DE3333530C2

DE3333530C2 - Vakuumrückhalteeinrichtung für ein Dampfkraftwerk

Info

Publication number: DE3333530C2
Application number: DE3333530A
Authority: DE
Inventors: Taiji Inui; Kenji Hitachi Ibaraki Sakka; Katsumi Kitaibaraki Ibaraki Ura
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1982-09-17
Filing date: 1983-09-16
Publication date: 1985-10-10
Also published as: DE3333530A1; AU562580B2; JPS5951109A; KR840006037A; JPS6217083B2; CA1206341A; KR890001171B1; US4517804A; AU1919383A

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vakuumrückhalteeinrichtung zur Rückhaltung eines Vakuums in einem Kondensator eines Dampfkraftwerks während einer kurzen Ausfall- oder Abschaltperiode. Wenigstens ein Teil einer Turbinenstopfbuchsendichtung (6), der relativ zu einem Sperrdampf-Zufuhrabschnitt nahe dem Kondensator (40) liegt, ist über einen Stopfbuchsenkondensator (12) mit einer Luftabsaugvorrichtung (15) verbunden. Der Sperrdampf, der sonst aus der Turbinenstopfbuchsendichtung (6) in den Kondensator (40) strömen würde, wird während der kurzen Ausfall- oder Abschaltperiode aus der Stopfbuchsendichtung (6) in den Stopfbuchsenkondensator (12) und die Luftabsaugvorrichtung (15) abgesaugt bzw. abgezogen, so daß der Sperrdampf nicht in den Kondensator (40) austreten kann.

Description

dadurch gekennzeichnet,

— daß ein zweiter Stopfbuchsenkondensator (12) zwischen der inneren Leitung (11) und der Luftabsaugvorrichtung (15) eingeschaltet ist.

2. Vakuumrückhalteeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Stopfbuchsenkondensator (12) und der erste Stopfbuchsenkondensator (9) als integrale Einheit ausgebildet sind.

3. Vakuumrückhalteeinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die integrale Einheit aus einem Außengehäuse (41) mit einer darin befindlichen Trennwand (42) zur Unterteilung des Gehäuses (41) in eine obere und eine untere Kammer, die die beiden Stopfbuchsenkondensatoren bilden, und einer im Innenraum jeder Kammer angeordneten Vorrichtung (43) zur Aufnahme eines Kühlmittels für die Kühlung jedes Stopfbuchsenkondensators (9, 12) besteht.

4. Vakuumrückhalteeinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zur Kühlmittelaufnahme ein im wesentlichen U-förmiges Rohr (43) zur Aufnahme von Kondensat aus dem der Turbine (2) zugeordneten Kondensator (40) ist, wobei das Kondensat das Kühlmittel für die jeweiligen Stopfbuchsenkondensatoren (9,12) bildet.

Die Erfindung betrifft eine Vakuumrückhalteeinrichtung für ein Dampfkraftwerk mit einer Turbine, einem der Turbine zugeordneten Kondensator, mit einer Luftabsaugvorrichtung zum Absaugen von Luft aus dem Kondensator, mit einer Stopfbuchsendichtung zur Bildung einer Dampfdichtung für die Turbine, mit einem Sperrdampfverteiler, der mit der Stopfbuchsendichtung verbunden ist und zur Versorgung der Stopfbuchsendichtung mit Sperrdampf dient, mit einer äußeren Leitung, die mit der Stopfbuchsendichtung an einer Stelle außerhalb des Kondensators verbunden ist, um Sperrdampf aus der Stopfenbuchsendichtung abzuleiten, mit einer mit der Stopfbuchsendichtung nahe dem Kondensator verbundenen inneren Leitung zur Aufnahme von Sperrdampf aus der Stopfbuchsendichtung und mit einem ersten Stopfbuchsenkondensator, der mit der äußeren Leitung verbunden ist, um Sperrdampf aus der Stopfbuchsendichtung abzuziehen und dem ersten Stopfbuchsenkondensator zur Vermeidung eines Lekkens von Sperrdampf in die Atmosphäre zuzuführen, wobei der Sperrdampfverteiler in der Stopfbuchsendichtung zwischen der äußeren Leitung und der inneren Leitung angeordnet ist.
Eine derartige Vakuumrückhakeeinrichtung ist dem Aufsatz »Die Schaltung der Turbinenstopfbüchsen« in der Zeitschrift »Schiff und Hafen«, 1953, 86—90, insbesondere den Abbildungen 12 und 13 auf Seite 89 entnehmbar. Dabei sind keine Vorkehrungen getroffen, daß die aus dem Stopfbuchsenkondensator abgeführte Luft ins Freie und nicht in den Kondensator gelangen kann.

