DE965330C

DE965330C - Forced-through steam generator with extraction line for removing working media from the pipe system

Info

Publication number: DE965330C
Application number: DES37288A
Authority: DE
Original assignee: Sulzer AG
Current assignee: Sulzer AG
Priority date: 1953-12-24
Filing date: 1954-01-24
Publication date: 1957-06-06

Description

Zwangdurchlauf-Dampferzeuger mit Entnahmeleitung zum Abführen von Arbeitsmittel aus dem Rohrsystem Die Erfindung bezieht sich auf einen Zwangdurchlauf-Dampferzeuger mit einer Entnahmeleitung zum Abführen von Arbeitsmittel aus dem Dampferzeugerrohrsystem und zur Rückführung in den Arbeitsmittelkreislauf vor der Speisepumpe und mit einem Wärmeaustauscher, in dem das abgeführte Arbeitsmittel Wärme an das noch flüssige Arbeitsmittel abgibt. Sie ist dadurch gekennzeichnet, daß in der Entnahmeleitung hinter dem Wärmeaustauscher ein Durchflußregelorgan angeordnet ist. Das Durchflußregelorgan kann in Abhängigkeit von dem Druck im Wärmeaustauscher, es kann auch in Abhängigkeit von einer Temperaturmeßstelle im Dampferzeugerrohrsystem beeinflußt sein. ' Mit Hilfe der Erfindung wird angestrebt, den Druck auf der Primärseite eines Wärmeübertragers möglichst hoch zu halten, damit das hindurchfließende Arbeitsmittel eine große Wärmemenge an das Speisewasser auf der Sekundärseite des Wärmeaustauschers übertragen kann. Bei einer bekannten Anlage, bei welcher diese Aufgabe gelöst werden soll, wird-das von der Primärseite des Speisewasservorwärmers abfließende Arbeitsmittel in eine Zwischenstufe einer Gliederpumpe eingeführt. In der Primärseite herrscht dann immer etwa der gleiche Druck wie in der Zwischenstufe. Da die Aufnahmefähigkeit dieser Zwischenstufe begrenzt ist, läßt sich eine Regelung der Menge des in die Primärseite des Wärmeaustauschers eingeführten Arbeitsmittels praktisch nur über einen kleinen Bereich mit Hilfe eines vor dem Wärmeaustauscher angeordneten Ventils durchführen. Diese Anordnung kann zudem in der Praxis nur für niedrige Drücke Verwendung finden, da eine Dichtung derartiger Pumpen bei hohen, insbesondere überkritischen Drücken nicht möglich ist.Forced-through steam generator with extraction line for discharging Working equipment from the pipe system The invention relates to a once-through steam generator with an extraction line for discharging working fluid from the steam generator pipe system and for return to the working medium circuit upstream of the feed pump and with a Heat exchanger in which the discharged working fluid is transferred to the still liquid Supplies work equipment. It is characterized in that in the extraction line a flow control element is arranged behind the heat exchanger. The flow control organ can depend on the pressure in the heat exchanger, it can also depend be influenced by a temperature measuring point in the steam generator pipe system. ' With The aim of the invention is to reduce the pressure on the primary side of a heat exchanger to be kept as high as possible so that the working fluid flowing through it has a large amount of heat can be transferred to the feed water on the secondary side of the heat exchanger. In a known system in which this task is to be achieved, that will Working fluids flowing off the primary side of the feed water preheater in an intermediate stage of a section pump was introduced. In the primary side then prevails always about the same pressure as in the intermediate stage. Because the receptivity this intermediate stage is limited, a regulation of the amount of in the Primary side of the heat exchanger introduced working medium practically only over a small area with the help of a valve placed in front of the heat exchanger carry out. In addition, this arrangement can only be used for low pressures in practice find, as a seal of such pumps at high, especially supercritical Pressing is not possible.

Der Vorschlag, in der Entnahmeleitung hinter dem Wärmeaustauscher ein Durchflußregelorgan vorzusehen, um dadurch den Druck im Wärmeaustauscher möglichst hoch zu halten, ist auch einer anderen bekannten Anlage nicht zu entnehmen, bei der lediglich der Flüssigkeitsstand in einem Oberflächenkondensator durch ein Abflußventil in der Kondenswasserleitung auf der erforderlichen Höhe gehalten werden soll.The proposal in the extraction line behind the heat exchanger to provide a flow control member to thereby reduce the pressure in the heat exchanger as possible to keep high, is also not to be found in another known system which is merely the liquid level in a surface condenser through a drain valve should be kept at the required height in the condensation water pipe.

