DE970523C

DE970523C - Equipment in a block power plant with forced flow boiler and turbine with reheating

Info

Publication number: DE970523C
Application number: DES42601A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Richard Biersack; Alfred Eichler
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1955-02-08
Filing date: 1955-02-08
Publication date: 1958-09-25

Description

Einrichtung in einem Blockkraftwerk mit Zwangdurchlaufkessel und mit Turbine mit Zwischenüberhitzung Ausgangspunkt der Erfindung ist ein Blockkraftwerk mit Zwangdurchlaufkessel und einer mit Zwischenüberhitzung arbeitenden Turbine. Es soll eine Einrichtung geschaffen werden, die es bei außergewöhnlichen Betriebszuständen (Anfahren, Abstellen, plötzliche Entlastung) gestattet, Kondensat- und Wärmeverluste auf ein Mindestmaß zu begrenzen. Erfindungsgemäß wird zur Lösung dieser Aufgabe vorgeschlagen, einen Entspannungstrexrnner wasserseitig an einen vom Speisewasser durchflossenen, vom Entspannungstrenner getrennten Hochdruckvorwärmer anzuschließen. Es ist bekannt, bei einem Röhrendampterzeuger mit Zwischemüberhitzer in. eine die Kraftmaschine umgehende Verbindungsleitung zwischen, dem Dampferzeuger und dem Zwischenüberhitzer mindestens eine Vorrichtung einzuschalten, die im Falle des Durchströmnens von. Naßdampf Wasser abscheidet und im Falle des Durchströmems von überhitztern Dampf dem Dampf kühlt. Durch eine solche Schaltung soll im Fall zu geringer Temperatur das vom Dampf mitgerissene Wasser abgeschieden oder im.Falle zu hoher Temperatur die Überhitzurrgswärme dem Dampf entzogen werden, so daß der Zwischenü.berhitzer nicht durch zu heißen Dampf verbrannt wird und auch die Niederdruckstellen nicht durch mitströmendes Wasser beschädigt werden.Facility in a block power plant with once-through boiler and with Turbine with reheating The starting point of the invention is a block power plant with a once-through boiler and a turbine that works with reheating. The aim is to create a facility that can be used in exceptional operating conditions (Start-up, shutdown, sudden relief), condensate and heat losses to a minimum. According to the invention is to solve this problem proposed a relaxation strainer on the water side to one of the feed water to be connected to the high-pressure preheater that has flowed through it and is separated from the expansion separator. It is known that in a tubular steam generator with an intermediate superheater in a die Engine direct connection line between, the steam generator and the reheater to switch on at least one device, which in the event of a flow through. Wet steam separates water and in the case of flowing through superheated steam the steam cools. Such a circuit should be used in the event of too low a temperature the water entrained by the steam is separated out or, if the temperature is too high the superheating heat can be withdrawn from the steam, so that the Reheater is not burned by steam that is too hot, and neither is the low pressure points be damaged by flowing water.

Weiterhin ist eine Dampfkraftanlage bekanntgeworden, bei der ein. Zwischenüberhitzer durch eine Umgehungsleitung - ohne Zwischenschaltung eines Abblaseven-tils und eines Kühlentspanners -mit einem Kondensator verbunden ist. Auf diese Weise kann Dampf aus dem Zwischen,überhitzer, z. B. bei Lastabwurf, über die Umgehungsleitung dem Kondensator zugeführt werden.. Erfindungsgemäß werden dagegen bei einer Einrichtung zur wirtschaftlichen Ausnutzung der von. der Turbine nicht verarbeiteten Arbeitsmittelmengen bei außergewöhnlichen Betriebszuständen (Anfahren, Abstellen, plötzlicher Lastabwurf), die z. B. beim ersten An.fahreri anfallenden Wassermengen nicht wie bisher in den Speisewasserbehälter abgeführt, sondern zur direkten Speisewasservorwärmung herangezogen. Diese nicht unbeträchtlichen Wärmemengen. werden also zusätzlich. zu der bei der Dampfbildung im Entspannungstrenner freiwerdenden Wärme in der Dampfkraftanlage ausgenutzt.Furthermore, a steam power plant has become known in which a. Reheater through a bypass line - without the interposition of a blow-off valve and a cooling expander connected to a condenser. In this way can steam from the intermediate, superheater, z. B. in the event of load shedding, via the bypass line are fed to the capacitor .. According to the invention, however, in a device for the economic exploitation of the. the turbine not processed working fluid in unusual operating conditions (starting, switching off, sudden load shedding), the z. B. the first An.fahreri resulting amounts of water not as before in the Feed water tank removed, but used for direct feed water preheating. These not inconsiderable amounts of heat. so are additional. to the Steam formation in the expansion separator heat released in the steam power plant exploited.

