DE1776220A1 - Verfahren zum Anfahren einer Dampfturbinen-Kraftanlage und Anlage zur Durchfuehrung des Verfahrens - Google Patents

Description

Verfahren zum Anfahren einer Dampfturbinen-Kraftanlage und Anlage zur Durchführung des Verfahrens

( Für diese Ausscheidungsanmeldung wird der Anmeldetag der Stammanmeldung P 15 26 997.3-13 und die dort beanspruchte Priorität aus der US-Patentanmeldung Ser. No. 492 464 vom 4. Oktober 1965 in Anspruch genommen )

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Anfahren einer Dampfturbinen-Kraftanlage, bei der der während des Normalbetriebes in einer Verdampfungszone erzeugte Dampf der Turbine zugeführt wird, und bei der beim Anfahren der Anlage eine kleinere als die Vollastmenge betragende Waesermenge durch die Verdampfungszone und unter Druckreduzierung über ein Entspannungsgefäß wieder zur Verdampfungszone in Umlauf gesetzt und im Entspannungegefäß abgesonderter Dampf der Turbine zugeführt wird.

Ferner bezieht sich die Erfindung auf eine Anlage zur Durchführung des Verfahrens mit einem Zwangsdurchlaufdampferzeuger der mit der Turbine, einem Kondensator, einer Speisewasserpumpe und einem Speisewasservorwärmer während des normalen Betriebes einen geschlossenen Kreislauf bildet, wobei zum

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Anfahren der Anlage eine durch Ventil steuerbare leitung vorgesehen ist, die den Zwangsdurchlaufdampferzeuger mit einem Entspannungsgefäß verbindet, dessen Flussigkeitsraum mit der. Speisepumpe und dessen Dampfraum über eine durch Ventil steuerbare Leitung mit der Turbine verbindbar let.

Eine wesentliche Aufgabe der Erfindung liegt in der Herstellung eines Systems zur Inbetriebnahme mit den Eigenschaften, die später beschrieben werden, und das so auegeführt und an-. geordnet ist, daß es den Inbetriebnahmevorgang vereinfacht, * geringe Kosten, schnelle und gesteuerte Anläufe ermöglicht, einen angemessenen Schutz der Turbine und des Dampfüberhitzerabsohnitts, des Dampferzeugers mit dem Ziel gewährleistet, daß die thermischen Beanspruchungen dieser Ausrüstung immer innerhalb annehmbarer Grenzen liegen, daß eine größtmögliche Wärmerückgewinnung während der Inbetriebnahme und des Betriebes mit geringer Last erreicht wird, und daß ermöglicht wird, daß die Dampftemperatur der Turbinenmetalltemperatur bei heißen Wiederanläufen angepaßt wird und ein kleinstmöglioher Unterschied der Dampftemperatur und der Turbinenmetalltemperatur bei kalter Inbetriebnahme vorhanden ist. ,

Duron die Erfindung soll also insbesondere die Dampfaustrittstemperatur aus dem Überhitzer einer geforderten Dampieintrittstemperatur an der Turbine angepaßt werden» so daß die Turbine unter anderem vor Temperaturechocks geschützt wird· Insbesondere ist die Erfindung auf Verbesserungen in der Ausführung und Arbeitsweise eines Inbetriebnahme-Systems der Art gerichtet, die in dem US-Patent Nr. 2 989 038 beschrieben ist, in welchem der Austrag aus dem dampferzeugenden Absohnitt eines Kessels mit direktem Umlauf in einen Entspannungstank geleitet wird, von diesem Wasser zum Einlaßende des Dampferzeugerabschnitts des Kessels geführt wird, Dampf vom Entspannungstank durch den Dampfüberhitzerabschnitt des Kessele hindurohgeleitet und dann zur Rückführung in den Dampfer«eugerabschnitt kondensiert wird, wobei auch Vorkehrungen getroffen sind, um

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den Entspannungstank zu umgehen, wenn daa Betriebsmedium in einen geeigneten Zustand zürn Drehen und Belasten der Turbine gebracht worden ist.

Bin Nachteil dieses Systems sowie anderer älterer Inbetriebnahme-Systeme ist die fehlerhafte Steuerung der Dampftemperatur infolge der beiden aufeinanderfolgenden Betriebsarten während der Inbetriebnahme und der Belastung gewesen, die sich aus großen Änderungen im Pegel der Wärmespeicherung des niedrige Temperatur aufweisenden Primär-Abschnitts des Überhitzers ergeben, die infolge des Umstandes, daß der Primärtiberhitzer den Brennetoffgasen ausgesetzt ist, nicht leicht gemessen werden konnten· Solche Änderungen in der Wärmespeicherung des Primär-Überhitzers sind entweder hinzugefügte oder von dem Betriebsströmungemittel entnommene Wärme, so daß eine Änderung im Wärmeeintrag von der Beheizung erforderlich war, um die Wärmeabsorption des Betriebsströmungsmittels und somit die End-Dampftemperatur zu steuern. Weil aber die Änderungen in der Wärmespeicherung nicht genau bestimmt werden konnten, konnte die Beheizungsleistung nicht richtig kompensiert werden, und es ergaben sich fehlerhafte Bnd-Dampftemperaturen, welche ernsthafte thermische Beanspruchungen in den Dampfrohrleitungen und Turbinenteilen erzeugen konnten.

