DE2716292B2 - Verfahren zur Inbetriebnahme von mit Druckfeoerung betriebenen Dampferzeugern - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Inbetrieb- « mit Druckfeuerung betriebenen Dampferzeugern benahme von mit Druckfeuerung betriebenen Dampfer- kannt. Hierbei wird zum Anfahren Heißdampf aus zeugern, z. B. mit einer mit Gas aus einer Kohledruck- einem Anfahrdampferzeuger zum Vorwärmen von vergasung beaufschlagten Druckfeuerung, bei denen Speisewasser in einem Warmspeicher und zur weiteren zum Anfahren Heißdampf aus einem Anfahrdampfer- Aufheizung des Speisewassers in einem Hochdruckzeuger zum Vorwärmen von Speisewasser in einem 40 Vorwärmer eingesetzt.

Warmspeicher und zur weiteren Aufheizung des Die bisherige Arbeitsweise ist nachteilig, weil sie mit Speisewassers in einem Hochdruck-Vorwärmer ver- Wärmeverlusten verbunden ist, die im Kondensator wendet wird. Außerdem betrifft die Erfindung einen auftreten und die den Gesamtprozeß erheblich belasten. Dampferzeuger zur Durchführung des Verfahrens. Außerdem dauert das Anfahren des Dampferzeugers Aufgeladene Dampferzeuger arbeiten mit unter 45 länger, weil die erforderlichen Wassertemperaturen Überdruck stehenden Feuerungen. Ein Beispiel für nicht schnell genug erreicht werden bzw. weil erst der derartige Dampferzeuger sind die Kraftwerksanlagen, notwendige Druck aufgebaut werden muß.
welche mit dem aus der Kohledruckvergasung korn- Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die menden Gas betrieben werden. Dieses Gas wird in bisher auftretenden Wärmeverluste zu vermeiden und einem Reaktor gewonnen, in dem Kohle, insbesondere 50 die Anfahrzeit auch bei der Inbetriebnahme von mit Steinkohle unter Luft- oder Sauerstoff- und Dampfzu- Druckfeuerung betriebenen Dampferzeugern z. B. mit fuhr vergast wird. Das gereinigte und meistens relativ einer mit Gas aus einer Kohledruckvergasung beaufschwache Gas wird in aufgeladenen Dampferzeugern schlagten Druckfeuerung zu verkürzen,
verfeuert, deren Abgase zum Betrieb einer Gasturbine Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch verwendet werden, die neben einer Dampfturbine zur 55 gelöst, daß bei Anwendung eines mindestens die Stromerzeugung dient. Aufgeladene Dampferzeuger Verdampferheizflächen umfassenden Zwangumwälzsyunterscheiden sich daher von konventionellen Dampfer- stems für den Schwachlastbetrieb vor Beginn der zeugern, insbesondere von Dampferzeugern mit unter Brennstoffzufuhr zur Druckfeuerung die Umwälzung atmosphärischem Druck arbeitenden Feuerungen vor zusätzlich über mindestens den Hochdruckvorwärmer allem durch ihre gedrängte Bauart und dadurch, daß &o erfolgt. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kann in beim Anfahren innerhalb weniger Minuten eine vorteilhafter Weise der Hochdruckspeisewasser-Vorübermäßig große Wärmemenge, nämlich bis zu 20% der wärmer mit in die Umlaufschaltung einbezogen werden, bei Vollast erforderlichen Wärmemenge in den Während des Vorwärmens der Dampferzeugeranlage Dampferzeuger eingebracht werden muß. Das erfordert wird somit eine Abgabe von Wärme vermieden, so daß zur Vermeidung unzulässig hoher Wärmespannungen 65 die bislang mit dem Kondensator-Kühlwasser abgeführeine Vorwärmung des wasserführenden Teiles (Ver- ten Wärmemengen im System verbleiben und im dämpfer) mit Speisewasser relativ hoher Temperatur, Kreislauf geführt werden. Hierdurch wird eine bessere bevor die Feuerung gezündet wird. Ausnutzung der Anfahrwärme und eine Verkürzung der

Anfahrzeit und somit eine Erhöhung des Gesamtwirkungsgrades der Anlage erreicht Mit Hilfe der Zwangumwälzung wird das Wasser aus dem Wasserabscheider unmittelbar in den Dampferzeuger zurückgeführt, um die erforderliche Mind^stdurchströmung durch den Verdampfer aufrechtzuerhalten.

Vorzugsweise und gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung beträgt der Umwälzmassenstrom bei Umwälzung über den Hochdruckvorwärmer ca. 10% des Vollastuiassenstromes.

