DE2207227A1 - Method and device for restarting a boiler pump feed system - Google Patents
Method and device for restarting a boiler pump feed systemInfo
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81-18.362P(l8.363H)- 16. 2. 197281-18.362P (18.363H) - February 16, 1972
Verfahren und Einrichtung zum Wiederanfahren einer Kesselpumpenspeise-AnlageMethod and device for restarting a boiler pump feed system
Im allgemeinen werden in Dampfkraftwerken von mehr als 250 mV zwei dampfturbinen-getriebene Speisepumpen von 50 % Förderleistung und eine oder mehrere elektromotor-getriebene Speisepumpen von 20 - 25 $ Förderleistung vorgesehen. Üblicherweise werden die dampfgetriebenen Pumpen im normalen Betrieb, die motorgetriebenen Pumpen als Reserve und zum Anfahren des Kraftwerkes benutzt. Beim Anfahren des Kraftwerkes werden die dampfgetriebenen Pumpen, wenn nicht ein besonderer Hilfskessel oder ähnliches vorhanden ist, im allgemeinen nicht benutzt, weil nicht genügend Dampf fUr die dampfgetriebenen Pumpen verfügbar ist. Deshalb werden zum Anfahren üblicherweise die motorgetriebenen Pumpen benutzt.In general, two steam turbine-driven feed pumps with a delivery rate of 50% and one or more electric motor-driven feed pumps with a delivery rate of $ 20-25 are provided in steam power plants of more than 250 mV. Usually the steam-driven pumps are used in normal operation, the motor-driven pumps as a reserve and for starting up the power plant. When starting up the power plant, the steam-driven pumps are generally not used, unless there is a special auxiliary boiler or the like, because not enough steam is available for the steam-driven pumps. Therefore, the motor-driven pumps are usually used for start-up.
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In Kraftwerken der beschriebenen Art treten, wenn das Werk kurze Zeit nachdem es wegen Abschaltung des Stromerzeugers vom Netz vorläufig oder ganz stillgesetzt worden ist, wieder angefahren wird, folgende Probleme auf:Step into power plants of the type described if that The plant a short time after it was temporarily or completely shut down due to the power generator being disconnected from the grid, is started again, the following problems:
In Kraftwerken, in denen die Speisepumpen sofort stillgesetzt werden, wenn die Hauptturbine wegen Lastabfalls stillgesetzt worden ist, bleibt der Druck im Entgaser auf der Höhe, die vor dem Lastabfall bestanden hat, und das Wasser im Entgaser, im Fallrohr des Entgasers und in den Saugleitungen der dampfgetriebenen Pumpen bleibt auf der hohen Temperatur, die es vor dem Lastabfall gehabt hat. Deshalb fließt, wenn in diesem stillgesetzten Betriebszustand das Einspeisen von Wasser in den Kessel mittels der motorgetriebenen Pumpen beginnt, kühleres Wasser in den Entgaser (in diesem Fall strömt kein Dampf in den Entgaser), so daß der Druck im Entgaser plötzlich abfällt. Infolgedessen fällt auch die Temperatur des vom Entgaser kommenden Wassers ab. In den Saugleitungen der dampfgetriebenen Pumpen aber bleibt das heiße Wasser und verdampft, da der Druck im Entgaser fällt, und bildet Blasen. Wenn der Druck im Entgaser weiter abnimmt, nehmen die Blasen in den Saugleitungen der dampfgetriebenen Pumpen an Rauminhalt zu und fließen in das Fallrohr des Entgasers. Die Blasen werden im Fallrohr vom kalten Wasser, das vom Entgaser zu den motorgetriebenen Pumpen fließt, abgekühlt und fallen zusammen, und das ergibt Wasserschläge. Die Blasen werden in manchen Fällen in die motorgetriebenen Pumpen hineingerissen und verursachen dort Wasserschläge, was den Betrieb der Pumpen stört und die Pumpen zerstört.In power plants in which the feed pumps are shut down immediately if the main turbine is due to a drop in load has been stopped, the pressure in the degasser remains at the level that existed before the load drop, and so does the water in the degasser, in the downpipe of the degasser and in the suction lines of the steam-driven pumps remains at the high level Temperature it was before the load dropped. Therefore, if the Feeding water into the boiler by means of the motor-driven pumps starts, cooler water into the degasser (in In this case, no steam flows into the degasser, so that the pressure in the degasser suddenly drops. As a result, falls also the temperature of the water coming from the degasser. However, it remains in the suction lines of the steam-driven pumps the hot water and evaporates as the pressure in the degasser drops, forming bubbles. If the pressure in the degasser continues decreases, the bubbles in the suction lines of the steam-driven pumps increase in volume and flow into the downpipe of the degasser. The bubbles are in the downpipe from the cold water that goes from the degasser to the motor-driven pumps flows, cooled and collapsed, and that results in water hammer. The bubbles are in some cases motor-driven Pumps tore in and cause water hammer there, which disrupts the operation of the pumps and the pumps destroyed.
