DE2837502C2 - Dampfturbinenanlage - Google Patents

Description

dadurch gekennzeichnet, daß die Entlastungsleitung (27) stromabwärts des Durchflußregulierorgans (26) mit einer Wassereinspritzung (14) versehen ist und in den Kondensator (15) mündet.

Bei konventionellen Kraftwerken mit Turbinenanlagen, die mit Zwischenüberhitzer und Bypasseinrichtungen von großer Kapazität versehen sind, ergibt sich nach einer Lastabschaltung an der Turbine und anschließend voll geöffnetem Bypass ein relativ langsamer Druckabbau im Zwischenüberhitzer. Kohlegefeuerte Kessel weisen zum Beispiel, wenn, sie anläßlich der Lastabschaltung an der Turbine nicht ebenfalls getrippt werden, einen Lastabfahrgradienten von min. 5%/min. auf, das heißt, es ist damit zu rechnen, daß bei einer ordnungsgemäßen Lastabfahrt am Kessel der Druck im Zwischenüberhitzer sich frühestens in 15 Minuten auf den der min. Kessellast entsprechenden Druck abgebaut hat.

Wird die Turbinenanlage im Leerlauf oder Inselbetrieb (Hauslast) mit einem höheren Druck im Zwischenüberhitzer betrieben, dann reicht in der Regel die begrenzte durch die Hochdruckturbine strömende Dampfmenge nicht aus, um die infolge des im Zwischenüberhitzer aufgestauten Druckes bewirkte Ventilationswärme abzuführen, so daß es zu einem unkontrollierten Temperaturanstieg im Abdampf der Hochdruckturbine respektive zu einer begrenzten Leerlauffähigkeit kommen kann.

Es entsteht zwischen dem Moment der Lastabschaltung und dem Erreichen des notwendigen tieferen Druckes im Zwischenüberhitzer eine temperaturmäßig unkontrollierte Zeitspanne, die zu ernsthaften Schäden an der Turbinenanlage führen kann.

Diese mit Hoch- und Niederdruck-Bypass versehenen Zwischenüberhitzer-Turbinenanlagen weisen ferner beim Kaltstart den Nachteil einer verlängerten Anfahrzeit auf, da sich bereits beim Anstoßen der Turbine entsprechend dem sich je nach Kessellast im Zwischenüberhitzer aufgestauten Druck ein Temperatursprung in der Hochdruckturbine aufbaut, der den Hochlaufgra

dienten abflacht.

Eine Anlage der eingangs genannten Art ist bekannt aus der US-PS 32 77 651. Bei dieser Anlage mündet die Entlastungsleitung, die von der Hochdruck-Abdampfleitung zwischen Hochdruckturbinenaustritt und Rückschlagklappe abzweigt, in den kombinierten Speisewasserbehälter/Entgaser. Bei einem üblichen Dampfkraftwerk herrscht in diesem Apparat bei Vollast ein Druck von ca. 10 bar. Bei einer Lastabschaltung bedarf es dann einer Zeit von ca. 15 min., bis der Druck im Speisewasserbehälter auf ca. 1,5 bar abgebaut ist Während dieses Zeitintervalls steht ein unzulässig hoher Gegendruck am Austritt der Hochdruckturbine an. Bei diesem hohen Gegendruck reicht die begrenzte, durch die Hochdruckturbine strömende Dampfmenge nicht aus, um die Ventilationswärme abzuführen. Es kommt somit zu einem starken Temperaturanstieg in den Endstufen der Hochdruckturbine. Dies führt zu einer begrenzten Leerlauffähigkeit und kann ggfs. Schäden in der Anlage bewirken, da die Abdampfteile der Hochdruckturbine nur für eine begrenzte Temperatur bemessen sind.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Anlage der eingangs genannten Art in Hinblick auf beliebig iangen Leerlauf- resp. Insellastbetrieb zu optimieren, ohne daß der Kessel getrippt werden muß.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß die Entlastungsleitung stromabwärts des Durchflußregulierorgans mit einer Wassereinspritzung versehen ist und in den Kondensator mündet

