DE2740530A1

DE2740530A1 - Einrichtung zur vermeidung von speisewasserseitigen thermoschocks im hochdruckteil von dampfkraftwerken

Info

Publication number: DE2740530A1
Application number: DE19772740530
Authority: DE
Inventors: Juergen Ing Grad Hoffmann; Fritz Dipl Ing Kelp; Alfred Dr Ing Stoll
Original assignee: Kraftwerk Union AG
Current assignee: Kraftwerk Union AG
Priority date: 1977-09-08
Filing date: 1977-09-08
Publication date: 1979-03-22
Also published as: DE2740530C3; JPS5450703A; DE2740530B2

Description

KRAFTWERK UUION AKTIENGESELLSCHAFT Unser Zeichen

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Einrichtung zur Vermeidung von speisewasserseitigen Thermosühock8 in Hochdruckteil von Dampfkraftwerken

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Vermeidung von speisewasserseitigen Thermoechocks im Hochdruckteil von Dacpfkraftwerken.

Es ist aus der Zeitschrift "Brennstoff-Wärme-Kraft" 23 (1971), Nr. 7, Seite 327, bekannt, an Speisewasserpumpen Umwälzeinrichtungen vorzusehen, um stärkere Verkrümmungen des Pumpengehäuses durch Temperaturschichtung des Pumpeninhalts bei Stillstand zu vermeiden An gleicher Stelle wird die Anwärmung oder Warmhaltung von in Betriebsbereitschaft stehenden Pumpen durch ständigen Durchfluß eines kleinen Speisewasserstroms erwähnt, jedoch nachfolgend von einer derartigen Maßnahme wegen des damit verbundenen Energieverlustes und Regelaufwandes abgeraten.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Einrichtung anzugeben, mit der auch Thermoschocks bei mehreren parallelen Speisewasserleitungen oder Hochdruckvorwärmersträngen vermieden werden können. Derartige Thermoschocks treten auf, wenn Speisepumpen zugeschaltet werden, die längere Zeit in Reserve standen, wobei

diese selbst sowie die Zulauf- und Druckleitung und das darin befindliche Speisewasser nahezu auf Umgebungstemperatur abgekühlt sind.

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Ähnliche thermische Beanspruchungen treten auf, wenn infolge eines Schadens an einem Hochdruckvorwärmer durch Umschaltventile der Hochdruckvorwärmerstrang abgeschaltet und die mit kaltem Wasser gefüllte Umführungsleitung eingeschaltet wird. Auch bei Wiederzuschalten der Hochdruckvorwärmer nach Beendigung einer Reparatur treten derartige Erscheinungen auf.

Die Aufgabe nach der Erfindung wird gelöst durch Einleitung der Mindestmenge der Speisepumpe unmittelbar nach den der Speisepumpe aachgeschalteten Armaturen in die Druckleitung und Abführung dieser Mindestmenge am Ende der Druckleitung unmittelbar vor dem Druckleitungsschieber oder dem Eingangswechselventil, das am Ende der Druckleitung in diese eingeschaltet ist.

Die Zuschaltung der abgekühlten Reserve-Speisewasserpumpe auf das Speisewassersystem erfolgt erst, nachdem durch die Mindestwassermenge das abgekühlte Wasser aus der Druckleitung verdrängt und durch erwärmtes Speisewasser, welches der Pumpe aus dem Speisewasserbehälter durch die Zulaufleitung zugeflossen ist, ersetzt worden ist. Dabei ist es vorteilhaft, durch eine besondere Rohrleitung vom Ende der Druckleitung das Wasser in den Speisewasserbehälter zurückzuführen.

Zum Warmhalten einer kurzfristig stillgesetzten Speisepumpe, die in Bereitschaft bleiben soll, ist es dabei möglich, in bekannter Weise die Mindestmengenleitung am Ein- und Auptritt an der Druckleitung in der Nähe des Pumpenaustritts durch eine Umführungsleitung mit Absperr- und Drosselorgan zu umgehen. Dadurch strömt eine geringe Speisewaesermenge rückwärts durch die Pumpe und hält das System in der Nähe der Betriebstemperatur.

