DE69007300T2

DE69007300T2 - Verfahren und Vorrichtung zum Erosions-Korrosionsschutz von Dampfleitungen aus dem Hochdruckteil einer Turbine.

Info

Publication number: DE69007300T2
Application number: DE69007300T
Authority: DE
Inventors: Jacques Marjollet; Boris Perras
Original assignee: Stein Industrie SA
Current assignee: Stein Industrie SA
Priority date: 1989-01-06
Filing date: 1990-01-02
Publication date: 1994-06-30
Anticipated expiration: 2010-01-03
Also published as: EP0377435B1; KR0143774B1; RU1830106C; FR2641574A1; FI900023A; ZA9091B; JPH02289774A; US5025630A; JP2707347B2; FI900023A0; ES2050846T3; FR2641574B1; FI102557B; JPH02227504A; KR900011963A; FI102557B1; DE69007300D1; EP0377435A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erosions-/Korrosionsschutz von Dampftransportleitungen zwischen der Hochdruckstufe einer Sattdampfturbine eines Energie und/oder Dampf erzeugenden Kraftwerks und Körpern ihrer Niederdruckstufe einerseits und Erhitzern der Wärmetauscheranlage des Energie und/oder Dampf erzeugenden Kraftwerks andererseits, bei dem man durch Zentrifugierung den größten Teil des in den Entnahmen und den Naßdampfausgängen aus der Hochdruckstufe enthaltenen Wassers trennt, einen ersten Teil des so teilweise getrockneten Dampfes einer Überhitzung und/oder einer letzten Trocknung unterwirft und dann in die Körper dem Niederdruckstufe der Turbine einführt, während man einen komplementären Teil des so teilweise getrockneten Dampfes zu den Erhitzern schickt. Sie bezieht sich außerdem auf eine Vorrichtung zur Anwendung dieses Verfahrens.
Es ist bekannt, daß der von den Entnahmen oder dem Ausgang auf der Hochdruckstufe einer Sattdampfturbine stammende Dampf feucht ist (Wassergehalt etwa 10 bis 20%). Aufgrund seiner relativ hohen Strömungsgeschwindigkeit in den Dampftransportleitungen, sowohl in Richtung zur Niederdruckstufe der Turbine, als auch in Richtung zu den Dampferhitzern der Wärmetauscheranlage des Kraftwerks, führen die mitgerissenen Wasserpartikel zu einer ziemlich schnellen Erosion-Korrosion dieser Leitungen.
Die Druckschrift FR-A-2 509 901 beschreibt ein Atomkraftwerk mit Hochdruckturbine und Niederdruckturbine. Dem aus der Hochdruckstufe austretende Dampf wird in einem Separator sein Wasser entzogen. Ein erster Teil davon wird in einem Überhitzer erwärmt, ehe er in die Niederdruckstufe eindringt. Ein zweiter Teil wird zu einem Speisewasser-Vorerhitzer geschickt. Der Separator ist ein Kerzenfilter, und es ist keine Schlußtrocknung dieses zweiten Teils vorgesehen. Man verhindert daher nicht eine ziemlich schnelle Erosion-Korrosion der Dampftransportleitungen.
Es wurde bereits vorgeschlagen, den Wassergehalt des von den Entnahmen stammenden Dampfes auf einen Wert zu senken, der gering genug ist, um keine starke Erosion-Korrosion der Transportleitungen mehr zu verursachen. Man kann zu diesem Zweck Separatoren mit sehr rascher Zentrifugierung und koaxialen rohrförmigen Elementen verwenden, die stromabwärts einen axialen Dampfstrom mit verringertem Wassergehalt und einen peripheren Wasser- oder stark mit Wasser angereicherten Dampf strom erzeugen. Solche Separatoren sind in den Druckschriften EP-A-0 002 235, EP-A-0 005 493 und FR-A-2 558 741 im Namen der Anmelderin und von Electricité de France beschrieben.