Es ist bereits bekannt, zur Begrenzung des Abfalls der Heißdampftemperatur bei Zwangdurchlauf-Dampferzeugern Arbeitsmittel unmittelbar aus dem Zwangstrom des Dampferzeugers zu entnehmen. Hierbei führt eine Entnahmeleitung, welche zu Beginn ein von einer Temperaturmeßstelle beeinflußbares Durchflußregelorgan besitzt, vorzugsweise über die Primärseite eines Wärmeaustauschers, in welchem der Wärmeinhalt des entnommenen Arbeitsmittels an das noch flüssige Arbeitsmittel abgegeben werden soll, in den Kreislauf des Arbeitsmittels zurück. Da das entnommene Arbeitsmittel meistens eine höhere Temperatur besitzt als der zum Beheizen der üblichen Speisewasservorwärmer benutzte Anzapfdampf, wird der Wärmeaustauscher vorteilhaft hinter den letzten, vom Anzapfdampf beheizten Speisewasservorwärmern in das Rohrsystem eingebaut, damit das hohe Temperaturniveau ausgenutzt und nicht etwa die Wirksamkeit der Anzapfdampfvorrichtung beeinträchtigt wird.It is already known to limit the drop in superheated steam temperature In the case of once-through steam generators, working fluid is taken directly from the forced flow of the To be taken from the steam generator. Here, a removal line leads, which at the beginning has a flow control element that can be influenced by a temperature measuring point, preferably Via the primary side of a heat exchanger, in which the heat content of the extracted Working medium is to be delivered to the still liquid working medium, in the Cycle of the working medium back. Since the equipment removed is usually a has a higher temperature than that for heating the usual feed water preheater used bleed steam, the heat exchanger is advantageously behind the last, by the bleed steam heated feed water preheaters built into the pipe system, so exploited the high temperature level and not the effectiveness of the bleed device is affected.

Führt nun die Entnahmeleitung hinter dem Wärmeaustauscher direkt zu einer Stelle niedrigen Drucks im Rohrsystem, beispielsweise in den Speisewasserbehälter, so tritt der gesamte Druckabfall an dem Durchflußregelorgan zu Beginn der Entnahmeleitung auf. Im Wärmeaustauscher herrscht primärseitig etwa der gleiche Druck wie im Speisewasserbehälter. Diesem Druck ist aber eine Temperatur zugeordnet, bei welcher das Arbeitsmittel kondensiert. Ist die Temperatur des flüssigen Arbeitsmittels im Rohrsystem bereits höher als diese Kondensationstemperatur, so wird das entnommene Arbeitsmittel nicht kondensiert, sondern strömt als Dampf ohne Abgabe seiner Kondensationswärme in den Speisewasserbehälter und kann, falls dort der Druck zu groß wird, in den Kondensator abgeblasen werden, wo der Wärmeinhalt des- Arbeitsmittels ungenutzt vom Kühlmittel abgeführt wird. Da das zuströmende Speisewasser aber bereits im Speisewasserbehälter eine dem darin herrschenden Druck entsprechende Kondensationstemperatur besitzt und durch die folgenden Anzapfdampf-Speisewasservorwärmer noch weiter erhitzt wird, kann in einem Wärmeaustauscher hinter dem Speisewasserbehälter keine Wärme an das Speisewasser übertragen werden.Now leads the extraction line directly behind the heat exchanger a point of low pressure in the pipe system, for example in the feed water tank, so the entire pressure drop occurs at the flow control element at the beginning of the extraction line on. In the heat exchanger, the pressure on the primary side is roughly the same as in the feed water tank. However, this pressure is assigned a temperature at which the working medium condensed. Is the temperature of the liquid working medium in the pipe system already higher than this condensation temperature, the removed working fluid is not condenses, but flows into the as steam without releasing its heat of condensation Feed water tank and can, if the pressure there becomes too high, in the condenser be blown off, where the heat content of the working fluid is unused by the coolant is discharged. Since the inflowing feed water is already in the feed water tank has a condensation temperature corresponding to the pressure prevailing therein and is further heated by the following bleed steam feed water preheater, In a heat exchanger behind the feed water tank, no heat can be transferred to the Feed water are transferred.

