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Anordnung zum Antrieb der Dampfumwälzpumpen bei der Hochdruckdampferzeugung
durch überhitzten, zwangsläufig im Kreislauf geförderten Dampf als Wärmeträger Bei
Dampfkraftanlagen ist es für den Antrieb von Hilfsmaschinen durch Dampfmaschinen
üblich, den Auspuffdampf der Hilfsmaschinen zur Vorwärmung des Speisewassers auszunutzen
und den Antriebsdampf vorzugsweise aus den Hauptmaschinen der Anlage durch Anzapfung
zu entnehmen. Der Auspuffdampf wird dabei durch die je nach der Belastung in die
Kessel gespeiste Wassermenge bzw. die aus den Kondensatoren .der Hauptmaschinen
jeweils anfallende Kondensatmenge niedergeschlagen. Eine bekannte Vorrichtung sieht
hierfür einen Behälter vor, der mittels einer Verbindung seines Dampfraumes mit
den Kondensatoren der Hauptmaschinen unter Unterdruck gehalten wird. Das Kondensat
wird aus den Hauptkondensatoren in diesen Behälter derart eingeführt, daß es in
dem freien Raum des Behälters herunterfällt und hierbei den Dampf niederschlägt.
Danach sammelt es sich zusammen mit dem Kondensat des Auspuffdampfes der Hilfsmaschinen
am Boden des- Behälters, von wo es von den Kesselspeisepumpen abgesaugt wird. Der
Unterdruck in dem Behälter stellt sich hierbei entsprechend der Temperatur des erwärmten
Kondensats ein.
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Während diese bekannten Einrichtungen bei Dampfanlagen beispielsweise
mit normalen Wasserrohrkesseln unter allen Betriebsverhältnissen in der Lage sind,
die Abwärme der Hilfsdampfmaschinen voll auszunutzen, ist dies bei Anlagen mit Dampferzeugern
nach Art der als Löfflerkessel bekannten nicht der Fall. Denn bei solchen Kesseln
ergibt die Dampfumwälzpumpe, die für gewöhnlich durch Dampfmaschinen angetrieben
wird und eine verhältnismäßig große Leistung erfordert, wesentlich andere Verhältnisse
bezüglich der Abhängigkeit der Hilfsmaschinenleistung von der Belastung der Kessel,
als sie bei Kesseln anderer Art herrschen. Bei gewöhnlichen Wasserrohrkesseln beispielsweise
ändert sich die erforderliche Hilfsmaschinenleistung höchstens linear. mit der Belastung
der Kessel; d. h. im Verhältnis zur Belastung und somit zu der jeweils gespeisten
Wassermenge ist sie im wesentlichen gleichbleibend. Bei Löfflerkesseln dagegen nimmt
der Leistungsbedarf der Dampfumwälzpumpe mit.angenähert der 3. Potenz der Kesselbelastung
zu, und bei auftretenden Belastungssteigerungen erfordert die Dampfumwälzpumpe darüber
hinaus sogar noch eine höhere Leistung, als der neuen Belastung entspricht, damit
der Kessel der Belastungssteigerung folgen kann und der zunächst eintretende Druckabfall
wieder aufgeholt wird. Sobald dann die Niederschlagung des Auspuffdampfes von der
Antriebsturbine der Umwälzpumpe wie bei den bekannten Anlagen nur mit der augenblicklich
gespeisten Wassermenge erfolgt,
kann nicht die gesamte Dampfmenge
niedergeschlagen werden, und es entstehen bedeutende Wärme- und Kondensatverluste.
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Um diese Verluste bei Anlagen nach Art der Löfflerkessel möglichst
zu vereiden, wird erfindungsgemäß ein Vorratsbehälter angeordnet, in den einerseits
das Kondensat der Hauptmaschinen bzw. allgemein das Speisewasser und andererseits
der Auspuffdampf von den Antriebsmaschinen für die Umwälzpumpen geleitet wird und
der eine so große Wasserenge enthält, daß sie bei auftretenden Belastungssteigerungen
die erhöhte Auspuffdampfmenge von den Antriebsmaschinen für die Umwälzpumpen aufnehmen
kann.
