EP0815387B1 - Verfahren und vorrichtung zur überwachung der speisewasserzufuhr zu einem dampferzeuger - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur überwachung der speisewasserzufuhr zu einem dampferzeuger Download PDF

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EP0815387B1
EP0815387B1 EP96904735A EP96904735A EP0815387B1 EP 0815387 B1 EP0815387 B1 EP 0815387B1 EP 96904735 A EP96904735 A EP 96904735A EP 96904735 A EP96904735 A EP 96904735A EP 0815387 B1 EP0815387 B1 EP 0815387B1
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steam
water supply
feed
evaporator
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Eberhard Wittchow
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Siemens AG
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F22—STEAM GENERATION
    • F22B—METHODS OF STEAM GENERATION; STEAM BOILERS
    • F22B35/00—Control systems for steam boilers
    • F22B35/06—Control systems for steam boilers for steam boilers of forced-flow type
    • F22B35/10—Control systems for steam boilers for steam boilers of forced-flow type of once-through type

Definitions

  • the invention relates to a method for monitoring the feed water supply to a once-through steam generator, at which is the steam temperature of the evaporated feed water for determination the feed water supply is used. It relates further on a device for carrying out the Procedure.
  • a circulating one Water-steam mixture While in a natural circulation steam generator a circulating one Water-steam mixture only partially evaporated, performs the heating of the in a continuous steam generator gas-tight surrounding walls of a combustion chamber, vertical arranged evaporator tubes to a complete Evaporation of the flow medium in the evaporator tubes in one pass.
  • Pass-through steam generators are usually used for control purposes operated such that predetermined setpoints for the Steam output and the outlet temperature of the evaporator downstream superheater adhered to as precisely as possible become.
  • the end of evaporation and thus the end of it The beginning of steam overheating is not fixed locally. The Rather, the end of evaporation depends, among other things, on the load and depending on the pollution status of the Evaporator or superheater heating surfaces and the fuel water content independently. Therefore, there is a clear difference given to natural circulation steam generator where the end the evaporation is fixed in a water-steam separation drum is. With a display device for the water level in the drum a measuring instrument is available for the operating personnel, with which an adequate feed water supply to the natural circulation steam generator can be monitored.
  • the invention is therefore based on the object of a method and a device for reliably monitoring a sufficient Specify water supply to a once-through steam generator.
  • this object is achieved according to the invention solved in that the actual value of the steam temperature with a Setpoint determined from operational parameters together is shown.
  • the operating setpoint of the steam temperature expediently determined from the steam generator output.
  • the setpoint is preferably dependent on the steam generator load, the composition of the once-through steam generator supplied fuel, the degree of contamination of the evaporator and / or superheater heating surfaces and the feed water temperature formed such that the temperature of the in-line steam generator Generated live steam remains constant.
  • the stated object is achieved according to the invention by a display device, the one hand with a measuring device for Determination of the actual value of the steam temperature and on the other hand with one to determine the setpoint for the steam temperature Setpoint generator provided from operational parameters is connected, and the one for displaying the steam temperature Temperature scale provided at the outlet of the evaporator includes, on the temperature scale the actual value and the The setpoint of the steam temperature can be displayed together.
  • the temperature scale is expediently a temperature window superimposed for the setpoint of the steam temperature.
  • An embodiment of the invention is based on a Drawing explained in more detail.
  • the figure shows a monitoring device for the steam temperature behind an evaporator of a once-through steam generator.
  • the figure shows schematically a once-through steam generator with a feed water preheating surface (economizer) 2, which is located in a gas train (not shown).
  • the preheating heating surface 2 is connected upstream of a feed water pump 4 and an evaporator heating surface 6 is connected downstream, which in turn is followed by a superheater heating surface 8.
  • a measuring device 12 for measuring the feed water temperature T 1 is arranged in a line 10 for feed water SW led from the feed water pump 4 to the preheating surface 2.
