DE2425794C3

DE2425794C3 - Dampfkraftanlage

Info

Publication number: DE2425794C3
Application number: DE2425794A
Authority: DE
Inventors: Yoshiyuki Amano; Tsugutomo Teranishi
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1973-06-15
Filing date: 1974-05-28
Publication date: 1980-11-13
Also published as: DE2425794B2; DE2425794A1; JPS5015939A; GB1465611A; US3921406A; CH577109A5; JPS5438710B2

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Dampfkraftanlage mit den Gattungsmerkmalen des Patentanspruches.

Eine derartige, aus der DE-AS 10 01 286 bekannte Dampfkraftanlage ist zwar für Schwachlastbetrieb (Teillastbetrieb) verwendbar, wobei mit Schwerpunkt auf den Anfahrbetrieb die oben angeführte Schaltung dazu dient, die Hochdruckvorwärmer mit einem höher gespannten Entnahmedampf als bei Vollastbetrieb zu beaufschlagen. Bei diesem Anfahrbetrieb soll die Dampfkraftanlage mit einem guten Wirkungsgrad arbeiten, wobei jedoch bei einem über längere Zeit andauernden Teillastbetrieb die Dampfversorgung wirkungsmäßig nicht optimal gelöst ist, da die beiden in Reihe geschalteten Hochdruckvorwärmer bei Schwachlastbetrieb mit Dampf aus einer einzigen, höher liegenden Entnahmestufe beaufschlagt sind, was zur Folge hat, daß die Heizdampftemperaturen nicht den unterschiedlichen Speisewassertemperaturen wirkungsgradmäßig optimal angepaßt sind.

Es ist außerdem aus der DE-OS 18 11008 eine Dampfkraftanlage bekannt, die für jeden der beiden Hochdruckvorwärmer nur eine Entnahmeslufe aufweist, wobei im Teillastbetrieb ein zusätzlicher Vorwärmer mit Dampf höheren Drucks als der zweite Hochdruckvorwärmer beaufschlagt wird.

Weiter ist aus der DE-OS 20 23 746 ein Niederdruckvorwärmer bekannt, der mehrere Heizdampfleitungen aufweist, wobei dem Vorwärmer bei Teillast Heizdampf aus einer höheren Stufe zugeführt wird.

Ferner beschreibt die US-PS 18 11 302 eine Dampfkraftanlage, die einen Heizkondensator mit nachgeschaltetem Wärmetauscher für die Heißwasserversorgung eines Verbrauchers außerhalb des Dampfkraftanlagen-Kreislaufes aufweist, womit die Konstanthaltung der Temperatur des Nutzwassers für den Verbraucher bezweckt wird.

Schließlich sind aus »Escher-Wyss-Mitteilungen«, 31. Jahrgang, 1958, Heft 2, Seiten 22 und 23, bei einer einstufigen Dampfturbine zwei umschaltbare ungesteuerte Entnahmen zur Speisung eines Heiznetzes und eines Entgaser-Mischvorwärmers bekannt, womit bei veränderbaren Entnahmedrücken der Turbine die minimal erforderlichen Drücke (in den Verbrauchern) dadurch gehalten werden können, daß bei sinkender Last auf höhere Entnahmestellen umgeschaltet wird. Diese Umschaltung erfolgt im Fall der einen Entnahme automatisch, bei der Entnahme zum Entgaser dagegen von Hand. Eine umschahbare Heizdampfbeaufschlagung des außerdem vorhandenen Niederdruck-Speisewasservorwärmers ist bei dieser bekannten Anordnung nicht vorgesehen.

Es liegt die Aufgabe vor, eine Dampfkraftanlage zu schaffen, die auch bei überwiegendem Teillastbetrieb einen guten Wirkungsgrad ihrer Hochdruckvorwärmer aufweist.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches gelöst.