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schriebene Schwierigkeit zu beheben durch geeignete Abfuhr des in den Saugleitungen der Speisepumpen eingeschlossenen heißen Wassers.the written difficulty can be remedied by suitable discharge of the hot water trapped in the suction lines of the feed pumps.
Die Erfindung besteht - kurz gesagt - in folgendem! Wenn ein Dampfturbinenkraftwerk, dessen Speisewasser-Vorwärmkreislauf einen Kondensator enthält, kurz nachdem es, weil seine Turbine vom Netz abgefallen ist, vorläufig oder ganz stillgesetzt worden ist, wieder angefahren wird, dann wird das in den Saugleitungen der Speisepumpen enthaltene Wasser durch eine Zweigleitung in den Kondensator oder in den mit dem Entgaser kommunizierenden Kreislauf abgeführt.The invention consists - in short - in the following! If a steam turbine power plant, its feed water preheating circuit contains a condenser shortly after it, for the time being or because its turbine has fallen off the grid has been completely shut down, is restarted, then that contained in the suction lines of the feed pumps Water is discharged through a branch line into the condenser or into the circuit communicating with the degasser.
Diese und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung ihrer bevorzugten Ausführungsform und der ihr beigefügten Zeichnung ersichtlich.These and other objects, features and advantages of the invention will be apparent from the following description of the preferred ones Embodiment and the accompanying drawing evident.
Die Zeichnung zeigt Schemata von im Speisewasser-Vorwärmkreislauf eines Dampfturbinen-Kraftwerks zum Entgaser und zu den Speisepumpen gehörigen Leitungen, und zwar inThe drawing shows schemes in the feed water preheating circuit of a steam turbine power plant to the degasser and to the feed pumps associated lines, namely in
Fig. 1-3 Schemata einer ersten, zweiten und dritten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kesselspeisepumpen-Anfahreinrichtung, 1-3 schematics of a first, second and third embodiment of the boiler feed pump starting device according to the invention,
Fig. k ein Diagramm, welches die bei Lastabfall in herkömmlichen Kraftwerken auftretenden Übergangserscheinungen erläutert.FIG. K is a diagram which explains the transition phenomena occurring in conventional power plants when there is a drop in load.