Die erste Betriebsart verursacht schwerwiegende Wärmespeicherungsänderungen in dem Primär-Überhitzer, welche eine gleichbleibende Druckänderung in der Enthalpie des Betriebsströmungsmittels einbeziehen, das in den Primär-Überhitzer eintritt. Während des Drehens der Turbine und der Anfangsbelastung wurde gesättigter Dampf (bei annähernd 666 kcal/kg Enthalpie) von dem Entspannungstank dem Einlaß des Primär-Überhitzers zugeführt, so daß der größte Teil der Heizoberfläche des Primär-Überhitzers angemessen über Sättigungstemperatur lag. Eine weitere Belastungssteigerung erforderte die Zuführung von Betriebsströmungsmittel zum Primär-Überhitzer unmittelbar von dem Dampferzeugerabschnitt des Kessels mit

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einer Enthalpie von annähernd 472 kcal/kg und einem Feuchtigkeitsgehalt von 50 i>* Per Feuchtigkeitsgehalt dee Ausflusses eines solchen Dampferzeugerabschnitts würde zu Anfang von der gespeicherten Wärme in den Metallrohren in dem Priaär-Überhitzer verdampft werden· Wenn diese Hitze aber abgeführt war, hatte die Feuchtigkeit die Wirkung einer Schwächung dee Betriebe strömungsmittel und einer schnellen Verminderung der !Temperatur des Dampfes, welcher den Primär-Überhiteer verläßt.

Die zweite Betriebsart, welche eine Wärmespeicherungsänderung in dem Primär-Überhitzer veranlaßte, war ein Anstieg des Betriebsdruckes des Primär-Überhitzers gleichzeitig Mit einer Zunahme in der Belastung· Bei einer typischen An^^ge würde der Anstieg von 7 $> der Vollast-Strömung und 70,3 atü auf 33 i» der Vollast-Strömung und 246 atü betragen· Ein solcher Druckanstieg erfordert eine Zunahme der Betriebstemperatur der Metalle des Primär-Überhitzers von etwa 285° 0 (Sättigung bei 70,3 atü) auf etwa 385° G (pseudosättigungstemperatur bei 246 atü). Dies bezieht auch eine Zunahme des Strömungsmittelgewichts ein, das in dem konstanten Volumen des Primär-Überhitzers gespeichert wird, und zwar infolge der annähernden 3 zu 1-Änderung des spezifischen Volumens mit dem Druckanstieg. Wie vorher beschrieben worden ist, führten solche Änderungen in der Wärmespeicherung infolge des Umstandes, daß sie extrem schwer zu messen sind, zu fehlerhaften Beheizungsleistungen und einer mangelhaften Dampftemperatursteuerung.

Erfindungsgemäß ist dabei vorgesehen, daß das Arbeitsmittel mit etwa dem bei Normallast vor der Turbine herrschenden Druck durch die Verdampfungszone geleitet und in Abhängigkeit von der steigenden Temperatur eine allmählich zunehmende !Teilmenge abgezweigt und unter Aufrechterhaltung des Normaldruckes über einen Überhitzer dem EntspannungBgefäß zusammen mit dem unmittelbar aus der Verdampfungszone in das Entspannungsgefäß strömenden Arbeitsmittel zugeführt wird, wobei die Enthalpie des aus dem Überhitzer austretenden Arbeitsmittels

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auf einen vorbestimmten Wert gesteigert und auf diesem Wert konstant gehalten wird, während der Druck im Entspannungsgefäß und der im Entspannungsgefäß abgesonderte Dampf der Turbine zur Anwärmung und Drehung zugeführt wird, wobei die in der Ausströmung des Überhitzers enthaltene Enthalpie etwa gleich der des aus dem Entspannungsgefäß abgeführten Dampfes ist, und daß allmählich ein Druckausgleich zwischen dem Überhitzer und der Turbine hergestellt wird, indem die Ausströmung aus dem Überhitzer in allmählich steigendem Maße der Turbine zugeführt und die Dampfzufuhr aus dem Entspannungsgefäß zur Turbine und die Ausströmung aus dem Überhitzer zum Entspannungsgefäß allmählich gedrosselt wird, so daß ein im wesentlichen konstanter Fluß durch den Überhitzer aufrechterhalten wird, bis die Verbindung zwischen dem Überhitzer und dem Entspannungsgefäß unterbrochen wird.

Die Anlage ist im wesentlichen dadurch gekennzeichnet, daß der Verdampfer und der Überhitzer des Zwangsdurchlaufdampferzeugers offen verbunden sind und der Auslaß des Verdampfungsabschnittes über ein auf einen vorbestimmten Druck einstellbares Druckreduzierventil mit dem Entspannungsbehälter verbunden ist und stromabwärts vom Überhitzer ein den Kurzschlußkreis lauf vom Normalkreislauf trennendes Ventil und stromaufwärts davon eine den Überhitzer umgehende Leitung vorgesehen sind, welch letztere ein zweites, auf einen vorbestimmten Druck eingestelltes Druckreduzierventil enthält und stromabwärts vom ersten Druckreduzierventil in die Verbindungeleitung zum Entspannungsgefäß mündet, und daß eine den Dampfraun des Entspannungsgefäßes mit dem Normalkreislauf verbindende Leitung stromabwärts vom Sperrventil in denselben einmündet und in Strömungsrichtung ein Kückschlagventil und ein Steuerventil aufweist und stromabwärts vom Steuerventil durch eine das Sperrventil umgehende, ein drittes Druckreduzierventil enthaltende Leitung stromaufwärts vom zweiten Druckreduzierventil mit der Umgehungsleitung des Überhitzers verbunden ist.