Man kann so die Feuchtigkeit des in die stromabwärtigen Rohrleitungen eingeleiteten Dampfes auf weniger als 1% senken. Stromabwärts hinter dem Körper der Niederdruckstufe bewirkt man eine Überhitzung und/oder ein stärkeres Trocknen des am Eingang der Niederdruckstufe der Dampfturbine ankommenden Dampfes mittels Überhitzern, die rohrförmige Wärmetauscher mit Rohrbündeln aufweisen, die von wärmerem Wasserdampf unter größerem Druck durchströmt werden, und/oder Separatoren, die Pakete von parallelen Wellblechen aufweisen, wobei die Separatoren-Überhitzer insbesondere senkrecht sein können, wie z.B. in der Druckschrift der Anmelderin EP-A-0010261 beschrieben, oder waagrecht sein können, wie z.B. von der Art, die in der Druckschrift EP-A-0005225 beschrieben.
Eine Schutzvorrichtung dieser Art ist schematisch in der Figur 1 der beiliegenden Zeichnung dargestellt.
Der Hochdruckkörper 1 der Turbine zur Dampfentspannung ist auf der gleichen Welle lA wie seine Niederdruckkörper 34, 36, 38 angeordnet. Der Hochdruckkörper enthält zwei Reihen van Naßdampfausgängen 2, 4 einerseits und 3, 5 andererseits, die dazu bestimmt sind, die Niederdruckkörper mit den Hauptleitungen 20 einerseits und 21 andererseits zu verbinden. Außerdem sind Entnahmen 6 einerseits und 7 andererseits dazu bestimmt, Erhitzer 22A bzw. 23A der Wärmetauscheraniage des Kraftwerks zu speisen, die zum Beispiel das Erhitzen des Speisewassers des Kraftwerks zur Erzeugung von Energie und/oder Dampf bewirken. Auf den Entnahmeleitungen sind je schnelle Zentrifugalseparatoren einerseits 8, 10, 12 bzw. andererseits 9, 11, 13 angeordnet.
Stromabwärts hinter den schnellen Zentrifugalseparatoren münden die Leitungen 14 und 16 einerseits und 15 und 17 andererseits in die Hauptspeiseleitungen der Niederdruckstufe 20 und 21. Die Leitungen 18 und 19 bringen den Dampf zu den bereits erwähnten Erhitzern 22A und 23A.
Die Hauptleitungen 20 und 21 speisen die drei Niederdruckkörper der Turbine. Sie teilen sich in Leitungen 22, 24, 26 einerseits und 23, 25, 27 andererseits auf, in denen Separatoren-Überhitzer 28, 30, 32 einerseits und 29, 31, 33 andererseits angeordnet sind. Die verschiedenen Flüsse überhitzten und/oder getrockneten Dampfes münden dann in die Niederdruckkörper 34, 36, 38.
Diese Vorrichtung erlaubt es, in großem Maße die Erosion-Korrosion der Speiseleitungen der Niederdruck-Entspannungskörper und der Erhitzer zu vermeiden, benötigt aber die Installierung eines schnellen Separators auf jeder Dampfleitung. Die notwendige Anlage ist also ziemlich komplex und teuer.
Die Erfindung hat zum Ziel, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Erosions-Korrosions-Schutz der Dampfentnahmeund Dampfausgangsleitungen aus der Hochdruckstufe der Turbine und den Verbindungsleitungen in Richtung zu den Körpern der Niederdruckstufe und den Erhitzern der Wärmetauscheranlage das Kraftwerks anzugeben, die nur eine einfachere und preiswertere Anlage erfordert und doch ein genauso wirksames Trocknen des aus der Hochdruckstufe entnommenen Dampfes bewirkt.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß man den ersten Teil und den komplementären Teil des Dampfes gemeinsam durch Zentrifugieren trocknet, und daß man den komplementären Teil, der sich bei der gemeinsamen Trocknung ergibt, einem Schlußtrocknen durch Zentrifugierung unterzieht.