Erfindungsgemäß ist es von Vorteil, das Absperrorgan in der Warmhalte-Hückströmleitung stets dann offen zu halten, wenn der Druckleitungsschieber der zugehörigen Speisepumpe geöffnet und mindestens eine andere Speisepumpe in Betrieb ist. Dazu

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kann eine automatische Betätigung mit einer entsprechenden Verriegelungsschaltung dienen.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird die Mindestmenge einer Speisepumpe nach der Inspektion oder Reparatur von Hochdruckvorwärmern vor deren Wiederinbetriebnahme so lange durch diese hindurchgeleitet, bis das abgekühlte Speisenasser aus diesen Apparaten verdrängt ist. Auch hierbei ist es vorteilhaft, das austretende Wasser über eine besondere Leitung vom Ende des Hochdruckvorwärmerstranges in den Speisewasserbehälter zurückzuführen. Dabei kann man diese Rückführleitung dazu benutzen, eine kleine Speisewassermenge ständig durch die Hochdruck-Strangumführungsleitung und von dort in den Speisewasserbehälter fließen zu lassen, damit diese Leitung nicht auskühlen kann.

Die Erfindung ist an einem Beispiel näher erläutert. In der Zeichnung ist die parallele Schaltung von drei Speisepumpen eines Dampfkraftwerkes gezeigt. 20

Aue dem Speisewasserbehälter 1 führen die Zulaufleitungen 2, 3, 4, in welche die Zulaufleitungsschieber 5, 6, 7 eingeschaltet sind, zu den Speisepumpen 8, 9, 10. Dort schließen die Speisewasserdruckleitungen 11, 12, 13 mit ihren Rückschlagklappen 14, 15, 16 und den Druckleitungsschiebern 17, 18, 19 an. In den Druckleitungen 11, 12, 13 befinden sich weiterhin die Speisewassermengenmesser 20, 21, 22. Die Druckleitung 11 uündet in das Eingangswechselventil 23 und die Druckleitung in das Eingangswechselventil 24. Beide Eingangswechselventile werden durch die Sammelleitung 25 verbunden, in welche die Druckleitung 12 der Speisepumpe 9 mündet. Von den Eingangswechselventilen 23, 24 führen Druckleitungen 26, 27, in welche die Hochdruckvorwärmer 28, 29 eingeschaltet sind, zu den Ausgangswechselventilen 30, 31. Diese sind durch die Sammelleitung 32 miteinander verbunden, von der das Speisewasser durch die Leitung 33 zum hier nicht dargestellten Dampferzeuger gelangt.

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Im Nebenschluß zu den Rückschlagklappen 14, 15, 16, den Druckleitungsschiebern 17, 18, 19 und den Speisewassernengenmessern 20, 21, 22 sind die Mindestmengenleitungen 34, 35, 36 geschaltet, in welchen sich die Mindestmengenventile 37, 38, 39 und die Rückschlagklappen 40, 41, 42 befinden. Die Stellung der Mindestmengenventile 37, 38, 39 wird über die Impulsleitungen 43, 44, 45 von den Speisewassermengenmessern 20, 21, 22 her gesteuert. An die Druckleitungen 11, 12, 13 sind in unmittelbarer Nähe der Eingangswechselventile 23, 24 bzw. der Sammelleitung 25 die Mindestmengenrückleitungen 46, 47, 48 angeschlossen, die bei Zwischenschaltung der Absperrorgane 49, 50, 51 und der Drosselorgane 52, 53, 54 in den Speisewasserbehälter 1 münden.

An die Druckleitungen 26, 27 schließen in unmittelbarer Nähe der Ausgangswechselventile 30, 31 die Mindestmengenrückleitungen 55, 56 an, die die Absperrorgane 57, 58 besitzen und in die Mindestmengenrückleitungen 46, 48 münden.

Die Eingangswechselventile 23, 24 sind mit den Ausgangswechselventilen 30, 31 durch Strangumführungsleitungen 59, 60 direkt verbunden.