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Durch die Erfindung wird insgesamt der Inbetriebnahmevorgang vereinfacht, und es werden geringe Kosten eowie schnelle und gesteuerte Anläufe ermöglicht, ein angemessener Schutz der Turbine wird gewährleistet, wobei die thermischen Beanspruchungen immer innerhalb annehmbarer Grenzen liegen und eine größtmögliche Wärmerückgewinnung während der Inbetriebnahme und des Betriebs mit geringer Last erreicht wird·

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung an einem bevorzugten Ausführungsbeispiel näher erläutert.

In dem dargestellten Kraftanlage-System wird Arbeitsmittel (Speisewasser) von einer Kesselspeisepumpe 10 durch eine Leitung 11 einem Speisewasser-Hochdruckvorwärmer 12 zugeführt. Dann gelangt es durch eine Leitung 13 zu der Berohrung eines Zwangsdurchlaufdampferzeugers 14. Dieser Strömungsweg enthält einen Ekonomiser 16, einen Dampferzeugerabechnitt 17 und einen Überhitzerabsehnitt 1Θ. Der Überhitzerabeehnitt 18 hat einen ersten Überhitzerabsehnitt 18A und einen zweiten Überhitzerabsehnitt 18B, welche miteinander durch eine Leitung 15 verbunden sind· Diese enthält ein Absperrventil 20. Der zweite Überhitzerabsehnitt 1ΘΒ ist durch eine Leitung 23 über das Absperrventil 24 und ein Steuerventil 26 mit der Dampfturbine verbunden· Zu dem Absperrventil 24 ist eine Umgehung«leitung 21 mit einem Absperrventil 25 vorgesehen· Brennstoff und Luft zur Verbrennung werden dem Dampferzeuger 14 durch die Leitungen 27 bzw. 28 zugeführt. Die gasförmigen Verbrennungsprodukte werden nach Vorbeigang an den Dampferzeuger- und Überhitzerflachen und dem Ekonomiser durch einen Auslaß abgeführt, der schaubildlich bei 29 gezeigt ist. Die Ventile 27A und 28A stellen übliche Hegelungseinriohtungen für Brennstoff- bzw. Luftzuführung dar.

Während des normalen Betriebes geht das Arbeitsmittel nacheinander durch den Ekonomiser 16, den Dampferzeugerabechnitt 17 und den Überhitzerabsehnitt 18. Der überhitzte Dampf gelangt

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aus dem Überhitzerabschnitt 18 durch die Rohrleitung 23 zu der Hochdruckstufe der Dampfturbine 22 und expandiert in dieser, worauf der Dampf dann durch eine Rohrleitung 30 zu einem Hauptkondenaator 31 austritt, wo er zur Rückführung in das Speisewassersyetem bei einem niedrigen Druck kondensiert wird. Von dem Kondensator gelangt das Kondensat über eine Rohrleitung 32 zu einer Pumpe 33, von der es durch eine Rohrleitung 34 und einen Niederdruck-Speisewasservorwärmer 36 zu einem Entgaser 37 geführt wird. Von dem Entgasergelangt das Kondensat durch eine Leitung 38 an die Saugseite der Speisepumpe 10 zwecks Rückführung zu dem Dampferzeuger.

Parallel zu dem Absperrventil 20 zwischen dem ersten und zweiten Überhitzerabschnitt ist ein Entspannungsbehälter 42 vorgesehen, dessen Eintritteseite mit dem Austritt des ersten Überhitzerabschnittes 18A und dessen Dampfauetritt mit dem Eingang des zweiten Überhitzerabsohnittes 18B über Absperrventile 41A bzw. 50 verbunden ist, die in der Leitung 39A, 55 bzw. 60 liegen.

Erfindungsgeaäß ist ein besonderes Nebenleitungssyetem um die überhitzer 18A und 18B und um die Turbine vorgesehen. Dieses System ist so ausgeführt und angeordnet, dafl eine höchstmögliche betriebsmäßige Anpassungsfähigkeit erhalten wird, um Wärmeverluste zu verringern und einen vollen thermischen Schutz der Turbine zu erreichen. Dieses System ist für kalte und heiße Inbetriebnahme zum Betrieb mit niedriger Last und zurAbschaltung oder Notauelösung des Dampferzeugers verwendbar.

Zusätzlich ist eine Leitung 39 mit einem Drosselventil 41 vorhanden, die mit einem Ende an die Leitung 19 angeschlossen ist und mit dem anderen Ende in den Entspannungsbehälter 42 mündet, der das abgeleitete Arbeitsmittel in Dampf und Wasser trennt. Es sind Vorkehrungen getroffen, um den Dampf des EntspannungBbehälters über eine Leitung 60 zu dem zweiten Überhitzerabschnitt 18B zu leiten. Diese Leitung 60 enthält ein

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Steuerventil 50 und ein Sperr- und Rückschlagventil 5OA. Ihr Einlaßende ist an den Entspannungstank 42 und ihr Auslaßende an einer Stelle zwischen dem Ventil 20 und dem Überhitzer 18B an die Leitung 15 angeschlossen* Das Ventil 20 wird durch eine Kohrleitung 15A umgangen, die ein Druckreduzierventil 2OA enthält und mit einem Ende an einer Stelle stromaufwärts bezüglich des Ventils 41A an die Leitung 55 angeschlossen ist und in diese mündet, während das entgegengesetzte Ende an einer Stelle stromabwärts bezüglich des Ventils 50 an die Leitung 60 angeschlossen ist und in diese mündet.

