EP0773348B1 - Verfahren und Anordnung zum Vorwärmen des Hauptkondensats in Kraftwerksprozessen - Google Patents

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EP0773348B1
EP0773348B1 EP96114056A EP96114056A EP0773348B1 EP 0773348 B1 EP0773348 B1 EP 0773348B1 EP 96114056 A EP96114056 A EP 96114056A EP 96114056 A EP96114056 A EP 96114056A EP 0773348 B1 EP0773348 B1 EP 0773348B1
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condensate
ndv
low
preheater
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Achim Dipl.-Ing. Nietzschmann
Wolfgang Dr. Dipl.-Ing. Urbanczyk
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K7/00—Steam engine plants characterised by the use of specific types of engine; Plants or engines characterised by their use of special steam systems, cycles or processes; Control means specially adapted for such systems, cycles or processes; Use of withdrawn or exhaust steam for feed-water heating
    • F01K7/34—Steam engine plants characterised by the use of specific types of engine; Plants or engines characterised by their use of special steam systems, cycles or processes; Control means specially adapted for such systems, cycles or processes; Use of withdrawn or exhaust steam for feed-water heating the engines being of extraction or non-condensing type; Use of steam for feed-water heating
    • F01K7/40—Use of two or more feed-water heaters in series
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F22—STEAM GENERATION
    • F22D—PREHEATING, OR ACCUMULATING PREHEATED, FEED-WATER FOR STEAM GENERATION; FEED-WATER SUPPLY FOR STEAM GENERATION; CONTROLLING WATER LEVEL FOR STEAM GENERATION; AUXILIARY DEVICES FOR PROMOTING WATER CIRCULATION WITHIN STEAM BOILERS
    • F22D1/00—Feed-water heaters, i.e. economisers or like preheaters
    • F22D1/32—Feed-water heaters, i.e. economisers or like preheaters arranged to be heated by steam, e.g. bled from turbines
    • F22D1/34—Feed-water heaters, i.e. economisers or like preheaters arranged to be heated by steam, e.g. bled from turbines and returning condensate to boiler with main feed supply

Definitions

  • the invention relates to a method for preheating the Main condensate in a power plant process. Furthermore concerns the invention an arrangement according to the preamble of Claim 5.
  • (A) is an arrangement for preheating the Main condensate in power plant processes with one Low pressure preheater known, with a heating steam connection is connected to a tap of a low pressure turbine.
  • a heat exchanger chamber of a low pressure preheater is a steam jet connected upstream, its motive steam connection is fed from a second turbine tap and its Intake connection with the last tap of the Low pressure turbine is connected.
  • the invention is based on the knowledge that in particular a noticeable when planning new power plants Improve circulatory efficiency and the cost-benefit ratio when preheating the feed water appropriate procedure for preheating condensate and their integration into the LP preheating line can be achieved can. This is the object of the invention.
  • the arrangement according to the invention is characterized by this that a heating condensate outlet of the low pressure preheater is connected to a condensate lifter that a motive steam connection of the condensate lifter with steam at higher pressure levels is acted upon, and that the delivery outlet of the Condensate collector with the main condensate line downstream of the Low pressure preheater is connected.
  • a major advantage of the invention is that saturated water accumulating in power plant processes is cavitation-free and is promoted extremely economically. Saturated water falls particularly in the low-pressure preheating line in the form of heating condensate; but it also arises when using a steam air preheater. With the same Advantages of the invention can be used wherever high pressure change speeds on the suction side of the fluids to be promoted to a cavitation hazard Pumps can lead.
  • a double chamber low pressure preheater is used its first chamber with bleed steam and its second chamber with a vapor mixture obtained by thermocompression is applied.
  • the low-pressure preheating line shown in the circuit diagram in FIG. 1 1 has low pressure preheaters NDV 1a / 1b and NDV 2a / 2b, four condensate lifters 50, 51, 52 and 53 and a motive steam busbar 20 on.
  • the condensate lifters 50 ... 53 As partial steam. That steam is then returned to the water-steam cycle at a suitable point involved.
  • the first preheating stage NDV la largely relaxed steam is supplied from tap A1. Heating condensate accumulating in the NDV 1a is via a Line 10 fed to and from the condensate lifter 50 conveyed via a line 11 into the main condensate stream 3.
