EP0256243A1

EP0256243A1 - Dampfturbinenanlage

Info

Publication number: EP0256243A1
Application number: EP87108567A
Authority: EP
Inventors: Alfred Dipl.-Ing. Junior; Walter Dipl.-Ing. Aumann
Original assignee: Koerting Hannover GmbH
Current assignee: Koerting Hannover GmbH
Priority date: 1986-08-20
Filing date: 1987-06-13
Publication date: 1988-02-24
Also published as: JPS6350611A

Abstract

Dampfturbinenanlage, mit einer mehrstufigen Dampfturbine (3,7,11), deren Abdampfseite mit einem Kondensator (18) verbunden ist. Das Kondensat des Kondensators wird einem Dampfkessel (1) zur Speisung der Dampfturbine mittels einer Pumpe über wenigstens einen Wärmetauscher (23-27) zugeführt, der über eine Entnahmeleitung mit einer Entnahmestelle der Dampfturbine verbunden is. Es sind Mittel zur Evakuierung des Kondensats vorgesehen, die aus einem Dampfstrahlkompressor (30), einem Zwischenkühler (22) und einer Saugpumpe (36) bestehen. An eine Entnahmestelle (13) ist die Treibseite des Dampfstrahlkompressors (30) angeschlossen, dessen Saugseite an den Kondensator (18) angeschlossen und dessen Kompressionsseite mit dem Zwischenkühler (22) verbunden ist, der dem Turbinenkondensator (18) nachgeschaltet ist und an den die Saugpumpe (36) saugseitig angeschlossen ist, deren Ausgang mit der Atmosphäre verbunden ist. Die Entnahmestelle (13) für den Dampfstrahlkompressor (30) ist die mit dem niedrigsten Anzapfdruck, der während der unterschiedlichen Betriebszustände der Dampfturbinenanlage ständig oder zeitweise unterhalb des Atmosphärendruckes liegt. Die Arbeitsfähigkeit des Anzapfdampfes von der Entnahmestelle mit niedrigstem Anzapfdruck wird im Dampfstrahlkompressor zur Absaugung des Saugstromes aus dem Kondensator und zur Verdichtung auf den Druck des nachgeschalteten Zwischenkühlers ausgenutzt. Der Treibdampfstrom für den Dampfstrahlkompressor und der Saugdampfstrom aus dem Kondensator kondensieren im Zwischenkühler. Der Zwischenkühler arbeitet als Vorstufe zur ersten Vorwärmstufe des Speisewasserkreislaufs. Der Treibdampf bleibt somit als Anzapfdampf für die Speisewasservorwärmung erhalten. Zusätzlich trägt der Dampfsaugstrom zur Speisewasservorwärmung bei. Der entsprechende Teilstrom, um den sich der Anzapfdampfstrom in der ersten Vorwärmstufe reduziert, durchströmt die Endstufen der Turbine und erzeugt einen entsprechenden zusätzlichen Leistungsanteil. Um diesen Leistungsanteil verringert sich der effektive Leistungsbedarf für die Absaugung.