Da in neuerer Zeit Dampfkraftanlagen häufig über längere Zeiten mit Teillast und nur in Spitzenverbrauchszeiten mit Vollast gefahren werden, diese Anlagen jedoch hinsichtlich des optimalen Wirkungsgrades auf Vollastbetrieb ausgelegt sind, liegt ein besonderer Vorteil der Erfindung darin, den Wirkungsgrad der Dampfkraftanlage im Teillastbetrieb durch die günstigere Zuordnung des unterschiedlich entspannten Entnahmedampfers für die einzelnen Hochdruckvorwärmer zu erhöhen. Bei einer Anlage für z. B.

200 000 KW kann diese Wirkungsgradsteigerung bei weniger als 85 % Nennleistung etwa 1,0 % gegenüber Dampfkraftanlagen bekannter Bauart liegen. Dabei ist von besonderer Bedeutung, daß diese Wirkungsgradsteigerung bei Teillast nicht mit einer Vergrößerung einzelner Anlageteile verbunden ist.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung im einzelnen beschrieben.

Die dargestellte Dampfkraftanlage enthält einen Dampferzeuger 10, eine Dampfturbine 20, einen Kondensator 30 und einen Regenerativ-Speisewasservorwärmer 40. Der in einem Verdampfer 11 des Dampferzeugers 10 erzeugte Heizdampf strömt durch eine Hochdruckleitung 13 zu einer Hochdruckturbine 21 und danach teilentspannt durch eine Leitung 14 zu einem Zwischenüberhitzer 12 und weiter durch eine Leitung 15 in eine Niederdruckturbine 22.

Die mechanisch gekoppelten Turbinenstufen 21 und 22 sind durch eine Welle mit einem Generator 23 verbunden. Aus der Niederdruckturbine 22 strömt der Abdampf durch eine Leitung 24 zu dem Kondensator 30, aus dem das Kondensat von einer Pumpe 32 über eine Leitung 41 zur Speisewasservorwärmung 40 gefördert wird. Die Speisewasservorwärmung setzt sich aus einem Niederdruckvorwärmer 42, einem Entgaser 43 und zwei in Reihe geschalteten Hochdruckvorwärmern 44 und 45 zusammen. Dem Entgaser ist eine Speisepumpe 46 nachgeschaltet, die das Speisewasser über die Hochdruckvorwärmer 44 und 45 zum Dampferzeuger 10 fördert.

An den Hochdruckvorwärmer 45 sind eine von der Abdampfleitung 14 der Hochdruckturbine 21 abzweigende Entnahmeleitung 48 und eine zu einer höheren Druckstufe der Hochdruckturbine 21 führende Entnahmeleitung 49 angeschlossen, so daß der Vorwärmer 45 bei Vollast mit dem Abdampf aus der Hochdruckturbine 21 und bei Teillast mit Entnahmedampf aus höheren zweiten Entnahmestufen der Hochdruckturbine beaufschlagt werden kann. In der bei Vollast wirksamen Leitung 48 ist eine Rückschlagklappe 53 und in der bei Teillast wirksamen Entnahmeleitung 49 ein Absperrventil 54 angeordnet. Beim öffnen des Absperrventils 54 schließt der Differenzdruck zwischen den Dampf-

drücken in den beiden Leitungen 48 und 49 die Rückschlagklappe 53 selbsttätig, so daß Entnahmedampf aus der höheren Druckstufe der Hochdruckturbine 21 in den Hochdruckvorwärmer 45 strömt. Entsprechend öffnet die Rückschlagklappe 53, wenn das Absperrventil 54 geschlossen wird, so daß dem Hochdruckvorwärmer 45 Entnahmedampf aus der von der Hochdruckturbine zum Zwischenüberhitzer führenden Dampfleitung 14 zuströmt Über Leitungen 50, 51 und 52 können der Hochdruckvorwärmer 44, der Entgaser 43 und der Niederdruckvorwärmer 42 mit Entnahmedampf aus der Niederdruckturbine 22 beaufschlagt werden.