Der Vorteil der Erfindung ist insbesondere darin zu sehen, daß selbst bei Anlagen mit einer Bypasskapazität bis zu 100% bei einer Lastabschaltung an der Turbine der Kessel ordnungsgemäß auf eine Minimallast abgefahren werden kann, so daß der Block zum Beispiel nach Beheben oder Verschwinden einer Netzstörung sofort wieder bereit ist, Last aufzunehmen und das Netz zu stützen und daß infolge gleichzeitiger Aufwärmung der Hoch- und Mitteldruckturbinen bei einem Kaltstart eine kürzere Anfahrzeit ermöglicht ist

Nachstehend wird die Erfindung anhand der Zeichnung beispielsweise erläutert. Es zeigt

F i g. 1 schematisch eine erste beispielsweise Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Dampfturbinenanlage; und

Fig.2 schematisch eine zweite beispielsweise Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Dampfturbinenanlage.

Wie aus F i g. 1 ersichtlich, weist die dargestellte Dampfturbinenanlage einen Kessel 1 auf, von dem aus der Frischdampf über die Frischdampfzufuhrleitung 2 und das Einlaßventil 3 in die Hochdruckturbine 4 gelangt. Von der letzteren aus gelangt der Dampf bei Normalbetrieb über die Rückschlagklappe 5, den Zwischenüberhitzer 6, das Abfangventil 7 und die Mitteldruckturbine 8 in die Niederdruckturbine 9.

Dabei ist ein mit einem Hochdruckumleitventil 10 versehener Hochdruckbypass 11 und ein mit einem Niederdruckumleitventil 12 versehener Niederdruckbypass 13 vorgesehen. Mit 14 ist eine Wassereinspritzanordnung dargestellt.

Der Austritt aus der Niederdruckturbine 9 ist mit einem Kondensator 15 verbunden. Vom Kondensator 15 aus gelangt das Kondensat auf bekannte Weise aufeinanderfolgend in die ersten vier Vorwärmer 16,17,18 und 19 und dann in den als fünften Vorwärmer wirkenden Speisewasserbehälter 20.

Eine Hilfsturbine 21 befördert mittels der angekuppelten Pumpe 22 das Kondensat aus dem Speisewasser-

behälter 20 über den sechsten Vorwärmer 23 und den siebten Vorwärmer 24 zurück zum Kessel 1.

Der Hochdruckvorwärmer 24 ist dampfseitig über die Hochdruck-Dampfleitung 25 zwischen der Rückschlagklappe 5 und dem Zwischenüberhitzer 6 mit dem Hochdruck-Abdampfsystem verbunden.

Eine mit einem Durchflußregulierorgan 26 versehene, den Zwischenüberhitzer 6 umgebende Entlastungsleitung 27 ist einerseits zwischen der Rückschlagklappe 5 und der Hochdruckturbine 4 mit der Austrittsseite der letzteren, und. andererseits mit der Eintrittsseite des Kondensators 15 verbunden.

Das Durchflußregulierorgan 26 wird dabei mittels einer Druckdifferenzabtastanordnung 29 und einer Steueranordnung 28 derart gesteuert, daß es bei Stillstand oder Leerlauf der Anlage voll geöffnet ist und erst bei steigender Last, je nach Bedarf, zwischen 7 bis 12% Last, schließt Dieses Durchflußregulierorgan 26 wird relativ einfach mit einem Lastsignal oder dem Signal des Einlaßventils 3 mitgesteuert und beginnt zu schließen, wenn der Hochdruck-Abdampfdruck mit zunehmender Turbinenlast sich an den Zwischenüberhitzerdruck ungefähr angeglichen hat, was mittels der Druckdifferenzabtastanordnung 29 festgestellt wird.

Bei der in F i g. 2 dargestellten Dampfturbinenanlage besteht zu der in F i g. 1 dargestellten Anlage der wesentliche Unterschied darin, daß der siebte Vorwärmer 24 dampfseitig über eine Hochdruck-Dampfleitung 25' zwischen der Hochdruckturbine 4 und der Rückschlagklappe 5 mit der Austrittsseite der Hochdruckturbine 4 verbunden ist

Alle zu F i g. 1 analogen Teile sind mit gleichen Überweisungszeichen versehen, so daß sich eine nochmalige Beschreibung dieser Teile erübrigt.

