DE3105355C2

DE3105355C2 -

Info

Publication number: DE3105355C2
Application number: DE19813105355
Authority: DE
Inventors: Tokunori Ibaraki Jp Matsushima; Shozo Hitachiota Jp Nakamura; Nobuhiro Seiki; Taiji Hitachi Jp Inui
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1980-02-16
Filing date: 1981-02-13
Publication date: 1987-05-27
Also published as: DE3105355A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Druckregelung in einem in der Speisewasserleitung eines Dampfkraftwerks angeordneten Entgaser der im Oberbegriff des Patentan spruchs 1 angegebenen Gattung sowie eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.

In herkömmlichen Dampfkraftwerken wird aus einer Zwischen stufe der Dampfturbine abgezapfter Entnahmedampf über ein Absperrventil in den in die Speisewasserleitung einge schalteten Entgaser geführt. Nach einem Wärmeaustausch im Entgaser wird das Wasser mit Hilfe einer Speisewasser pumpe zu einem Hochdruck-Speisewasservorwärmer gefördert, aus dem das Abwasser in den Entgaser zurückfließt. Auf grund der Druckdifferenz zwischen dem Entnahmepunkt der Dampfturbine und dem Entgaser strömt der Entnahmedampf ebenso wie das Abwasser aus dem Hochdruck-Speisewasservorwärmer ungeregelt in den Entgaser. Der Durchsatz des in den Entgaser fließenden Kondenswassers wird durch einen Wasserstandsfühler ge steuert, dessen Ausgangssignale über ein Stellglied den Öffnungsgrad eines Steuerventils in der Speisewasserleitung bestimmen.

Solange ein derartiges Dampfkraftwerk im Dauerbetrieb mit Belastungsänderungsraten von ca. 3%/min arbeitet, ergeben sich keine Probleme. Bei schnelleren Belastungs änderungen von über 3%/min können dagegen Schwierigkeiten, z. B. eine Verknappung an Entnahmedampf, auftreten. Wenn nämlich die Turbinenbelastung plötzlich vermindert wird, kann der Entgaserdruck P ₂ der Änderung des Entnahmedampfdrucks P ₁ nicht mehr folgen und wird in einigen Fällen größer als der Druck P ₁. In diesen Fällen schließt das Absperrorgan in der Entnahmedampfleitung, was zu der Entnahmedampf- Verknappung im Entgaser und zu dessen vermindertem Wirkungsgrad führt. Darüber hinaus kann bei zu geringer Druckdifferenz zwischen dem Entgaserdruck P ₂ und dem Entnahmedampfdruck P ₁ der aus dem gesättigten Wasser im Entgaser erzeugte Dampf in die Dampfturbine strömen, wenn das Absperrorgan nicht oder mit Verzögerung anspricht. Dies verschlechtert nicht nur den Wirkungsgrad des Entgasers, sondern kann auch ernsthafte Betriebsstörungen des Dampfkraftwerks verursachen.

Aus der DE-PS 8 13 029 ist eine Regelung für den Entspannungs entgaser einer Dampfturbinenanlage mit Entnahmedampf- Speisewasser-Vorwärmer bekannt, bei dem der Entgasungsraum durch eine Entlüftungsleitung über eine Blende und ein Umgehungsventil mit dem Dampfeinlaß des Kondensators ver bunden ist. Die beim Entspannungsvorgang im Entgaser frei gesetzte Luft wird bei geschlossenem Umgehungsventil über die Entlüftungsleitung zum Dampfeinlaß des Kondensators geführt. Um auch bei abnehmender Turbinenbelastung eine wirksame Kondensatbelüftung durchführen zu können, öffnet ein Differential-Thermogeber das Umgehungsventil, durch welches dann Luft und Dampf ungedrosselt in den Kondensator zurückströmen. Zur wirksamen Druckregelung des Entgasers bei schnellen Belastungsänderungen ist diese Einrichtung nicht geeignet.

