DE19702820C2

DE19702820C2 - Verfahren und Anordnung zur Regelung der Zusatzwassermenge eines Kühlwasserkreislaufes bei mit einem Kühlturm versehenen Rückkühlprozessen in Industrieanlagen, insbesondere eines Kondensationskraftwerkes

Info

Publication number: DE19702820C2
Application number: DE1997102820
Authority: DE
Inventors: Gerold Voelkel; Klaus Schoenherr
Original assignee: Vattenfall Europe Generation AG and Co KG
Current assignee: Vattenfall Europe Generation AG and Co KG
Priority date: 1997-01-17
Filing date: 1997-01-17
Publication date: 2003-07-31
Anticipated expiration: 2017-01-18
Also published as: DE19702820A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zur Regelung der Zu satzwassermenge eines Kühlwasserkreislaufes bei mit einem Kühlturm ver sehenen Rückkühlprozessen in Industrieanlagen, insbesondere eines Konden sationskraftwerkes.

Bei Rückkühlprozessen mittels geschlossener Kühlkreisläufe unter Verwen dung von Kühltürmen kommt es bei Veränderung der Umgebungsbedingungen und/oder der Wärmelast und/oder bei Massenbilanzstörungen zu Abweichun gen des Wasserinhaltes und/oder zur Abweichung der Konzentration von Soll zuständen.

Zur Vermeidung von Abweichungen von Sollzuständen ist es üblich, die Zu satzwassermengeneinspeisung manuell zu beeinflussen (Held: "Kühlwasser" 1984, S. 24-36; DE 30 31 454 A1 und DE 22 50 058 A sowie DD 298 842 A5). Damit ist jedoch keine Anpassung des tatsächlichen Bedarfs an Zusatzwasser möglich, so daß Eindickung und Absalzung mit mehr oder weniger großen Ab weichungen gegenüber den anlagenbedingten Sollwerten gefahren werden. Besondere Probleme ergeben sich noch durch Nutzwasserentnahmen aus dem Kühlkreislauf, z. B. für die Rauchgasentschwefelung in einem Kohlekraftwerk. Besonders schwerwiegend sind Karbonatablagerungen in den Maschinenkon densatoren infolge hoher Eindickung. Aus diesen Gründen wird eine erhöhte Einspeisung an Zusatzwasser gefahren. Diese Maßnahme erfordert jedoch hö here Aufbereitungs- und Abwasserkosten.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, den tatsächlichen Bedarf an Zusatzwasser ohne Veränderung der Kühlwasserkonzentration und des Kühl kreislaufwasserinhaltes sowie umgekehrt vorzunehmen.

Dies wird dadurch erreicht, daß erfindungsgemäß der Stand des Kühlwassers in der Tasse des Kühlturmes über die Vorgabe ei nes Sollwertes konstant gehalten und ein Sollwert für die Eindickung des Kühlwassers vorgegeben wird, die Verdun stungsverluste ermittelt, und so die Zusatzwassermengenein speisung sowie die Absalzwassermengenausschleusung in Abhän gigkeit zueinander geregelt werden, und daß bei nicht erfaß baren Einflüssen auf den Zusatzwassermengenverbrauch bei kon stanten Sollwerten die Zusatzwassermengeneinspeisung sowie die Absalzwasserausschleusung zur Beibehaltung des Standes des Kühlwassers in der Tasse des Kühlturmes in einem gleichen Mengenverhältnis und der Eindickung mit gleichen Mengen er höht oder verringert werden.

Zur Realisierung sind ein Regelkreis für eine mengengeregelte Zusatzwassereinspeisung und ein Regelkreis für eine mengenge regelte Absalzwasserausschleusung über ein von einer Eindic kungsmessung beaufschlagtes Rechenglied und eine verlustmen genermittelnde Rechenschaltung verknüpft.

Anhand eines Ausführungsbeispiels soll nachstehend die Erfin dung näher erläutert werden. Die Zeichnung zeigt das Anlagen- und Regelschema für die Rückkühlanlage eines Kondensations kraftwerkes.

Das Anlagenschema des Kühlwasserkreislaufes für ein Kondensa tionskraftwerk weist die Kühlturmtasse 1 des Kühlturmes, die Kühlwasserpumpe 2 und den Kondensator 3 auf.

Vor Kühlturmtasse 1 ist die Zusatzwassereinspeisung 4 mit Pumpe 5, vor Kondensator 3 die Nutzwasserentnahme 6 und die Absalzwasserausschleusung 7 mit Stellventil 8 vorgesehen. Die Kühlturmtasse 1 ist mit der Wasserstandsmessung 9, die mit dem Sollwertgeber 10 für den Wasserinhalt in der Kühl turmtasse 1 auf den Funktionsgenerator 11 geschaltet ist. Der Funktionsgenerator 11 ist auf den Funktionsgenerator 12 mit Drehzahlmessung 13 geschaltet. Der Funktionsgenerator 12 ist auf den Regler 14 geschaltet, der den Motor 15 für die Pumpe 5 ansteuert. Die Eindickungsmessung 16 ist auf den Funktions generator 17 geschaltet, der mit dem Sollwertgeber 18 für die Eindickung des Kühlwassers verknüpft ist.

