DE944856C - Verfahren zum Kleinstlastbetrieb eines Zwangdurchlaufkessels - Google Patents

Description

• Verfahren zum Kleinstlastbetrieb eines Zwangdurchlaufkessels Bei Kraftanlagen mit Zwangdurchlaufkessieln bereiten zwei Betriebsfälle Schwierigkevten, nämlich einmal das Anfahren und zum andern der Betrieb hei Kleinstlas@t. Obgleich die Erfindung en zweiten Betriebsfall betrifft, kann im. Hinblick auf -den Stand der Technik das Anfahren nicht unberücksichtigt bleiben. -Hierzu wird im folgenden noch Näheres zu sagen sein.
• Es sei angenommen, der Kessel solle längere Zeit mit sehr kleiner Last, :etwa r o %, gefahren werden., z. B. weil der neu aufgestellte elektrische Stromerzeuger an Ort und Stelle getrocknet werden muß, was mehrere Tage oder Wochen dauern kann. Feuerseitig läßt sich diese kleine Last mit öl-,gefeuerten Zusatzbrennern fahren. Es. wäre jedoch nicht möglich, auch mit der Speisewassermenge auf t o % herunterzugehen, weil: dann die Strömung innerhalb des Rohrsystems unstabil werden würde und Rohrverbrennungen eintreten würden,- Man hat deshalb eine Kesselschaltung @entwickelt, die auch bei kleinster Last ;einen hinreichenden Wasserdurchfluß durch die ,gefährdete Zone sicherstellt, und zwar folgendermaßen: Der Weg zwischen Verdampferteil und üb:erhitzer wird durch eine Trommel unterbrochen, in die dveletzte Verdampferheizfläche ein Gemisch aus Dampf und Wasser abgibt. Der hier abgeschiedene Dampf strömt durch den überhitzen zur Kraftmaschine, wähnend das abgeschiedene Wasser vor der letzten Verdampferheizfläche dem Durchflußsystem des Kessels wieder zugeführt wird. Auf diese Weise ist sichergestellt, daß der gefährdete Heizfiäcihenteil immer von einer hinreichenden Wassermenge durchströmt wird. Außerdem bietet der Wasserstand in -der Trommel die Möglichkeit, die @eingespreiste Wassermenge so zu regeln, daß in der Trommel immer &n:e genügende Wassermenge anfällt. Der Wert dieser Schältang liegt darin, daß der überhitzer auch bei den kleinsten Lasten in Betrieb isst, die Kraftmaschmne also überhitzten Dampf erhält.
• Auf dem Grundgedanken dieser Schaltung baut sich .auch die Erfindung auf, wandelt ihn jedoch in folgender Weise ab: Die Trennung von Dampf und Flüssigkeit, also der Ab:s,eheäder, wird nicht in den Hauptstrom gelegt, sondern . im Nebenschluß zu ihm in der Weise, daß @er bei überschneiten der Kleinstlast abschaltbar ist. Außerdem wird der Kessel bei Kleinstlast nicht mit dem Betriebsdruck gefahren, sondern mit einem wes-entlicb verringerten Druck.
• Die günstigste Schaltung ergibt sich weiter, wenn man in den Hauptstrom einen Dampf-Wasser-Trenner reinschaltet, .aus dem das Wasser in den absperrbaren Umlauf . geführt wird, während der Dampf zum überhitzer weiterströmt.
• Diese Schaltung ergibt vor allem zwei Vorteile. Der erste Vorteil. ist der, daß,der Abscheider nicht für den vollen: Betriebsdruck gebaut zu werden braucht, was bei seiner Einschaltung in den Hauptstrom erforderlich ist; sondern nur für den wesentlich niedrigeren Druck des Schwächlasthetriebes. Der zweite Vorteil besteht darin, daß man keine Absperromgane für hohe Drücke und Temperaturen in den Hauptstrom einschalten maß. Es wäre näm=-lich denkbar, auch bei der bekannten Schaltung die zum Trennbehältex führende Leitung und die von ihm zu@x überhitzer führende Leitung durch ein absperrbares Leitungsstück zu überbrücken und hinter die übierbrückunrg Absperrventie zu schalten um bei Kleinsitlast die unmittelbare Verbindung zwischen Verdampfer und überhitzer zu unterbrechen und den Strom über die Trommel zu führen, bei Normallast dagegen die Überbrückung zu öffnen und dafür den Trenner abzuschalten. Das würde aber im Hauptstrom Ventile für hohe Drücke trnd Temperaturen erfordern, die man, nach Möglichkeit vermeiden soll.