Von dem Entspannungstank ist ein Abzug durch eine Leitung 49 vorgesehen, die ein den Wasserstand im Entgaser regulierendes Ventil 51 enthält und sich zwischen dem Entspannungsbehälter 42 und dem Entgaser 37 erstreckt. Weiterhin ist eine Zweigleitung 52 vorgesehen, die ein Ventil 53 enthält und mit einem Ende an einer Stelle stromaufwärts bezüglich des Ventils 51 an die Leitung 49 und mit dem entgegengesetzten Ende an den Kondensator 31 angeschlossen ist. Weiterhin besitzt der Abzug eine Zweigleitung 65, die ein Ventil 70 enthält und mit einem Ende an einer Stelle stromaufwärts bezüglich des Ventils 53 an die Leitung 52 und mit dem entgegengesetzten Ende an das Gehäuse des Speisewasservorwärmers 12 angeschlossen ist.

Die Dampfverbindungen von dem Entspannungebehälter zu dem Hochdruck-Speisewasservorwärmer, dem Entgaser und den Turbinenstopfbüchsen liefern während der Inbetriebnahme Dampf für diese Bauteile, wodurch Wärme für den Kreislauf zurückgewonnen wird. So erstreckt sich eine Leitung 54, die durch ein Ventil 56 gesteuert ist, zwischen dem Entspannungsbehälter 42 und dem Gehäuse des Vorwärmers 12. Eine Leitung 57 mit einem Ventil 58 ist mit einem Ende an einer Stelle stromaufwärts bezüglich des Ventils 56 an die Leitung 54 und mit ihrem entgegengesetzten Ende an den Entgaser 37 angeschlossen. Eine Leitung 59» welche von einem Ventil 61 gesteuert ist, führt von dem Entspannungsbehälter zu den Turbinenstopfbüchsen. Eine JDampflei-

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tung 62, die ein Ventil 63 enthält und von dem Entspannungsbehälter 42 zu dem Kondensator 31 führt, wirkt dadurch, daß sie die Abströmung jeglichen ifberschußdampfes zu dem Kondensator 31 zuläßt, als Überdrucksteuerung für den Entspannungsbehälter 42.

Bei einer typischen kalten Inbetriebnahme des dargestellten Kraftanlage-Systems wird etwa ein Viertel der Vollast-Arbeitsmittelmenge durch die Kesselspeisepumpe 10 über den Entgaser 37 durch die Leitung 11, den Vorwärmer 12, die Leitung 13, den Ekonomiser 16, den Dampferzeugerabschnitt 17 und die Leitung 39 zu dem Entspannungsbehälter 42 gefördert. Das Absperrventil 20, das Druckreduzierventil 2OA, das Ventil 41A, das Absperrventil 24 und das Absperrventil 25 im Nebenschluß sind geschlossen, so daß keine Strömung durch den Überhitzerabschnitt 18 stattfindet. Das Ventil 41 wird so eingestellt, daß es den Vollast-Druck am Auslaß des Dampferzeugerabschnitts während der Inbetriebnahme aufrechterhält.

Von dem Entspannungsbehälter 42 strömt Wasser durch die Leitung 49 zum Entgaser 37 und dann zurück zur Speisepumpe 10. Zu Anfang wird das Ventil 51 so eingestellt, daß es den Wasserstand im Entspannungstank unter normal hält. Dann wird die Beheizung eingeleitet, und die Temperatur des Gases, das in den Überhitzer 18 eintritt, wird auf etwa 538° C gehalten. Da die Enthalpie des Strömungsmittels, das in den Entspannungstank eintritt, zunimmt, wird mehr Restwärme in den Entgaser eingeführt, wodurch der Druck im Entgaser und Entspannungsbehälter steigt. Wenn der Entgaser etwa 1,4 at erreicht, beginnt das Ventil 51 zu schließen und das Steuerventil 70 für den Pegel im Entspannungsbehälter öffnet, damit Abflüsse aus dem Entspannungsbehälter zum Vorwärmer 12 strömen können, um den Wärmeverlust herabzusetzen, wobei die Vorwärmerabflüsse dann durch eine Leitung 71 zum Kondensator 31 gelangen. Die Leitung 71 wird von einem Ventil 72 gesteuert. Nachdem 1,4 at im Entgaser erreicht sind, steuert das Ventil 51 den Entgaser-Druck,

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und das Steuerventil 70 für den Pegel des Entspannungsbehälters steuert nun den Entspannungsbehälter-Wasserstand. Wenn der Entspannungsbehälter-Wasserstand den normalen Wasserpegel überschreitet, öffnet das Ventil 53, um das Überschußwasser zu dem Kondensator abzuleiten. Das Ventil 70 wird auch so gesteuert, daß es bei hohem V/asserstand im Vorwärmer 12 schließt.

