DE3213837A1

DE3213837A1 - Abgasdampferzeuger mit entgaser

Info

Publication number: DE3213837A1
Application number: DE19823213837
Authority: DE
Inventors: Hans-Rudolf Dipl.-Ing. 8200 Schaffhausen Steinegger
Original assignee: Sulzer AG; Gebrueder Sulzer AG
Current assignee: Sulzer AG
Priority date: 1982-03-31
Filing date: 1982-04-15
Publication date: 1984-01-26
Also published as: JPS5912207A; CH655548B; US4465027A; DE3213837C2; FR2524547A1; NL8300406A

Description

P.5711 Stph

Gebrüder Sulzer Aktiengesellschaft, Winterthur, Schweiz

Abgasdampferzeuger mit Entgaser

Die Erfindung betrifft einen Abgasdampferzeuger mit Entgaser, insbesondere für kombinierte Gasturbinen-Dampfkraftanlagen, wobei ein Arbeitsmittelhauptstrom über den Entgaser, eine Speisepumpe und einen Ekonomiser in einen Verdampfer geführt wird und wobei der Entgaser durch Wärme von nichtentspanntem Arbeitsmittel aufgeheizt wird.

Bei einem solchen bekannten Dampferzeuger erfolgt die Wärmezufuhr zum Entgaser durch Arbeitsmittel, das mittels einer Umwälzpumpe über den Entgaser und einen im Endbereich des heizenden Abgasstromes angeordneten Wärmeübertrager umgewälzt wird. Diese Anordnung hat den Nachteil, dass relativ zur Dampfleistung des Dampferzeugers - der Wärmeübertrager bei Teillast erheblich mehr Wärme aufnimmt als bei Vollast, was zu einem stark überhöhten Entgaserdruck führt, für den der Entgaser bemessen sein muss.

Es ist Aufgabe der Erfindung, mit möglichst geringem konstruktivem Aufwand diesen Nachteil zu beheben.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass das für die Beheizung des Entgasers benützte Arbeitsmittel dem Arbeitsmittelhauptstrom als Teilstrom zwischen dem Ekonomiser und dem Verdampfer entnommen wird, dass Wärme dieses Arbeitsmittelteilstromes dem Entgaser durch Berührungswärmeübertragung zugeführt wird und dass der entnommene Arbeitsmittelteilstrom dem Arbeitsmittelhauptstrom zwischen der Speisepumpe und dem Ekonomiser wieder zugeführt wird. Durch diese Anordnung wird die zum Erhitzen des Entgasers und des in ihn einströmenden Arbeitsmittelhauptstromes verwendete Rauchgaswärme von Speisewasser abgegeben, das aus dem Ekonomiser stammt. Dieses Speisewasser hat einen so hohen Druck, dass es bei normaler Zirkulation im Ekonomiser nicht verdampft. Ein zusätzlicher Vorteil ergibt sich dadurch, dass sich der Aufbau des Abgasdampferzeugers erheblich vereinfacht.

Die Weiterbildung der Erfindung nach Anspruch 2 bietet den weiteren Vorteil, dass auf eine spezielle Umwälzpumpe für den Arbeitsmittelteilstrom sowie auf den zugehörigen Antrieb, die Schalteinrichtungen usw. verzichtet werden kann.

Durch die im Entgaser selbst erfolgende Berührungswärmeübertragung gemäss Anspruch 3 wird ein Gehäuse für einen Kondensatvorwärmer eingespart.

Das Vorschalten eines Wärmeübertragers gemäss Anspruch 4 gestattet, anstelle einer besonderen Entgaserheizung einen auf dem Markt erhältlichen Kondensatvorwärmer zu verwenden.

Durch das Drosselorgan gemäss Anspruch 5 wird ein Ansteigen des Druckes im Entgaser auf den Abblasedruck der Sicherheitsventile vermieden. Es entsteht somit kein Dampfverlust

durch ein Abblasen der Sicherheitsventile und auch kein Abblasegeräusch; überdies bleiben die Sicherheitsventile dicht.