Description

Die Erfindung betrifft eine Dampfturbinenanlage der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art.
Es ist allgemein bekannt, Kondensatoren in Dampfturbinenanlagen zu entlüften. Durch den Aufsatz "Wirtschaftliche Entlüftung von Dampfturbinenkondensatoren" von A. Junior in der Druckschrift der Firma Körting Hannover AG aus dem Jahre 1978 sind verschiedene Möglichkeiten der Entlüftung bekannt. Die Entlüftung hat den Zweck, eingedrungene Luft aus dem Vakuumbereich der Dampfturbinenanlage zu entfernen. Trotz sorgfältigster Abdichtung der Teilfugen, Wellendichtungen, Anschlußflansche und trotz einwandfreier Ausführung aller Schweißnähte ist es unvermeidbar, daß kleine Luftströme eindringen. Auch führt der Dampf etwas Luft und andere Gase mit sich. Diese nicht kondensierenden Bestandteile müssen aus dem Kondensator abgesaugt werden, damit die bei einer vorgegebenen Dampfturbinenanlage maximal mögliche Leistung erreicht wird.
Aus der genannten Druckschrift ist zu entnehmen, daß für die Absaugung auch Kombinationen von Dampfstrahlkompressoren und nachgeschalteten Saugpumpen verwendet werden. Der Treibdampf für den Dampfstrahlkompressor wird aus einer Anzapfung entnommen, dessen Druck während aller Betriebszustände der Turbine wesentlich über dem Atmosphärendruck liegt. Das bedeutet aber einen verhältnismäßig hohen Leistungsbedarf.
In der DE-PS 514 718 sind ein- und mehrstufige Dampfstrahl-Vakuumpumpen genannt, die bis auf Atmosphärendruck verdichten und treibdampfseitig an eine Entnahmestelle der Turbine angeschlossen sind. Auch hierbei können nur Entnahmeleitungen benutzt werden, die druckmäßig während aller Betriebszustände der Dampfturbinenanlage oberhalb des Atmosphärendruckes liegen, wodurch ein verhältnismäßig hoher Leistungsbedarf bedingt ist.
In dem Aufsatz von A. Junior "Die Dampfstrahl-Vakuumpumpe als Wärmepumpe bei der Evakuierung eines Dampfturbinenkondensators" in der Zeitschrift "Kraftwerkstechnik", Sept. 1985, _S. 829-835, ist beschrieben, daß bei einer Dampfturbinenanlage üblicherweise zwischen Dampfstrahlkompressor und Saugpumpe ein Kühler geschaltet ist, in dem Treib- und Saugdampfstrom des _Dampfstrahlkompressors kondensieren. Dieser Zwischenkühler wird wasserseitig so in den Speisewasserkreislauf geschaltet, daß er stromabwärts hinter der Hauptkondensatpumpe und vor der ersten Vorwärmstufe liegt. Er dient somit als Vorstufe zur ersten Vorwärmstufe und entlastet diese entsprechend. Der Anzapfdampfstrom, der das Kondensat in der ersten Vorwärmstufe bis zu einem vorgegebenen Sollwert aufwärmt, reduziert sich dadurch um einen bestimmten Teilstrom. Dieser Teilstrom durchströmt die Endstufen der Turbine, so daß ein entsprechender Leistungsanteil zurückgewonnen wird.
Die für Dampfstrahlkompressor und Saugpumpe aufgewendete Leistung, reduziert um diesen zurückgewonnenen Leistungsanteil, ergibt die effektive Leistung, die für die Absaugung aufgewendet wird. Je nach Druck und Temperatur des für den Dampfstrahlkompressor verwendeten Treibdampfes ist der effektive Leistungsbedarf höher oder niedriger. Er ist um so niedriger, je niedriger Druck und Temperatur des verwendeten Treibdampfes sind und je größer der aus dem Turbinenkondensator abgesaugte Dampfstrom ist. Dabei ist aber immer davon ausgegangen, daß der Treibdampfdruck oberhalb des Atmosphärendruckes liegt, wodurch sich für die Absaugung ein merklicher Leistungsbedarf ergibt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Dampfturbinenanlage der betreffenden Art zu schaffen, deren Gesamtwirkungsgrad höher als der der bekannten Dampfturbinenanlage ist.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebene Lehre gelöst.