Um die Vorteile der neuen Erfindung gegenüber dem Stand der Technik darzulegen, sei zunächst das Schaltschema einer Anlage gemäß der Erfindung an. Hand der Figur beschrieben.To the advantages of the new invention over the prior art to explain, should first be the circuit diagram of a system according to the invention. hand the figure described.

Der Anfahrvorgang verläuft folgendermaßen.: Der Frischdampfschieber B1 ist geschlossen. Vor der Zündung des Feuers ist der Kessel mit Wasser zu füllen., Die Speisepumpe s entnimmt das noch kalte Wasser dem Speisewasserbehälter h und drückt es über den Kondensatkühler i und die Hochdruckvorwärmer k und »z in den Zwangdurchlaufkessel a. Das aus diesem austretende Wasser fließt über das Hauptanfahrventil _A1 in den Entspannungstrenner o, über dessen Austrittsventil A4 in den Entspannungstrenner l und von dort über das Kondensatventil z zum Speisewasserbehälter lx zurück.The start-up process is as follows: The main steam slide B1 is closed. Before starting the fire, fill the boiler with water., The feed pump s takes the cold water from the feed water tank h and presses it through the condensate cooler i and the high pressure preheaters k and »z into the Once-through boiler a. The water emerging from this flows through the main start-up valve _A1 into the expansion separator o, via its outlet valve A4 into the expansion separator l and from there back to the feed water tank lx via the condensate valve z.

jetzt wird die Feuerung gezündet. Der Frischdampfschieber Bi und die Regelventile B3 und B4 der Turbine sind geschlossen. Der erwähnte Kreislauf des Wassers wird aufrechterhalten, das sich mit fortschreitender Wärmezufuhr erwärmt und nach und nach verdampft. jetzt tritt im Entsp.annungstrenner o eine Trennung von Dampf und Wasser -ein. Das abgeschiedene Wasser nimmt den bereits beschriebenen Weg zum Speisewasserbehälter lt. jedoch ist jetzt im Entspannungstrenner L eine nochmalige Entspannung eingeschaltet. Der hier anfallende Dampf dient zur Beheizung des Hoc'hdruckvorwärmers k, der im No.rm-albetrieb durch. Entnahmedampf aus der Turbine beheizt wird, während das Wasser sich vor dem Kühler i. zur Kühlung des im Vorwärmer k anfallenden Kondensats mit diesem mischt.now the furnace is ignited. The main steam slide Bi and the control valves B3 and B4 of the turbine are closed. The mentioned cycle of water is maintained, which heats up as the supply of heat progresses and gradually evaporates. now steam and water are separated in the expansion separator. The separated water takes the route to the feed water tank already described. However, another expansion is now switched on in the expansion separator L. The steam generated here is used to heat the high-pressure preheater k, which operates in No.rm-albetrieb. Extraction steam from the turbine is heated, while the water is in front of the cooler i. to cool the condensate occurring in the preheater k mixes with this.