Aus der DE-Patentanmeldung L 20 592 Ia/14h ist die Regelung einer Dampfkraftanlage mit Mischvorwärmung der angegebenen Gattung bekannt, bei welcher der mit dem Entnahmedampf aus der Turbine beaufschlagte Entgaser mit dem Niederdruck- Speisewasservorwärmer über eine Dampfleitung mit eingeschalte ter Hilfsturbine verbunden ist. Der sich im Entgaser ent wickelnde Sattdampf treibt die mit einer zusätzlichen Speisewasserpumpe gekoppelte Hilfsturbine und gibt seine Kondensationswärme im Niederdruck-Speisewasservorwärmer an das Kondenswasser ab. Dadurch wird bei einer Belastungs verminderung der Dampfturbine der Druck im Entgaser infolge der verstärkten Ausdampfung zunächst nicht in gleichem Maße wie in der Anzapfstufe der Turbine abgesenkt, um der Gefahr einer Dampfbildung im Saugstutzen der Kesselspeise pumpe zu begegnen. In diesem Fall wird die vom Entgaser in den Hochdruck-Speisewasservorwärmer abgeführte Menge durch den Betrieb der zusätzlichen Speisewasserpumpe erhöht. Da bei einer schnellen Lastabsenkung die in den Entgaser einfließende Speisewassermenge in gleichem Maße abnimmt, vermindert sich der Entgasungswirkungsgrad aufgrund des im Entgaser zu diesem Zeitpunkt herrschenden höheren Druckes.

Aufgabe der Erfindung ist es, durch die Druckregelung im Entgaser eine ausreichende Entnahmedampfzufuhr aus der Turbine zum Entgaser auch bei plötzlicher Verminderung der Turbinenbelastung sicherzustellen.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Verfahrens anspruchs 1 bzw. des Vorrichtungsanspruchs 2 gelöst.

Zweckmäßige Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Einrich tung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Im folgenden wird die Erfindung beispielhaft anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 schematisch eine Einrichtung zur Druckregelung eines Entgasers;

Fig. 2 grafisch die Änderung des Entnahmedampf drucks P ₁, des Entgaserdrucks P ₂ und des Entnahmedampf-Durchsatzes F bei plötzlicher Abnahme der Turbinenbelastung;

Fig. 3 Einzelheiten einer Druckregelung des Ent gasers nach Fig. 1;

Fig. 4 und 5 Abwandlungen der Druckregelung nach Fig. 3.

Ein in der Speisewasserleitung eines Dampfkraftwerks ange ordneter Entgaser 1 erhält aus einer Zwischenstufe einer Dampfturbine 2 abgezapften Entnahmedampf über eine Ent nahmedampfleitung 8, in die ein Absperrventil 9 einge schaltet ist. Durch eine Kondensatleitung 10 fließt Kondens wasser aus einem Niederdruck-Speisewasservorwärmer 3 in den Entgaser 1. Aufgrund der Druckdifferenz fließt ferner Abwasser aus einem Hochdruck-Speisewasservorwärmer 4 über eine Abwasserleitung 12 in den Entgaser 1. Diese Fluide werden zusammengeführt und treten dabei in Wärmeaustausch, so daß sie als Wasser in den Entgaser 1 gelangen. Der Durchsatz des aus dem Niederdruck-Speisewasservorwärmer 3 in den Entgaser fließenden Kondensats wird durch Verstellen des Öffnungsgrads eines Kondenswasser-Dosierventils 15 mit Hilfe eines Wasserstandsreglers 14 geregelt, der von einem dem Entgaser 1 zugeordneten Wasserstandsfühler 13 angesteuert wird. Ferner sind im Kreislauf ein Kondensator 5, eine Kondensatpumpe 6 und eine Zwischenpumpe 6′ vorge sehen. Eine Speisewasserpumpe 7 fördert das Wasser aus dem Entgaser 1 zur Hochdruckseite der Speisewasserleitung über ein Speisewasser-Regelventil 16. Vom Hochdruck-Speise wasservorwärmer 4 führt eine Speisewasserleitung 11 zum Kessel.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 ist der Entgaser 1 über eine Ablaufleitung 18 mit dem Kondensator 5 verbunden, in dem ein geringerer Druck als im Entgaser 1 herrscht. In die Ablaufleitung 18 ist ein Steuerventil 17 eingeschaltet, das von einer Ventilstelleinheit 19 eingestellt wird. Diese Ventilstelleinheit 19 arbeitet nach Maßgabe der Druckdifferenz zwischen dem Entnahmedampfdruck P ₁ und dem Entgaserdruck P ₂. Wenn die Dampfturbinenbelastung mit einer Geschwindigkeit von mehr als 3%/min abnimmt, öffnet die Verstelleinheit 19 bei Erfassen der Druckdifferenz zwischen dem Entnahmedampfdruck P ₁ und dem Entgaserdruck P₂ das Steuerventil 17, bevor der Druck P₁ unter den Ent gaserdruck P ₂ abgefallen ist. Infolgedessen fließt ein Teil des im Entgaser 1 befindlichen Wassers durch die Ab laufleitung 18 in den Kondensator 5, um die im Entgaser 1 enthaltene Wärme abzuführen. Der Durchsatz des aus dem Niederdruck-Speisewasservorwärmer 3 über die Kondensat leitung 10 in den Entgaser 1 eingeleiteten Kondenswassers wird erhöht, um den Druck P ₂ im Entgaser etwas unter dem Entnahme dampfdruck P ₁ zu halten.