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Indem dieser Vorratsbehälter in an sich bekannter Weise durch Absaugung
der Luft, insbesondere durch Anschluß an die Kondensatoren der- Hauptmaschine unter
Unterdruck gehalten wird, wird dabei die starke Veränderlichkeit. des Leistungsbedarfes
der Dampfumwälzpumpen dazu ausgenutzt, um mit abnehmender Belastung der Kessel noch
den Dampfverbrauch der Dampfumwälzpumpen verhältnismäßig zu verringern und damit
die Wärmeaufnahmefähigkeit des Vorratsbehälters für Belastungssteigerungen noch
mittelbar zu erhöhen. Bei Anlagen beispielsweise mit gewöhnlichen Wasserrohrkesseln
bleibt die Temperatur des von dem Abdampf der Hilfsmaschinen vorgewärmten Speisewassers
bei linearer Veränderlichkeit der Hilfsmaschinenleistung mit der Kesselbelastung
angenähert gleich. Bei Anlagen nach der Erfindung dagegen ergibt sich bei kleinen
Belastungen eine niedrigere Temperatur als bei Vollast, und infolgedessen nimmt
der Druck in dem Vorratsbehälter mit der Belastung ab. Somit wird das Druckgefälle
für den Antriebsdampf der Dampfumwälzpumpen größer und infolgedessen die Wärmezufuhr
zu dem Vorratsbehälter verhältnismäßig kleiner, wodurch sich eine stärkere Abnahme
derTemperatur einstellt, als derAbnahme des Leistungsbedarfes entspricht. Bei Entnahme
des Antriebsdampfes aus den Hauptmaschinen wird hierbei die Abnahme des Anzapfdruckes
mit der Belastung weitgehend ausgeglichen.
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Um diesen Vorteil voll ausnutzen zu können, wird für Anlagen, bei
denen der Antriebsdampf aus den Maschinen durch Anzapfung entnommen wird, erfindungsgemäß
weiter vorgeschlagen, die Antriebsturbinen der Dampfumwälzpumpen zusätzlich noch
an das Hochdrucknetz über eine Schalt- und Drosselstation anzuschließen, die bei
Unterschreitung eines bestimmten Anzapfdruckes unter Absperrung der Anzapfstellen
öffnet und dann einen höheren Druck vor den Hilfsdampfmaschinen als den Grenzdruck
für deren Abschaltung von den Anzapfstellen einstellt. Hierdurch wird verhindert,
daß der Dampfverbrauch der Hilfsdampfmaschinen bei kleinen Belastungen infolge des
sinkenden Anzapfdruckes einen gewissen Betrag übersteigt und daß der Vorratsbehälter
unverhältnismäßig große Abmessungen erhält. Dies ist für Anlagen, bei denen jeder
Hauptturbine mehrere Kessel zugeordnet sind, von besonderer Wichtigkeit für den
Betriebsfall, daß bei Teillast der Turbine nicht alle Kessel in Betrieb gehalten
werden. Die in Betrieb befindlichen Kessel sind dann hoch belastet, und derLeistungsbedarf
ihrerUmwälzpumpen ist entsprechend hoch; der An"zapfdruck an der Hauptturbine ist
dagegen niedrig.
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In der Zeichnung ist als Beispiel das Schaltbild einer Kondensationsdampfkraftanlage
mit Löfflerkesseln mit der Anordnung nach der Erfindung gezeigt.
