DE2748605C3

DE2748605C3 - Verfahren zum Entfernen wasserlöslicher Verunreinigungen aus dem Arbeitsmittel einer Kraftwerks-Dampfturbinenanlage

Info

Publication number: DE2748605C3
Application number: DE2748605A
Authority: DE
Inventors: Maurice Dr. Nussbaumen Aargau Bodmer
Original assignee: Bbc Ag Brown Boveri & Cie 5401 Baden Aargau; BBC Brown Boveri AG Switzerland
Current assignee: BBC Brown Boveri AG Switzerland
Priority date: 1977-09-26
Filing date: 1977-10-29
Publication date: 1981-10-15
Also published as: US4237691A; FR2404103B1; CH625015A5; DE2748605A1; FR2404103A1; DE2748605B2

Description

a) der Entnahmedampf der ersten Entnahmestelle unmittelbar nach Durchqueren der Wilson-Linie durch das Arbeitsmittel wird vor seiner 2s Einleitung in die Hochdruck-Speisewasser-Vorwärmanlage zunächst einem ersten Wasserabscheider und daraufhin als Heizdampf dem Zwischenüberhitzer zugeführt;

b) der Entnahmedampf einer zweiten Entnahmestelle stromab der ersten im Hochdruckteil der Turbine wird vor seiner Einleitung in die Hochdruck-Speisewasser-Vorwärmanlage zunächst einem zweiten Wasserabscheider zugeführt;

c) die Nässe des ersten und des zweiten Wasserabscheiders wird gemeinsam einem Kühler zugeführt und danach vor Kondensatpumpe in das Speisewasser eingeleitet.

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Entfernen wasserlöslicher Verunreinigungen aus dem Arbeitsmittel einer Kraftwerks-Dampfturbinenanlage gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs.

Solche Dampfturbinenanlagen sind bekannt (Sonderdruck BBC »Kernkraftwerk Mülheim-Kärlich« aus Zeitschrift »Atomwirtschaft«, 12. Dezember 1975).

Eingangs genannte Verfahren sind dort erforderlich, weil die in den Kreislauf eintretenden und im Kreislauf auftretenden äußeren respektive inneren Verunreinigungen, beispielsweise Kühlwassereinbrüche oder verunreinigtes Zusatzwasser respektive Schlupf der Kondensatreinigungsanlage oder Schmutz aus dem Kreislauf, in die Dampfturbine und deren Zusatzgeräte gelangen. Es sind Schadensfälle bekannt, bei denen Anlageteile durch Spannunfssrißkorrosion oder sonstige chemische Einflüsse zerstört worden sind, welche auf derartige Verunreinigungen zurückzuführen sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den kontinuierlichen Entzug eines Teiles der eingangs genannten Verunreinigungen aus dem Kreislauf zu ermöglichen.

Erfindungsgemäß wird dies mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs erreicht.

Der Vorteil der Erfindung ist insbesondere darin zu sehen, daß bereits bestehende Anlagen nicht abgeändert, sondern lediglich durch relativ geringen Aufwand ergänzt werden müssen, dabei jedoch beträchtlich an Betriebssicherheit dazugewinnen. Letzteres gilt auch für neu zu erstellende Anlagen, wobei zudem die neuen Erkenntnisse bereits bei der örtlichen Festlegung der Dampfentnahmestellen berücksichtigt werden können, somit eine Optimierung des Dampfprozesses und der Verunreinigungsausscheidung durchführbar ist

Anhand der Zeichnung wird ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes erläutert Das gezeigte Anlagenschema ist stark vereinfacht Die Strömungsrichtung des Arbeitsmediums ist mit Pfeilen bezeichnet