Wenn sich in einem Dampfkraftwerk von ca. 600 MW Nennleistung die Dampfturbinenbelastung mit einer Geschwindigkeit von mehr als 3%/min vermindert (die Kurve in Fig. 2 zeigt eine Geschwindigkeit von mehr als 7%/min), wird ein Teil des im Entgaser 1 befindlichen Wassers abgelassen, um den Durchsatz des aus dem Niederdruck-Speisewasservorwärmer zum Entgaser 1 geführten Kondenswassers um ca. 7% bis 20% zu erhöhen, so daß das Verhältnis des Entnahmedampfs aus der Turbine zum Kondenswasser unter 3% sinkt. Infolge dessen wird die Wassertemperatur im Entgaser um 1,3°C oder mehr unter die Sättigungstemperatur im Dauerbetrieb abgesenkt, um den Entgaserdruck P ₂ ständig unter dem Ent nahmedampfdruck P ₁ zu halten und damit den erforderlichen Durchsatz von Entnahmedampf aus der Dampfturbine 2 zum Entgaser 1 sicherzustellen.

In Fig. 2 ist auf der Abszisse die Zeit T (min) während der Abnahme der Dampfturbinenbelastung aufgetragen. Die Vollinienkurve kennzeichnet den Entnahmedampfdruck P ₁ und die Strichlinienkurve den Entgaserdruck P ₂, während die strichpunktierte Kurve den Entnahmedampf-Durchsatz F bezeichnet.

Die Druckdifferenz zwischen dem Entnahmedampfdruck P ₁ und dem Entgaserdruck P ₂ wird in der nachstehend beschriebenen Weise erfaßt, wobei eine bestimmte Temperaturverteilung des im Entgaser 1 enthaltenen Wassers berücksichtigt wird. Die Temperatur in einem Entgaser 1 befindlichen Wasser speicher wird von einem Temperaturfühler 21 a erfaßt, dessen Ausgangssignal in einem Rechenwerk 22 (Fig. 3) in einen Druckwert umgewandelt wird. Der Entnahmedampfdruck P ₁ wird von einem Druckfühler 20 in der Entnahmeleitung 8 vor dem Absperr ventil 9 erfaßt.

Der Entgaserdruck P ₂ kann auch unmittelbar von einem Druck fühler 21 b (Fig. 4) am Entgaser gemessen werden.

Nach den Fig. 3 und 4 wird das Steuerventil 17 bzw. ein in eine vom Entgaser 1 zum Niederdruck-Speisewasservorwärmer 3 führende Dampfleitung 18 a eingeschaltetes Dampf-Steuerven til 17 a betätigt, wenn die Druckdifferenz zwischen dem Entnahmedampfdruck P ₁ und dem Entgaserdruck P ₂ bei einer plötzlichen Absenkung der Turbinenbelastung unter einen vor bestimmten Pegel gefallen ist. Zu diesem Zweck wird in einem Differenzdruck-Stellglied 23 ein Soll-Differenzdruck Δ P eingestellt, und Addierer 24, 25 führen folgende Rechen operationen aus:

P ₂ + Δ P - P ₁ = Δ P -(P ₁ - P ₂) = P _A-.

Wenn der Differenzdruck P _A positiv ist, erzeugt ein Steller 28 ein Signal, welches das Steuerventil 17 bzw. das Dampf steuerventil 17 a auf einen dem Wert von P _A entsprechenden Öffnungsgrad einstellt.

Bei den Beispielen nach Fig. 3 und 4 ist auf der Eingangs seite des Stellers 28 ein Schalter 26, z. B. ein Relais schalter, angeordnet, so daß der Befehl zur Ventilbe tätigung nur dann zum Steller 28 gelangt, wenn das Steuer ventil 17 bzw. das Dampf-Steuerventil 17 a öffnen soll. Der Schalter 26 wird nur eingeschaltet, wenn die Dampf turbinenbelastung plötzlich abnimmt. Wenn die Belastung dagegen ansteigt, bleibt der Schalter 26 geöffnet, so daß kein Signal zum Steller 28 gelangt.