In Fig. 1, welche die erste Ausführungsform der Erfindung zeigt, ist mit dem Bezugszeichen 1 ein Kondensator be-In Fig. 1 showing the first embodiment of the invention shows, the reference numeral 1 is a capacitor
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zeichnet, mit 2 ein ND-Speisewasservorwärmer, mit 3 eine Kondensatleitung, mit k ein Entgaser, mit 5 ein Fallrohr, mit 6 und 7 je eine von zwei dampfgetriebenen Speisepumpen bzw. eine motorgetriebene Speisepumpe und mit 8 und 9 die Ansaugleitung jeder dampfgetriebenen bzw. der motorgetriebenen Speisepumpe; diese Ansaugleitungen gehen vom Fallrohr 5 aus. Ferner bezeichnet 10 eine Speiseleitung, die von jeder der dampfgetriebenen Speisepumpen 6 und von der motorgetriebenen Speisepumpe 7 ausgeht und die über einen HD-Speisewasservorwärmer 11 in einen Dampfkessel 12 mündet. 13 ist eine Zweigleitung, die von den Saugleitungen 8 ausgeht und in die Kondensatorleitung 3 mündet; 14 sind Absperrventile in der Zweigleitung 13? 15 ist eine in der Zweigleitung 13 angeordnete Umwälzpumpe; ~\6 ist eine Entnahmeleitung, die von der (nicht gezeichneten) Turbine zum Entgaser 4 führt; 17 ist ein Rückschlagventil in der Entnahmeleitung; 18 ist eine Hilfsdampfleitung, die von einem (nicht gezeichneten) Hilfs-Dampfkreislauf zum Entgaser k führt} und 19 i>t ein Druckminderventil in der Dampfleitung 18. draws, with 2 an LP feedwater preheater, with 3 a condensate line, with k a degasser, with 5 a downpipe, with 6 and 7 one of two steam-driven feed pumps or a motor-driven feed pump and with 8 and 9 the suction line of each steam-driven or motorized feed pump. the motor-driven feed pump; these suction lines start from the downpipe 5. Furthermore, 10 denotes a feed line which emanates from each of the steam-driven feed pumps 6 and from the motor-driven feed pump 7 and which opens into a steam boiler 12 via a high-pressure feed water preheater 11. 13 is a branch pipe extending from the suction pipes 8 and opening into the condenser pipe 3; 14 are shut-off valves in branch line 13? 15 is a circulation pump arranged in the branch pipe 13; ~ \ 6 is an extraction line that leads from the turbine (not shown) to the degasser 4; 17 is a check valve in the extraction line; 18 is an auxiliary steam line which leads from an auxiliary steam circuit (not shown) to the degasser k } and 19 i> t a pressure reducing valve in the steam line 18.
Die in Fig. 2 dargestellte zweite Ausführungsform unterscheidet sich von der in Fig. 1 abgebildeten ersten AusfUhrungsart dadurch, daß anstelle der Umwälzpumpe 15 dieser ersten AusfUhrungsart eine Speisewasser-Zubringerpumpe 20 vorgesehen und diese in der Saugleitung 8 angeordnet ist und daß die Zweigleitung 13, die zur Kondensatleitung 3 führt, von der Austrittsöffnung der Pumpe 20 abzweigt.The second embodiment shown in Fig. 2 differs differs from the first embodiment shown in FIG in that instead of the circulation pump 15 of this first embodiment a feed water feed pump 20 provided and this is arranged in the suction line 8 and that the branch line 13, which leads to the condensate line 3 leads, branches off from the outlet opening of the pump 20.
Die In Fig. 3 gezeigte dritte Ausführungsform der Erfindung ist von der ersten und der zweiten AusführungsformThe third embodiment of the invention shown in FIG is from the first and second embodiments
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insofern verschieden, als eine Zweigleitung 13A, welche die Saugleitungen 8 mit dem Kondensator 1 verbindet, vorgesehen und eine Umwälzpumpe 15 oder eine Speisewasser-Zubringerpumpe 20 entbehrlich ist, weil beim Wiederanfahren des Dampfkraftwerkes der notwendige Sog vom Kondensator 1 geliefert wird.different in that a branch line 13A, which connects the suction lines 8 to the condenser 1, is provided and a circulation pump 15 or a feedwater feed pump 20 is unnecessary because when the steam power plant is restarted the necessary suction is supplied by the capacitor 1.