Gemäß einer ersten Ausführungsform entnimmt man den komplementären Teil des Dampfes, der zu den Erhitzern geschickt werden soll, an den Naßdampfentnahmeausgängen der Zentrifugalseparatoren, die die Gesamtheit des von der Hochdruckstufe der Turbine kommenden Naßdampfs bearbeiten, und unterzieht diesen komplementären Teil einer Endtrocknung durch Zentrifugierung nach seirier Entnahme. Gemäß einer anderen, günstigeren Variante entnimmt man diesen komplementären Teil des Dampfes an den Dampfentnahmeausgängen der Zentrifugalseparatoren, die die Gesamtheit des von der Hochdruckstufe der Turbine kommenden Naßdampfs bearbeiten, wobei dieser komplementäre Teil des Dampfes vor seiner Entnahme durch Zentrifugieren getrocknet wird.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung, die Zentrifugalseparatoren für den größten Teil des in den Entnahmen und den Naßdampfausgängen aus der Hochdruckstufe der Sattdampfturbine in dem Energie und/oder Dampf erzeugenden Kraftwerk enthaltenen Wassers, Transportleitungen für den Transport eines ersten Teils des in solchen Zentrifugalseparatoren teilweise getrockneten Dampfes zur Niederdruckstufe, Erhitzer und/oder Separatoren auf den Eingangsleitungen für den aus diesen Transportleitungen kommenden und in die Körper der Niederdruckstufe geförderten Dampf, sowie Transportleitungen für den Transport eines komplementären Teils des in den Zentrifugalseparatoren teilweise getrockneten Dampfes zu den Erhitzern der Wärmetauscheranlage des Kraftwerks aufweist, ist dadurch gekennzeichnet, daß die Zentrifugalseparatoren des Dampfes, der zur Niederdruckstufe übertragen werden soll, in Gruppen von mindestens zwei Ausgangs leitungen für diesen Dampf gruppiert sind und ebenfalls mit den Entnahmestellen des Dampfes verbunden sind, der zu den Erhitzern geschickt werden soll, daß die Leitungen für den Transport des getrockneten Dampfes zu den Erhitzern mit Ausgängen dieser Zentrifugalseparatoren verbunden sind und das Zentrifugal-Endtrocknungsmittel auf dem Weg des teilweise getrockneten Dampfes angeordnet sind, der zu den Erhitzern geschickt wird.
Gemäß einer ersten Variante sind die Leitungen für den Transport von Dampf zu den Erhitzern mit den Naßdampf-Entnahmeausgängen der Zentrifugalseparatoren verbunden und mit Hilfs-Zentrifugalseparatoren ausgestattet.
Gemäß einer zweiten, bevorzugten Variante sind die Leitungen zum Transport von Dampf zu den Erhitzern mit Trokkendampfausgängen der gemeinsamen Zentrifugalseparatoren verbunden, die auch die Leitungen zum Transport des Dampfes versorgen, der an die Körper der Niederdruckstufe der Turbine gefördert werden soll, und weisen keine getrennten Hilfs-Zentrifugalseparatoren auf. Die für die Dampftrocknung erforderliche Anlage ist so weiter verkleinert.
Nachfolgend werden als Beispiel und unter Bezugnahme auf die Figuren 2 bis 5 der beiliegenden Zeichnungen Vorrichtungen gemäß den beiden erwähnten Varianten der Erfindung beschrieben.
Figur 2 zeigt eine Vorrichtung gemäß der ersten Variante, die Hilfs-Zentrifugalseparatoren auf den Versorgungsleitungen der Dampferhitzer aufweist.
Figur 3 zeigt genauer im senkrechten Schnitt die Zentrifugalseparatoren der Vorrichtung der Figur 5 mit ihren Verbindungen.
Figur 4 zeigt einen Schnitt durch eine Ebene senkrecht zu der der Figur 3 gemäß der Achse IV-IV dieser letzteren.
Figur 5 zeigt eine Vorrichtung gemäß der bevorzugten Variante, in der die Versorgungsleitungen der Erhitzer schon in den schnellen Hauptseparatoren getrockneten Dampf erhalten, die sich auf den Versorgungsleitungen der Niederdruckkörper der Turbine befinden.
In Figur 2 empfangen die schnellen Zentrifugalseparatoren 40 und 41 je die Auslässe des Hochdruckkörpers 1 der Turbine entsprechend den Dampfentnahme- und Dampfausgangsleitungen 2, 4, 6 einerseits und 3, 5, 7 andererseits. Nasser Wasserdampf wird seitlich auf diesen Separatoren entnommen und durch die Leitungen 6 und 7 zu schnellen Hilfs-Separatoren 6A und 7A geschickt um hier getrocknet zu werden, wie in der Veröffentlichung "Moisture separation helps eliminate erosion-corrosion", Nuclear Engineering International März 1988, Seiten 43-44 beschrieben. Dann gelangt der Dampf von diesen Hilfsseparatoren durch die Leitungen 18 und 19 zu den Dampferhitzern 22A und 23A.