  • a measuring device 16 for measuring the actual value T i of the steam temperature at the outlet or outlet of the evaporator heating surface 6 is provided at the outlet of the evaporator heating surface 6 in a connecting line 14 between the evaporator heating surface 6 and the superheater heating surface 8. Furthermore, at the outlet or outlet of the superheater heating surface 8, a measuring device 18 is provided for measuring the temperature T 2 of the live steam FD flowing out of the superheater heating surface 8 and fed to a steam turbine (not shown). In addition, a measuring device 20 for measuring the feed water flow SW t through the line 10 is arranged in the feed water line 10 led from the feed water pump 4 to the preheating surface 2.
  • a device 22 for monitoring the amount of feed water SW supplied to the continuous-flow steam generator per unit of time is assigned a setpoint generator 24, which outputs a setpoint T s for the steam temperature at the outlet of the evaporator heating surface 6 to the device 22.
  • the steam generator output or steam generator load L and a value W B for the composition, in particular the water content, of the fuel supplied by the continuous steam generator are supplied to the setpoint generator 24 as input variables.
  • the feed water temperature T 1 and the value SW t for the feed water mass flow and the current value for the live steam temperature T 2 are fed to the setpoint generator 24 as input variables.
  • the setpoint T s for the steam temperature at the outlet of the evaporator heating surface 6 is formed as a function of the parameters L, T 1 , T 2 , W B and SW t such that the fresh steam temperature T 2 remains constant.
  • the setpoint T s for the steam temperature at the outlet of the evaporator heating surface 6 is taken from a function generator unit 26 of the setpoint generator 24.
  • the input value of the function generator unit 26 is the power or load value L ', which is derived in a computer module 28 of the setpoint generator 24 from the parameters L, B, SW t , T 1 and T 2 .
  • the functional relationship between these parameters is implemented in the computer module 28, for example in the form of characteristic curve fields KF.
  • the output value L ' is preferably delayed.
  • a delay in the steam temperature T i at the outlet of the evaporator heating surface 6 is also taken into account when the heat flow into the evaporator heating surface 6 changes, since a mass flow requires a finite period of time to flow through the evaporator heating surface 6.
  • a predefinable function of the load L for the setpoints T s of the steam temperature at the outlet of the evaporator heating surface 6 is stored, which is obtained from values obtained during steady-state operation of the continuous steam generator. determined for the target temperature T s and entered into the function transmitter unit 26.
  • the device 22 used to monitor the feed water supply to the continuous steam generator is a display instrument with a temperature scale 30, which represents the usual range of the steam temperature T behind the end of the evaporator heating surface 6 of, for example, 380 ° C. to 440 ° C.
  • a pointer 32 moves on this temperature scale 30 of the display instrument and shows the actual value T i of the steam temperature at the outlet of the evaporator heating surface 6.
  • a temperature window 34 with a temperature band of, for example, ⁇ 20 K moves on this temperature scale 30, which extends above and below a line 38 marked by an arrow 36 for the desired value T s of the steam temperature at the outlet of the evaporator heating surface 6.
  • This temperature window 34 can be subdivided into "normal range”, “non-normal range” and “critical range” areas and thereby represents different risk areas for a deviation of the actual value T i from the target value T s .
  • a first area 40 below an upper limit temperature T o and a second area 42 above a lower limit temperature T u are highlighted within the temperature window 34, for example in terms of color, in relation to a central area 44, which represents the normal area.
  • the setpoint T s of the steam temperature at the outlet of the evaporator heating surface 6 and thus the temperature window 34 will move to low temperatures.
  • the actual value T i will follow the target value T s .
  • a temperature difference between the target value T s and the actual value T i can temporarily increase due to dynamic processes. This is taken into account by the temperature band of the temperature window 34.