Da die Temperatur des in den Entspannungsbehälter eintretenden Wassers zunimmt, wird Dampf verfügbar, und der Druck im Entspannungsbehälter nimmt weiter zu, bis der öffnungsdruck des Stopfbüchsendampf-Steuerventils 61 erreicht ist· Zu diesem Zeitpunkt wird abgesonderter Dampf durch die Leitung 59 und das Ventil 61 zur Abdichtung der !Turbine geleitet. Wenn die Turbine abgedichtet ist, kann das Kondensatorvakuum gezogen bzw. eingestellt werden. Da die Enthalpie des Strömungsmittels weiter steigt, nimmt der Entspannungsbehälter-Druck zu, bis der Öffnungsdruck des den Dampf im Entgaser einstellenden Ventils 58 erreicht ist. Zu diesem Zeitpunkt beträgt der Entspannungsbehälter-Druck etwa 5,27 at, und Dampf vom Entspannungsbehälter geht über die Leitungen 54 und 57 zum Entgaser 37, bis der Entgaser-Druck etwa 1,76 at erreicht} zu dieser Zeit wird das Ventil 51 geschlossen, weil es einen Einstellpunkt von 1,4 at Entgaser-Druck hat, und das Ventil 70 ist offen, so daß mehr Wasser zum Vorwärmer 12 abgeleitet*wird und von dort über die Leitung 71 zu dem Kondensator 31 gelangt. So wird die Speisewassertemperatur gesteigert und Wärme durch Verwendung des Entspannungsbehälter-Dampfes zum Entgaser 37 und Entspannungsbehälter-Abflußwasser in dem Hochdruck-Vorwärmer 12 zurückgewonnen. Wenn der Entspannungsbehälter-Druck 3,5 5,6 at über dem Druck liegt, bei welchem der Entgaser mit der Menge des gelieferten Dampfes gesättigt ist, öffnet das Dampfsteuerventil 56 für den Hochdruck-Speisewasservorwärmer, so daß überschüssiger Dampf zum Gehäuse dee Vorwärmers 12 abgeleitet wird. Da der Entspannungsbehälter-Druck weiter steigt, wird der Druck im Vorwärmer 12 zunehmen und so die Speisewassertemperatur weiter steigern und mehr Wärme zurückgewinnen.

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Während die Ausströmung aus dem Dampferzeugerabschnitt 17 in der Anfangsphase der Inbetriebnahme durch die Leitung 39 zu dem Entspannungsbehälter 42 geleitet wird, wird das Ventil 41A geschlossen gehalten, bis die Arbeitsmitteltemperatur am Einlaß zu dem Ventil 41A 150° C übersteigt. Durch diese Steuerung des Ventils 41A wird es niemals der starken zerstörenden Beanspruchung des Druckabfalls des kalten Wassers auegesetzt. Wenn die Arbeitsmitteltemperatur am Einlaß des Ventile 41 den Wert von 150° C übersteigt, wird das Ventil 41A in eine vorbestimmte kleinstmögliche Stellung geöffnet, so daß ein Teil des Ausflusses aus dem Dampferzeugerabschnitt durch den ersten Überhitzerabschnitt 18A und dann durch die Leitung 39A zu der Leitung 39 geleitet wird, um dem Entspannungsbehälter 42 zusammen mit dom Arbeitsmittel zuzuströmen, das unmittelbar von dem Dampferzeugerabschnitt 17 zur Leitung 39 gelangt. Das Ventil 41A wird in dieser Minimumeinstellung gehalten, bis die Arbeitsmitteltemperatur am Ventileinlaß derart ist, daß ihre entsprechende Enthalpie etwa 566 kcal/kg beträgt. Nachdem das Arbeitsmittel, das in das Ventil 41A eintritt, sich in diesem Zustand befindet, wird die Ventilöffnung so verstellt, daß ein solcher eingestellter Temperaturpunkt aufrechterhalten wird, während das Ventil 41 eingestellt wird, um den Vollast-Druck am Auslaß des ersten Überhitzerabschnittes während der Inbetriebnahme zu halten· Beispielsweise beträgt der eingestellte Temperaturpunkt des Ventils 41A 415° C für einen Vollast-Betriebsdruck von 246 atü und 374° C für einen Vollast-Betriebsdruck von 169 atü im ersten Überhitzerabschnitt 18A.

Der Durchgang des Arbeitsmittels durch den ersten Überhitzerabschnitt 18A und den Nebenschluß 39A zum Entspannungsbehälter 42 führt dazu, daß die durch den ersten Überhitzerabsohnitt absorbierte Wärme in den Bntspannungsbehälter gelangt. In älteren Systemen wurde der Ausfluß des ersten Überhitzerabschnittes nacheinander durch den zweiten Überhitzerabschnitt und einen Turbinennebenschluß zu dem Kondensator geleitet, so daß die Wärmeabsorption des ersten Überhitzerabschnittes nicht

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in den Entspannungsbehälter gelangte. Durch Leitung der Wärmeabsorption des ersten Überhitzerabschnittes in den Entspannungsbehälter, wo sie zurückgewonnen werden kann, kann die Einheit mit einer gegebenen Heizleistung schneller aufgeheizt oder in gleicher Zeit mit einer geringeren Heizleistung erhitzt werden.

Wenn der Entspannungsbehälter-Druck annähernd 21 atü erreicht, wird das Ventil 50 geöffnet, damit der Entspannungsbehälter-Dampf durch die leitung 60, den zweiten tft>erhitzerabschnitt W 18B und die Hauptdampfleitung 23 zu einer ventilgesteuerten Abflußleitung 66 fließen kann, wodurch die Hauptdampfleitung und der zweite Überhitzerabschnitt angewärmt werden. Die Ab^- flußleitung 66 geht von einer Stelle über dem Sitz des Absperrventils 25 aus, und ihr Ausfluß kann zu dem Kondensator 31 geleitet werden.