• Diese Darlegungen geben jetzt Veranlassung zu einer bekannten Anfahrschaltung, also nicht Schwachlastschaltung, überzugehen, die zunächst eine .gewisse Ähnlichkeit mit der Schwachlastschaltung zeigt, betrieblich aber grundsätzlich' verschieden, ist. Es wird .auch hierbei wieder ein Trenner für Dampf und Flüssigkeit vorgesehen, und zwar parallel zur Kessielheiz$äche; diesmal aber parallel zum ,gesamten Kessel, also auch zum überhitzer. Beim Anfahren, das unter einem niedrigeren als dem Betriebsdruck vonstatten geht, wird eine gewisse Dampfmenge im Trenner frei, mit deren Hilfe die Maschine angewärmt und. angefahren wird, ohne jedoch hierbei Belastung aufzunehmen. Mit steigender Wärmeaufnahme des Kessels vergrößert sich der Dampfanteil des Gemisches, bis -schließlich reiner Sattdampf und anschließend überhitzter Dampf entsteht. Man kann nun nach: und nach die Verbindung zwischen Überhitzer und Maschine herstellen und gleichzeitig die Dampfentnahme aus dem Trenner mehr und mehr drosseln. Es entsteht eine steigende Mischtemperatur, bis schließlich,der Speicherabgeschaltet und die Maschine nur mit überhitztem Dampf betrieben wird, so daß sie jetzt Last aufnehmen kann. Damit ist der grundsätzliche Unterschied gegeben. Sobald die Maschine überhitzten Dampf erhält, soll sie belastet werden können. Jetzt versagt aber die Schaltung, wenn eine Kleinstlast gefahren werden soll. Denn ,nun maß ja die erzeugte Dampfmenge und damit die eingespeiste Wassermenge der Maschinenbelastung entsprechen. Das geht aber aus den dargelegten . Gründen nicht. Die renngespeiste Wassermenge oder besser die ü1 der gefährdeten Zone des Durchlaufsystems strömende Arbeitsmittelmenge maß größer als die der Klevnstlast entsprechende Menge sein (etwa 3o % Arbeitsmittelmenge bei io % Last). Das läßt diese Anfahrschaltung nicht zu. Wollte man den Schwachlastbetrieb mit der Anfahrschaltung durchführen, so würde die Maschine nicht mit überlfitztein, sondern nur mit Sattdampf arbeiten können, was man wegen der Gefährdung des Niederdruckteiles der Turbine durch überhöhten Feu@chtigkeitsgeliaIt nicht zulassen darf. Man sieht also, welche Bedeutung . es hat, wenn die Erfindung in übereinsitimmung mit der bereits erläuterten älteren Schaltung den Umlauf vor .dem überhitzer abzweigt, so daß der übierhi.tzer in seiner Funktion nicht beeinflußt wird.