Der Funktionsgenerator 17 ist über das Dreipunktglied 19 und den vom Sollwert 20 des Mengenparameters beaufschlagten Funk tionsgenerator 21 als Rechenglied 28 mit dem Funktionsgenera tor 22 verbunden. Der Funktionsgenerator 22 ist auf den von den Mengenmeßstellen 23; 24 beaufschlagten Funktionsgenerator 25 geschaltet, der mit dem Regler 26 verbunden ist. Der Reg ler 26 steuert den Motor 27 an, der das Stellventil 8 betä tigt. Der Regelkreis 29 für die Zusatzwassereinspeisung 4 und der Regelkreis 30 für die Absalzwasserausschleusung 7 sind über das Rechenglied 28 und die Rechenschaltung 31 verknüpft, indem zum einen der Funktionsgenerator 21 des Rechengliedes 28 mit dem Funktionsgenerator 32 verbunden ist. Zum anderen ist der Funktionsgenerator 33 der Rechenschaltung 31 mit dem Funktionsgenerator 34 verbunden, dessen Ausgang auf den Funk tionsgenerator 22 und den Funktionsgenerator 35 geschaltet ist.

Der Sollwertgeber 18 und die Konstante 36 sind auf den Funk tionsgenerator 37 geschaltet und über den Funktionsgenerator 38 mit dem Funktionsgenerator 34 verbunden. Der Sollwertgeber 18 ist außerdem auf den Funktionsgenerator 35 geschaltet, der ebenso mit dem Funktionsgenerator 34 verknüpft ist.

Die Rechenschaltung 31 weist den Funktionsgenerator 39 auf, der vom Meßwert 40 und über den Funktionsgenerator 41 von den Meßwerten 42; 43 beaufschlagt ist, wobei die Meßwerte 40; 42; 43 zur Charakterisierung des thermodynamischen Zustandes der Gesamtanlage dienen.

Der Funktionsgenerator 39 ist mit dem Funktionsgenerator 44 verbunden, der von der Medienkonstanten 45 des Kühlwassers beaufschlagt ist.

Der Funktionsgenerator 44 ist mit dem Funktionsgenerator 33 verbunden, der mit dem von den Meßwerten 46; 47 beaufschlag ten Rechenwerk 48 verbunden ist, wobei die Meßwerte 46; 47 Betriebsmeßwerte zur Charakterisierung der Umgebungsbedingun gen, wie z. B. die Temperatur und Feuchte der Umgebungsluft, darstellen. Der Funktionsgenerator 35 ist mit dem Funktions generator 32 verknüpft. Der Funktionsgenerator 32 ist mit dem Funktionsgenerator 11 verbunden, so daß damit die Verknüpfung der Regelkreise 29; 30 erreicht ist.

Die Wirkungsweise ist folgende:
Durch den Regelkreis 29 wird die Zusatzwassermenge 49 mit einer bestimmten Konzentration und durch den Regelkreis 30 die Absalzwassermenge 50 mit einer bestimmten Konzentration geregelt, indem die erforderlichen gewollten Zustände, näm lich der Wasserstand und die Eindickung in der Kühlturmtasse 1 mit den Sollwertgebern 10; 18 systemabhängig vorgegeben werden.

Im Einzelnen ist von Folgendem auszugehen:

1. Durch die meßtechnische Erfassung und Bewertung der Meß werte 40; 42; 43 für die Prozeßgrößen und der Meßwerte 46; 47 für die Umgebungsparameter sowie deren Verknüpfung werden vorausschauend die Signale 52; 53 erzeugt. Diese Signale 52; 53 führen zur Beaufschlagung der Regler 14; 26 und damit zur Ansteuerung der Pumpe 5 und des Stell ventils 8, so daß die Zusatzwassermenge 49 eingespeist sowie die Absalzwassermenge 50 ausgeschleust und so die durch die Veränderung der Verdunstungsmenge 51 eingetre tenen Differenzen zwischen den Soll- und Istwerten für den Wasserstand kompensiert werden.
Die Einspeisung der Zusatzwassermenge 49 und der Absalz wassermenge 50 erfolgt derart, daß keine Veränderung der Eindickung eintritt.
2. Bei auftretenden Differenzen zwischen Soll- und Istwerten für die Konzentration werden diese über den Funktionsge nerator 17 ermittelt und durch das Rechenglied 28 bewer tet. Durch dessen Verknüpfung mit den Regelkreisen 29; 30 werden Stelleingriffe für die Zusatzwassermengeneinspei sung und für die Absalzwassermengenausschleusung reali siert. Diese führen dazu, daß die Konzentrationsdifferen zen kompensiert werden und keine Veränderung des Wasser standes eintritt.
3. Bei nicht meßbaren technologischen Veränderungen der In haltswassermenge werden diese indirekt durch den unterla gerten Regelkreis 29 bewertet und kompensiert, sodaß durch gleich große Mengen für Zuspeisung und Absalzung eine Rückführung auf den Sollwert für die Eindickung ge währleistet ist.