An die Mindestmengenleitungen 34, 35, 36 sind die Warmhalterückströmleitungen 61, 62, 63, welche Absperrorgane 64, 65, 66 und Drosselorgane 67, 68, 69 enthalten, so angeschlossen, daß dadurch die Rückschlagklappen 14, 15, 16, die Druckleitungsschieber 17, 18 und 19 und die Mindestmengenventile 37, 38, 39 umführt werden können.
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unmittelbar am Ende der Druckleitungen 11, 12, 13 sind Druckleitungsschieber 70, 71, 72 vorhanden. Die Ausgangswechselventile 30, 31 sind durch absperrbare Rückströmleitungen 73, 74 ebenso umführt, wie die Eingangswechselventile 23, 24 durch die absperrbaren Rückströmleitungen 75, 76. Am Ende jeder Druckleitung 26, 27 befinden eich unmittelbar vor den Ausgangswechselventilen 30, 31 Strangabsperrschieber 77, 78.

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Ub die Funktionsweise der Speisepumpenanlage zu beschreiben, sei davon ausgegangen, daß die Speisepumpen 8 und 9 in Betrieb sind. Dabei wird das Speisewasser aus dem Speisewasserbehälter 1 durch die Zulaufleitungen 2 und 3 bei geöffneten Zulaufleitungsschiebern 5 und 6 den Pumpen 8 und 9 zulaufen. Diese Pumpen 8 und 9 fördern das Speisewasser über die Druckleitungen 11 und 12, sowie 26 und 27 durch die Hochdruckvorwärmer 28 und 29 in die Leitung 33 und damit zum Dampferzeuger.

Die Speisepumpe 10 soll längere Zeit in Reserve bei geschlossenen Schiebern gestanden haben, wobei das Speisewasser und die Komponenten zwischen dem Zulaufschieber 7 und dem Eingangswechsalventil 24 abgekühlt sind.

Soll nun die Speisepumpe 9 außer Betrieb genommen und statt dessen die Speisepumpe 10 betrieben werden, wird erfindungogemäß folgendermaßen vorgegangen. Der Zulaufleitungsschieber wird geöffnet, ebenso das Absperrorgan 51 für die Mindestmengenrückleitung. Nun wird die Speisepumpe 10 in Betrieb genommen und fördert gegen den geschlossenen Druckleitungsschieber 19· W gen laufender Pumpe 10 und Fördermenge Null am Speisewasser-■engenmesser 22 wird durch die Impulsleitung 45 das Mindestmengenventil 39 aufgefahren, so daß die Mindestmenge die abgekühlte Speisewassermenge verdrängt, die durch die Mindeetmengenrückleitung 48 in den Speieewasserbehälter geführt wird. Ist dies geschehen, so werden die Druckleitungsschieber 19 und 72 allmählich aufgefahren und gleichzeitig die Druckleitungsschieber 18 und 71 geschlossen, bis der Pumpenwechsel erfolgt ist. Dabei schließt das Mindestmengenventil 39, wenn die Fördermenge der Speisepumpe 10 entsprechend angestiegen ist.

Bleibt nun die Speisepumpe 9 in Reserve bei offenem Zulaufschieber 6 und wieder geöffneten Druckschiebern 18 und 71 in Bereitschaft stehen, so öffnet das Absperrorgan 65 in der

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Warmhalte-RÜckströmleitung 62. Dadurch strömt ständig eine kleine Speisewassermenge durch die Druckleitung 12, die Speisepumpe und die Zulaufleitung 3 in den Speisewasserbehälter 1 zurück, so daß eine wesentliche Abkühlung nicht eintreten kann. Sollte aus betrieblichen Gründen der sofortige Einsatz der Speisepumpe 9 erfolgen, so kann dadurch kein Ihermoschock hervorgerufen werden.

Während des Betriebes wird ständig durch die Strangumführungsleitungen 39 und 60 eine kleine Speisewassermenge aus der Sammelleitung 32 zu den Mindestmengenleitungen 55 und 56 bzw. den Mindestmengenrückleitungen 46 und 48 geleitet. Dazu dienen die absperrbaren Rückströmleitungen 73 und 74 bzw. 75 und 76. Wird nun an einem Hochdruckvorwärmerstrang, z.B. an der Druckleitung 26, eine plötzliche Umschaltung auf Umführungsbetrieb durch das Eingangswechselventil 23 und das Ausgangswechselventil 30 vorgenommen, so kann dabei kein Thermoschock eintreten.