Der im Entspannungstrenner o anfallende Dampf strömt über die Leitung t zum Zwischen.überhitzer p und von diesem in die Leitung x. Die zum Niederdruckteil c führende Leitung 3 füllt sich mit Dämpf a :u f, ohne daß hier eine Strömung entsteht. Nach dem Kondensator zu ist der Dampf zunächst durch das Ahblaseventil B, abgeriegelt. Auch die Leitung u, w ist' mit Dampf gefüllt. Aus der Leitung x tritt der Dampf über die Ventile z in den Entgaser g und den, Speisewasserbehälter h ein und wärmt auf diese Weise das Speisewasser vor. Der Kessel wird also jetzt mit Wasser gespeist, das im Vorwärmen k eine bestimmte Vorwärmtemperatur angenommen hat.The steam accumulating in the expansion separator o flows via the line t to the intermediate superheater p and from there into the line x. The line 3 leading to the low-pressure part c is filled with damping a: uf without a flow occurring here. After the condenser closes, the steam is initially blocked by the blow valve B. The line u, w is also filled with steam. From the line x the steam passes through the valves z into the degasser g and the feed water tank h and in this way preheats the feed water. The boiler is now fed with water that has assumed a certain preheating temperature during preheating k.

Je mehr im Kessel a die Umwandlung das Speisewa.ssers in Dampf fortsdhreitet, um so weniger Wasser tritt über das Anfahrventil A1 in. den Entspannungstrenner o ein, und um so mehr Dampf wird über das Ventil A4 in den Entspannungstrenner L und damit zum Vorwärmer k geführt. Mit steigendem Druck, beispielsweise bei 12 at, öffnet das Abblaseventil Bs und läßt einen Teil des der Leitung x zuströmenden Dampfes über den Entspanner und Kühler q in den Kondensator d eintreten. Das anfallende Wasser wird über die- Konden.satschleife r in die Kondensatleitung vor der Kond ensatp.umpe e eingeführt. Es ist jedoch voraussichtlich möglich, den Auf ahrvorgang so zu gestalten, daß hierbei überhaupt keine Dampfmenge in den Kondensator abgeführt werden muß. An die Leitung t ist weiter die Leitung zs vor dem Rückschlagventil v angeschlossen, von dem eine Leitung y zum Hochdruckvorwärrner m führt. Da jedoch das Speisewasser bereits im Vorwärmer k aufgewärmt wurde, kann der Vorwärmer in: zu- nächst praktisch keinen Dampf niederschlagen.The more the transformation of the feedwater into steam continues in boiler a, the less water enters the expansion separator o via the start-up valve A1, and the more steam is passed through the valve A4 into the expansion separator L and thus to the preheater k guided. As the pressure rises, for example at 12 atm, the relief valve Bs opens and allows part of the steam flowing into the line x to enter the condenser d via the expander and cooler q . The resulting water is fed into the condensate line upstream of the condensate pump e via the condensate loop r. However, it is likely to be possible to make the on ahrvorgang so that no amount of steam at all must be discharged into the condenser. The line zs is also connected to the line t upstream of the check valve v, from which a line y leads to the high-pressure preheater m. However, since the feed water was warmed k already in the preheater, the preheater can: initially practically reflected no steam.