Zum besseren Verständnis wird die Erfindung im folgenden anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert, das an den Figuren der Zeichnung wiedergegeben ist; es zeigt

Fig. 1 schematisch und teilweise im Schnitt ein System mit aufgeladenen Dampferzeugern und einer Gasturbine,

Fig.2 einen Schaltplan für das Dampferzeugersystem nach F i g. 1 zur Darstellung der ersten Phase bei der Inbetriebnahme,

F i g. 3 in der F i g. 2 entsprechender Darstellung eine zweite Phase der Inbetriebnahme,

F i g. 4 eine dritte Phase der Inbetriebnahme in den F i g. 1 und 2 entsprechender Darstellung und

F i g. 5 die Schaltung nach den F i g. 1 bis 4 nach dem Zünden der Druckfeuerung.

Auf dem Fundament 1 befinden sich Fundamentvorsprünge 2 und 3 zur Bildung von Fixpunkten 4 und S zur Verlagerung des nachfolgend näher erläuterten Systems. Zu dem System gehören zwei aufgeladene Dampferzeuger 6 und 7, sowie eine Gasturbine 8. Das Gaseinlaß ist bei 9 gezeichnet. Der Gasauslaß liegt bei 10. Die Gasströmung erfolgt in Richtung der Pfeile durch Heißgas führende Rohre 11 und 12, in denen Rohrausgleicher 13 vorgesehen sind.

Die eigentlichen Dampferzeuger sind von Druckgefäßen 14 umgeben und haben ein allgemein mit 15 bezeichnetes Rohrsystem. Die Heizfläche 16 wird mit Gasbrennern 17 beheizt, welche ihrerseits mit Gas aus einer Kohledruckvergasung beaufschlagt sind. Ein Überhitzer ist in jeder Dampferzeugeranlage vorgesehen und mit 18 bezeichnet.

Der Schaltplan nach den F i g. 2 bis 5 zeigt weitere Einzelheiten des Dampferzeugersystems, die jedoch aus sich heraus verständlich sind und daher zunächst keiner näheren Erläuterung bedürfen.

F i g. 2 gibt in verstärkter Linienführung die Wasserströmung in der ersten Phase des Anfahrens der Dampferzeugeranlage wieder. In dieser Phase erfolgt das Vorwärmen des Speisewassers. Dadurch wird im Warmspeicher 20 zunächst das dort befindliche Speisewasser auf rd. 100°C aufgeheizt. Mit Hilfe der Speisepumpe 21, welche mit weiteren Speisepumpen 22 bis 23 parallel geschaltet ist, wird das Speisewasser in die Speiseleitung 24 gedrückt, welche mit der Abschieberung 25 versehen ist. In einer Bypass-Leitung 26 befindet sich ein Kesselfüll- und Schwachlastventil 27. Über diese Bypass-Leitung 26 gelangt das von der Speisepumpe 21 geförderte, rd. 100⁰C heiße Speisewasser in den Hochdruckvorwärmer 19 und den Rauchgasvorwärmer 31, sowie durch eine Abzweigung 28 in die beiden Speiseleitungsäste 29 und 30, die zu den beiden Dampferzeugern I und II führen. Der Umwälzmassenstrom beträgt dabei etwa 10% des Vollastmassenstromes, der bei Anlagen dieser Art z. B. bei 100 t/h liegen kann. Dieser Anfahr- bzw. Umwälzmassenstrom wird so niedrig gewählt, um die Leistung des Anfahrdampferzeusers, der den Umwälzmassenstrom aufheizen muß, möglichst klein zu halten. Der Massenstrom wird an dem beschriebenen Ventil 27 eingestellt

An den Austritten der Verdampfer aus den Dampferzeugern I und II ist je ein Abscheider 33 bzw. 34 eingebaut, in dem verschiedene Wasserstände möglich sind. Aus den Wasserabscheidern 33 und 34 führt eine Umwälzleitung 35 bzw. 36 mit Umwälzpumpen 37 bzw. 38 über Zweigleitungen 39 bzw. 40 mit je einem Absperrorgan 41 bzw. 42 in die den Dampferzeugern I

ίο und II unmittelbar vorgeschalteten Speiseleitungen 43 bzw. 44. Hinter den Abzweigen 39 bzw. 40 setzen sich die Umwälzleitungen 35, 36 über weitere absperrbare Leitungen 45,46 fort in die je eine Abschieberung 47,48 eingebaut ist Die absperrbaren Leitungen 45 und 46 münden in die Speisewasserleitung 24 bei 49 und damit unmittelbar vor den Vorwärmern, insbesondere den Vorwärmern 32,19und31,31'.