• Die Erfindung sei an Hand .des Schaltbildes dea Zeichnung erläutert. i ist die Speisepumpe, z der Vorwärmer, 3 .der Verdampfungsbeil, q. der überhitzer, 5 :die Kraftmaschine; 6 der Zwisch enüberhitzer. In dem gefährdeten Heizflächenteil wird entsprechend der älteren Schaltung bei Kleinstlast ein Umlauf einer entsprechend großen Wassermenge aufrechterhalten, jedoch in neuartiger Weise. Die Trommel g, aus der das Wasser über eine Pumpe 8 an den Anfang des Vexdampferteiles zurückgeführt wird, ist jetzt im Nebens,chluß über die Leitung 7 angeschaltet. Ventile i i und i,-;, ermöglichen, es, die Trommel g bei überschreiten dien Kleinstlast vom Umlauf abzuschalten. Außerdem -ist die Leitung 7 an einen Abs,cheider io im Hauptstrom eingeschaltet, so daß es keiner Ventile, im Hauptstrom bedarf. Betrieblich gehört weiter zu der Schaltung, daß die Kleinstlast mit einem weit unterhalb des Betriebsdruckes liegenden Druck gefahren werden soll. Das bedeutet aber jetzt, daß auch der Konzessionsdruck für die Trommel g entsprechend niedrig sein darf. Ein Sicherheitsventil 13 sorgt dafür, daß bei fehlerhafter Bedienung des Ventils i i kein Schaden entstehen kann. Unter Umständen kann man in die Leitung 7 auch noch ,eine Begrenzungsdrossel einschalten, damit, wenn bei Normallast fehlerhafterweise Ventil i i geöffnet werden sollte, infolge des kritischen Druckverhältnisses nicht mehr, Dampf in die Trommel gelangen kann, als es der Kleinstlast entsprechen würde.
• Wenn man Bedenken haben sollte, daß der Druckunterschied zwischen drei Wasserabscheider io und der Trommel 9 nicht hinreicht, um ein genügendes Strömungsgefälle zu schaffen, -so kann man eine entsprechend enge Verbindung über die Leitung i q. und den Zwischenüberhitz.er 6 zu der entsprechenden Druckstufe der Turbine herstellen. Man. hat dann noch den Vorteil einer gesteigerten Kühlung des Zwischenüberhitzers.
• Falls man befürchten muß, daß das zufließende Wasser vor der Umwälzpumpe infolge Dampfbildung abreißt, kann man dem durch Einschaltung eines Kühlers vorbeugen. Es erscheint zweckmäßig, in diesem Fall diesen Kühler nicht mit Wasser, sondern mit der Verbrennungsluft des Kessels zu beaufschlagen. Sollte in der Anlage an sich schon ein dampfbeheizter Lufterhitzer vorgesehen sein, so kann man diesen beim Kleinstlastbetrieb dazu verwenden, das Wasser vor der Umlaufpumpe entsprechend zu kühlen. Das würde zwar unter Umständen eine gewisse Erhöhung der Druckfestigkeit des Lufterhitzers bedeuten, die aber praktisch nicht ins Gewicht fallen würde.

Claims (5)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zum Kleinstlastbetrieb eines Zwangdurchlaufkessels, bei dem zusätzlich zum Durchfluß der für den Kleinstlastbetrieb benötigten Dampfmenge innerhalb des durch Instabilitätserscheinungen gefährdeten Teiles des Rohrsystems ein Zwangumlauf einer bestimmten Wassermenge aufrechterhalten wird und der für den Kleinstlastbetrieb benötigte Dampf aus dem entstehenden Dampf-Flüssigkeits-Gemisch abgeschieden wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Kleinstlastbetrieb mit einem wesentlich unter dem Betriebsdruck liegenden Druck durchgeführt wird und der Umlauf über einen im Nebenschluß zum Hauptstrom liegenden abschaltbaren Behälter geführt ist.
2. 2. Dampferzeuger für das Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der abschaltbare Behälter (9) des zusätzlichen Umlaufes über einen im Hauptstrom liegenden Trenn-er (i o) angeschaltet ist.
3. 3. Kessel nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß zur Abgrenzung der bei Vollast und versehentlicher öffnung des Ventils in den Sammelbehälter :einströmenden Dampfmenge in die Verbindungsleitung zwischen Absche@der und Sammelbehälter :eine Begrenzungsdrossel eingebaut ist. q.
4. Kessel nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Sammelbehälter zur Erzengungeines Druckgefälles zwischen ihm und dem Abscheider über eine Drosselstelle mit einer Stelle ,geringeren Druckes, z. B. mit dem Zwischenüb,erhi:tzer der Turbine, verbunden ist.
5. 5. Kessel nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Sammelbehälter und Umwälzpumpe ein als Luftvorwärmer ausgebildeter Kühler eingeschaltet ist. Angezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 723 86o; britische Patentschrift Nr. 5o6388; deutsche Patentanmeldung p 9729 1 a / 13 g.