Mit 1 ist ein Zwangsdurchlauf-Dampferzeuger ohne Abschlämmungsmöglichkeit bezeichnet Schwach überhitzter Dampf gelangt durch die Frischdampfleitung 2 in die Hochdruckturbine 3 und expandiert dort unter Energieabgabe. In der Überströmleitung 4 ist ein Wasserabscheider 5 angeordnet Der darin getrocknete Dampf wird anschließend zur Verminderung der Endnässe zweistufig aufgeheizt, zunächst in einem ersten Zwischenüberhitzer 6 mit Entnahmedampf, der in der Hochdruckturbine 3 bereits Arbeit abgegeben hat, dann in einem zweiten Zwischenüberhitzer 7 mit Frischdampf. Der nunmehr überhitzte Dampf entspannt sich in der meist mehrflutigen Niederdruck-Turbine 8 und wird dann im Kondensator 9, im gezeigten Fall ein Oberflächenwärmeaustauscher, kondensiert. Das Rohkondensat wird mit der Kondensatpumpe 10 durch die Hauptkondensatleitung 11 in die Kondensatreinigungsanlage 12 gefördert Im gezeigten Beispiel besteht diese aus drei parallelgeschalteten Mischbettfiltern, die je nach Erschöpfungsgrad zu- oder abgeschaltet werden können. Das Reinkondensat durchströmt hierauf als Kesselspeisewasser die nur teilweise dargestellte Niederdruck-Vorwärmerkolonne (Niederdruckvorwärmer 13) über die Speisewasserleitung 36. Die Speisewasserpumpe 14 befördert das Kondensat durch einen ersten und einen zweiten Hochdruckvorwärmer 15 respektiv 16 zum Dampferzeuger 1.

Der dem Kessel am nächsten liegende Hochdruckvorwärmer 16 wird über eine erste Anzapfleitung 17 teilweise ;nit Dampf beheizt welcher der Hochdruckturbine 3 an ihrer ersten Anzapfstelle entnommen wird. Dieser Heizdampf hat nach Durchströmen des Hochdruckvorwärmers 15 noch genügend Wärmeinhalt zur Beheizung des Hochdruckvorwärmers 15 und wird diesem über die Verbindungsleitung 19 zugeführt.

Aus der zweiten, stromabwärts der ersten gelegenen Entnahmestelle der Hochdruckturbine 3 wird über die Anzapfleitung 18 dem Zwischenüberhitzer 6 Dampf zum Beheizen des im Wasserabscheider 5 getrockneten Dampfes zugeführt Dieser Heizdampf wird nach Abgabe eines Teils seines Wärmeinhalts noch benutzt, um das Speisewasser im Hochdruckvorwärmer 15 aufzuheizen; hierzu wird er über die Verbindungsleitung 20 gefördert.

Die dritte Entnahmestelle der Hochdruckturbine 3 ist über die Verbindungsleitung 21 mit dem Hochdruckvorwärmer 15 verbunden, welcher somit zur Vorwärmung des Hochdruckspeisewassers von drei verschiedenen Dampfleitungen beaufschlagt wird.

Ein Teil des Frischdampfes wird zur Überhitzung in zweiter Stufe des im Wasserabscheider 5 getrockneten Dampfes herangezogen. Die danach verbleibende Wärme gibt der Heizdampf teilweise im Hochdruckvorwärmer 16 ab, wozu dieser mit einer Verbindungsleitung 22 zum Zwischenüberhitzer 7 versehen ist.

Aus der letzten Entnahmestelle der Hochdruckturbine 3 wird Abdampf über die Verbindungsleitung 23 zum Niederdruckvorwärmer 13 befördert, wo er zum Aufheizen des Reinkondensates dient

Soweit sind Turbinenanlagen und Verfahl en zu deren Betreiben bekannt Ferner ist es bekannt, zumindest die in der eigentlichen Hochdruckschleife, d. h. die nach der Hochdruckturbine und die in der Hochdruck-Vorwärineranlage anfallenden Kondensate vorwärtszupumpen. Diese Kondensate werden vor der Speisewasserpumpe 14 in die Speiseleitung 36 eingeführt, und werden infolgedessen nicht der Aufbereitung in der Kondensatreinigungsanlage 12 unterzogen.