Die DE-OS 28 42 899 betrifft einen Dampfkreislauf, in dem das Arbeitsmittel Propan oder dergleichen ist, während das Sperrgas Erdgas ist. Die Turbine hat ölgeschmierte Wellenlager und Sperrgaskammern sowie Abgaskammern. Als Wellendichtmittel werden Sperröl und Sperrgas verwendet. Das Sperrgas wird in den Entspannungsraum der Turbine und in die Kammern eingeführt. Der Druck des Sperrgases wird dabei höher gehalten, als der in dem Entspannungsraum und des Sperröls. Das Sperrgas wird in zwei Kammern über Leitungen eingeführt und in den Kammern mit Sperröl gemischt. Das durch Sperröl verunreinigte Sperrgas wird über Leitungen in die Atmosphäre ausgestoßen. Ein Teil des Sperrgases fließt in den Entspannungsraum der Turbine und wird dabei mit dem Arbeitsmittel gemischt. Das durch das Arbeitsmittel verunreinigte Sperrgas wird über Leitungen aus der Anlage herausgeführt oder verbrannt. Es sind keine Maßnahmen vorgesehen, um das Vakuum im Kondensator während eines kurzzeitigen Ausfalls oder Abschaltzustandes des Dampfkraftwerks aufrecht zu erhalten.

In Dampfkraftwerken wird das Vakuum in den Kondensatoren üblicherweise während langer Ausfall- oder Abschaltperioden der Kraftwerksturbinen nicht zurückgehalten bzw. aufrechterhalten; während kurzer Ausfall- oder Abschaltperioden kann jedoch in Abhängigkeit von den speziellen Betriebsumständen das Vakuum zurückgehalten werden. Dabei haben sowohl die Zurückhaltung als auch die Aufhebung des Vakuums Vor- und Nachteile.

Ein Nachteil der Unterhaltung des Vakuums in den Kraftwerkskondensatoren während einer kurzen Ausfall- oder Abschaltperiode der Dampfturbinen liegt darin, daß während der Ausfallzeiten zusätzliche Energie verbraucht werden muß, um nur den Unterdruckzustand in den Kondensatoren aufrechtzuerhalten, wobei ein großer Teil der zusätzlichen verbrauchten Energie

einen Energieverlust darstellt, der aus dem kontinuierlichen Betrieb von Wasserumwälzpumpen im Dampfkraftwerk resultiert

V/enn z. B. die Umwälzpumpen im Dampfkraftwerk während einer kurzen Ausfall- oder Abschaltperiode der Dampfturbine abgeschaltet werden, um unnötigen Energieverbrauch zu vermeiden, wird das Vakuum im Innenraum der Kondensatoren aufgehoben, so daß das Dampfkraftwerk erneut angefahren werden muß, was relativ lang dauert Da ferner Kondensat in den Kondensatorep mit der Atmosphäre in Kontaki gelangt und Sauerstoff aufnimmt wird die Güte des Kondensats erheblich verschlechtert wodurch die Korrosionsrate ansteigt

Für den Betrieb der Umwälzpumpen zur Unterhaitung des Vakuums in den Kondensatoren eines Dampfkraftwerks während einer Ausfall- oder Abschaltperiode wird erhebliche Energie benötigt.

Angesichts der heutigen Bemühungen zur Energieeinsparung und -konservierung werden in Jer Stromerzeugung dienenden Dampfturbinenanlagen und anderen Anlagen immer häufiger Abschaltungen vorgenommen. Insbesondere werden Dampfturbinen mit kombiniertem Kreislauf mit großer Häufigkeit abwechselnd angefahren und abgeschaltet, so daß die vorgenannten Nachteile in relativ großem Umfang auftreten.