Durch die Bypassanordnung gemäss Anspruch 6 wird mit minimalem Aufwand verhindert, dass Verdampfungserscheinungen im Ekonomiser auftreten.

Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnung an drei Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 das Schaltschema eines Abgasdampferzeugers nach der Erfindung,

Fig. 2 ein Schaltschema eines abgewandelten Abgasdampferzeugers und

Fig. 3 ein Schaltschema eines weiteren, abgewandelten Abgasdampferzeugers.

In Fig. 1 wird ein Hauptarbeitsmittelstrom - bestehend aus Kondensat - mittels einer Kondensatpumpe 2 aus einem Kondensator 1 über eine Kondensatleitung 3 in den Kaskadenturm 4 eines Entgasers 5 geführt. Der Entgaser 5 dient gleichzex.ig als Speisewassergefäss für den Abgasdampferzeuger. Am Grunde des Speisewassergefässes 5 ist eine Speiseleitung 8 angeschlossen, die eine Speisepumpe 10 enthält und zu einem Ekonomiser 12 führt. Der Austritt des Ekonomisers 12 ist über eine Leitung 14 mit einer Dampf/ Wasser-Trommel 16 verbunden. Am Grunde der Trommel 16 ist eine Leitung 18 angeschlossen, die eine Umwälzpumpe 20 enthält und zu einem Verdampfer 22 führt. Der Austritt des Verdampfers ist über eine Leitung 24 mit der Trommel 16 verbunden. Am Dampfraum der Trommel 16 zweigt eine Dampfleitung 26 ab, die zu einem Ueberhitzer 28 führt. Am Austritt des Ueberhitzers 28 ist eine Frischdampfleitung

angeschlossen, die zu einer Dampfturbine 32 führt, die mit einem elektrischen Generator 34 gekuppelt ist und auf dem Kondensator 1 sitzt.

Der Ueberhitzer 28, der Verdampfer 22 und der Ekonomiser 12 sind in dieser Reihenfolge in einem von heissen Rauchgasen - z.B. den Abgasen einer nicht dargestellten Gasturbinengruppe - durchströmten Abgaskanal 37 untergebracht.

Erfindungsgemäss wird dem Arbeitsmittelhauptstrom zwischen dem Ekonomiser 12 und dem Verdampfer 22 ein Arbeitsmittelteilstrom entnommen. Zu diesem Zwecke ist an der Leitung 14 eine Zweigleitung 40 angeschlossen, die über einen Wärmeübertrager 42 - in Form einer im unteren Teil des Entgasers 5 angebrachten Rohrschlange - und eine Leitung 44 mit einer im Arbeitsmittelhauptstrom zwischen der Speisepumpe 10 und dem Ekonomiser 12 liegenden Stelle 45 verbunden ist. Die Leitung 44 enthält eine Umwälzpumpe 50 und dieser nachgeschaltet ein Drosselventil 48, das von einem am Entgaser 5 angeschlossenen Druckfühler 46 beeinflusst ist.

Die Anlage nach Fig. 1 funktioniert wie folgt: Im Betrieb wird kaltes Kondensat über die Kondensatleitung 3 in den Kaskadenturm 4 eingespeist, wo es über die Kaskaden rieselt und durch kondensierenden Dampf, dessen Herkunft weiter unten beschrieben ist, bis zur Sattdampftemperatur erwärmt wird. Dabei werden aus dem Kondensat Gase ausgeschieden, die über eine am Kaskadenturm 4 angebrachte Abluftleitung 6 ins Freie strömen. Das im Entgaser 5 auf wenig über Atmosphärendruck befindliche Wasser von Sattzustand wird mittels der Speisepumpe 10 in den Ekonomiser 12 gedrückt, wo es bis knapp unter die Verdampfungstemperatur erhitzt wird. Das Arbeitsmittel strömt hernach über die Leitung 14 in die Trommel 16, aus der es zum einen Teil mittels der Umwälzpumpe 20 über den Verdampfer 22 umgewälzt wird; dabei entsteht ein Wasser-Dampf-Gemisch, das zur Trommel 16

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gelangt. Zum anderen Teil wird Arbeitsmittel in Form von Sattdampf dem üeberhitzer 28 zugeführt und dort überhitzt. Dieser überhitzte Dampf wird über die Frischdampfleitung 30 der Dampfturbine 32 zugeführt, in der er sich entspannt und dann im Kondensator 1 niedergeschlagen wird.

