten werden soll. Durch die quadratische 1.b-

  hängigkeit des Druckabfalles im Kessel von der Dsrchsatzuenge

  ist keine lineare Beziehung zwischen Gpeisung und Druckverlust

  vorhanden, abgesehen davon, daß sich. noch die durch die Auf-

  wärmung und Verdampfung sowie tlbarhitzung bedingten Voiu.nen-

  vergrößerungen das Arbeitsmittels auswirken. Eine exakte

  Anpassung der Strömungsquerschnitte des Rohrsystems an die

  Volumenzunahme wäre praktisch unmöglich, da durch Aufüabelung

  oder Übergang auf grödcre Rohrquerschnitte dem vergrößerten

  Volumen nur stufenweise Rechnung getragen wird und überdies

  beim Bensonkee$el die Verdauptungszone lastabhängig wandert.

  Für jeden Kessel ƒuß also der Verlauf des Druckab°alls

  ermittelt werden.

  Da die Volwaenvergrößeruntg des :,rbaiwsmittels auf

  gesamten Weg durch das Rohrsy®tem stark temperatura, uängig

  ist, hUagt also auch der Druckverlust im Keuu^1 atcr`-- von der

  Höhe der Aufheizung den Arbeitsmittels ab, die zur vorgegebenen

  mähe der Auatrilt3tewperatur deS ßa.:pfea fährt. Dies b::deurz #.,

  dfif@ bei. E',lci@chnr eln"3speiztor sviass@@r.,@nt;e der :.ruciicverlu2t

  -;erin`er wird, v:enn die iuf":*:ir.uun;_ s :@rbei@;c@citcls zur: c!c-

  E,eht und die vor,..eschriabene :;ndtr.perptur an @pfaustrtt

  nicht mehr erreicht wird. -

  !'igur 3 zeigt die Druckverlustkurven a, b und c in @'>bt@_@.rr@;i-

  keit der @peisu::#, und zv.rir auGer ßär dio vor,;-:sailricbane

  w:,:unf:n 4@it

  .'emporatur von 539 °C auciz für arin lere J

  4ä0 °C und 430 °C jetzt

  der Kessel irr P betrieben tiii-d, fxlso bei 90- ;@

  3peisun:; und der vorr;euchriebenen :@L@e@;rnz@te@@e:ratur von

  530 o C, so ::o11 der Fall untersucht ,r:raer@, daß durch nl.ö"zli cixe

  @C

  der :@ir::iezufuhr die r^.u:arittste@iir:@°x#att@r auf 430

  zur@:c't.,;chen nidre. 2a ward dann der @: un:ct 2 1 Eiuf der }>urvo 0

  erreicht. !,-er ie.:;;el ist ,jetzt übcr3reist, ;:odaß die bf,c-te:it, daß der einen

  U:a diV:`s fziv.ü die REgelurl, recatzeitis eingreife-n.

  Wollte in-,in nur (i1.0

  ;tecir-Gratur zur

  herznnziohen, so könnte eine solche iejelun@ nicht ylvtzzicüe

  Lr;vtiiiad::run.;en wenr cuaj;leic:ien, da die alcgelun; zu e2lit

  einsetzen würde, u-jazlich er:@t :.arm, wenn ber, iüs eine

  unzc@l';,ssie Teia.)er:3turabseni=unt3 in Ber-ich den sndäberhitzers

  utat @f iiic'e @, hei ;cnritnis der I;eLselei.;en:;chrften gemUß

  dar i@urveti a, b und c läßt sich aber oiilie cieil;eres ersehen,

  ::aß ;.ixen eine Ganz bestimmte :3ezieilunJ en : utr

  tain:#eratur, Druckve=lunt und Speisunc7 zu be:echten hetz

  'u:h dis vor,,es@a:riybano __u::trittatzika@ : =tuy

  :die diez.r;i;i:i:.@l.s ist vo... Vunkt 1 zun

  ;uaa @- i 3.?r .@ix;:cr vc:rxu;.wt u I,.-@`l at zi;r.3c;:.a r@_=cr:.