Wenn die Aufheizung anhält, nimmt der Entspannungsbehälter-Druck zu. Erreichen der Druck, die Temperatur und der Strömungsdurchsatz des Dampfes vom Entspannungsbehälter 42 vorbestimmte Werte, die für die Turbine geeignet sind, dann wird die Dampfströmung in die Turbine 22 geleitet und die Strömung k durch die Abflußleitung 66 unterbrochen. Zu diesem Zeitpunkt beträgt der Entspannungsbehälter-Druck etwa 35 atü. Die Dampfströmung zu der Turbine wird mit dem Turbinen-Absperrventil 25 gesteuert, wodurch ermöglicht wird, daß die Dampfzuführung zu der Turbine mit den Ventilen 26 weit offen ist. Das führt zu einer gleichförmigen Erwärmung der Ventilkegel, Ventilgehäuse, Ventilkästen und des Gehäusebereichs der ersten Turbinenstufe. Das Ventil 25 wird zur Drosselung des Dampfdrucks unter einen Wert gesteuert, der ausreicht, um die Turbine zu drehen. Jeglicher Überschußdampf im Entspannungsbehälter wird über die Leitung 62 an den Kondensator 31 abgegeben, wobei das Ventil 63 durch den Entspannungsbehälter-Druck eingestellt wird. Die Öffnungsgröße des Ventils 63 dient als Anzeige der Dampfmenge, die im Entspannungsbehälter zur Steigerung der Turbinendrehzahl oder Belastung verfügbar ist.

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Da die vom ersten Überhitzerabschnitt 18A während der Inbetriebnahme absorbierte Wärme zur Dampferzeugung dient, sind geringere Heizleistungen erforderlich als bei früheren Inbetriebnahme-Systemen, wo sie zur Überhitzung des Dampfes verwendet wurden. Überschußdampf kann gegebenenfalls zu dem Kondensator 31 über die Entspannungstank-Überdruckleitung abgeführt werden.

An einem vorbestimmten Belastungspunkt der Turbine wird die Steuerung der Turbine vom Ventil 25 auf das Ventil 26 übertragen. Wenn die Turbine zu etwa θ i» der maximalen Dauerleistung belastet ist, wird sie normalerweise auf Partialbogen-Zuführung durch gleichzeitige öffnung des Ventils 25 und Schließung des Ventils 26 umgestellt. Nun kann das Ventil 24 weit geöffnet und das Ventil 25 geschlossen werden. Von diesem Punkt an ist es erwünscht, die Turbine weiter zu belasten, wobei das Drosselventil 26 in einer festgelegten Einstellung ist, um den Drosselungstemperaturabfall am Ventil 26 nahezu konstant zu halten. Eine Belastungssteigerung wird durch Steigerung des Dampfdrucks im zweiten Überhitzerabschnitt 18B und in der Hauptdampfleitung 23 aufgenommen.

Bei einer Dampfmenge zur Turbine von etwa 8 $> der Vollast beträgt der maximale Betriebsdruck des Entspannungsbehälters 42 etwa 70 atü. Zur Steigerung des Druckes im zweiten Überhitzer abschnitt über den Entspannungsbehälter-Druck muß Dampf durch das Druckreduzierventil 2OA geleitet werden. Entsprechend wird das Ventil 2OA geöffnet, bis der Druck des zweiten Überhitzerabschnittes etwas über dem des Entspannungsbehälters liegt. Zu dieser Zeit hört die Dampfströmung von dem Entspannungsbehälter zu dem zweiten Überhitzerabschnitt 18B auf, und das Ventil 5OA schließt durch iiückschlagwirkung. Zu dieser Zeit besteht die Strömung zum Entspannungsbehälter nur aus der Differenz zwischen der Inbetriebnahme-Strömung und derjenigen, die über das Druckreduzierventil 2OA unmittelbar zu dem zweiten Überhitzerabschnitt 18B geht. Während der Öffnung des Ven-

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tils 2OA wird das Ventil 41A so gesteuert, daß es um einen vergleichbaren Wert schließt. So wird die Strömung durch den ersten Überhitzerabschnitt 1ΘΑ im wesentlichen konstant gehalten» Das Ventil 41A wird so gesteuert, daß es die Ausflußtemperatur des ersten Überhitzerabschnittes auf einem eingestellten Wert hält, so daß seine entsprechende Enthalpie etwa die gleiche wie die Enthalpie des gesättigten Dampfes des Entspannungsbehälters ist. Da die Strömung im ersten Überhitzer abs chnitt 18A konstant gehalten wird und da die Enthalpie des in den zweiten Überhitzerabschnitt 18B eintretenden Dampfes konstant gehalten wird, findet ohne Temperaturänderungen ein angemessener und gesteuerter Übergang von der Einströmung in den zweiten Überhitzerabschnitt aus dem Entspannungsbehälter zu der Einströmung statt, die vom ersten Überhitzerabschnitt abgeleitet wird.

Der nächste Schritt in der Belastung der Turbine bezieht die Steigerung des Druckes des zweiten Überhitzerabschnittes auf seinen Vollast-Wert ein. Da ein solcher Druck gesteigert wird, wenn sich die Drosselventile 26 in fest eingestellter Lage befinden, nimmt die Dampfströmung zu der Turbine proportional zu. In derpraktischen Ausführung sind die Drosselventile 26 so eingestellt, daß sie eine Turbinenbelastung bei maximalem Entspannungsbehälter-Druck liefern, so daß die Turbirienbelastung etwa 30 $> der Vollast bei Vollast-Druck und der gleichen Drosselventileinstellung beträgt. Beispielsweise bei Entspannungsbehälter-Betrieb mit einem maximalen Wert von 70 atü während der Inbetriebnahme sollen die Drosselventile so eingestellt werden, daß sie eine Turbinenbelastung von annähernd 8 io des Vollast-Wertes herbeiführen, um eine Turbinenbelastung von 30 io bei Vollast-Drosseldruck von 246 atü bei gleicher Ventileinstellung herbeizuführen.