Durch die Erfindung wird erreicht, daß die Einhaltung der Sollvorgaben unabhängig von den technologischen und Umgebungsbedingungen durch strukturelle Entkopplung physika lischer Verknüpfungen erfolgt.

Durch die Erfindung werden folgende Vorteile erreicht:

1. Die exakte Anpassung der Zusatzwassermenge an den Prozeß führt zu einer wesentlichen Verringerung von Zusatzwasser, von Aufbereitungs- Betriebsmittel- und Eigenbedarfskosten.
2. Die exakte Anpassung gewährleistet eine exakte Kühlkreis laufdosierung mit Härtestabilisatoren und damit zur Ver ringerung derselben.
3. Vermeidung von Eindickungen im Kreislauf und der damit verbundenen Karbonatablagerungen auf den Kondensatorroh ren.
4. Sicherer und ausgewogener Kühlwasserkreislaufbetrieb.
5. Konstante und schonende Fahrweise der Wasseraufbereitungs anlage.
6. Minimierung der Abwassermengen.
7. Extremzustände in Bezug auf Karbonatablagerungen und che mische Bauwerksangriffe im Kühlwasserkreislauf treten nicht mehr auf.

Aufstellung der verwendeten Bezugszeichen

1

Kühlturmtasse

2

Kühlwasserpumpe

3

Kondensator

4

Zusatzwassereinspeisung

5

Pumpe

6

Nutzwasserentnahme

7

Absalzwasserausschleusung

8

Stellventil

9

Wasserstandsmessung

10

Sollwertgeber

11

Funktionsgenerator

12

Funktionsgenerator

13

Verstellung

14

Regler

15

Motor

16

Eindickungsmessung

17

Funktionsgenerator

18

Sollwertgeber

19

Dreipunktglied

20

Meßwert

21

Funktionsgenerator

22

Funktionsgenerator

23

Mengenmeßstelle

24

Mengenmeßstelle

25

Funktionsgenerator

26

Regler

27

Motor

28

Rechenglied

29

Regelkreis

30

Regelkreis

31

Rechenschaltung

32

Funktionsgenerator

33

Funktionsgenerator

34

Funktionsgenerator

35

Funktionsgenerator

36

Meßwert

37

Funktionsgenerator

38

Funktionsgenerator

39

Funktionsgenerator

40

Meßwert

41

Funktionsgenerator

42

Meßwert

43

Meßwert

44

Funktionsgenerator

45

Meßwert

46

Meßwert

47

Meßwert

48

Rechenwerk

49

Zusatzwassermenge

50

Absalzwassermenge

51

Verdunstungsmenge

52

Signal

53

Signal

54

Signal

55

Signal

Claims

1. Verfahren zur Regelung der Zusatzwassermenge eines Kühl wasserkreislaufes bei mit einem Kühlturm versehenen Rückkühl prozessen in Industrieanlagen, insbesondere eines Kondensa tionskraftwerkes, gekennzeichnet dadurch, daß der Stand des Kühlwassers in der Tasse des Kühlturmes über die Vorgabe eines Sollwertes konstant gehalten und ein Sollwert für die Eindickung des Kühlwassers vorgegeben wird, die Verdunstungsverluste ermittelt und so die Zusatzwas sermengeneinspeisung sowie die Absalzwassermengenausschleu sung in Abhängigkeit zueinander geregelt werden und daß bei nicht erfaßbaren Einflüssen auf den Zusatzwassermengenver brauch bei konstanten Sollwerten die Zusatzwassermengenein speisung sowie die Absalzwasserausschleusung zur Beibehaltung des Standes des Kühlwassers in der Tasse des Kühlturmes in einem gleichen Mengenverhältnis und der Eindickung mit glei chen Mengen erhöht oder verringert werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß in Abhängigkeit von einer Nutzwasserentnahme aus dem Kühlwasser kreislauf die Zusatzwassermengeneinspeisung und die Absalz wassermengenausschleusung zusätzlich mengengeregelt werden.

3. Anordnung zur Regelung der Zusatzwassermenge eines Kühl wasserkreislaufes bei mit einem Kühlturm versehenen Rückkühl prozessen in Industrieanlagen, insbesondere eines Kondensationskraftwerkes, gekennzeichnet dadurch, daß ein Regelkreis für eine mengengeregelte Zusatzwasserein speisung und ein Regelkreis für eine mengengeregelte Absalzwasserausschleusung über ein von einer Eindickungsmes sung beaufschlagtes Rechenglied und eine verlustmengenermit telnde Rechenschaltung verknüpft sind.

4. Anordnung nach Anspruch 3, gekennzeichnet dadurch, daß der Regelkreis für die mengengeregelte Absalzwasserausschleusung mit einem Mengensignalgeber der Nutzwasserentnahme verbunden ist.