Jetzt verlasse den Kessel d überhaupt nur überhitzter Dampf von einem bestimmten Druck, bei spielsweise q.o at und 275°. Dann wird nach Öffnen des Frischdampf schiebers Bi und der Schnellschlußventile B2 und B5 das Regelventil B3 des Hochdruckteiles b der Turbine etwas geöffnet. Das Regelventil B4 ist noch geschlossen, läßt jedoch so viel Dampf durch, wie zur Kühlung des Niederdruckteiles c erforderlich ist. Die im Kessel a erzeugte Dampfmenge gabelt sich jetzt, und zwar in einem Strang über das Anfahrventil A1 und einen zweiten. Strang über den Hochdruckteil der Maschine b. Beide Stränge vereinigen sich über die Leitung u. jetzt wird nach und nach das Ventil B3 weiter geöffnet und damit die von der Turbine aufgenommene Dampfmenge vergrößert. Entsprechend geht die über das Ventil A1 geführte Menge weiter zurück, bis schließlich der Punkt erreicht ist, wo die Turbine b die gesamte Anfahrdampfmenge des Kessels a verarbeitet. Damit ist aber das Ventil A1 geschlossen. Es gelangt kein Dampf mehr über die Entspannungstrenner o und L zum Hochdruckvorwärmer k. Infolgedessen. kann jetzt im Hochdruckvorwärmer m Dampf in einer der Speis.ewasserm;enge entsprechenden Menge niedergeschlagen werden, der aus der Leitung w über das Rückschlagventil v und die Leitung y zuströmt. Ist die Turbine zur synchronen Drehzahl hochgefahren und ein. genügend hoher Druck vor dem. Zwischenüberhitzerp sichergestellt, so öffnet sich auch das Regelventil B4 vor dem Niederdruckteil c, und, der Anfalhrvorgang ist beendet. Die über die Leitung y und -die Ventile z dem Entgaser g und dem Speisewasserbehälter h zugeführte Dampfmenge richtet sich nach der Aufwärmung des Speisewasserbehälters h. Sobald ein bestimmter Druck in diesem Behälter erreicht ist, schließen die Ventile z, und die Aufwärmung des Speisewassers richtet sich dann nach der im Niederdruckvorwärmer f niedergeschlagenenDampfmenge und der über die Entnahme E3 dem Entgaser zugeführten Dampfmenge.Now only superheated steam at a certain pressure leaves the boiler d, for example qo at and 275 °. Then, after opening the main steam slide Bi and the quick-acting valves B2 and B5, the control valve B3 of the high-pressure part b of the turbine is opened somewhat. The control valve B4 is still closed, but lets through as much steam as is necessary to cool the low-pressure part c. The amount of steam generated in boiler a now forks, in one line via the start-up valve A1 and a second. Line via the high pressure part of the machine b. Both strands unite via the line and now the valve B3 is gradually opened further, thus increasing the amount of steam absorbed by the turbine. Correspondingly, the amount passed through valve A1 continues to decrease until the point is finally reached where turbine b processes the entire amount of start-up steam from boiler a. However, this means that valve A1 is closed. No more steam reaches the high pressure preheater k via the expansion separators o and L. Consequently. In the high-pressure preheater, steam can now be precipitated in a corresponding amount of the feed water, which flows in from line w via check valve v and line y . Has the turbine run up to synchronous speed and on. sufficiently high pressure before. Intermediate superheater p ensured, the control valve B4 also opens upstream of the low-pressure part c, and the start-up process is ended. The amount of steam supplied to the degasser g and the feed water tank h via the line y and the valves z depends on the heating of the feed water tank h. As soon as a certain pressure is reached in this container, the valves z close, and the heating of the feed water then depends on the amount of steam precipitated in the low-pressure preheater f and the amount of steam supplied to the degasser via the outlet E3.

Wenn das Hauptanfahrventil Al völlig geschlossen ist, bestünde die Möglichkeit, daß über die Leitungen w, t, u Dampf aus dem Hochdruckteil b in den Entspannungstrenn.er o übertritt. Es ist diesem deshalb ein gesteuertes Rückschlagventil AB vorgeschaltet, das gleichzeitig als Wassersicherung dient. Weiter ist der Tran;nier o mit einem En.tsalzungs.ven,til A3 ausgerüstet, das. zweckmäßig durch ein pA Meßgerät gesteuert wird.If the main start-up valve A1 is completely closed, there would be the possibility that steam from the high-pressure part b would pass through the lines w, t, u into the expansion separator o. A controlled non-return valve AB is therefore connected upstream of this, which also serves as a water safety device. Furthermore, the trainer is equipped with a desalination valve A3, which is expediently controlled by a pA measuring device.