Im gezeigten Beispiel setzt sich dieses vorwärtsgepumpte Kondensat aas drei Teilströmen zusammen. Zum ersten handelt es sich um den im Niederdruckvorwärmer 13 niedergeschlagenen Heizdampf, zum zweiten um den im Hochdruckvorwärmer 15 niedergeschlagenen Heizdampf und zum dritten ist es das im Wasserabscheider 5 angefallene Kondensat Die drei Teilmengen werden aus dem entsprechenden Apparat über ihnen zugeordnete Nebenkondensatleitungen 24, 25, 26 einem Kondensatsammelbehälter 27 zugeführt und von dort mit der Pumpe 28 in die Speiseleitung 36 gefördert

Eine bereits bestehende Anlage kann folgendermaßen verbessert werden. Ausgegangen wird von der Überlegung, daß in der Hochdruckturbine während der Expansion des leicht überhitzten Dampfes bei der Überschreitung der Sättigungslinie der Dampf sich nach wie vor so verhält, als wäre er überhitzt, da er sich zunächst in instabilem Zustand befindet Im Gebiet der Wilson-Linie jedoch, d. h. bei ungefähr 3% Dampfnässe, stabilisiert sich der Dampfzustand und die Dampffeuchtigkeit kondensiert aus, wobei sich Wassertropfen bilden.

Dieses erste Kondensat enthält wasserlösliche Verunreinigungen in starker Konzentration (in Analogie zum umgekehrten Vorgang, der Destillation), die zweckmäßigerweise dem Arbeitskreislauf entnommen werden, bevor sie durch zunehmende Kondensation im Verlauf der weiteren Entspannung »verdünnt« werden. Dies geschieht an den Entnahmestellen, die stromabwärts am nächsten der gestrichelt dargestellten Wilson-Linie 31 angeordnet sind. Würde nun das Kondensat dieses Entnahmedampfes (etwa 13% vom gesemten Arbeitsmittel) wie bisher vorwärts gepumpt werden, so blieben die ganzen Verunreinigungen dem Kreislauf erhalten. Hier setzt nun die Erfindung ein.

In den von der zweiten und dritten Entnahmestelle der Hochdruckturbine 3 ausgehenden Verbindungsleitungen 18 und 21, in denen ein Wasser-Dampf-Gemisch strömt, werden Wasserabscheider 29 respektive 30 angeordnet

Das darin abgeschiedene Wasser, welches gemäß der relativ geringen Nässe des entsprechenden Dampfes zusammen weniger als 1% der in der Kondensatreinigungsanlage aufbereiteten Wassermenge ausmacht, enthält mindestens 10% der im Frischdampf enthaltenen wasserlöslichen Verunreinigungen.

Die Abschlämmung wird über die Leitungen 32 bzw. 33 einem Wärmeaustauscher 35 zugeführt, indem sie vorzugsweise auf Kondensatortemperatur abgekühlt wird und gelangt dann über die Leitung 34 in die Kondensatleitung 11, von wo sie in die Kondensatreinigungsanlage gefördert wird.

Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf das in der Zeichnung dargestellte beschränkt Je nach Auftreten der Wilson-Linie könnten sich die Wasserabscheider in Abweichung vom Beschriebenen ebensogut in Überströmleitungen befinden. Bei neu zu erstellenden Anlagen könnten sie desgleichen im Turbinengehäuse integriert sein.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Verfahren zum Entfernen wasserlöslicher Verunreinigungen aus dem Arbeitsmittel einer Kraft- \verks-Dampfturbinenanlage mit Zwischenüberhitzer und Speisewasser-Vorwärmanlage, welche mit einem nichtabschlämmbaren Zwangsdurchlauf-Dampferzeuger arbeitet und bei der die erste Nässe im Hochdruckteil der Turbine auskondensiert, wobei im Hochdruckteil mehrere Dampf entnahmestellen vorgesehen sind, welche Heizdampf für die Hochdruck-Speisewasser-Vorwärmanlage liefern und wobei am Austritt des Hochdruckteils der Turbine ein Wasserabscheider vorgesehen ist, dessen Nässe zusammen mit dem in der Hochdruck-Speisewasser-Vorwärmanlage anfallenden Kondensat ungereinigt in die Speisewasserleitung vor der Hochdruckpumpe eingeleitet wird und wobei stromabwärts der Kondensatpumpe eine Kondensatreinigungsanlage vorgesehen ist, gekennzeichnet durch die Kombination folgender Merkmale: