DES0043120MA - - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

Tag der Anmeldung: 21. März 1955 Bekanntgemacht am 24. Mai 1956

DEUTSCHES PATENTAMT

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Betrieb einer Dampfkraftanlage mit Zwischendampfentnahme zur Speisewasservorwärmung bei welchem das aus den Vorwärmstufen anfallende Kondensat entspannt und an einer Stelle geringeren Druckes dem Speisewassersystem zugeleitet wird, und auf eine Dampfkraftanlage zur Ausführung des Verfahrens. Das Verfahren ist besonders für solche Anlagen geeignet, die mit überkritischem Druck betrieben werden.

Um einen guten Wirkungsgrad erzielen zu können, ist es bei Anlagen dieser Art zweckmäßig, die Speisewasservorwärmung auf über 300⁰ C zu steigern, wobei der Heizdampfdruck in der letzten Wärmestufe bereits über 100 at betragen muß. Infolge der größeren spezifischen Wärme des Speisewassers bei höheren Temperaturen und infolge des geringeren Wärmegefälles zwischen Heizdampf und Speisewasser, kann die Heizdampfmenge in der letzten Vorwärmstufe bis zu 20% der Frischdampfmenge betragen. Es ergibt sich nun die Frage, auf welche Weise die große Menge des in.den Speisewasservorwärmern anfallenden Heizdampfkondensats unter den besonderen Druck-

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und Temperaturverhältnissen in den Kreislauf des Speisewassers zurückgeführt werden kann.

Bisher arbeitete man vielfach mitKondenstöpfen, durch die das Kondensat in einen auf tieferem 5. Druckniveau liegenden Behälter abgeschleust wurde. ^: Dies ist jedoch wegen des hier auftretenden hohen Druckgefälles nicht möglich, da der Kondenstopf einem starken Verschleiß ausgesetzt wäre, abgesehen davon, daß die in dem Kondensat bei

ίο der Entspannung frei werdende Energie an dieser ungünstigen Stelle in Wärme umgesetzt wird.

Es ist auch bekannt, das Heizdampfkondensat mit Hilfe von Pumpen in den Speisewasserkreislauf zurückzufordern. Dies ist im vorliegenden Fall nur mit Hilfe von Kolbenpumpen möglich, die jedoch infolge'der beträchtlichen Druckdifferenz sehr teuer werden und einen großen Platz beanspruchen.

Weiterhin ist schon vorgeschlagen worden, das Heizdampfkondensat in eine entsprechende Druckstufe der Kesselspeisepumpe zurückzuführen. Da jedoch für hohe Speisedrücke im allgemeinen Pumpen mit topfartigem Gehäuse verwendet werden, sind solche Rückführungen konstruktiv äußerst *==- schwierig anzubringen.

Gemäß der Erfindung werden diese Schwierigkeiten umgangen, indem mindestens das. aus den Vorwärmstufen höheren Drucks anfallende Kondensat unter Abgabe nutzbringender Leistung entspannt wird. Damit bei der Entspannung keine zu

■■■- starke Dampfbildung auftritt, ist es zweckmäßig, das Kondensat vor seiner Entspannung, mittels des Speisewassers zu kühlen.

Vorzugsweise ist eine Wasserturbine in den Weg des Kondensats des Entnahmedampfes geschaltet und mit mindestens einer Nutzleistungsmaschine gekuppelt. Hierfür wird insbesondere eine Freistrahlturbine benutzt, weil diese bei den vorliegenden Drücken und Wassermengen über einen großen Leistungsbereich einen verhältnismäßig guten Wirkungsgrad besitzt. Zum anderen ist die Baugröße auch bei großen zu verarbeitenden Drücken sehr gering. Das schließt jedoch nicht aus, daß beispielsweise auch eine Francisturbine verwendet werden kann. Da die Menge des anfallenden Kondensats schwanken kann, benutzt man vorteilhaft eine Einrichtung zum Regeln des Düsenquerschnitts der Freistrahlturbine, welche von der Menge des anfallenden Kondensats beeinflußt wird. Dies kann mechanisch, elektrisch oder insbesondere hydraulisch geschehen.