  I?i@we:a er@l@:;@r.@c:en;l verrit@.,c,rterr: @*crt de;j

  entß,Iricllt auf Uer <iu'vc@ a dar

  Wenn nlau Jetzt die@z;aaaun von. 90 auf 75 ; :?aruc" ;r:-.

  nola.oi1 tlir;:, zu liegt der ArbeitspunK-t vrledjr tauf der c:urve b

  und die hu:@tritta'te*erutur sc.; ;:@;@en it:t :'a::ilt .-..::.; ihrer

  vor@;-# --chxiebenen UGlia t;fiinlt:r@. @@=sr auste:aiti.sat;e w::.`.ib=@z#h4.@@x'

  wird dnmit v::r elnem oohütllichen i`e:@craturüy.run bo;rnhrt.

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  e.iin PL.;ur 3 cic-.t@;@:r;t@iat

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  geaiGnetan I:uz@chfl-u:ei3@er übrr die Gigne31liA@ 3D clia

  vorha.=.ndene äei@@cszir@bvr@en;;e der 1'cr;;leic@is- und tMtrear te-

  einriaütung zugdfährt, %7 ilirend anderoraei :a tlie ,aollw...rt-

  r3;,Qicainrun vor. dem i7r=2r-it 23 ün;@r die llinie ä1 !!bemittelt

  wir!* clber die ;1irklinie 32 wird: rtun der

  beeü.flußt. Dieser äb.ex dis @.1r@;`.:',;:f.A 34 lt

  - dem speiGawasserregler 17 in Verbirdun@;, der die ipei"ejvasu#er- .

  pumpe 18 bzw,, ein 1j bceinf'lufjt. :"xi--

  dsrerseits Kern der @ast:;arr:@dtt@rr:.a@;ler .13 aber euch, wie durch

  die Wirklinie 35 anL,(--deiztet, die l;eaktcrre"elun- bc?ei:z@ a@;zs@en.

  enn also in de:!i zuvor @;esclzild.kx@:en ?all die r@z:@-trit4;-i;e@icr<<tar

  inrol,,L Überageisundo:> heszels zu ''allen droht, sö re--

  giatriert der :)ruckdißßeran:,tiie:ss:r 26-b,-rei-@s einen ver-

  rin,#er gen Druckverlust :ia Kessel, sodaß bei zun:ichst gleich-

  bleibender apeisundi.e Vergleichs- und i@ustvorteeinrich-

  tung 28 durch Vergleich mit den in dom G-er:lt 25 gefiy sicherten

  Sollvierten ein Sigasl Gera latisorrel:tu.@e ;ler 33

  der

  L3.e@cli:@ci.tiJ

  jetzt eine Vewrinz;erun;-; der örw-eif3uiT4; bafic-',il

  aber such eine zrhöhun,der `,ärcinleifitunw fordern rann.

  Ufa La Daure der Zeit eintretenden .r:@ü@u@i:;en dos `Druck-

  du-.3h zder ;.#ari@auhur@g

  der rir@enil@icli@n de3 Roh rs@tcäyd:as, :CL-'C3lnuri ?u tragen! @ta,n

  eine :iullli(3rt&corref.,tur 35 vor,;Qse:ien aufn. @@@:n kann dabei

  den Sollwer L von :iand v:,@ stcil@:en, ei ist aber auch m@iglich,

  wie durch die 3ign;:?'tiric 3'l urfiter

  laufender Überwachung diese Korre@:tur vor4uneriiüen. 1I1erzu wird

  die %ndtempertitur am Deinpfaustritt 14 an der iiIeßstelle #.# laufend

  überwacht und über die 2ianallinie 40 dar ::xe:v::rt weiter-

  geloitet.

  Pür den Boreich des Dat:i)rerzeu;;erteile s 7 i.et eine Ver-

  bind!in,.;üleit»n" 13' 4wischen;:.ntritt:wcr t;;ilcr 14 urd

  Auatrittss<3mctiler 13 ver-nschßulicat, wobei eitre ßinrich-

  tung 24 nach Ärt einer Barton-Zelle vorgesehen ist, die

  bei außer Betrieb .befindlichem oder unter Scliwachlest

  betriebenen l;ossel eine tailaeise Füllung des x@oi@rs@@tec;@s

  anzu :ei@Ln gestattet: Gemäß einen früheren Vorochl.-=g wurde

  zum Erleichtern des "ilinfahrena und fiederenfahrens eines

  eolchen Kessels vorGeacnlage.:, das lohrey..äte2 nur zum heil,

  beispielsweise zur Hälfte mit Wasser zu füllen und dabei

  von außen her den Wasserstand zu überwachen, feine oolene

  'Einrichtung nach Art einer Barton-Zelle einnot sich ju

  einer solchen hällungsgradanzeige. Bei dere dargestellten

  Auoführungsbeispiel kann nunmehr noch ein` zweite Darton -Zelle

  38 vorgoseüen nein, die in der Lage ist, den c osruten Vollaa;-

  diff arenadruck von 7,5 st auszuhalten. :alle die Ganauigkcit

  der Barton-Zelle 38 bei

  von zfalblant nicht

  mehr zur Abgabe eines befriecli,endan

  sein sollte, könnte noch eine weitere Dart-iii-2;0110 39

  vorgesehen sein, die innerhalb eines mittlerenfeßbe@-@icree

  arbeitet. Von diesen Darton-Zellen aus kantig ä'i:nlich wie

  fron der Einrichtung 26 aus ein Signal auf die Vergleichs-

  und Auswerteeinrichtung 28 gegeben werden. Dabei ist es

  möglich, bei den vorGehiedenen Lastpunkten eine selbattatije

  Umschaltung vom einenzum anderen Gerät lastabhängig zu be--

  werkstelliren,

  Die in Pi ur 3 dargestellten Kurven a, b und c gol-!4--a n für

  eine: rastürucl.tbatriob von beis#;ielaweisca 1?Q atü. Die

  Xurven d# c und #._., enri f ver,nznha.a 1 l... .# ichan d

  ie

  bei Gleit3ruck @ür die entspr- caen.:len, Austrit;:st=Zineraturen

  von 530, 480 und 430 o C. Reiner üleitdrucküetricb bedeu@,;:t,

  daß der nrisch:;amrfdruck proportional üit der La--:t sbf:.a1.t.

  die die Linien g, h und i zeiüen, sind bei Speisun:'-sworten

  von:: 50 und 70 ;@ Druckwerte von 51! 8& und 119 ata

  ƒriäegeben.

  Uin die Anwendbarkeit den geschilderten Prinzips auch bei

  Gleitdruck sicherzustellen, kann ein Rechner ver*Nendet werr.en,

  -der abiiängis von der Last und dein Betriebsdruck den Sollwert

  des Durclilnufdruckverluates ernittplt und mit der Istwcrt

  .vergleicht. ei vom Solltvert abweichendem 33xsuekverlust

  iw VerGleich zur ?,riet wuß dann die Wassermenge so weit

  erhöht oder erniedrigt werden, bis der Istwert mit des

  Salltyert übereinstim:ut.

  ei dem in Figur 1 nar3estellten Au2fU!irun,;sbeisyiel ist

  eine Liririchtung 41 gezeichnet, der über dis Signallinie

  42 tneßw-:rte entspr2c=iend dem Dampfdruck p übermittelt werden.

  Außerdem werden der .2inriehtung 41 in Abhängigkeit der ynst 1

  über die Signallinie 43 entsprechende I.#Aeßwarte zu;eleitet.

  Die Einrichtung 41 kann nun über die Signallinie 44 entweder

  unmittelbar auf das Sollwortspeichergeriit 25 in der dnr@e-

  etßlltencise einwirken oder an anderer Stelle eine Korrektur

  des vom, Gerit 25 abgegebenen Sollwertes in dem geschilderten

  Sinn bewirken.

Claims (1)

1. Pata-ntün3 roch Durchlauf-Dampferzeu,er mit einem L::Gtkorrekturregler nach. latent # (iinmeldung s s rU 6i/1663)9 ü :idurcn ,.;ekt:nnzeictinet, daß dem n st- korrekturregler (37) eine Einrichtung (41) vor@,eschaltet istf die bei lastabhängig veränderlichem batriebsdruck (Gleit- firuekbetrieb) unter laufender ü..eruittlung von leßai#"n"ileri der Lait (L) und dzs Dampfdruckes (p) den jevreilzGen Druck- verluat dea zs.easela nerocnnet und eine dollwertverütellung im Bereich des äollwortspeicher.er_ites (25) bewirkt.