Wie in der in Figur 1 gezeigten Vorrichtung wird der in den Separatoren 40, 41 getrocknete Dampf durch die Hauptleitungen 20 und 21 zu den Überhitzerseparatoren 28, 30, 32 einerseits und 29, 31, 33 andererseits und dann zu den Niederdruckkörpern 34, 36, 38 der Turbine geschickt.
In den Figuren 3 und 4 gelangt der von der Hochdruckstufe der Turbine kommende Naßdampf Qp+Qs zur Wassertrennstufe, die in einem zylindrischen Tank 49 waagrechter Achse enthalten ist, und zwar durch die Stutzen 50, 51, die auf seiner oberen Mantellinie angeordnet sind. Auf den gleichen Achsen wie diese Stutzen, aber auf der unteren Mantellinie des Tanks, befinden sich Stutzen 52, 53 für den Auslaß von Trockendampf.
Auf den gemeinsamen Achsen der Stutzen 50, 52 einerseits und 51, 53 andererseits sind in dem Tank zwei Gruppen 40, 41 von zylindrischen Zentrifugaltrennzellen angeordnet, die den Durchsatz der beiden zu trocknenden Dampfkreisläufe behandeln.
Um einen guten Betrieb dieser Zellen zu bewirken, wird eine gewisse Menge Naßdampf Qs mit dem getrennten Wasser aus den Zellen 40, 41 in Höhe der kreisförmigen Lippen 42, 43 dein Rohre dieser Zellen 40, 41 entnommen. Das in den Zellen 40, 41 getrennte Wasser fließt nach unten im Inneren der Hülle 45 zu einem Entleerungs-Auslaßrohr 44 (Figur 4). Eine Menge Qs von Naßdampf fließt nach oben im Inneren dieser gleichen Hülle 45 um die Gruppen von Hilfs-Zentrifugaltrennzellen herum, von denen nur die Gruppe 46, die mit der Gruppe der Haupttrennzellen 41 verbunden ist, dargestellt ist. Der Naßdampf dringt dann in diese Gruppe von Hilfszellen ein. Das in den Zellen 46 abgeschiedene Wasser wird zu den Entleerungsrohren durch die Leitung 47 geleitet. Der Trockendampf strömt durch das Rohr 48 und gelangt zu den Dampferhitzern.
Der in den Hauptgruppen von Trennzellen 40, 41 getrocknete Dampf Qp wird durch die Ausgangsstutzen 52, 53 zu den Niederdruckkörpern der Entspannungsturbine geschickt.
Die in Figur 5 dargestellte Vorrichtung ist größtenteils gleich der der Figur 2, und die gemeinsamen Elemente werden nicht von neuem beschrieben. Aber der die Dampferhitzer 22A und 23A über Kreise 6 und 7 speisende Entnahmedampf wird im Inneren der Separatoren 40 und 41, die identisch den soeben beschriebenen und in den Figuren 3 und 4 dargestellten Separatoren sind, und nicht in Hilfsseparatoren getrocknet.
Diese Vorrichtung ist also noch einfacher, da sie nui zwei Gruppen von schnellen Zentrifugal-Trennzellen für die Gesamtheit der Leitungen zum Transport des Dampfes aufweist, der von der Hochdruckstufe der Turbine kommt.