Der Grundgedanke dieser Lehre gemäß der Erfindung liegt darin, als Treibdampf für den Dampfstrahlkompressor einen Teilstrom des Anzapfdampfes aus der Entnahmestelle mit niedrigstem Anzapfdruck zu nehmen, diesen als Treibdampf verwendetsiAnzapfdampf, der bisher im Dampfturbinenkreislauf nur zur Kondensat- bzw. Speisewasservorwärmung verwendet wurde und dessen Druck während der unterschiedlichen Betriebszustände der Dampfturbinenanlage ständig oder zeitweise unterhalb des Atmosphärendruckes liegt, zwar weiterhin vollständig für die Vorwärmung auszunutzen, indem seine Wärme in dem als Vorstufe arbeitenden Zwischenkühler an das Speisewasser (Kondensat) übergeht, jedoch darüber hinaus die Arbeitsfähigkeit dieses Teilstromes des Anzapfdampfes auszunutzen und damit den Dampfstrahlkompressor zu betreiben. Dadurch erhöht sich der Gesamtwirkungsgrad der Dampfturbinenanlage.
Für den Betrieb des Dampfstrahlkompressors muß also keine zusätzliche Leistung aufgebracht werden, d.h. der effektive Leistungsbedarf für den Dampfstrahlkompressor ist mit null zu bewerten.
Bei einer besonders wirtschaftlichen Anordnung ist die Treibseite des Dampfstrahlkompressors ohne Zwischenschaltung eines Druckreglers an die Entnahmestelle angeschlossen, d.h. daß Treibdampfdruck und -strom des Dampfstrahlkompressors von der Turbinenlast abhängen und sich entsprechend ändern.
Üblicherweise werden Absaugeeinrichtungen an Dampfturbinenanlagen nach Richtlinien ausgelegt, die in verschiedenen Ländern unterschiedlich sind.
Solche Richtlinien sind in
Ziel aller dieser Richtlinien ist es, für jede Anlagengröße eine Mindestgröße des Absaugstromes festzulegen, um einen einwandfreien Kondensationsprozeß zu gewährleisten. Dieses Ziel wurde bei bisher bekannten Anlagen nur mit zusätzlichem Leistungsbedarf erzielt.
Überraschenderweise zeigte sich, daß bei Anwendung der erfindungsgemäßen Lehre, nämlich bei Verwendung des Anzapfdampfes aus der Entnahmestelle mit niedrigstem Druck als _Treibdampf für den Dampfstrahlkompressor, es kein Problem ist, nicht nur die in den o.g. Schriften empfohlenen Mindestabsaugströme ohne zusätzlichen Leistungsaufwand zu erzielen, sondern sie sogar erheblich zu übertreffen. Da der Dampfstrahlkompressor nämlich einen.Leistungsbedarf hat, der der Arbeitsfähigkeit des als Treibdampf verwendeten Anzapfdampfes aus der Entnahmestelle mit niedrigstem Druck entspricht, der aber wie oben gesagt bei der Gesamtleistungsbilanz mit null bewertet werden kann, besteht hier die Möglichkeit, mit der Auslegung des Dampfstrahlkompressors bis an die äußerste Grenze zu gehen. Dabei ist es zweckmäßig, gemäß der Lehre des Anspruchs 3 den Austrittsdruck des Dampfstrahlkompressors, das ist der Druck im Zwischenkühler, so festzulegen, daß er mindestens 30 %, vorzugsweise mehr als 50 % des Anzapfdampfdruckes beträgt, so daß der Dampfsaugstrom ein Maximum ist.
Zusätzlich zum zurückgewonnenen Leistungsanteil verbessert die vergrößerte Dampfabsaugleistung die Strömungsverhältnisse im Turbinenkondensator und reduziert den _Gas-und damit auch den Sauerstoffpartialdruck. Dadurch ergeben sich für den Betrieb des Turbinenkondensators zusätzliche positive Punkte wie

- Absenken des Kondensationsdruckes, dadurch erhöhte Leistungsausbeute,
- Verkleinern einer eventuellen Kondensatunterkühlung,
- Minderung von Korrosion.

Anhand der Zeichnung soll die Erfindung an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden.
Ein Dampferzeuger 1 ist über eine Leitung 2 mit einer Hochdruckstufe 3 einer Dampfturbine 4 verbunden, deren Ausgang als Entnahmestelle 5 über eine Leitung 6 mit einer Mitteldruckstufe 7 verbunden ist, die zwei Entnahmestellen 8 und 9 aufweist, von denen die letztere über eine Leitung 10 mit einer Niederdruckstufe 11 verbunden ist, die Entnahmestellen 12 bis 14 aufweist. Eine Welle 15 der Dampfturbine 4 ist mit einem elektrischen Generator 16 verbunden.
Die Entnahmestelle 14 ist die Abdampfseite der Dampfturbine 4 und über eine Leitung 17 mit einem Kondensator 18 verbunden, in dem der Abdampf in bekannter Weise kondensiert wird.
Das Kondensat des Kondensators 18 gelangt über eine Leitung 20, eine Kondensatpumpe 21-, einen Zwischenkühler 22 sowie über Wärmetauscher 23 bis 27 und Speisewasserpumpe 28 zurück in den Dampferzeuger 1.
Von dem Kondensator 18 führt eine Saugleitung 29 zur Saugseite eines Dampfstrahlkompressors 30, dessen Treibseite über eine Leitung 31 und eine Leitung 32 mit der Entnahmestelle 13 verbunden ist, die die Entnahmestelle mit dem niedrigsten Druck ist. Der Druck an der niedrigsten Entnahmestelle 13 liegt während der unterschiedlichen Betriebszustände der Dampfturbinenanlage ständig oder zeitweise unterhalb des Atmosphärendruckes. Der Dampfstrahlkompressor 30 wird also treibdampfseitig von der Entnahmestelle 13 her mit einem Teilanzapfdampfstrom gespeist.
Die Kompressionsseite des Dampfstrahlkompressors 30 ist über eine Leitung 33 mit dem Zwischenkühler 22 verbunden, der in einer Leitung 34 stromabwärts hinter dem Kondensator 18 zwischen der Kondensatpumpe 21 und dem ersten Wärmetauscher 23 liegt. An den Zwischenkühler 22 ist über eine Saugleitung 35 eine Saugpumpe 36 angeschlossen, die eine Wasserringpumpe, eine Wasserstrahlpumpe, eine Dampfstrahlpumpe oder eine Kombination aus diesen sein kann und deren Ausgang 37 mit der Atmosphäre verbunden ist.

Claims

1. Dampfturbinenanlage, mit einer mehrstufigen Dampfturbine, deren Abdampfseite mit einem Kondensator verbunden ist, dessen Kondensat einem Dampfkessel zur Speisung der Dampfturbine mittels einer Pumpe über wenigstens einen Wärmetauscher zugeführt ist, der über eine Entnahmeleitung mit einer Entnahmestelle der Dampfturbine verbunden ist, und die mit Mitteln zur Evakuierung des Kondensators versehen ist, die eine Kombination aus einem Dampfstrahlkompressor, einem Zwischenkühler und einer Saugpumpe aufweisen, wobei an eine Entnahmestelle die Treibseite des Dampfstrahlkompressors angeschlossen ist, dessen Saugseite an den Kondensator angeschlossen und dessen Kompressionsseite mit dem Zwischenkühler verbunden ist, der dem Kondensator nachgeschaltet ist und an den die Saugpumpe saugseitig angeschlossen ist, deren Ausgang mit der Atmosphäre verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Treibseite des Dampfstrahlkompressors (30) an die Entnahmestelle (13) mit dem niedrigsten Anzapfdruck angeschlossen ist, der während der unterschiedlichen Betriebszustände der Dampfturbinenanlage ständig oder zeitweise unterhalb des Atmosphärendruckes liegt.

2. Dampfturbinenanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Treibseite des Dampfstrahlkompressors (30) ohne Zwischenschaltung eines Druckreglers an die Entnahmestelle mit dem niedrigsten Anzapfdruck angeschlossen ist, derart, daß der Dampfdruck an der Treibseite des Dampfstrahlkompressors (30) von der Turbinenlast abhängig ist.

3. _Dampfturbinenanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Dampfstrahlkompressor (30) so bemessen ist, daß der Druck am Austritt des Dampfstrahlkompressors (30) minimal 30 %, vorzugsweise mehr als 50 % des Anzapfdampfdruckes der Entnahmestelle (13) beträgt.