Will man die inzwischen abgekühlte Druckleitung 26 wieder in Betrieb nehmen, so öffnet man das Absperrorgan 57 in der Hindestmengenrückleitung 55 so lange, bis das kältere Wasser aus der Druckleitung 26 verdrängt ist. Dazu kann auch die Mindestmenge der Speisepumpe 9 nach öffnen des Druckleitungsschiebers 71 verwendet werden. Nach diesem Vorgang kann die Druckleitung 26 mit den eingeschalteten Hochdruckvorwärmern wieder eingeschaltet werden, ohne daß ein Thermoschock vorkommt.

Es ist möglich, die Absperr- und Umführungsorgane und die Wechselventile in geeigneter Weise zu einer kombinierten Armatur zusammenzufassen. Ebenfalls ist es möglich, in die Rückschlagklappen der Druckleitung Offnungen und Drosseleinrichtungen entsprechend der Warmhaite-RUcketrUmleitungen zu integrieren. Eine Berechnung der Warmhalte-Rückstrommengen zeigt, daß diese bei etwa 0,5 £o der Fördermenge liegen können.

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Da im übrigen diese Mengen nicht ständig fließen müssen, sind die zur Warmhaltung bzw. zur langsamen Anwärmung der Leitungen und Armaturen auftretenden Verluste relativ gering.

7 Patentansprüche
1 Figur

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Claims

/27A0530 ^ 77? 93 7 6 BRD Patentansprüche

1. Einrichtung zur Vermeidung von speisewasserseitigen Thermoschocks im Hochdruckteil von Dampfkraftwerken, gekennzeichnet durch Einleitung der Mindestmenge der Speisepumpe (8,9,10) unmittelbar nach den der Speisepumpe nachgeschalteten Armaturen (14 bis 22) in die Druckleitung (11,12,13) und Abführung dieser Mindestmenge am Ende der Druckleitung (11,12,13) unmittelbar vor dem Druckleitungsschieber (70,71,72) oder dem Eingangswechselventil (23,24), das am Ende der Druckleitung (11,12,13) in diese eingeschaltet ist. 10

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß vom Ende der Druckleitung (11,12,13) eine Mindestmengenrückleitung (46,47,48) zum Speisewasserbehälter (1) führt.

3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mindestmengenleitung (34,35»36) durch eine Warmhalterückströmleitung (61,62,63) umführt ist, die ein Absperrorgan (64,65,66) und ein Drosselorgan (67,68,69) aufweist.

4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Warmhalterückströmleitung (61,62,63) mit einem automatisch betätigten Absperrorgan (65) versehen ist, welches dann selbsttätig geöffnet wird, wenn die zugehörige Speisepumpe (9) außer Betrieb ist, eine andere Speisepumpe (8,10) läuft und der Druckleitungsschieber (18) der außer Betrieb befindlichen Speisepumpe (9) geöffnet ist.

5. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß unmittelbar am Austritt der die Hochdruckvorwärmer (28,29) enthaltenden Druckleitung (26,27) eine Mindestmengenr'lckleitung (55»56) mit einem Absperrorgan (57,58) angeschlossen ist.

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6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Mindestmengenrückleitung (55,56) an die Mindestmengenrückleitung (46,48) angeschlossen ist, die zum Speisewasserbehälter (1) führt.

7. Einrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß von den Strangumführungsleitungen (59»60) unmittelbar nach dem Eingangswechselventil (23,24) eine absperrbare Rückströ;..-leitung (75,76) angeschlossen ist, die in die liindestmengenrückleitung (55»56) mündet und daß am Ausgangswechselventil (30,31) eine absperrbare Rückströmleitung (73,74) vorhanden ist, die einerseits an der den Hochdruckvorwärnern nachgeschalteten Sammelleitung (32), andererseits an den parallel zu den Hochdruckvorwärmern liegenden Strangumführungsleitungen (59,60) angeschlossen ist.

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