  • the second preheating stage NDV 1b receives a steam mixture a steam jet 30, the steam from the tap A2 a motive steam connection 31 is supplied and via a Suction steam connection 32 from the exergetically inferior steam of the A1 tap. By compressing the suction Steam in the steam jet 30 becomes the condensation temperature raised.
  • the heating condensate obtained in the NDV 1b stage is fed to the condensate lifter 51 via a line 12 and from this via a line 13 into the main condensate stream 3 promoted.
  • the integration of the downstream preheating stages NDV 2a and NDV 2b, their application of bleed steam and the cavitation-free Pumping saturated water using the condensate lifter 52 and 53 are analog.
  • the motive steam for the condensate lifter 52 and 53 also becomes the motive steam busbar 20 taken.
  • the preheating stage NDV 2a receives steam from tap A2.
  • the heating condensate from the preheating stage NDV 2a is fed to condensate lifter 52 via line 14 and from this via line 15 into the main condensate stream 3 funded.
  • the next stage NDV 2b becomes one Steam mixture supplied from a steam jet 40, the Driving steam connection 31 is connected to a tap A3 and the steam from the tap via a suction steam connection 42 A2 sucks.
  • the double chamber preheater shown in Fig. 2 is in described embodiment of known type.
  • the Main condensate emerges from the main condensate line 3 into a inlet-side water chamber 4a, is in a first Heat exchanger chamber (preheating level NDV 1a) with bleed steam A1 and pressure-tight in one of the first heat exchanger chamber Completed second heat exchanger chamber (preheating stage NDV 1b) acted upon by the steam mixture from the steam jet 30 and finally flows over an outlet side Water chamber 4b in a subsequent section of the main condensate line 3rd
  • bleed steam A1 is removed from the motive steam sucked in from A2 by pulse exchange and flows Pressure increase in the diffuser in the NDV 1b. That in the NDV la accruing heating condensate is through a shut-off valve 60 and a check valve 61 via line 10 in the condensate lifter 50 headed.
  • a shut-off valve 60 and a check valve 61 via line 10 in the condensate lifter 50 headed.
  • the system consisting of NDV 1b and condensate lifter 51 is structured analogously and works accordingly.

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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Vorwärmen des Hauptkondensats in einem Kraftwerksprozeß. Ferner betrifft die Erfindung eine Anordnung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 5.
Bei Kraftwerksprozessen ist es bekannt und üblich, aus Turbinenanzapfungen oder aus einer kalten Zwischenüberhitzung Dampf zu entnehmen und diesen Dampf in Hochdruck- und Niederdruck-Vorwärmern zur Speisewasser- bzw. Kondensatvorwärmung zu nutzen. Durch Speisewasser- und Kondensatvorwärmung kann die Primärenergiezufuhr zum Dampferzeuger verringert werden.
Aus Patent Abstracts of Japan, Vol. 010, No. 320 (M-530), 30. Oktober 1986 und JP 61-126309 A (TOSHIBA CORP), 13. Juni 1986, (A) ist eine Anordnung zum Vorwärmen des Hauptkondensats in Kraftwerksprozessen mit einem Niederdruck-Vorwärmer bekannt, bei der ein Heizdampfanschluß mit einer Anzapfung einer Niederdruckturbine verbunden ist. Einer Wärmetauscherkammer eines Niederdruck-Vorwärmers ist ein Dampfstrahler vorgeschaltet, dessen Treibdampfanschluß aus einer zweiten Turbinenanzapfung gespeist wird und dessen Ansauganschluß mit der letzten Anzapfung der Niederdruckturbine verbunden ist.
Aus der DE-OS 1 551 263 ist es bekannt, aus der Turbinenanzapfung entnommenen Dampf zur Verdampfung eines unter einem höheren Druck stehenden Teilstromes des Speisewassers zu verwenden.
Ferner ist aus der DE-PS 3 616 797 eine Dampfturbinenanlage bekannt, bei der das Heizkondensat mehrstufig mit Dampf aus Turbinenanzapfungen vorgewärmt wird. Eine Turbinenanzapfung mit höherem Druck ist jeweils mit einem Wärmetauscher mit höherer Temperatur verbunden. Jedem Wärmetauscher ist ein Zusatzwärmetauscher vorgeschaltet, der an die Kompressionsseite eines Dampfstrahlkompressors angeschlossen ist.
Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß insbesondere bei der Planung neuer Kraftwerksanlagen eine spürbare Verbesserung des Kreislaufwirkungsgrades sowie des Kosten-Nutzen-Verhältnisses bei der Speisewasservorwärmung durch geeignete Verfahrensführung bei der Kondensatvorwärmung und deren Einbindung in die ND-Vorwärmstraße erreicht werden kann. Dies ist Aufgabe der Erfindung.
Gelöst wird diese Aufgabe bei einem Verfahren der eingangs genannten Art erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruchs 1.
Die erfindungsgemäße Anordnung zeichnet sich dadurch aus, daß ein Heizkondensat-Austritt des Niederdruck-Vorwärmers mit einem Kondensatheber verbunden ist, daß ein Treibdampfanschluß des Kondensathebers mit Dampf höheren Druckniveaus beaufschlagt ist, und daß der Förderauslaß des Kondensathebers mit der Hauptkondensatleitung stromab des Niederdruck-Vorwärmers verbunden ist.
Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung besteht darin, daß in Kraftwerksprozessen anfallendes Sattwasser kavitationsfrei und außerordentlich wirtschaftlich gefördert wird. Sattwasser fällt insbesondere in der Niederdruck-Vorwärmstraße in Form von Heizkondensat an; es entsteht aber auch beim Einsatz eines Dampf-Luftvorwärmers. Mit gleichen Vorteilen läßt sich die Erfindung überall dort anwenden, wo hohe Druckänderungsgeschwindigkeiten auf der Saugseite des zu fördernden Fluids zu einer Kavitationsgefährdung der Pumpen führen können.
Einsatzmöglichkeiten und verschiedene Vorteile von Kondensathebern sind beschrieben in "Power" Band 137, Nr. 10, Oktober 1993, New York, US, Seiten 83-84, XP 000400297 von William O'Keefe mit dem Titel "Be aware of pumpless methods for returning condensate".
Bei der Erfindung werden nicht nur die kostengünstigen, rein mechanischen Fördereigenschaften des Kondensathebers ausgenutzt, sondern durch Einbindung des Kondensathebers in die Niederdruck-Vorwärmstraße kann auch der Restwärmeinhalt des Heizkondensats thermodynamisch günstiger in den Wasserkreislauf eingebunden werden. Das einfache Förderprinzip der Kondensatheberanlage ermöglicht einen Verzicht auf elektrische Heizkondensatpumpen und deren Regelung. Der als Treibdampf für die Kondensatheberanlage dienende Dampf kann dem Wasser-Dampf-Kreislauf an geeigneter Stelle entnommen und nach Förderung des Heizkondensats wieder in den Wasser-Dampf-Kreislauf eingebunden werden.
Eine weitere Verbesserung des Kreislaufwirkungsgrades läßt sich in Weiterbildung der Erfindung dadurch erreichen, daß ein Doppelkammer-Niederdruck-Vorwärmer verwendet wird, dessen erste Kammer mit Anzapfdampf und dessen zweite Kammer mit einer durch Thermokompression gewonnenen Dampfmischung beaufschlagt wird.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
Einzelheiten und weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels. In der Zeichnung zeigen:
  • Fig. 1 eine Übersichtschaltung mit einem Ausschnitt der Niederdruck-Vorwärmstraße und deren Einbindung in den Kraftwerksprozeß; und
  • Fig. 2 ein schematisches Schaltbild des als Zweikammervorwärmer ausgebildeten Niederdruck-Vorwärmers in Verbindung mit dem in die Hauptkondensatleitung fördernden Kondensatheber.
    • Die im Schaltbild gemäß Fig. 1 dargestellte Niederdruck-Vorwärmstraße 1 weist Niederdruck-Vorwärmer NDV 1a/1b und NDV 2a/2b, vier Kondensatheber 50, 51, 52 und 53 und eine Treibdampf-Sammelschiene 20 auf. Die Vorwärmer NDV 1a und NDV 2a werden mit Dampf aus Anzapfungen A1 und A2 einer Niederdruck-Turbine 5 gespeist. Das in dem dargestellten Ausführungsbeispiel von einer Hauptkondensatpumpe 2 geförderte Kondensat wird in der ND-Vorwärmstraße 1 mehrstufig vorgewärmt und über eine Hauptkondensatleitung 3 in einen nicht dargestellten Speisewasserbehälter gefördert.