Claims

1. Verfahren zum Erosions-Korrosions-Schutz von Dampftransportleitungen, die von der Hochdruckstufe (1) einer Sattdampfturbine eines Energie und/oder Dampf erzeugenden Kraftwerks einerseits zu Körpern (34, 36, 38) ihrer Niederdruckstufe und andererseits zu Erhitzern (22A, 23A) der Wärmetauscheranlage des Energie und/oder Dampf erzeugenden Kraftwerks führen, wobei man durch Zentrifugierung (40, 41) den größten Teil des in den Entnahmen und den Naßdampfausgängen aus der Hochdruckstufe enthaltenen Wassers abtrennt, einen ersten Teil des so teilweise getrockneten Dampfes einer Überhitzung und/oder einer Endtrocknung (28, 29, 30, 31, 32, 33) unterwirft und dann in die Körper (34, 36, 38) der Niederdruckstufe der Turbine einführt und einen komplementären Teil des so teilweise getrockneten Dampfes zu den Erhitzern (22A, 23A) schickt, dadurch gekennzeichnet, daß man den ersten Teil und den komplementären Teil des Dampfes gemeinsam durch Zentrifugieren (40, 41, Figur 2) trocknet, und daß man den komplementären Teil, der sich bei der gemeinsamen Trocknung ergibt, einem Schlußtrocknen durch Zentrifugierung (6A, 7A) unterzieht.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man den komplementären Teil Dampfes, der zu den Erhitzern geschickt werden soll, an den Dampfentnahmeausgängen der Zentrifugalseparatoren (40, 41) entnimmt, die die Gesamtheit des von der Hochdruckstufe der Turbine kommenden Naßdampfs bearbeiten, und daß man diesen komplementären Teil einer Endtrocknung (6A, 7A) durch Zentrifugierung nach seiner Entnahme unterzieht.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man den komplementären Dampfteil, der zu den Erhitzern geschickt werden soll, an den Naßdampfentnahmeausgängen der Zentrifugalseparatoren entnimmt, die die Gesamtheit des von der Hochdruckstufe der Turbine kommenden Dampfes bearbeiten, und daß man die Endtrocknung vor seiner Entnahme vornimmt.

4. Vorrichtung zum Erosions-Korrosions-Schutz von Dampftransportleitungen, die von der Hochdruckstufe (1) einer Sattdampfturbine eines Energie und/oder Dampf erzeugenden Kraftwerks einerseits zu Körpern (34, 36, 38) ihrer Niederdruckstufe und andererseits zu Erhitzern (22A, 23A) der Wärmetauscheranlage des Energie und/oder Dampf erzeugenden Kraftwerks führen, wobei die Vorrichtung Zentrifugalseparatoren für den größeren Teil des in den Entnahmen und den Naßdampfausgängen aus der Hochdruckstufe enthaltenen Wassers, Transportleitungen zum Transport des in solchen Zentrifugalseparatoren teilweise getrockneten Dampfes zu den Erhitzern, gemeinsame Transportleitungen des in solchen Separatoren getrockneten Dampfes zum Niederdruckstufe der Turbine und Überhitzer und/oder Separatorren an den Einlaßrohrleitungen für den Dampf aufweist, der von den gemeinsamen Leitungen kommt und zu Körpern der Niederdruckstufe gelangt, dadurch gekennzeichnet, daß die Zentrifugalseparatoren für den Dampf, der zur Niederdruckstufe übertragen werden soll, in Gruppen (2, 3; 4, 5) von mindestens zwei Dampfentnahmeleitungen gruppiert sind (40, 41) und ebenfalls mit den Auslässen des Dampfes verbunden sind, der zu den Erhitzern (22A, 23A) geschickt werden soll, daß die Leitungen (6, 18; 7, 19) für den Transport des getrockneten Dampfes zu den Erhitzern mit Ausgängen dieser Zentrifugalseparatoren verbunden sind, und daß Zentrifugal-Endtrocknungsmittel auf dem Weg des teilweise getrockneten Dampfes angeordnet sind, der zu den Erhitzern geschickt werden soll.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitungen (6, 18; 7, 19) für den Transport von Dampf zu den Erhitzern (22A, 23A) mit Naßdampf-Entnahmeausgängen der Zentrifugalseparatoren (40, 41) verbunden und mit Hilfs-Zentrifugalseparatoren (6A, 7A) ausgestattet sind.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitungen (6, 7) zum Transport von Dampf zu den Erhitzern (22A, 23A) mit den Trockendampf-Entnahmeausgängen der Zentrifugalseparatoren (40, 41) verbunden sind und keine getrennten Hilfs-Zentrifugalseparatoren aufweisen.