Nun sei die Wirkungsweise zunächst anhand der Fig. beschrieben. Wenn die Anlage, die mit hoher Last oder mit Nennlast betrieben worden ist, bei Abfall des Stromerzeugers vom Netz stillgesetzt wird, dann schließt sich das in der Entnahmeleitung zum Entgaser k befindliche Rückschlagventil, und die beiden dampfgetriebenen Pumpen 6 kommen zum Stillstand, so daß die Speisewasserzufuhr zum Kessel 12 aufhört.The mode of operation will now be described first with reference to the figure. If the system, which has been operated with high load or nominal load, is shut down when the power generator drops from the network, then the check valve located in the extraction line to the degasser k closes, and the two steam-driven pumps 6 come to a standstill, so that the Feed water supply to boiler 12 stops.
Infolgedessen bleiben, wie in Fig. k dargestellt, die Drücke und Temperaturen im Entgaser 4, im Fallrohr 5 und in den Saugleitungen 8 der dampfgetriebenen Pumpen auf der Höhe, die sie vor dem Lastabfall hatten. Um die Kraftwerksanlage kurz nachdem sie stillgesetzt worden ist, in der oben beschriebenen Weise wieder anzufahren, wird das Speisewasser in dem Kessel 12 von der motorgetriebenen Pumpe eingespeist. Jedoch wird in den Entgaser 4 nicht Dampf, sondern das kUhle Wasser aus der Kondensatleitung 3 eingeführt. Daher nimmt, wie in Fig. h dargestellt, der Druck im Entgaser allmählich ab, und infolgedessen nehmen der Druck an den Saugstutzen der Pumpen 6 und 7 und die Temperatur des Wassers am Austritt aus dem Entgaser ebenfalls allmählich ab. Der Druck an den Saugstutzen der Pumpen und 7 ist gegeben durchAs a result, as shown in FIG. K , the pressures and temperatures in the degasser 4, in the downpipe 5 and in the suction lines 8 of the steam-driven pumps remain at the level they had before the load drop. In order to restart the power plant shortly after it has been shut down in the manner described above, the feed water is fed into the boiler 12 by the motor-driven pump. However, it is not steam but rather the cool water from the condensate line 3 that is introduced into the degasser 4. Therefore, as shown in Fig. H , the pressure in the degasser gradually decreases, and as a result the pressure at the suction ports of the pumps 6 and 7 and the temperature of the water at the outlet from the degasser also gradually decrease. The pressure at the suction nozzle of the pumps and 7 is given by
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(Druck im Entgaser) + (statischer Druck)t (Pressure in degasser) + (static pressure) t
und wenn, indem der Druck im Entgaser k abnimmt, der Druck an den Saugstutzen der Pumpen 6 und 7 niedriger ale der im Entgaser k vor dem Stillsetzen der Anlagen vorhanden gewesene Druck wird (wie durch die Punkte A^ und A2) in Flg. k gezeigt), dann verdampft in Anlagen der herkömmlichen Art das Speisewasser, das in den Saugleitungen 8 der dampfgetriebenen Pumpen 6 enthalten ist, und bildet Blasen. Wenn der Druck im Entgaser 4 weiter abnimmt, nehmen die Blasen in den Saugleitungen 8 an Rauminhalt zu, und sie fließen in das Fallrohr 5» wie in Fig. 1 durch die gestrichelten Pfeile gezeigt. Diese Blasen werden durch das kühle Wasser vom Entgaser k gekühlt und fallen zusammen und verursachen dadurch Vaeserschläge. Wenn die Blasen in die Saugleitung der motorgetriebenen Pumpe fließen, entsteht Kavitation in der Pumpe 7·and if, as the pressure in the degasser k decreases, the pressure at the suction nozzle of the pumps 6 and 7 is lower than the pressure that was present in the degasser k before the systems were shut down (as indicated by points A ^ and A 2 ) in FIG. k ), then, in systems of the conventional type, the feed water contained in the suction lines 8 of the steam-driven pumps 6 evaporates and forms bubbles. If the pressure in the degasser 4 decreases further, the bubbles in the suction lines 8 increase in volume and they flow into the downpipe 5 'as shown in FIG. 1 by the dashed arrows. These bubbles are cooled k by the cool water from the degasser and collapse, thereby causing Vaeserschläge. When the bubbles flow into the suction line of the motor-driven pump, cavitation occurs in the pump 7
Aber gemäß der Erfindung wird, wenn die motorgetriebene Pumpe wieder angefahren wird, gleichzeitig das Absperrventil geöffnet und auch die Umwälzpumpe 15 angelassen, so daß das in den Saugleitungen 8 enthaltene Wasser durch die Zweigleitung 13 in die Kondensatleitung 3 gefördert, also durch kühles Wasser aus dem Entgaser k ersetzt wird. Infolgedessen werden die bei herkömmlichen Anlagen beobachteten Wasserschläge und Hohlraumbildung nicht auftreten.But according to the invention, when the motor-driven pump is started again, the shut-off valve is opened and the circulating pump 15 is started at the same time, so that the water contained in the suction lines 8 is conveyed through the branch line 13 into the condensate line 3, i.e. by cool water from the Degasser k is replaced. As a result, the water hammer and cavitation seen in conventional systems will not occur.