Die Unterdrucksetzung des zweiten Überhitzerabschnittes 18B wird durch allmähliche Öffnung des Ventils 2OA herbeigeführt. Weil das Ventil 2OA den gesamten Dampf bei einem hohen spezi-

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fischen. Volumen verarbeitet und weil die Ausströmung des Ventils 2OA zu dem verhältnismäßig kleinen Volumen des zweiten Überhitzerabschnittes 18B geleitet wird, steigt der Druck hierin in Abhängigkeit von einer derartigen Ventilöffnung "beinahe unmittelbar. Diese Druckabhängigkeit kann als Anzeige ausgenutzt werden, um die Einstellung des Druckreduzierventils 2OA zu korrigieren« Das Ergebnis ist eine angemessene und gesteuerte Unterdrucksetzung des zweiten Überhitzerabschnittes 18B, weil die Aufheizungsgeschwindigkeit, die Ausströmung aus dem zweiten Überhitzerabschnitt und die Einstellung des Ventils 2OA in engen Grenzen parallel zueinander bewirkt werden können. Während der Inbetriebnahme befindet sich der erste Überhitzerabschnitt 18A auf einem gleichbleibenden Druck, so daß sich seine Wärmespeicherung nicht ändert.

Während der Unterdrucksetzung des zweiten Überhitzerabschnittes und der Belastung der Turbine kann der Einstellpunkt der Auslaßtemperatur des ersten Überhitzerabschnittes, der die Einstellung des Nebenschlußventils 41A regelt, so eingestellt werden, daß er den natürlichen Wärmeabsorptions-Kenngrößen des ersten Überhitzerabschnittes folgt. In der Anwendung wird das Ventil 4-1A bei etwa 10 i< > der vollen Turbinenbelastung völlig geschlossen, über diesem Wert wird der erste Überhitzerabschnitt zunehmend in der Überhitzung des Dampfes wirksam, während die Erzeugung von Dampf in ihm allmählich abnimmt.

Wenn das Ventil 2OA weit offen ist, wird das Ventil 41 geschlossen, und die gesamte Strömung geht unmittelbar zu dem Überhitzer. So hören die Strömungen zu und von dem Entspannungsbehälter auf, und der Druck in dem Entspannungsbehälter und dem Nebenschlußsystem fällt vollständig ab. Normale Turbinenanzapfungen ersetzen den Entspannungsdampf und die Abflußströmungen für die Entgasung und Speisewasservorwärmung. Zu diesem Zeitpunkt kann das Absperrventil 20 weit geöffnet und das Ventil 2OA geschlossen werden.

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Während der Zeitdauer, nach welcher der Entspannungsbehälter seinen normalen Betriebsdruck erreicht, wird jeglicher Dampf, der im Entspannungsbehälter über das hinaus abgeschieden wird, was zur Turbinenabdichtung, Entgasung und Speisewasservorwärmung sowie zum Turbinenbetrieb erforderlich ist, durch das Entspannungsbehälter-Überdruck-SteuerTentil 65 zu dem Kondensator abgeführt. Während eines Kaltstartes ist ein kleiner oder kein Dampfstrom zu dem Kondensator vorhanden.

Die Arbeitsfolge für heißes Anfahren und Zwischen-Inbetrieb- ' nahmen ist im wesentlichen die gleiche wie für eine kalte Inbetriebnahme mit der Ausnahme, daß die Beheizungsleistung höher ist, um höhere Dampftemperaturen zu erhalten, welche den zweiten Überhitzerabschnitt verlassen.

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Claims (10)

1. PATENTANSPRÜCHE

   Verfahren zum Anfahren einer Dampfturbinen-Kraftanlage, "bei der der während des Normalbetriebes in einer Verdampfungszone erzeugte Dampf der Turbine zugeführt wird, und bei der beim Anfahren der Anlage eine kleinere als die Vollastmenge betragende Viassermenge durch die Verdampfungszone und unter Druckreduzierung über ein Entspannungsgefäß wieder zur Verdampfungszone in Umlauf gesetzt und im Entspannungsgefäß abgesonderter Dampf der Turbine zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Arbeitsmittel mit etwa dem bei Normallast vor der Turbine herrschenden Druck durch die Verdampfungszone geleitet und in Abhängigkeit von der steigenden Temperatur eine allmählich zunehmende Teilmenge abgezweigt und unter Aufrechterhaltung des Normaldruckes über einen Überhitzer dem Entspannungsgefäß zusammen mit dem unmittelbar aus der Verdampfungszone in das Entspannungsgefäü strömenden Arbeitsmittel zugeführt wird, wobei die Enthalpie des aus dem Übernitzer austretenden Arbeitsmittels auf einen vorbestimmten Wert gesteigert und auf diesem Wert konstant gehalten wird, während der Druck im Entspannungsgefäß und der im Entspannungsgefäß abgesonderte Dampf der Turbine zur Anwärmung und Drehung zugeführt wird, v/obei die in der