Die Wasserturbine kann mit einer elektrischen Maschine gekuppelt sein. Auf diese Weise kann die erzeugte Leistung beispielsweise an ein elektrisches Netz abgegeben werden. Zusätzlich kann an die Wasserturbine auch die Speisepumpe der Dampfkraftanlage gekuppelt sein, so daß die nun als : Antriebsmotor für die Speisepumpe dienende elektrische Maschine durch die Wasserturbine unterstützt wird.

Der Austritt der; Wasserturbine kann mit dem Speisewasserbehälter; verbunden sein. Wenn der Speisewasserbehälter — wie allgemein üblich —-oberhalb der Speisepumpe steht und die Wasserturbine mit der Speisepumpe gekuppelt ist, so treibt die Wasserturbine vorzugsweise eine ,Pumpe, die das entspannte Kondensat in den Speisewasserbehälter fördert. -.;■: : :

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung, in welcher ein Ausführungsbeispiel des Erfmdüngsgedankens an Hand der Zeichnung näher erläutert wird.

Das in dem Kessel 1 verdampfte und überhitzte Arbeitsmittel wird in den Hochdruckteil 2 der Turbinenanlage und — gegebenenfalls nach einer Zwischenüberhitzung — in den Niederdruckteil 3 der Turbinenanlage geleitet. Die Turbine treibt einen elektrischen Generator 4. Das entspannte Arbeitsmittel strömt in den Kondensator 5 und kann von dort mit Hilfe der Kondensatpumpe 6 über die Speisewasservorwärmer 7 und 8 in den Speisewasserbehälter 9 gepumpt werden. Von dort aus wird das Arbeitsmittel über die Zuleitung 10 mittels der Speisepumpe 11 und über eine Anzahl von Speisewasservorwärmern — nämlich die parallel geschalteten Speisewasservorwärmer 12 und 13 sowie die Speisewasservorwärmer 14, 15 und 16 — erneut in den Kessel 1 geleitet.

Die Speisewasservorwärmer werden durch Anzapf dampf, welcher den Turbinen entnommen wird, beheizt. Der aus den Stufen geringeren Drucks entnommene Dampf strömt über die Entnahmeleitungen 17 und 18 in die Speisewasservorwärmer 7 und 8, von denen aus das Kondensat über die Leitung 19 in den Kondensator geführt werden kann. Der Entnahmedampf mit dem höchsten Druck wird über die Leitung 20 in den Speisewasservorwärmer 16 geleitet, an den sich der Behälter 21 anschließt, in dem sich das anfallende Kondensat sammeln kann, worauf es über die Speisewasservorwärmer 15 und 12 der Wasserturbine'22 zugeführt wird und deren Schaufelrad 23 beaufschlagt. In gleicher Weise wird.über die Leitung 24 Zwischendampf entnommen und in dem Speisewasservorwärmer 14 kondensiert, worauf das Kondensat aus dem Behälter 25 über den Speisewasservorwärmer 13 ebenfalls der Wasserturbine 22 zugeführt wird und deren Schaufelrad 26 beaufschlagt. Die Wasserturbine ist mit dem Antriebsmotor 27 für die Speisepumpe 11 gekuppelt und gibt damit ihre Leistung direkt an die Speisepumpe ab. Weiterhin treibt die Wasserturbine über ein. Kegelradgetriebe 28 eine Förderpumpe 29, mit welcher das entspannte Kondensat über die Leitung 30 in den Speisewasserbehälter 9 gepumpt werden kann. Eine Leitung 31 dient dem Druckausgleich in den beiden Dampf räumen der Wasserturbine 22 und des Speisewasserbehälters 9.

Die Düsennadeln 32 und 33 werden mit Hilfe der Reglerübertragung 34 und 35 derart gesteuert, daß das durch den entsprechenden Düsenquerschnitt ausströmende Kondensat in Abhängigkeit von der durch die Wasserstandsmesser 36 und 37 in den Behältern 25 und 21 angezeigten Menge des angesammelten Kondensats verändert wird.

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Die Durchmesser der Schaufelräder 23 und 26 der Wasserturbine sind verschieden groß und berücksichtigen damit den unterschiedlichen Druck, unter dem das Kondensat zugeführt wird. Beträgt beispielsweise bei einem Gegendruck von 7 at im Speisewasserbehälter 9 der Druck in der Entnahmeleitung 20 etwa 125 at und der Druck in der Entnahmeleitung 24 etwa 40 at, so wäre bei 3000 U/min der Durchmesser des Schaufelrades 23 nur 50 cm und der des Schaufelrades 26 nur 25 cm. Hierbei wird deutlich, daß auch bei großen Kondensatmengen die Abmessungen der Wasserturbine gering bleiben.

Das Kondensat soll möglichst tief durch das Speisewasser gekühlt werden, damit bei der Entspannung nur eine geringe Dampfbildung auftritt. Dies ist dann der Fall, wenn die Temperatur des die Speisewasservorwärmer 12 und 13 verlassenden Kondensats nicht sehr viel höher als die Temperatür im Innern der Wasserturbine ist, die ja gleich der Sättigungstemperatur bei dem im Speisewas-

Ί serbehälter und im Innern der Wasserturbine herrschenden Druck ist. Aus diesem Grunde muß die Kühlung des Kondensats aus dem Behälter 21 in zwei Stufen — nämlich in den Speisewasservorwärmern 15 und 12 — geschehen. Benutzte man lediglich den Vorwärmer 15, so würde die Abkühlung nicht ausreichen. Benutzte man lediglich den Vorwärmer 12, so wäre das Speisewasser bereits zu stark erwärmt, so daß es schwierig wäre, den Entnahmedampf aus der Leitung 24 zu kondensieren.

Das erfmdungsgemäße Verfahren ist für sämtliche Arten von Dampfkraftanlagen zu verwenden, sofern sie eine Zwischendampf entnahme zur Speisewasservorwärmung besitzen. Es spielt keine Rolle, ob es sich um Zwangdurchlauf- oder um Umlaufkessel handelt. Es ist unerheblich, in wieviele Teile die Turbinenanlage aufgeteilt ist. Als Speisewasservorwärmer wird man Oberflächenvorwärmer verwenden. Die dargestellten Vorwärmer sind jedoch nur schematisch anzusehen, ohne daß dadurch ihre besondere Konstruktion festgelegt ist. Im übrigen wird eine ausgeführte Anlage mit wesentlich mehr Vorwärmern, als hier angedeutet ist, ausgerüstet sein. Es sei noch vermerkt, daß man die Wasserturbine mit einem Sicherheitsregler

. ausrüsten kann, der in Funktion tritt und die Düsen verschließt, wenn die Drehzahl der Wasserturbine einen Grenzwert überschreitet.

Claims (9)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Verfahren zum Betrieb einer Dampfkraftanlage mit Zwischendampf entnahme zur Speisewasservorwärmung, bei welchem das aus den Vorwärmstufen anfallende Kondensat entspannt und an einer Stelle geringeren Druckes dem Speisewassersystem zugeleitet wird, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens das aus den Vorwärmstufen höheren Drucks anfallende Kondensat unter Abgabe nutzbringender Leistung entspannt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kondensat vor seiner Entspannung mittels des Speisewassers gekühlt wird.

3. Dampfkraftanlage zur Ausführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 und 2, gekennzeichnet durch eine Wasserturbine, welche in den Weg des Kondensats des Entnahmedampfes geschaltet ist und welche mit mindestens einer Nutzleistungsmaschine gekuppelt ist.

4. Dampfkraftanlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, claß eine Freistrahltürbine in den Weg des Kondensats geschaltet ist.

5. Dampfkraftanlage nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zum Regeln des Düsenquerschnitts der Freistrahlturbine, welche von der Menge des anfallenden Kondensats beeinflußt wird.

6. Dampfkraftanlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Wasserturbine mit einer elektrischen Maschine gekuppelt ist.

7. Dampfkraftanlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Wasserturbine zusätzlich mit der Speisepumpe der Dampfkraftanlage gekuppelt ist.

8. Dampfkraftanlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Austritt der Wasserturbine mit dem Speisewasserbehälter verbunden ist.

9. Dampfkraftanlage nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch eine von der Wasserturbine angetriebene Pumpe, welche das entspannte Kondensat in den Speisewasserbehälter fördert.

Angezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 873 243.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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