Das Steuerventil 17 bzw. das Dampf-Steuerventil 17 a wird somit nur dann geöffnet, wenn der Differenzdruck zwischen dem Entnahmedampfdruck P ₁ und dem Entgaserdruck P ₂ bei schneller Verminderung der Turbinenbelastung unter einen vorbestimmten Wert abfällt. Wenn der Differenzdruck über diesem Wert liegt, oder wenn die Belastung erhöht wird, bleibt das Ventil 17, 17 a geschlossen.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 5 erfaßt ein Fühler 30 den Öffnungsgrad oder die Drehstellung des Absperr ventils 9 und erzeugt ein der Druckdifferenz P ₁ - P ₂ entspre chendes Signal, das zusammen mit einem Bezugswert Δ P aus einem Differenzdruck-Stellglied 31 einem Addierer 32 zugeführt wird, der das Signal P _A errechnet. Beim Aus führungsbeispiel nach Fig. 5 ist der Aufbau der Ventil stelleinheit wesentlich vereinfacht.

Wie vorstehend erläutert, wird bei einer plötzlichen Ab nahme der Turbinenbelastung erfindungsgemäß ein Teil des im Entgaser enthaltenen Fluids zu einer Einheit abgegeben, die mit einem niedrigeren Druck als der Vergaser arbeitet, wodurch ein Teil der im Entgaser enthaltenen Wärme nach außen abgeführt wird. Somit kann der Entgaserdruck P ₂ stets unter dem Entnahmedampfdruck P ₁ gehalten werden, so daß der Entgaser 1 ständig mit einer ausreichenden Entnahmedampfmenge versorgt wird. Ferner wird die uner wünschte Rückführung von im Entgaser erzeugtem Dampf zur Dampfturbine zuverlässig unterbunden, was einen gleich mäßigen und sicheren Betrieb des Dampfkraftwerks gewähr leistet.

Claims

1. Verfahren zur Druckregelung in einem in der Speise wasserleitung eines Dampfkraftwerks angeordneten Entga ser,
dem Kondenswasser über einen Niederdruck-Speisewasser vorwärmer und Entnahmedampf aus der Dampfturbine zwecks Wärmeaustausch zwischen diesen beiden Medien zugeführt werden,
aus dem das Speisewasser zur Hochdruckseite der Speisewasser leitung geführt wird, und
aus dem bei schnellem Abfall der Dampfturbinenbelastung eine erhöhte Fluidmenge abgeführt wird, dadurch gekennzeichnet,
daß bei dem schnellen Abfall der Dampfturbinenbelastung so viel Wasser als Fluid aus dem Entgaser zu einem mit geringerem Druck arbeitenden Kondensator abgeführt wird, daß der Entgaserdruck (P ₂) stets niedriger als der Ent nahmedruck (P ₁) bleibt,
wobei die zum Kondensator abgeführte Wassermenge durch eine entsprechend erhöhte Kondenswasserzufuhr über den Niederdruck-Speisewasservorwärmer ausgeglichen wird.

2. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 mit einem in einer Speisewasserleitung eines Dampfkraftwerks angeordneten Entgaser, dem ein Nieder druck-Speisewasservorwärmer und ein Kondensator wasser seitig vorgeschaltet sind und der über eine Entnahme dampfleitung mit der Dampfturbine verbunden ist, dadurch gekennzeichnet,
daß der Entgaser (1) mit dem Kondensator (5) über eine Wasser-Ablaufleitung (18) und ein Steuerventil (17) ver bunden ist,
daß dem Steuerventil (17) eine Ventilstelleinheit (19) zugeordnet ist, die auf die Druckdifferenz zwischen dem Entnahmedampfdruck (P ₁) und dem Entgaserdruck (P ₂) an spricht und das Steuerventil (17) so verstellt, daß der Entgaserdruck (P ₂) stets niedriger als der Entnahme dampfdruck (P ₁) ist, und
daß dem Entgaser (1) ein Wasserstandsregler (13, 14) mit einem in die Niederdruck-Speisewasserleitung (10) einge schalteten Regelventil (15) zugeordnet ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilstelleinheit (19) ein Stellglied (23) zum Einstellen eines Soll-Differenzdruckes ( Δ P) enthält und das Steuerventil (17) betätigt, wenn die erfaßte Druck differenz (P _A) unter den eingestellten Soll-Differenz druck ( Δ P) gefallen ist.

4. Einrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilstelleinheit (19) einen Schalter (26) auf weist, der bei einer bestimmten Abfallgeschwindigkeit der Dampfturbinenbelastung eine Signalverbindung zu ei nem Steller (28) für das Steuerventil (17) herstellt.