Das in der Entlastungsleitung 27 angeordnete Durchflußregulierorgan 26 ist dabei mit Steuermitteln 28, 29 verbunden, die derart ausgebildet sind, daß sie beim Anfahren der Turbinenanlage bis zum Erreichen eines festgelegten Austrittsdruckes der Hochdruckturbine 4 von beispielsweise 7,5 bar dieses Durchflußregulierorgan 26 geschlossen halten, so daß der gesamte Abdampf der Hochdruckturbine 4 dem für diese letztere als Kondensator wirkenden siebten Vorwärmer 24 zugeführt wird. Der auf diese Weise nicht dem Zwischenüberhitzer 6 zugeführte Dampf gelangt somit in den siebten Vorwärmer 24, so daß sich für den Kessel 1 wärmebilanzmäßig nur geringfügige Änderungen ergeben.

Wird die Turbinenanlage nun weiter hochgefahren, dann öffnet bei Überschreiten der Schluckfähigkeit des Hochdruckvorwärmers 24 das Durchflußregulierorgan 26 und die Öffnungsstellung wird dabei mittels der Steuermittel 28 derart reguliert, daß der Druck am Austritt der Hochdruckturbine 4 diesen festgelegten Druckwert von beispielsweise 7,5 bar nicht überschreitet und es somit nicht zu unzulässigen Temperaturerhöhungen im Hochdruck-Abdampf kommt. Bei Parallelschaltung des Generators 30 mit dem Netz wird die zuletzt vorhandene momentane Öffnungsstellung dieses Durchflußregulierorgans 26 blockiert, und bis zum Erreichen eines vorher festgelegten minimalen Lastschwellwertes oder mindestens annähernd gleichen Druckes auf den Ein- und Austrittsseiten der Rückschlagklappe 5, festgestellt mittels der Druckdiffsrenzabtastanordnung 29, in dieser blockierten Öffnungsstellung gehalten. Danach wird das Durchflußregulierorgan 26 geschlossen und die Turbinenlast bis zum gewünschten Betriebswert weiter erhöht.

Eine solche Anlage ermöglicht ein optimales Kaltanfahren der Turbinengruppe, da alle Tubinengehäuse gleichzeitig angewärmt werden, was eine beachtliche Verkürzung der Anfahrzeit ermöglicht Es ergeben sich keine Probleme mit einer Ventilation in der Hochdruckturbine infolge aufgestautem Zwischenüberhitzerdruck. Es ist eventuell eine kleinere Dimensionierung des Niederdruckbypasses, das heißt ein höherer Zwischenüberhitzerdruck als bei den bisher bekannten Anlagen zulässig. Außerdem ist ein problemloses Lastabschalten und Wiederbelasten der Turbine unabhängig von der gefahrenen Kessellast möglich.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:
   Dampfturbinenanlage

   — mit einem zwischen Hochdruckturbine (4) und Mitteldruck- (8) oder Niederdruckturbine (9) angeordneten Zwischenüberhitzer (6), wobei zwischen Hochdruckturbinenaustritt und Zwischenüberhitzereintritt eine Rückschlagkappe (5) angeordnet ist;

   — mit einem Hochdruck-Bypass (11) und einem Niederdruck-Bypass (13), wobei ersterer (11) von der Frischdampfleitung (2) in die Hochdruck-Abdampfleitung zwischen Rückschlagklappe (5) und Zwischenüberhitzereintritt mündet und letzterer (13) vom Zwischenüberhitzeraustritt in den Kondensator (15) führt;

   — mit einer Entlastungsleitung (27), welche von der Hochdruck-Abdampfleitung zwischen Hochdruckturbinenaustritt und Rückschlagklappe (5) abzweigt und mit einem Durchflußregulierorgan (26) versehen ist,