DE1601791B2 - Verfahren zum betrieb eines mit zwanglauf betriebenen dampferzeugers mit umwaelzueberlagerung und trenngefaess und gasdicht verschweissten verdampferwaenden - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines mit Zwanglauf betriebenen Dampferzeugers mit Umwälzüberlagerung und Irenngefäß und gasdicht verschweißten Verdampferwänden.

Von den bekannten Dampferzeugungsverfahren des Naturumlaufes, des La-Mont-Prinzips und des Zwangdurchlaufes wird der Zwangdurchlauf bei großen Einheiten überwiegend angewendet, da nur er die hohen Zustandsgrößen des Wasserdampfes ermöglicht, die für einen wirtschaftlichen Prozeß erforder-Hch sind. Da bei dem reinen Zwangdurchlauf bei geringen Lasten und beim An- und Abfahren unter bestimmten Bedingungen dem Verdampfer des Dampferzeugers kein hinreichend großer Massenstrom zur Verfügung steht und somit eine genügende Kühlung der Rohrwände gesichert ist, wurden in den letzten Jahren Modifikationen der reinen Zwangdurchlaufschaltung durch eine zusätzliche Umwälzüberlagerung entwickelt. In erster Linie wird dabei ein dem Verdampfer nachgeschalletes Trenngefäß mit einer Umwälzpumpe verwendet, das in den oben angegebenen Lastzuständen die an dieser Stelle mögliche Trennung des Dampfwassergemisches in die flüssige und die dampfförmige Phase erlaubt. Das Wasser wird dann über die Umwälzpumpe wieder vor dem Verdampfer zugespeist und so der durch ihn hindurchgehende Massenstrom und die Hintrittsenthalpie des Wassers erhöht.

Für Dampferzeuger mit gasdicht geschweißten Verdampferwänden ist dieses Verfahren nicht ausreichend. Das Speisewasser tritt nämlich mit einer gegenüber der Sättigungstemperatur erheblich geringeren Temperatur in den Verdampfer ein, so daß durch das rückgeführte Wasser zwar der Massenstrom, jedoch nicht die Eintrittstemperatur nach der Mischung 6s hinreichend angehoben wird. Wünschenswert ist e*, die Temperatur des Mediums am Eintritt in den Vtriiampfer auf nahe dem Wert der Sättigungstemperatur zu fahren, weil sich dann im Verdampfer die gesarate Enthalpieerhöhung im Speisewasser bei konstanter Temperatur durchführen läßt und so von der Mediumseite keine zusätzlichen Temperaturspannungen in die Wand gebracht werden. Die Umwälzüberlagerung wird außerdem nicht über den ganzen Lastbereich durchgeführt, sondern bei einer bestimmten Last abgeschaltet, wobei dann die Speisewassereintrittsenthalpie und damit auch die Temperatur in dem Verdampfer erheblich unter der zugehörigen Sättigungstemperatur liegt.

Im Gegensatz zu dem oben beschriebenen Verfahren wird neuerdings häufiger ein mit Combined Circulation bezeichnetes Betriebsverfahren verwendet. Dieses Verfahren setzt voraus, daß der Dampferzeuger über den ganzen Lastbereich überkritisch betrieben wird, wobei dann aus einer überhitzerheizfläclie desselben ein aufgewärmter Teilstrom wieder an seinen Eintritt zurückgeführt wird und dort die erforderliche Aufwärmung des Mediums durchführt. Dieses Verfahren hat den Nachteil, nur im überkritischen Bereich anwendbar zu sein und damit einen vorteilhaften Betrieb des KrafLwerksblockcs im Gleitdruck von vornherein auszuschließen und außerdem eine zusätzliche Pumpe im Hauptspeisewasserstrom zu benötigen, deren, wenn auch geringe, Ausfalhvahrscheinlichkeit die Verfügbarkeit des gesamten Kraftwerksblockes mindert.