Es wurde bereits vorgeschlagen, zur Senkung der Energiekosten während einer Ausfall- oder Abschaltperiode die Umwälzpumpen mit etwa 5O°/oiger Last zu fahren, um das Vakuum im Kondensator zu unterhalten, indem z. B. jeweils nur eine der zwei normalerweise parallel arbeitenden Umwälzpumpen betrieben wird.

Ein hierbei auftretender Nachteil liegt jedoch darin, daß der Durchsatz des Kondensatorkühlwassers um etwa die Hälfte reduziert wird, so daß damit auch die Wassergeschwindigkeit um etwa die Hälfte reduziert wird; infolgedessen tendieren Verunreinigungen und Schmutzstoffe, z. B. Mikroorganismen oder Meeresorganismen aus Meereskühlwasser, dazu, an den Innenwandflächen der Kühlmittelleitungen anzuhaften und sich dort anzusammeln, was die Betriebszuverlässigkeit des Kraftwerks insgesamt beeinträchtigt und häufige zeitraubende Reinigungsvorgänge des Kühlmittelkreisl.'.ufs erforderlich macht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vakuumrückhalteeinrichtung der im Oberbegriff des Hauptanspruchs angegebenen Art dahingehend zu verbessern, daß ein Lecken von Sperrdampf in den mit der Turbine verbundenen Kondensator zuverlässig vermieden wird.

Zur Lösung dieser Aufgabe dienen die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1. Die Unteransprüche enthalten zweckmäßige weitere Ausbildungen.

Durch die Erfindung wird eine Vakuumrückhalteeinrichtung für Dampfkraftwerke angegeben, die die Abschaltung einer Wasserumwälzpumpe während einer kurzen Ausfall- oder Abschaltperiode einer Dampfturbine des Kraftwerks ermöglicht, während gleichzeitig in einem Kondensator des Kraftwerks ein Vakuum mit nur relativ geringem Energieaufwand zurückgehalten wird. Somit ist es möglich, etwaige Nachteile, die sich aus einer Verringerung oder Beseitigung des Vakuums im Kondensator während der kurzen Ausfall- oder Abschaltperiode ergeben, sowie das Anhaften von Schmutzstoffen oder Verunreinigungen im Kühlsystem, das aus dem Betrieb der Wasserumwälzpumpe mit verringertem Wasserdurchsatz während der Ausfallperiode resultieren kann, zu vermeiden.

In den Zeichnungen sind Ausffihrungsbeispiele der Erfindung dargestellt Es zeigt

F i g. 1 ein schematisches Diagramm eines Dampfkraftwerks, das mit einer Vakuumrückhalteeinrichtung ausgerüstet ist;

F i g. 2 ein schematisches Diagramm einer weiterer, Ausiührungsform eines Dampfkraftwerks mit einer Vakuumrückhalteeinrichtung;

F i g. 3 eine schematische Querschni'tsansicht eines kombinierten ersten und zweiten Stopfbuchsenkondensators in dem Dampfkraftwerk nach F i g. 3.

Gemäß F i g. 1 ist außer dem ersten Stopfbuchsenkondensator 9 ein zweiter Stopfbuchsenkondensator 12 getrennt vom ersten Kondensator 9 vorgesehen.

Der Leckdampf wird aus einer Abzugsöffnung B außerhalb einer Sperrdampfeinlaßöffnung A in den Kondensator 9 eingeführt und dort kondensiert; eine weitere Abzugsöffnung C ist nahe dem Kondensator 40 relativ zur Einlaßöffnung A vorgesehen., wobei diese Öffnung C mit der Luftabsaugvorrichtung 15 über eine innere Leitung 11 und den zweiten Stopfbuchsenkondensator 12 in Verbindung steht.