    Der Treibdampf-Sammelschiene 20 entnommener Dampf dient den Kondensathebern 50 ... 53 als Teibdampf. Dieser Dampf wird anschließend an geeigneter Stelle wieder in den Wasser-Dampf-Kreislauf eingebunden. Der ersten Vorwärmestufe NDV la wird weitgehend entspannter Dampf aus der Anzapfung A1 zugeführt. Im NDV 1a anfallendes Heizkondensat wird über eine Leitung 10 dem Kondensatheber 50 zugeführt und von diesem über eine Leitung 11 in den Hauptkondensatstrom 3 gefördert. Die zweite Vorwärmstufe NDV 1b erhält ein Dampfgemisch aus einem Dampfstrahler 30, dem Dampf aus der Anzapfung A2 über einen Treibdampfanschluß 31 zugeführt wird und der über einen Saugdampfanschluß 32 den exergetisch minderwertigen Dampf aus der Anzapfung A1 ansaugt. Durch Verdichtung des angesaugten Dampfs im Dampfstrahler 30 wird die Kondensationstemperatur angehoben. Das in der Stufe NDV 1b anfallende Heizkondensat wird über eine Leitung 12 dem Kondensatheber 51 zugeführt und von diesem über eine Leitung 13 in den Hauptkondensatstrom 3 gefördert.
    Die Einbindung der nachgeschalteten Vorwärmstufen NDV 2a und NDV 2b, deren Beaufschlagung mit Anzapfdampf und der kavitationsfreien Förderung von Sattwasser mittels der Kondensatheber 52 und 53 sind analog. Der Treibdampf für die Kondensatheber 52 und 53 wird ebenfalls der Treibdampf-Sammelschiene 20 entnommen. Die Vorwärmstufe NDV 2a erhält Dampf aus der Anzapfung A2. Das Heizkondensat aus der Vorwärmstufe NDV 2a wird über die Leitung 14 dem Kondensatheber 52 zugeführt und von diesem über die Leitung 15 in den Hauptkondensatstrom 3 gefördert. Der nächsten Stufe NDV 2b wird ein Dampfgemisch aus einem Dampfstrahler 40 zugeführt, dessen Treibdampfanschluß 31 mit einer Anzapfung A3 verbunden ist und der über einen Saugdampfanschluß 42 Dampf aus der Anzapfung A2 ansaugt.
    Der in Fig. 2 dargestellte Doppelkammer-Vorwärmer ist im beschriebenen Ausführungsbeispiel bekannter Bauart. Das Hauptkondensat tritt aus der Hauptkondensatleitung 3 in eine einlaßseitige Wasserkammer 4a ein, wird in einer ersten Wärmetauscherkammer (Vorwärmstufe NDV 1a) mit Anzapfdampf A1 und in einem von der ersten Wärmetauscherkammer druckdicht abgeschlossenen zweiten Wärmetauscherkammer (Vorwärmstufe NDV 1b) mit dem Dampfgemisch aus dem Dampfstrahler 30 beaufschlagt und strömt schließlich über eine auslaßseitige Wasserkammer 4b in einen nachfolgenden Abschnitt der Hauptkondensatleitung 3.
    Über die Ansaugleitung 32 wird Anzapfdampf A1 vom Treibdampf aus A2 durch Impulsaustausch angesaugt und strömt nach Druckerhöhung im Diffusor in den NDV 1b ein. Das im NDV la anfallende Heizkondensat wird durch ein Absperrventil 60 und ein Rückschlagventil 61 über die Leitung 10 in den Kondensatheber 50 geleitet. Im Kondensatheber ist ein Schwimmer angebracht, der über eine Hebelanordnung ein Treibdampf-Eintrittsventil 64 und ein Dampfauslaßventil 65 gegenläufig steuert. Die beiden zuletzt genannten Ventile sind in den Kondensatheber integriert.