In der in F i g. 2 wiedergegebenen ersten Anfahrphase ist die Abschieberung 47, 48 der absperrbaren Leitungen 45, 46 geschlossen. Auch die Umwälzleitungen 35,36 sind nicht in Betrieb. Aus dem Warmspeicher 20 erhält somit jeder Dampferzeuger I bzw. II einen bestimmten Umwälzmassenstrom, welcher mit Hilfe von Regelventilen 50 und 51 eingestellt werden kann.

Die Regelventile 50 und 51 sind in die Speisewasserleitungsabschnitte 43 und 44 eingebaut.

Der durchgesetzte Wärmumwälzmassenstrom kann ca. 50 t/h (je 10% des maximalen Umwälzmassenstromes) betragen. Das zugeführte Warmwasser strömt

jo schließlich in die Abscheider 33 und 34, wo nach einiger Zeit der mit 52 bzw. 53 angegebene mittlere Wasserstand erreicht wird. Bei Erreichen dieses Wasserstandes beginnt der Regler 54 des Ventils 27 in der Bypass-Leitung 26 aufgrund der ihm über die Steuerleitungen 55 bis 57 zugeführten Signale den Strom des Speisewassers durch die Bypass-Leitung 26 zu drosseln.

Die folgenden Phase des Anfahrvorganges ist in Fig.3 wiedergegeben, in der die vom Wasser durchströmten Leitungen in verstärkter Linienführung wiedergegeben sind, während die durchströmte Dampfleitung 65 dick gestrichelt gezeichnet ist.

Die zweite Phase wird dadurch eingeleitet, daß die Umwälzpumpen 37, 38 eingeschaltet werden. Sie fördern das Speisewasser bei weiter geschlossenen Schiebern 41,42 über die nunmehr geöffneten Schieber 47, 48 nach 49 und damit im Kreislauf. Dadurch sind auch die dampf- und rauchgasbeheizten Hochdruckvorwärmer 32 bzw. 19,31,31' in den Kreislauf einbezogen.

so Unter den angenommenen Verhältnissen strömt das Wasser in einem Umwälzmassenstrom von ca. 50 t/h (je 10% des maximalen Speisewasserumwälzstromes) über die Speisewasserregelventile 50 und 51 in die Dampferzeuger zurück.

« Unterschiedliche Wasserstände 60 bzw. 61 oder 60' bzw. 61' können sich in den Abscheidern 33, 34 durch einen nicht glatt übereinstimmenden Umwälzmassenstrom von Speisewasser, der bei 62 bzw. 63 gemessen werden kann, einstellen. Die Mengenregelungen müssen deshalb abhängig von den mittleren Wasserständen der Abscheider korrigiert und in Gleichlauf gebracht werden, was an den Ventilen 50 und 51 erfolgt.

In der beschriebenen zweiten Phase des Anfahrvorganges sind die Schieber 41 und 42 in den Zweigleitun- gen 39 und 40 weiter geschlossen. In dieser Phase wird der Hochdruckvorwärmer 19 mit Dampf aus der Dampfleitung 65 vom Anfahrdampferzeuger 66 beaufschlagt. Dadurch wird das Speisewasser auf die

erforderliche Temperatur von ca. 200⁰C vorgewärmt. Durch die Aufheizung des Speisewassers nimmt das Wasservolumen im Vorwärmkreislauf zu. Überschüssiges Wasser wird in den Abscheidern 33 und 34 wasserstandsabhängig über Regelventile 68 und 69 in einen Entspanner 67 abgelassen. Bei sinkenden Wasserständen (Wasserstände 61', 61) öffnet dagegen das Regelventil 27 im Bypass 26, so daß Speisewasser von der Speisewasserpumpe 21 aus dem Warmspeicher 20 zusätzlich in den Kreislauf geführt wird.

Die in Fig.3 wiedergegebene zweite Phase des Anfahrvorganges kann beendet werden, wenn die Temperatur in den Abscheidern 33 und 34 unter den gegebenen Umständen ca. 180⁰C beträgt.

in der dritten Phase des Anfahrvorganges, die in F i g. 4 wiedergegeben und in der F i g. 3 entsprechender Linienführung gezeichnet ist, wird der Speisewasserumwälzmassenstrom auf den für den Betrieb erforderlichen Mindestumwälzmassenstrom vor dem Zünden eingestellt Dieser Massenstrom beträgt beispielsweise 40%.

Während der in den Phasen 1 und 2 eingesetzte Umwälzmassenstrom auf rd. 10% beschränkt war, so daß die Dampfleistung des Anfahrdampferzeugers 66 sich in entsprechenden Grenzen halten konnte, wird

nunmehr mit Hilfe der Regelventile 50 und 51 der Umwälzmassenstrom eingestellt, der bei Feuerungsbetrieb die erforderliche Verdampfer-Strömung gewährleistet und der allgemein bei 40% liegt. Der Umwälzmassenstrom soll bis nach der Zündung der Druckfeuerung vorerst noch über die Abschieberung 47 und 48 im Kreislauf, d. h. über 49 in die Vorwärmer 32, 19 und 31, 3 Γ zurückströmen.