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Die Anlage umfaßt drei Löfflerkessel i mit den Kesseltrommeln 2, den
Dampfumwälzpumpen 3 und ihren Antriebsturbinen 4, den Feuerungen 5, den Strahlungsüberhitzern
6 und den Nachüberhitzern 7 sowie zwei Hauptturboaggregate 8 mit ihren Kondensatoren
g. Der Antriebsdampf für die Hilfsturbinen 4 wird den Hauptturbinen 8 bei =o abgezapft
und durch Leitung =i auf die einzelnen Hilfsturbinen 4 verteilt. Der Abdampf der
Hilfsturbinen 4 wird dann wiederum in einer Leitung 12 gesammelt und durch Leitung
13 in den Wasserraum eines Vorratsbehälters 14 eingeblasen, dem das Kondensat aus
den Kondensatoren 9 durch Pumpen 15 zugedrückt wird und aus dem das Speisewasser
dann beispielsweise durch die Hauptspeisepumpe 16 entnommen wird. Der Wasserinhalt
des Vorratsbehälters ist so bemessen, daß er bei auftretenden Belastungssteigerungen
die erhöhte Auspuffdampfmenge der Hilfsturbinen 4 aufnehmen kann.
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Dieser Vorratsbehälter 14, in den auch noch Abdampf aus anderen Quellen
eingeführt werden kann, ist mit seinem Dampfraum durch Leitung 17 unter Zwischenschaltung
von Blenden 18 an die Kondensatoren 9 angeschlossen, so daß sich in ihm in an sich
bekannter Weise ein Unterdruck entsprechend der Temperatur seines Wasserinhalts
einstellt. Der Druck nimmt mit der Belastung infolge der relativen Abnahme des Leistungsbedarfes
ab. Hierdurch wird der relative Dampfverbrauch der Hilfsturbinen 4 mit der Belastung
verringert, und dies bewirkt eine verstärkte Abnahme des Unterdrucks in dem Vorratsbehälter
14 mit der Belastung.
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Von der Abdampfleitung 13 führt ferner eine unmittelbare Verbindung
=g zu den Kondensatoren g. Bei Erreichung einer bestimmten Temperaturdruckgrenze
in dem Vorratsbehälter 14 wird diese Verbindungsleitung =g durch . das Umschaltventil
2o geöffnet, wie durch die Impulsleitung 21 angedeutet ist. Außerdem ist der Vorratsbehälter
14 noch mit einem Sicherheitsventil 22 versehen.
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Die Hilfsturbinen 4 sind durch die Sammelleitung 23 und die Einzelleitungen
24 hinter den Strahlungsüberhitzern 6 der Kessel i über eine
Schalt-
und Drosselstation 25 gleichzeitig an das Hochdrucknetz angeschlossen. Bei Unterschreitung
eines bestimmten Anzapfdruckes an den Hauptmaschinen 8 werden diese durch Absperrorgane
26 von der Sammelleitung ii abgeschaltet, und gleichzeitig wird die Verbindung der
Sammelleitung ii mit dem Hochdrucknetz durch die Schaltstation 25 geöffnet. Dieser
Vorgang wird durch ein Steuerorgan 27 bewirkt, welches von dem Dampfdruck an den
Anzapfstellen io betätigt wird, wie durch die Impulsleitung 28 angedeutet ist. Als
Druckmittel für die Betätigung der Schaltstation 25 und der Absperrventile 26 evtl.
auch des Umschaltventils 2o in der Abdampfleitung 13 zum Vorratsbehälter 1q. wird
Öl aus den Oldruckanlagen der Dampfumwälzpumpen 3 über die Leitungen 29, 30,
31 und 32 benutzt. Die Absperrorgane 26 können aber auch einfache Rückschlagklappen
sein. Nach Umschaltung der Hilfsturbinen q. auf gedrosselten Hochdruckdampf wird
in der Sammelleitung ii ein höherer Druck eingestellt als der Grenzdruck für die
Abschaltung von den Hauptturbinen B.
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Der Antriebsdampf für die Hilfsturbinen q. wird jeweils nur einer
der Hauptmaschinen 8 bzw. einem der Kessel i entnommen. Hierzu sind an den Anzapfstellen
io der Hauptturbinen 8 und in den Leitungen 24 für die Entnahme des Hochdruckdampfes
für den Antrieb der Hilfsturbinen 4. Absperrventile 33 angeordnet.