    Bei geschlossenem Treibdampf-Einlaßventil 64 strömt das Heizkondensat aus dem NDV la in den Kondensatheber 50. Der ansteigende Kondensatspiegel im Innenraum des Kondensathebers hebt den Schwimmer. Letzterer öffnet in seiner oberen Grenzposition über ein Gestänge das Treibdampf-Einlaßventil 64. Der aus der Sammelschiene 20 über die Treibdampfleitung 21 einströmende Treibdampf drückt nun das Heizkondensat über das in der Leitung 11 angeordnete Rückschlagventil 62 und das Absperrventil 63 in die Hauptkondensatleitung 3. Bei Erreichen einer unteren Grenzposition schließt der Schwimmer das Treibdampf-Einlaßventil 64 und öffnet das Austrittsventil 65. Der über die Leitung 22 ausströmende Dampf gibt den Weg für aus NDV la nachströmendes Kondensat frei.
    Das aus NDV 1b und Kondensatheber 51 bestehende System ist analog aufgebaut und arbeitet dementsprechend.

    Claims (7)

    1. Verfahren zum Vorwärmen des Hauptkondensats in einem Kraftwerksprozeß mit einem Wasserdampfkreislauf,
      wobei Anzapfdampf unter Erwärmen von Hauptkondensat in einem Niederdruck-Vorwärmer (NDV 1a, 1b, 2a, 2b) kondensiert und entstehendes Heizkondensat dem Hauptkondensatstrom zugeführt wird,
      wobei ferner aus dem Wasserdampfkreislauf Dampf eines höheren Druckniveaus als der als Heizdampf dienende Anzapfdampf, einem Kondensatheber (50, 51, 52, 53) als Treibdampf zugeführt wird; und
      wobei das Heizkondensat aus dem Niederdruck-Vorwärmer von dem Kondensatheber in den den Vorwärmer (NDV 1b, NDV 2b) verlassenden Hauptkondensatstrom gefördert wird.
    2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Doppelkammer-Niederdruck-Vorwärmer (NDV 1a, 1b) verwendet wird, dessen erste Kammer (NDV 1a) mit weitgehend entspanntem Dampf und dessen zweite Kammer (NDV 1b) mit einer durch Thermokompression gewonnenen Dampfmischung beaufschlagt wird.
    3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß Treibdampf für die Kondensatheber (50, 51) einer Treibdampf-Sammelschiene (20) entnommen wird.
    4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teilstrom aus dem die erste Kammer (NDV 1a) des Niederdruckvorwärmers mit Heizdampf versorgenden Dampfstrom abgezweigt und als Ansaugdampf bei der Thermokompression verwendet wird.
    5. Anordnung zum Vorwärmen des Hauptkondensats in Kraftwerksprozessen mit einem Niederdruck-Vorwärmer (NDV 1a, 1b, 2a, 2b), dessen Heizdampfanschluß mit einer Anzapfung (A1, A2, A3) einer Niederdruck-Turbine (5) verbunden ist,
      dadurch gekennzeichnet,
      daß zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 wenigstens ein Heizkondensat-Austritt (10; 12) des Niederdruck-Vorwärmers (NDV 1a, 1b, 2a, 2b) mit einem Kondensatheber (50,51,52,53) verbunden ist;
      daß ein Treibdampfanschluß des Kondensathebers an eine Treibdampf-Sammelschiene (20) angeschlossen ist und
      daß der Förderauslaß (11, 13, 15, 17) des Kondensathebers mit der Hauptkondensatleitung (3) stromab des zugehörigen Niederdruck-Vorwärmers verbunden ist.
    6. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Niederdruck-Vorwärmer als Doppelkammervorwärmer (NDV 1a,1b) ausgebildet ist, dessen erste Wärmetauscherkammer mit der letzten Anzapfung (A1) einer Niederdruckturbine (5) verbunden ist und dessen zweiter Wärmetauscherkammer ein Dampfstrahler (30) vorgeschaltet ist, dessen Treibdampfanschluß (31) aus einer zweiten Turbinenanzapfung (A2) gespeist wird.
    7. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Ansauganschluß (32) des Dampfstrahlers (30) und die erste Wärmetauscherkammer aus der gleichen Dampfquelle (A1) gespeist sind.
    EP96114056A 1995-11-08 1996-09-03 Verfahren und Anordnung zum Vorwärmen des Hauptkondensats in Kraftwerksprozessen Expired - Lifetime EP0773348B1 (de)

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    EP0773348A1 EP0773348A1 (de) 1997-05-14
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    EP0773348A1 (de) 1997-05-14
    DE19541543C2 (de) 1997-10-16
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