Es ist eine Dampferzeugungsanlage bekanntgeworden, bei der aus dem Trenngefäß über eine gesonderte Leitung dampfförmiges Arbeitsmedium mit hohem Druck dem Vorwärmer zugeführt und dort zur Aufwärmung des Speisewassers verwendet wild. Der vorgewärmte Speisewasserstrom wird anschließend dem Trenngefäß wieder zugeleik:. Ziel dieser Maßnahme ist es, schnell auf eine hohe Leistung zu kommen. Dies bedeutet zwar eine Verkürzung des Anfahrvorganges, jedoch wird die Dampfmenge für die Turbine erheblich beschnitten. Nachteilig bei dieser Anlage ist, daß das in ihr verwirklichte Betriebsverfahren nicht für alle Lastbereiche gilt.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Betriebsverfahren für alle Lastbereiche eines mit Zwanglauf betriebenen Dampferzeugers mit Umwälzüberlagerung und gasdicht geschweißten Verdampferwänden zu schaffen, welches für dynamische Vorgänge der Laststeigerung die Temperatur des Arbeitsmediums am Eintritt in den Verdampfer auf nahe dem Wert der Sättigungstemperatur zu fahren gestattet.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird nach der Erfindung ein Verfahren vorgeschlagen, welches dadurch gekennzeichnet ist. daß der im Trenngefäß frei werdende Sattdampf über eine Entnahmeleitung und ein Regelventil einem dem Dampferzeuger oder seinem Verdampfer vorgeschalteten Wärmetauscher in der Menge zugeführt wird, daß das Speisewasser am Verdampfereintritt eine möglichst nahe bei der zugehörigen Sättigungstemperatur liegende Temperatur aufweist.

Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird ferner vorgeschlagen, daß eine mit einem Regelorgan versehene Entnahmeleitung zwischen dem Dampfraum des Trenngefäßes und einem oder mehreren Hochdruckvorwärmern der Regenerativ-Vorwärmung vorgesehen ist und daß diese für einen höheren als für den maximalen Anzapfdruck erforderliche Konzessionsdruck ausgelegt sind.

Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann vorzugsweise ein aus mehreren Hochdruckvorwävmern der Regenerativ-Vorwärmung gebildeter Wärmetauscher Verwendung finden, der für einen höheren als für den maximalen Anzapfdruck erforderlichen Konzessionsdruck ausgelegt ist. Damit kann durch aus dem Trenngefäß abgeleiteten Dampf höheren Druckes, der gegebenenfalls über ein Ventil reduziert wird, eine günstige Beeinflussung der Eintrittstemperatur des Speisewassers vorgenommen werden.

An Hand des in der Zeichnung dargestellten Schaltschemas wird das erfindungsgemäße Verfahren im folgenden näher beschrieben.

Wie bei dem Zwangdurchlaufverfahren mit Umwäküberlagerung beschrieben, sind auch bei dem erfindungsgemäßen Verfahren hinter dem Verdampfer 3 und dem Eco 2 ein oder mehrere Trenngefäße 5 angebracht, in denen die flüssige Phase de« Arbeitsmittels von der dampfförmigen Phas.» getrennt wird. Zusätzlich wird ein Wärmetauscher I entweder in den Speisewasserstrom 18 vor dem Kessel oder beispielsweise auch hinter dem Eco 2, also auch in den Kessel, eingeschaltet. Dieser Wärmetauscher wird über die Leitung 13 und das Regelventil 12 mit Dampf, der im Abscheidegefäß 5 von der flüssigen Phase getrennt worden ist, versorgt. Das im Trenngefäß 5 anfallende flüssige Arbeitsmittel wird über den Regler 10, die Leitung 19 und die Umwälzpumpe 6, wie bei der eingangs beschriebenen Umwälzüberlagerung, wieder dem Kessel zugedrückt.