Ueber die Zweigleitung 40 wird ein Arbeitsmittelteilstrom von im Ekonomiser 12 erhitztem Speisewasser der Rohrschlange 42 zugeführt. Da an dieser Rohrschlange verhältnismässig hohe Temperaturdifferenzen auftreten, kann sie klein bemessen sein. Im Bereich der Rohrschlange 42 wird im Entgaser 5 befindliches Wasser des Arbeitsmittelhauptstromes verdampft. Dieser Dampf steigt in den Kaskadenturm 4 auf, wo er zum grossen Teil kondensiert und dabei das über die Kaskaden rieselnde Kondensat erwärmt. Ein kleiner Teil des Dampfes, der im Turm 4 nicht kondensiert, verlässt diesen Turm zusammen mit den aus dem Kondensat ausgetriebenen Gasen über die Abluftleitung 6, an der zum Rückgewinnen von Kondensat ein Kühler angebracht sein kann.

Der Druckfühler 46 und das Drosselventil 48 sind derart eingestellt, dass - sobald der Druck im Entgaser 5 einen vorbestimmten Grenzwert überschreitet - die durch die Rohrschlange 42 strömende Arbeitsmittelmenge mit Hilfe des Ventils 4? gedrosselt wird.

Nach Fig. 2 ist die Zweigleitung 40 nicht an der Leitung 14, sondern an einer Stelle höheren Druckes, nämlich an der Leitung 18 zwischen der Umwälzpumpe 20 und dem Verdämpfer 22 angeschlossen, sodass die im Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 verwendete Umwälzpumpe 50 entfallen kann. Ueberdies ist zwischen der Zweigleitung 40 und der Leitung 8 eine Bypassleitung 51 mit Bypassventil 52 vorgesehen, die die Rohrschlange '42 und das Drosselventil 48 umgeht und die gestattet, Arbeitsmittel aus der Trommel 16 direkt in den Ekonomiser 12 zurückzuführen.

Das Bypassventil 52 wird durch einen an der Leitung 14 angeordneten Temperaturfühler 44 in dem Sinne beeinflusst, dass bei steigender Temperatur des Arbeitsmittels in der Leitung 14 das Bypassventil 52 in Schliessrichtung verstellt wird. Durch das erwähnte Zurückführen von Wasser von nahezu Sattdampftemperatur in den Ekonomiser 12 wird dessen Eintrittstemperatur erhöht und damit die Wärmeaufnahme im Ekonomiser verkleinert, was zu einer Stabilisierung der Ekonomiser-Austrittstemperatur führt. Dieses Regelverfahren verhindert eine Verdampfung von Wasser im Ekonomiser 12, hat aber den Nachteil, dass mit dem Oeffnen des Bypassventils 52 der Abgas-Wärmeverlust zunimmt.

Abweichend von der Ausführungsform nach Fig. 2 ist bei jener nach Fig. 3 in der Kondensatleitung 3 ein Wärmeübertrager 60 angeordnet, der anstelle der Rohrschlange 42 in die Zweigleitung 40 eingeschaltet ist. Der primärseitige Austritt des Wärmeübertragers 60 ist mit der das Drosselventil 48 enthaltenden Leitung 44 verbunden. Bei dieser Anordnung wird bei Normalbetrieb im Wärmeübertrager 60 das Kondensat auf Sattzustand erhitzt und zu einem sehr gerin-

derv gen Teil verdampft. Im Vergleich zuAnordnungen nach Fig.

und 2 hat die nach Fig. 3 den Vorteil, dass im Kaskadenturm 4 die Entgasung bereits auf der obersten Etage der Kaskade beginnt. Bei gleicher Entgasungswirkung kann somit der Kaskadenturm kleiner gebaut werden.