Man könnte auch versuchen, einen Kondenstopf in die Entnahmeleitung hinter dem Wärmeaustauscher einzuschalten. In diesem Falle wird zwar der Druck im Wärmeaustauscher auf einem genügend hohen Wert gehalten, es wird aber nur das erzeugte Kondensat abgeführt, unabhängig von der Stellung des Durchflußregelorgans zu Beginn der Entnahmeleitung. Damit ist eine Regelung unmöglich geworden. Wenn auf der Primärseite des Wärmeaustauschers überkritischer Druck herrschen sollte, ist zudem die Funktion eines Kondenstopfes behindert, da wegen der annähernd gleichen Dichte von Wasser und Dampf sich kein Spiegel zwischen beiden Phasen einstellt.You could also try installing a condensate trap in the extraction line to be switched on behind the heat exchanger. In this case, the pressure in the The heat exchanger is kept at a sufficiently high value, but only what is generated is used Condensate discharged, regardless of the position of the flow control member at the beginning the sampling line. A regulation has thus become impossible. If on the primary side the heat exchanger should have supercritical pressure, is also the function a condensation trap, because of the approximately equal density of water and steam, there is no level between the two phases.

Demgegenüber wird gemäß der Erfindung hinter dem Wärmeaustauscher in der Entnahmeleitung ein Durchflußregelorgan angeordnet. Dieses kann bewirken, daß sowohl in dem Wärmeaustauscher ein genügend hoher Druck aufrechterhalten als auch die zur Regelung notwendige Arbeitsmittelmenge abgeführt wird. Das Durchflußregelorgan kann in Abhängigkeit von dem Druck im Wärmeaustauscher beeinflußt sein. Man kann z. B. einen geeigneten Druckwert einstellen, der in dem Wärmeaustauscher konstant gehalten wird. Steigt der Druck, beispielsweise weil das Durchflußorgan zu Beginn der Entnahmeleitung stärker öffnet, so würde das Durchflußregelorgan hinter dem Wärmeaustauscher ebenfalls weiter öffnen und das Arbeitsmittel, sei es als Kondensat, sei es als Dampf, ablassen. Es ist auch ohne Schwierigkeiten möglich, das temperaturbeeinflußte Durchflußregelorgan von dem Anfang der Entnahmeleitung an die Stelle hinter dem Wärmeaustauscher zu versetzen. Nun wird der Druckabfall im wesentlichen erst hinter dem Wärmeaustauscher stattfinden, so daß im Wärmeaustauscher ein genügend hoher Druck und eine entsprechend hohe Kondensationstemperatur herrschen. Zwei Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes sind an Hand der Zeichnung näher erläutert. Gemäß Fig. i besitzt die Entnahmeleitung ein druckabhängiges, gemäß Fig. 2 ein temperaturabhängiges Durchflußregelorgan hinter dem Wärmeaustauscher.In contrast, according to the invention, behind the heat exchanger A flow control element is arranged in the extraction line. This can cause that both maintain a sufficiently high pressure in the heat exchanger than the amount of work equipment required for regulation is also discharged. The flow control organ can be influenced depending on the pressure in the heat exchanger. One can z. B. set a suitable pressure value that is constant in the heat exchanger is held. If the pressure rises, for example because the flow organ is at the beginning the extraction line opens more strongly, so the flow control element would be behind the Also open the heat exchanger wider and the working medium, be it as condensate, let it off as steam. It is also possible without difficulty, the temperature-affected Flow control organ from the beginning of the sampling line to the point behind the To move the heat exchanger. Now the pressure drop is essentially only behind the heat exchanger take place, so that in the heat exchanger a sufficiently high Pressure and a correspondingly high condensation temperature prevail. Two embodiments of the subject matter of the invention are explained in more detail with reference to the drawing. According to Fig. i the extraction line has a pressure-dependent, and according to FIG. 2 a temperature-dependent one Flow control device behind the heat exchanger.

Aus dem Kondensator i fördert die Kondensatpumpe 2 durch die Leitung 3 Arbeitsmittel in den Speisewasserbehälter ¢. Von dort aus gelangt es mit Hilfe der Speisepumpe 5 durch die Leitung 6 in eine erste Heizfläche 7 - den rauchgasbeheizten »Economiser« -, weiter in den Wärmeaustauscher 8, eine zweite Heizfläche 9, in der die Umwandlung von Wasser in Dampf stattfindet, und schließlich über ein Leitungsstück io in die dritte Heizfläche i i - den Überhitzer. Das Arbeitsmittel strömt weiter über die Leitung 12 in die Turbine i3. die den elektrischen Generator 1q. antreibt, und anschließend über die Leitung 15 zurück in den Kondensator i. Zu Regelzwecken kann gemäß Fig. i Arbeitsmittel über die Entnahmeleitung 16, die zu Beginn ein von der Temperatnrmeßstelle 17 im Dampferzeugerrohrsystem beeinflußtes Durchflußregelorgan 18 besitzt, durch die Primärseite des Wärmeaustauschers 8 über ein Durchflußregelorgan i9 in den Speisewasserbehälter 4 geleitet werden. Das Durchflußregelorgan i9 ist in Abhängigkeit von dem Druck an einer Meßstelle 2o an. der Primärseite des Wärmeaustauschers 8 beeinflußt.The condensate pump 2 delivers from the condenser i through the line 3 working materials in the feed water tank ¢. From there it comes with help the feed pump 5 through the line 6 in a first heating surface 7 - the flue gas heated "Economiser" -, further into the heat exchanger 8, a second heating surface 9, in the the conversion of water into steam takes place, and finally via a piece of pipe io in the third heating surface i i - the superheater. The work medium continues to flow via line 12 into turbine i3. which the electric generator 1q. drives, and then via line 15 back into the capacitor i. For control purposes can according to FIG. i working means via the extraction line 16, which is at the beginning of the Temperatnrmeßstelle 17 in the steam generator pipe system influenced flow control element 18 has, through the primary side of the heat exchanger 8 via a flow control element i9 are fed into the feed water tank 4. The flow control element i9 is depending on the pressure at a measuring point 2o. the primary side of the heat exchanger 8 affects.