Wird nun der Dampferzeuger angefahren, so wird zunächst bis zur ersten Dampfentwicklung in dem drucklosen System das im Trenngefäß 5 anfallende Speisewasser dem Kreislauf auf dem beschriebenen Weg wieder zugeführt. Mit ansteigendem Druck und zunehmender Dampfentwicklung wird das im Trenngefäß 5 anfallende Wasser in seiner Sättigungstemperatur und Sättigungsenthalpie steigen. Seine Zumischung zu dem eintretenden Speisewasser allein würde nicht hinreichen, das Speisewasser annähernd auf die zu dem gefahrenen Druck gehörende Sättigungstemperatur aufzuwärmen. Demzufolge wird ober die Leitung 13 und den Regler 12 der Wärmetauscher 1 mit dem im Trenngefäß 5 anfallenden Dampf beschickt und so eine zusätzliche Aufwäraiung des Speisewassers bis auf die Sättigungstempelatur oder einen als zulässig erachteten Wert unterhalb der Sättigungstemperatur durchgeführt. Aus der Wärmebilanz ergibt sich, daß bei diesem Aufwärmbetrieb die für die Kühlung des Überhitzers 4 zur Verfügung stehende Dampfmenge gegenüber dem reinen Umwälzbetrieb nicht gemindert wird. Mit zunehmender Leistung des Blockes wird die im TrenngefäC 5 anfallende Flüssigkeit vermindert und schließlich der Umwälzbetrieb über das Trenngefäß 5 allein ganz eingestellt. Der Betrieb des Wärmetauschers 1 mit Sattdampf aus der Leitung 13 über das Regelventil 12 kann jedoch unabhängig davon zur Sicherung des Verdampfers vor unzulässigen Temperaturdifferenzen auf der Mediumseite, also in den Rohren, beliebig lange fortgeführt werden. Es ist auch möglich, an Stelle des Wärmeaustauschers 1 einen oder mehrere Hochdruckvorwärmer der Regeneratiworwärmung zu verwenden und sie in den beschriebenen Lastzuständen mit Dampf aus de- Leitung 13 über das Regelventil 12 zu versorgen. Ub^r den Enthitzer 17 ist sichergestellt, daß der Wärmetauscher 1 nicht einmal mit überhitztem, aus der Turbine 14 über die Leitung 12 abgezweigtem Dampf und dann wiederum mit Satt-Jampf aus dem Kessel versorgt wird. Eine Regelarmatur 16 sorgt dafür, daß der aus dem Trenngefäß 5 über die Leitung 13 abgezweigte Dampf höheren Druckes nicht dem Enthitzer 17, sondern dem Wärmetauscher 1 zugeführt wird. An der Einmündungsstelle 20 der Leitung 13 in die Leitung 21 ist eine weitere Regelarmatur 22 vorgesehen. Da über das Regelventil 12 im Wärmetauscher 1 ein höherer Druck eingestellt werden kann als er dem zugehörigen Entnahmedampfstrom entspricht, ist es möglich, für dynamische Vorgänge der Laststeigerung die Speisewassereintrittsenthalpie und damit die Eintrittstemperatur am Verdampfereintritt so zu fahren, wie sie zu seiner größtmöglichen Schonung erwünscht ist. Der aus der Tur^uine 23 über die Leitung 24 kommende Dampf wird im Kondensator 25 kondensiert und das Kondensat über die Kondensatpumpe 26 und die Leitung 27 unter Zwischenschaltung eines Wärmetauschers 28, der mit Anzapfdampf beaufschlagt werden kann, über die Leitungen 29 dem Speisewasserbehälter 8 zugeführt. Aus diesem wird mittels der Speisewasserpumpe 7 über die Speisewasserleitung 30 der Wärmetauscher 1 mit Speisewasser versorgt. Des weiteren kann über die mit dem Speisewasserbehälter 8 verbundene Leitung 31 Anzapfdampf zur Aufwärmung des Speisewassers zugeführt werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Betrieb eines mit Zwanglauf betriebenen Dampferzeugers mit Umwälzüberlagerung und Trenngefäß und gasdicht verschweißten Verdampferwänden, dadurch gekennzeichnet, daß der im Trenngefäß (5) frei werdende Sattdampf über eine Entnahmeleitung (13) und ein Regelventil (12) einem dem Dampferzeuger oder seinem Verdampfer vorgeschalteten Wärmetauscher (1) in der Menge zugeführt wird, daß das Speisewasser am Verdampfereintritt eine möglichst nahe bei der zugehörigen Sättigungstemperatur liegende Temperatur aufweist.

2. Dampferzeuger zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine mit einem Regelorgan versehene Entnahmeleitung zwischen dem Dampfraum des Trenngefäßes und einem oder mehreren Hochdruckvorwärmern der Regenerativ-Vorwärmung vorgesehen ist und daß diese für einen höheren als für den maximalen Anzapfdruck erforderlichen Konzessionsdruck ausgelegt sind.

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