Anstelle eines Kaskaden-Entgasers lässt sich auch ein Sprüh-Entgaser einsetzen.

Von den drei gezeichneten Ausführungsbeispielen ist das erste nicht auf Zwangumlaufdampferzeuger beschränkt; es lässt sich auch auf Zwangdurchlaufdampferzeuger, wie auch auf Naturumlaufdampferzeuger anwenden.

Die Beispiele nach Fig. 2 und 3 lassen sich kombinieren, indem parallel zu einer Rohrschlange 42 ein als Verdampfer ausgebildeter Wärmeübertrager 60 angeordnet wird.

Beim Beispiel nach Fig. 3 kann der Wärmeübertrager 60 auch so ausgelegt sein, dass das Kondensat nicht bis zur Sättigungstemperatur erhitzt wird. Die Entgasung geschieht dann zum Beispiel durch ungeregelte Zufuhr von Dampf aus der Trommel 16.

Gegenüber bekannten Dampferzeugeranlagen, in denen das Kondensat durch Entnahmedampf vorgewärmt wird, hat die Erfindung den Vorteil, dass sie einfacher ist und dass eine billigere Dampfturbine verwendet werden kann. Ueberdies gibt diese Turbine wegen des Wegfallens von Dampfentnahmen eine höhere Leistung ab. Diese höhere Leistung wird durch tieferes Abkühlen des Rauchgases aufgebracht.

Die Erfindung ist besonders für Dampferzeugeranlagen interessant, bei denen ein hoher Wirkungsgrad angestrebt wird, jedoch die Investitionskosten tief gehalten werden müssen. Sie führt zu sehr einfachen, betriebssicheren und kostengünstigen Anlagen.

Claims

Gebrüder Sulzer AG P.5711 Stph Patentansprüche

1.) Abgasdampferzeuger mit Entgaser, insbesondere für kombinierte Gasturbinen-Dampfkraftanlagen, wobei ein Arbeitsmittelhauptstrom über den Entgaser, eine Speisepumpe und einen Ekonomiser in einen Verdampfer geführt wird und wobei der Entgaser durch Wärme von nichtentspanntem Arbeitsmittel aufgeheizt wird, dadurch gekennzeichnet, dass das für die Beheizung des Entgasers benützte Arbeitsmittel dem Arbeitsmittelhauptstrom als Teilstrom zwischen dem Ekonomiser und dem Verdampfer entnommen wird, dass Wärme dieses Arbeitsmittelteilstromes dem Entgaser durch Berührungswärmeübertragung zugeführt wird und dass der entnommene Arbeitsmittelteilstrom dem Arbeitsmittelhauptstrom zwischen der Speisepumpe und dem Ekonomiser wieder zugeführt wird.

2. Dampferzeuger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Abgasdampferzeuger nach der Trommelbauart ausgebildet ist und eine Umwälzpumpe aufweist, mittels der Wasser üb.^r den Verdampfer und die Trommel umgewälzt wird, und dass der Arbeitsmittelteilstrom zwischen der Umwälzpumpe und dem Verdampfer entnommen wird.

3. Dampferzeuger nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn- * zeichnet, dass die Berührungswärmeübertragung im Entgaser erfolgt.

4. Dampferzeuger nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Berührungswärmeübertragung in einem

Wärmeübertrager erfolgt, der dem Entgaser im Arbeitsmittelhauptstrom vorgeschaltet ist.

5. Dampferzeuger nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass in der den Arbeitsmittelteilstrom führenden Leitung ein vom Druck im Entgaser beeinflusstes Drosselorgan vorgesehen ist.

6. Dampferzeuger nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der den Arbeitsmittelteilstrom führenden Leitung eine Bypassleitung mit Bypassventil zugeordnet ist, das von der Ekonomiser-Austrittstemperatur beeinflusst ist.