Fig. 2 zeigt, daß es sogar genügt, ein von der Temperaturmeßstelle 17 beeinflußtes Durchflußorgan 21 als einziges Regelglied in die Entnahmeleitung einzuschalten. Da vor diesem Regelorgan, also auch im Wärmeaustauscher, etwa der Druck des Arbeitsmittels im Dampferzeuger herrscht, wird im Wärmeaustauscher das Arbeitsmittel bis zur optimal möglichen Menge kondensiert und als Kondensat durch das Durchflußregelorgan 21 abgeführt, «nährend bei noch stärkerer Öffnung dieses Organs ein nicht kondensierbarer Teil des Arbeitsmittels als Dampf in den Speisewasserbehälter4 geleitet wird. Sollte der Druck im Speisewasserbehälter 4 zu groß werden, so braucht das dampfförmige Arbeitsmittel, dessen Aufbereitung sehr hohe Kosten erfordert, nicht in die Atmosphäre abgeblasen zu werden, sondern kann über die Leitung 22 in den Kondensator i geführt werden. Die Leitung 22 wird durch ein Durchflußregelorgan 23 geöffnet, sobald die Meßstelle 24 einen zu hohen Druck im Speisewasserbehälter 4 anzeigt.Fig. 2 shows that it is even sufficient to have one of the temperature measuring point 17 influenced flow organ 21 as the only control element in the extraction line to turn on. Since before this control element, so also in the heat exchanger, about the Pressure of the working medium prevails in the steam generator, in the heat exchanger that Working medium condensed up to the optimally possible amount and passed through as condensate the flow regulating member 21 is discharged, "nourishes this with an even greater opening Organ a non-condensable part of the working medium as steam in the feed water tank 4 is directed. Should the pressure in the feed water tank 4 become too high, then the vaporous working medium, the processing of which requires very high costs, not to be vented to the atmosphere, but can be via line 22 in the capacitor i are performed. The line 22 is through a flow control member 23 opened as soon as the measuring point 24 is too high a pressure in the feed water tank 4 indicates.

Das Ausführungsbeispiel kann beliebig abgewandelt werden. So kann der Wärmeaustauscher auch vor dem rauchgasbeheizten »Economiser« 7 angeordnet sein. Die Temperaturmeßstelle 17 kann an einer beliebigen anderen Stelle des Rohrsystems eingebaut sein. Im übrigen ist die Zeichnung nur schematisch aufzufassen. Es wurde weder die Vielzahl der notwendigen Ventile, noch wurden die Anzapfdampfvorwärmer dargestellt. Auch die Heizflächen oder die Turbinenanlage 13 können noch in beliebiger Weise unterteilt sein.The exemplary embodiment can be modified as desired. The heat exchanger can also be arranged in front of the flue gas-heated »economiser« 7. The temperature measuring point 17 can be installed at any other point in the pipe system. Otherwise, the drawing is only to be understood schematically. Neither the large number of necessary valves nor the bleed steam preheaters were shown. The heating surfaces or the turbine system 13 can also be subdivided in any way.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Forced-through steam generator with an extraction line for removing working fluid from the steam generator pipe system and for returning it to the working fluid circuit upstream of the feed pump and with a heat exchanger in which the working fluid removed gives off heat to the working fluid that is still liquid, characterized in that in the extraction line behind the heat exchanger a flow control member is arranged.

2. Steam generator according to claim i, characterized in that that the flow control element influences depending on the pressure in the heat exchanger will.

3. Steam generator according to claim i, characterized in that the flow control element is influenced as a function of a temperature measuring point in the steam generator pipe system. Documents considered: German Patent No. 418 873; U.S. Patent No. i 875 608; Austrian patent specification No. 158 683.