In der vierten Phase ist die Zündung der Druckfeuerung erfolgt. Diese Phase ist in der F i g. 5 wiedergegeben.

Hierbei sind die Schieber 47,48 geschlossen, während die Absperrorgane 41, 42 in den Umwälzleitungen 39 und 40 geöffnet sind. Würde jedoch das Umwälzwasser weiter über die Abschieberung 47 und 48 strömen, so würde in den Abscheidern 33 und 34 Wasser mit 250 bis 300⁰C anfallen und zu den Hochdruckvorwärmern 19 zurückströmen und die Wärmeabgabe der Rauchgase an das Speisewasser in den Rauchgasvorwärmern 31, 31' und 32 behindern, wodurch ein zusätzlicher Wärmeverbrauch entstehen müßte.

Verdampftes Wasser läßt die Wasserstände in den Abscheidern sinken, so daß das Schwachlastvcntil 27 öffnet und Speisewasser nachströmen kann.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche: , Meistens wfrden mehrere, insbesondere zwei aufge- ladene Dampferzeuger für den Betrieb der Gasturbine

1. Verfahren zur Inbetriebnahme von mit Druck- eingesetzt Die Erfindung wird jedoch zunächst anhand feuerung betriebenen Dampferzeugern, z. B. mit von Systemen mit nur einem Dampferzeuger näher einer mit Gas aus einer Kohledruckvergasung 5 erläutert

beaufschlagten Druckfeuerung, bei denen zum Auch bei konventionellen Dampferzeugern mit

Anfahren Heißdampf aus einem Anfahrdampferzeu- atmosphärischer Feuerung muß das wasserführende

ger zum Vorwärmen von Speisewasser in einem System (Economizer, Verdampfer) vorgewärmt werden.

Warmspeicher und zur weiteren Aufheizung des Hierfür genügt in der Regel jedoch Warmwasser mit Speisewassers in einem Hochdruck-Vorwärmer io einer Temperatur von ca. 100°C, das dem Wärmespei-

verwendet wird, dadurch gekennzeichnet, eher unmittelbar entnommen werden kann. Bei

daß bei Anwendung eines mindestens die Verdamp- Schwachlastbetrieb solcher Anlagen wird eine

ferheizflächen umfassenden Zwangumwälzsystems Schwachlastumwälzeinrichtung in Betrieb genommen,

für den Schwachlastbetrieb vor Beginn der Brenn- die das Wasser unterhalb einer Dampfleistung von ca. stoffzufuhr zur Druckfeuerung die Umwälzung ΐ·5 40% mit einer Umwälzpumpe durch Economizer und

zusätzlich über mindestens den Hochdruckvorwär- Verdampfer umwälzt, um eine ausreichende Stabilität

mer erfolgt der Wasserströmung zu bewirken und aufrechtzuerhal-

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn- ten.

zeichnet, daß bei Umwälzung über den Hochdruck- Aus »Dürr-Mittelungen« Nr. 1 September 1956,

vorwärmer der Umwälzmassenstrom ca. 10% des 20 Seite 7, 8 ist bei Zwangsdurchlaufdampferzeugern für

Vollastmassenstromes beträgt den Schwachlastbetrieb eine Umwälzschaltung vorge-

3. Dampferzeuger zur Durchführung des Verfah- sehen, um ein rasches Anfahren zu ermöglichen. Dabei rens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß werden zunächst die Heizflächen mit Wasser gefüllt und das Zwangumwälzsystem (35,37,39,43) eine hinter dann die Umwälzpumpe spwie die Anfahrsteuerung bei der Umwälzpumpe (37) abzweigende und an die 25 drucklosem Dampferzeuger in Betrieb genommen. Mit Speisewasserleitung (24) vor dem Hochdruckvor- Hilfe der Umwälzpumpe wird die für das Anfahren wärmer (19) angeschlossene absperrbare Leitung erforderliche Mindestwassermenge aus dem Anfahrent-(45, 46) aufweist und daß im Umwälzsystem hinter spanner über Ventile und Heizflächen in den Anfahrentder Abzweigung ein Absperrorgan (41,42) angeord- spanner zurückgefördert. Erst bei Erreichen eines net ist. -so Druckes von 5atü im Anfahrentspanner werden die

dem Umwälzkreis nachgeschalteten Heizflächen und

der Zwischenüberhitzer mit Dampf gefüllt.

Aus »VGB Kraftwerkstechnik« Februar 1976, Seiten 80 bis 82 ist ein Verfahren zur Inbetriebnahme von