In ähnlicher Weise, wie oben beschrieben, wird bei der in Fig. 2 gezeigten zweiten Aueführungsform, sobald die motorgetriebene Pumpe 7 wieder angelassen wird, das Absperrventil 14 geöffnet und die Speisewasser-Zubringerpumpe 20In a similar manner as described above, in the second embodiment shown in FIG. 2, as soon as the motor-driven Pump 7 is started again, the shut-off valve 14 is opened and the feed water feed pump 20
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angelassen, so daß das In den Saugleitungen 8 enthaltene Wasser durch die Zweigleitung 13 in die Kondensatleitung gefördert wird.started so that the 8 contained in the suction lines Water through branch line 13 into the condensate line is promoted.
Bei der in Fig. 3 abgebildeten dritten AusfUhrungsform der Erfindung wird, sobald die motorgetriebene Pumpe wieder angelassen wird, das Absperrventil ^k geöffnet, so daß das in den Saugleitungen 8 enthaltene Wasser durch die Zweigleitung 13A in den Kondensator 1 fließen kann.In the third embodiment of the invention shown in FIG. 3, the shut-off valve ^ k is opened as soon as the motor-driven pump is started again, so that the water contained in the suction lines 8 can flow into the condenser 1 through the branch line 13A.
Bei den oben beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung sind sowohl die dampfgetriebenen Pumpen als auch die motorgetriebene Pumpe vorhanden, aber bei einem kleinen Dampfkraftwerk von weniger als 250 MW werden im allgemeinen keine dampfgetriebenen Pumpen vorgesehen und alle Pumpen elektromotorisch angetrieben. Aber natürlich kann die Erfindung mit Vorteil auch bei so kleinen Kraftwerken angewendet und jede beliebige der motorbetriebenen Pumpen zum Wiederanfahren benutzt werden. Dabei ist zu beachten, daß die Saugleitungen aller motorgetriebenen Pumpen mit Zweigleitungen und Absperrventilen versehen werden müssen.In the embodiments of the invention described above, the steam driven pumps are both the motor-driven pump is present, but for a small steam power plant of less than 250 MW, in general no steam driven pumps provided and all pumps driven by an electric motor. But of course the invention can also be used to advantage in such small power plants and any of the motorized pumps can be used for restarting. It should be noted that the suction lines of all motor-driven pumps must be provided with branch lines and shut-off valves.
Dank der Erfindung kann, wenn das Kraftwerk kurz nachdem es vom Netz abgefallen ist, wieder angefahren werden soll, Wasserschlag und Hohlraumbildung zwangsläufig verhindert und stetiger und zuverlässiger Betrieb der Speisepumpen gesichert werden.Thanks to the invention, if the power plant is to be restarted shortly after it has fallen off the grid should, water hammer and cavitation inevitably prevented and steady and reliable operation of the feed pumps secured.
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