Die bei Vollast wirksame Entnahmeleitung 48 ist ferner über e'ne Zweigleitung 55 mit einem Absperrventil 56 mit der zum Hochdruckvorwärmer 44 führenden Entnahmeleitung 50 verbunden. Eine weitere Rückschlagklappe 57 befindet sich in der Dampfleitung 50 zwischen der Niederdruckturbine 22 und der Einmündung der Zweigleitung 55. Bei Vollastberieb der Anlage sind die Absperrventile 54 und 56 geschlossen, so daß dem Hochdruckvorwärmer 45 Entnahmedampf aus der zum Zwischenüberhitzer führenden Leitung 14 und dem Hochdruckvorwärmer 44 aus der Niederdruckturbine 22 zugeführt werden. Bei Teillastbetrieb der Anlage werden die Absperrventile 54, 56 geöffnet und gleichzeitig die Rückschlagklappen 53, 57 selbsttätig geschlossen, so daß Entnahmedampf dem Hochdruckvorwärmer 45 aus der mittleren Stufe der Hochdruckturbine 21 und dem Hochdruckvorwärmer 44 aus der Abdampfleitung 14 der Hochdruckturbine 21 zuströmt

Ein gleichmäßiger Anstieg der Speisewassertemperatur in allen Speisewasservorwärmern wird unter Vermeidung eines Uberproportionalen Temperaturanstieges im Hochdruckvorwärmer 45 dadurch erreicht, daß dem Hochdruckvorwärmer 44 Entnahmedampf von um eine Entnahmestufe niedrigen Druck aus der Hochdruckturbine 21 durch die für den Vollastbetrieb bestimmte Leitung 48 zugeführt wird. Die gleichmäßige

Temperatursteigerung des Speisewassers in den verschiedenen Speisewasservorwärmern führt bei Teillastbetrieb von weniger als 85 % der Nennleistung zu einem um ca. 1 °/o verbesserten thermischen Wirkungsgrad bei Turbinenanlagen von ca. 200 000 KW.

Die Erfindung ist für verschiedene Ausführungen von Dampfkraftanlagen mit oder auch ohne Zwischenüberhitzung geeignet, wobei die in der beschriebenen Ausführung enthaltene Anzahl von Absperrstellen auch auf drei oder mehrere vergrößert werden kann.

Ebenso kann das Umschalten von Vollast auf Teillastbetrieb durch Betätigen der Absperrventile entweder von Hand oder automatisch durch Erfassen bestimmter Betriebsverhältnisse erfolgen. Bei automatischer Umschaltung können beliebig viele Betriebsparameter, ζ. B. die Generator-Belastung, die Verdampfung im Dampferzeuger, die Speisewasservorwärmung, der Entspannungsgrad in verschiedenen Druckstufen der Dampfturbine, durch entsprechende Meßfühler erfaßt und zur Betätigung der Absperrventile herangezogen werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Dampfkraftanlage mit einer mehrstufigen Dampfturbine, insbesondere mit Zwischenüberhitzung, mit mehrstufiger Regenerativ-Speisewasservorwärmung mit in Reihe geschalteten Hochdruckvorwärmern, die jeweils bei Vollast der Anlage mit Entnahmedampf aus niedrigen ersten Entnahmestufen und bei Teillast mit Entnahmedampf aus höheren zweiten Entnahmestufen beaufschlagbar sind, wobei jeweils den ersten Entnahmestufen Rückschlagklappen und den zweiten Entnahmestufen lastabhängig betätigte Absperrventile zugeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die zweiten Entnahmestufen für die einzelnen Hochdruckvorwärmer (44, 45) jeweils unterschiedlichen Entspannungsstufen der Hochdruckturbine (21) mit in der Reihenfolge der Hochdruckvorwärmer (44, 45) sinkender Entspannung zugeordnet sind.