Der durch die Luftabsaugvorrichtung 15 induzierte Grad des Vakuumanziehungsvermögens ist normalerweise so eingestellt, daß er geringfügig höher als der Unterdruck innerhalb des Kondensators 40 ist. und durch geeignete Wahl und Anordnung von Stufer der Stopfbuchsendichtung 6 kann der Sperrdampf zum zweiten Stopfbuchsenkondensator 12 gezogen werden, der sonst aus der Stopfbuchsendichtung entsprechend dem Pfeil D in den Kondensator 40 austreten würde. Aufgrund des in F i g. 1 gezeigten Aufbaus wird verhindert, daß der Sperrdampf in den Kondensator 40 austritt, so daß das Vakuum im Kondensator 40 während eines kurzzeitigen Ausfalls oder Abschaltzustands des Dampfkraftwerks auch dann aufrechterhalten wird, wenn die Wasserumwälzpumpe 18 abgestellt ist. Infolgedessen sind die Anfahrvorgänge für das Dampfkraftwerk relativ einfach, und die zum erneuten Anfahren erforderliche Zeit wird beträchtlich verkürzt, während gleichzeitig auch der Energieverbrauch während der Ausfall- oder Abschaltzeit erheblich verringert wird.

Nach den Fig.2 und 3 können der erste und der zweite Stopfbuchsenkondensator 9, 12 zu einer Einheit kombiniert werden. Dies ist hinsichtlich der Kosten vorteilhaft und bringt in der Praxis großen Nutzen. Normalerweise wird als Kühlwasser für die Stopfbuchsenkondensatoren Kondensat verwendet, und in vielen Fällen ist die Kühlwassermenge im Vergleich zu der erforderlichen Wärmeübertragungsmenge zu groß. Infolgedessen besteht die Tendenz, daß die Stopfbuchsenkondensatoren einen relativ großen Durchmesser und eine relativ kurze axiale Länge aufweisen. Daher wird normalerweise ein Teil des zur Kühlung bestimmten Kondensats umgeleitet, um einen geeigneten Ausgleich hinsichtlich der Form der Stopfbuchsenkondensatoren vorzusehen. Der Aufbau nach den F i g. 2 und 3 kann ohne weiteres an Situationen angepaßt werden, bei denen eine zusätzliche Wärmemenge für den zweiten Stopfbuchsenkondensator benötigt wird, indem einfach die umgeleitete Kondensatmenge um einen gewissen Betrag verringert wird.

Wie insbesondere aus F i g. 3 ersichtlich ist, ist bei der integrierten Kondensatoreinheit 9,12 ein gemeinsames zylinderförmiges Außengehäuse 41 vorgesehen, das durch eine Trennwand 42 in eine obere und eine untere Kammer unterteilt ist, wobei die obere Kammer den ersten Stopfbuchsenkondensator 9 und die untere Kam-

mer den zweiten Stopfbuchsenkondensator 12 bildet. Durch die Kondensatleitung 17 zugeführtes Kondensat wird in ein im wesentlichen U-förmiges Rohr 43 eingeleitet, so daß das Innere beider Kondensatoren 9, 12 gekühlt werden kann. Das Gebläse 10 dient der Ableitung von nichtkondensiertem Gas.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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Claims

Patentansprüche:

J. Vakuumrückhakeeinrichtung für ein Dampfkraftwerk

— mit einer Turbine (2), einem der Turbine (2) zugeordneten Kondensator (40),

— mit einer Luftabsaugvorrichtung (15) zum Absaugen von Luft aus dem Kondensator (40),

— mit einer Stopfbuchsendichtung (6) zur Bildung einer Dampfdichtung für die Turbine (2),

— mit einem Sperrdampfverteiler (5), der mit der Stopfbuchsendichtung (6) verbunden ist und zur Versorgung der Stopfbuchsendichtung (6) mit Sperrdampf dient,

— mit einer äußeren Leitung (7), die mit der Stopfbuchsendichtung (6) an einer Steile außerhalb des Kondensators (40) verbunden ist, um Sperrdampf aus der Stopfbuchsendichtung (6) abzuleiten,

— mit einer mit der Stopfbuchsendichtung (6) nahe dem Kondensator (40) verbundenen inneren Leitung (11) zur Aufnahme von Sperrdampf aus der Stopfbuchsendichtung (6) und

— mit einem ersten Stopfbuchsenkondensator (9), der mit der äußeren Leitung (7) verbunden ist, um Sperrdampf aus der Stopfbuchsendichtung (6) abzuziehen und dem ersten Stopfbuchsenkondensator (9) zur Vermeidung eines Leckens von Sperrdampf in die Atmosphäre zuzuführen, wobei der Sperrdampfverteiler (5) in der Stopfbuchsendichtung (6) zwischen der äußeren Leitung (7) und der inneren Leitung (11) angeordnet ist,