Tritt eine plötzliche Entlastung der Turbine ein, der der Kessel nicht schnell genug folgen kann, so muß der zuviel erzeugte Dampf abgeführt werden. Hierfür kann ein getrenntes sogenanntes Überproduktionsventil vorgesehen werden. Es -besteht jedoch die Möglichkeit einer weitgehenden. Vereinfachung der Anlage dadurch, daß man d'.s Ventil A1 nicht hur als Hauptanfahrventil, sondern gleichzeitig als .Überproduktionsventil verwendet, und zwar unter Anwendung folgender Maßnahme: Beim Anfahrbetrieb muß dieses Ventil sehr große Arbeitsmittelmengen bei geringem Druck durchlassen. Das erfordert einen bestimmten Durchgangsquerschnitt. Würde man dieses Ventil in dieser Form gleichzeitig als Überproduktionsventil verwenden, so würde die dann bei dem hohen Druck abgeführte Dampfmenge zu groß sein, als daß man. sie im Speisekreislauf und im Kondensator unterbringen könnte. Rüstet man jedoch dieses Ventil mit einer Grenzimpulssteuerung und Hubbegrenzung aus., dann kann man erreichen, daß bei seinem Ansprechen nur so viel Dampf abströmen kann, wie sich im System unterbringen läßt. Das Ventil dient also in diesem Falle dazu, kleine Mengen bei hohem Druck abzuführen. Zweckmäßig wird es als Dampfumformventil mit Wassereinspritzung ausgeführt.If the turbine is suddenly relieved, the boiler does not can follow quickly enough, the excess steam generated must be removed. Therefor a separate so-called overproduction valve can be provided. It exists however, the possibility of a far-reaching one. Simplification of the system in that man d'.s valve A1 not only as the main start-up valve, but also as an overproduction valve is used, using the following measure: During start-up operation, this Allow very large quantities of working medium to pass through the valve at low pressure. That requires a certain passage cross-section. One would get this valve in this form at the same time use as an overproduction valve, so that would then be discharged at the high pressure Amount of steam to be too large for one. them in the feed circuit and in the condenser could accommodate. However, this valve is equipped with a limit pulse control and stroke limitation from., then you can achieve that with his response only in this way a lot of steam can escape, as can be accommodated in the system. The valve is used so in this case to discharge small amounts at high pressure. Appropriate it is designed as a steam conversion valve with water injection.

Die wesentlichen Vorteile dieser Schaltung seien kurz zusammengefaßt.The main advantages of this circuit are briefly summarized.

Sobald in. der Anlage Dampf entsteht, sei es durch Entspannen, heißen Wassers im Entspannungstrenner o, sei es durch Trennung eines Dampf -wassergemisches, wird sofort der Zwischenüberhitz.er p von Dampf durchströmt und. damit gekühlt, so daß die Gefahr eines Verbrennens nicht auftreten kann Der Zwangdurchlaufkessel läßt sich vollkommen an jeden Temperaturzustand der Turbine anpassen. Es ist möglich, den Anfahrvorgang so auszuführen, wie.es im Hinblick auf das Erreichen der richtigen Temperaturzustände der Turbine notwendig ist. Die Turbine kann dabei aber, was von besonderer Bedeutung ist, unabhängig vom Kessel angefahren werden, da der von ihr nicht verarbeitete Dampf mit geringsten Verlusten im Speisewasserkreislauf aufgefangen werden kann.As soon as steam is generated in the system, be it through relaxation, hot Water in the expansion separator o, be it by separating a steam-water mixture, the reheating.er p is immediately flowed through by steam and. chilled with it, so that there is no risk of burns. The once-through boiler can be completely adapted to any temperature condition of the turbine. It is possible, carry out the start-up process as it is with a view to achieving the correct Temperature conditions of the turbine is necessary. The turbine can do what It is of particular importance to be approached regardless of the boiler, as that of it Unprocessed steam is collected in the feed water circuit with the least possible loss can be.

Die Temperaturverteilung auf Hochdruckteil .und Niederdruckteil der Turbine läßt sich außerordentlich günstig durch das Regelventil B4 herbeiführen.The temperature distribution on the high pressure part and the low pressure part of the The turbine can be brought about extremely favorably by means of the control valve B4.

Die Anfahrschaltung kommt ohne den sonst er= forderlichen Kaltwasserbehälter aus. Es geht keine Totwärme verloren, sondern wird sofort in den Speisewasserbehälter und in den Hochdruckvorwärmer eingeführt.The start-up circuit comes without the cold water tank that is otherwise required the end. No dead heat is lost, but is immediately put into the feed water tank and introduced into the high pressure preheater.

Sobald überhaupt Dampfbildung beginnt, beginnt die Aufheizung des Speisewassers im Speisewasserbehälter und seine Entgasung. Während des Anfahrvorganges treten praktisch keine Kondensatverluste auf. Nur wenn der Salzgehalt zu hoch ist, wird über das Ventil A3 .eine entsprechende Kondensatmenge abgeführt. Die Wärmeverluste sind deshalb gering, weil bis schätzungsweise 30°/0 Kessellast überhaupt keine Dampfableitung in den Kondensator erforderlich ist.As soon as steam starts to form at all, the heating begins Feed water in the feed water tank and its degassing. During the start-up process practically no condensate losses occur. Only when the salt content is too high, a corresponding amount of condensate is discharged via valve A3. The heat losses are low because up to an estimated 30 ° / 0 boiler load there is no steam dissipation at all in the condenser is required.