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   Ausströmung des Überhitzers enthaltene Enthalpie etwa gleich der des aus dem Entspannungsgefäß abgeführten Dampfes ist, und daß allmählich ein Druckausgleich zwischen dem Überhitzer und der Turbine hergestellt wird, indem die Ausströmung aus dem Überhitzer in allmählich steigendem Maße der Turbine zugeführt und die Dampfzufuhr aus dem Entspannungsgefäß zur Turbine und die Ausströmung aus dem Überhitzer zum Entspannungsgefäß allmählich gedrosselt wird, so daß ein im wesentlichen konstanter Fluß durch den Überhitzer aufrechterhalten wird, bis die Verbindung zwischen dem Überhitzer und dem Entspannungsgefäß unterbrochen wird.
2. 2. Anlage zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, mit einem Zwangsdurchlaufdampferzeuger der mit der Turbine, einem Kondensator, einer Speisewasserpumpe und einem Speisewasservorwärmer während des normalen Betriebes einen geschlossenen Kreislauf bildet, wobei zum Anfahren der Anlage eine durch Ventil steuerbare Leitung vorgesehen ist, die den Zwangsdurchlaufdampferzeuger mit einem Entspannungsgefäß verbindet, dessen Flüssigkeitsraum mit der Speisepumpe und dessen Dampfraum über eine durch Ventil steuerbare Leitung mit der Turbine verbindbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Verdampfer (17) und der Überhitzer (18a) des Zwangsdurchlaufdampferzeugers (H) offen verbunden sind und der Auslaß des Verdampfungsabschnittes über ein auf einen vorbestimmten Druck einstellbares Druckreduzierventil (41) mit dem Entspannungsbehälter (42) verbunden ist und stromabwärts vom Überhitzer ein den Kurzschlußkreislauf vom Normalkreislauf trennendes Ventil (20) und stromaufwärts davon eine den Überhitzer (18) umgehende Leitung (55, 39A) vorgesehen sind, welch letztere ein zweites, auf einen vorbestimmten Druck eingestelltes Druckreduzierventil (41A) enthält und stromabwärts vom ersten Druckreduzierventil (41) in die Verbindungsleitung

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   zum Entspannungsgefäß (42) mündet, und daß eine den Dampfraum des Entspannungsgefäßes (42) mit dem Normallere is lauf verbindende Leitung (60) stromabwärts vom Sperrventil (20) in denselben einmündet und in Strömungsrichtung ein Rückschlagventil (50A) und ein Steuerventil (50) aufweist und stromabwärts vom Steuerventil (50) durch eine das Sperrventil (20) umgehende, ein drittes Druckreduzierventil (20A) enthaltende Leitung (15A) stromaufwärts vom zweiten Druckreduzierventil (41A) mit der Umgehungsleitung (55» 59A) des Überhitzers (18A) verbunden ist.
3. 3. Anlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Dampfraum des Entspannungsgefäßes (42) durch eine zweite, ein Steuerventil (56) enthaltende Leitung (54) mit dem stromabwärts von der Speisepumpe (10) angeordneten Speisewasservorwärmer (12) verbunden ist.
4. 4. Anlage nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Dampfraum des Entspannungsgefäßes (42) durch eine dritte, ein Steuerventil (61) aufweisende Leitung (59) mit den Turbinendichtungen verbunden ist.
5. 5. Anlage nach einem der Ansprüche 2-4, dadurch gekennzeichnet, daß der Dampfraum des Entspannungsgefäßes (42) durch eine vierte, ein Steuerventil (63) aufweisende Leitung (62) mit dem Kondensator (31) verbunden ist.
6. 6. Anlage nach einem der Ansprüche 2-5» dadurch gekennzeichnet, daß in der den Flüssigkeitsraum des Entspannungsgefäßes (42) mit der Speisepumpe (10) verbindenden Leitung (49, 38) ein Luftabscheideerhitzer (37) angeordnet ist, dessen Einlaß ein Steuerventil (51) steuert.
7. 7. Anlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Luftabscheideerhitzer (37) einmal über eine ein Steuer-

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   ventil (58) enthaltende Leitung (57) mit der zweiten, den Dampfraum des Entspannungsgefäßee (42) mit dem Speisewasservorwärmer (12) verbindenden leitung (54) stromaufwärts vom Steuerventil (56) verbunden ist, und zum anderen ^eeine Kondensatpumpe (33) ein Ventil und einen Niederdruckerhitzer (36) enthaltende leitung (34, 32) mit dem Kondensator (31) verbunden ist.
8. 8. Anlage nach einem der Ansprüche 2-7, dadurch gekennzeichnet, daß der Flüesigkeitsauslaß (49) des Entepannungsgefäßes (42) stromaufwärts vom Steuerventil (51) über eine ein Steuerventil (53) enthaltende leitung (52) mit dem Kondensator (31) verbunden ist.
9. 9· Anlage nach einem der Ansprüche 2-8, dadurch gekennzeichnet, daß stromaufwärts vom Steuerventil (26) der Turbine (22) und stromabwärts vom Anschluß der Turbinenumgehungsleitung (21, 66) ein erstes Stoppventil (24) in der Dampfzufuhrleitung (23) und eine diesee Ventil umgehende, ein zweites Stoppventil (25) enthaltende leitung vorgesehen ist, die die Dampfzuführleitung (23) stromaufwärts vom Turbinensteuerventil (26) mit der Turbinenumgehungsleitung (21, 66) verbindet.
10. 10. Anlage nach einem der Ansprüche 2-9» dadurch gekennzeichnet, daß stromabwärts von der Einmündung der den Dampfraum des Entspannungegefäßes (42) mit dem Normalkreislauf verbindenden leitung (66) in den Normalkreislauf ein zweiter Überhitzer (18B) vorgesehen itft*

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