Im Zusammenhang mit der Schaltung interessiert auch noch das Abfahren des Kessels. Man geht in der Weise vor, daß man die Feuerung immer mehr zurücknimmt und entsprechend auch die Turbine immer mehr drosselt, wobei man darauf achtet, daß die Temperaturabsenkung hinter dem Kessel a nicht sehr groß ist, da die Frischdampfleitung und der Frischdampfschieber durch zu kaltes Arbeitsmittel unter Umständen gefährdet werden. Besteht die Gefahr einer zu weitgehenden Temperaturabsenkung, so wird das Abfahrv entil A, bei gleichzeitigem Schließen des Frischdampfschiebers B1 geöffnet und Arbeitsmittel aus dem Kessel in den Entspannungstrenner o übergeführt. Die dann noch im Kessel enthaltene Wärme kann, soweit noch Dampf vorhanden ist, diesen auf geieiigend hoher Temperatur halten. Man führt den Vorgang so lange durch, bis der durch Korrosion usw. gefährdete Kesselteil voll mit Wasser gefüllt ist, und: kann, dann die Speisepumpe: abstellen.In connection with the circuit, the shutdown is also of interest of the boiler. One proceeds in such a way that the firing is reduced more and more and accordingly the turbine throttles more and more, taking care to that the temperature drop behind the boiler a is not very large, because the main steam pipe and the main steam valve may be endangered by too cold working fluid will. If there is a risk of the temperature dropping too far, this will be Shut-off valve A, open when the main steam slide B1 closes at the same time and working fluid transferred from the boiler to the expansion separator o. Which then Any heat still contained in the boiler can, if there is still steam, use it Maintain a sufficiently high temperature. The process is carried out until the part of the boiler at risk of corrosion etc. is completely filled with water, and: can, then the feed pump: switch off.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Device for the economic use of the working fluid quantities not processed by the turbine that works with reheating in a block power plant with a once-through boiler, in exceptional operating conditions (start-up, shutdown, sudden relief), in which the intermediate superheater on the output side with the intermediate stage of the turbine, on the input side via a start-up relaxation. it and, the main start-up valve is connected to the main steam line, characterized in that the expansion separator (o) is connected on the water side to a high-pressure preheater (k) through which the feed water flows and which is separated from the expansion separator.

2. Device according to claim i, characterized in that between the expansion separators (o) and the high pressure var heater (k) Another relaxation strain: ner (l) is interposed.

3. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the steam line (t, is) coming from the expansion separator (o) is connected via a check valve (v) to a second high-pressure preheater (m) connected downstream of the first preheater (k).

4. Device according to claim i, characterized in that the reheater (p) on the output side parallel to the feedwater tank (h) via a blow-off valve (B6) and a cooling expansion valve (q) can be switched to the condenser (d) .

5. Set up after a of the previous claims, characterized in that during the start-up of the boiler (a) Steam generated before it is released to the turbine to heat up the feed water in the feed water tank (h) and for its further preheating (k) @.

6. Establishment according to claim i, characterized in that the start-up valve (A1) is at the same time Overproduction valve is.

7. Device according to claim i and 6, characterized in that the start-up valve (A1) for use. as an overproduction valve is equipped with a limit pulse control and stroke limit, in such a way that, as an overproduction valve, only a much smaller amount of working medium is passed through. leaves than when starting. . B. Device according to claim 7, characterized in that the valve (Al) is designed as a steam conversion valve with water injection (W1). Documents considered: French Patent No. 62,843: 2; German Patent Nos. 412 033, 802 458, 869 076; Swiss patents No. 2io 664, i54 291; German Patent No. 525,617 ; . USA. Patent No. 2,271,886; Time drift »The Engineer« from 1o. 1: 2.1943, p.469.