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Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Überwachung der Speisewasserzufuhr zu einem Durchlaufdampferzeuger, bei dem die Dampftemperatur des verdampften Speisewassers zur Bestimmung der Speisewasserzufuhr herangezogen wird. Sie bezieht sich weiter auf eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
Während in einem Naturumlaufdampferzeuger ein im Umlauf geführtes Wasser-Wasserdampf-Gemisch nur teilweise verdampft, führt bei einem Durchlaufdampferzeuger die Beheizung von die gasdichten Umfassungswände einer Brennkammer bildenden, vertikal angeordneten Verdampferrohren zu einer vollständigen Verdampfung des Strömungsmediums in den Verdampferrohren in einem Durchgang.
Durchlaufdampferzeuger werden üblicherweise regelungstechnisch derart betrieben, daß vorgegebene Sollwerte für die Dampfleistung und die Austrittstemperatur eines dem Verdampfer nachgeschalteten Überhitzers möglichst genau eingehalten werden. Das Ende der Verdampfung und damit gleichzeitig der Beginn der Dampfüberhitzung ist Örtlich nicht fixiert. Das Ende der Verdampfung stellt sich vielmehr unter anderem lastabhängig und in Abhängigkeit vom Verschmutzungszustand der Verdampfer- oder Überhitzerheizflächen sowie vom Brennstoff-Wassergehalt selbständig ein. Daher ist ein deutlicher Unterschied zum Naturumlaufdampferzeuger gegeben, bei dem das Ende der Verdampfung in einer Wasser-Dampf-Trenntrommel fixiert ist. Mit einem Anzeigegerät für den Wasserstand in der Trommel ist für das Bedienpersonal ein Meßinstrument vorhanden, mit dem eine ausreichende Speisewasserzufuhr zum Naturumlaufdampferzeuger überwacht werden kann.
Demgegenüber erfolgt bei einem Durchlaufdampferzeuger die Überwachung einer ausreichenden Wasserzufuhr z.B. über die Dampftemperatur des verdampften Speisewassers. Dies ist aus der Druckschrift DE 32 43 578 C2 bekannt. Die Überwachung kann aber auch auf indirektem Wege erfolgen, insbesondere durch Beobachtung eines Einspritzwasserstroms in den Überhitzer als Meßgröße. Diese Meßgröße ist jedoch einerseits aufgrund sich betriebsbedingt verändernder Einspritzwasserströme nicht eindeutig. Andererseits erfolgt ein Regeleingriff bei einer auf dieser Meßgröße basierenden Regelung nachteiligerweise stark verzögert.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur zuverlässigen Überwachung einer ausreichenden Wasserzufuhr zu einem Durchlaufdampferzeuger anzugeben.
Bezüglich des Verfahrens wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Istwert der Dampftemperatur mit einem aus betriebsbedingten Parametern ermittelten Sollwert gemeinsam angezeigt wird.
Durch eine gleichzeitige Überwachung des Sollwertes und des Istwertes der Dampftemperatur am Verdampfungsende wird dem Bedienpersonal analog dem Wasserstand eines Naturumlaufdampferzeugers eine zuverlässige Information über die Wasserversorgung zum Durchlaufdampferzeuger gegeben. Dazu werden sich während des Betriebs ständig ändernde Temperatur-Sollwerte und Temperatur-Istwerte hinter dem Verdampfungsende miteinander verglichen.
Dabei wird der betriebsbedingte Sollwert der Dampftemperatur zweckmäßigerweise aus der Dampferzeugerleistung ermittelt. Vorzugsweise wird der Sollwert abhängig von der Dampferzeugerlast, der Zusammensetzung des dem Durchlaufdampferzeuger zugeführten Brennstoffs, dem Verschmutzungsgrad der Verdampfer- und/oder Überhitzerheizflächen sowie der Speisewassertemperatur derart gebildet, daß die Temperatur des im Durchlaufdampferzeugers erzeugten Frischdampfes konstant bleibt.
Bezüglich der Vorrichtung zur Überwachung der Speisewasserzufuhr zu einem Verdampfer eines Durchlaufdampferzeugers wird die genannte Aufgabe erfindungsgemäß gelöst durch eine Anzeigevorrichtung, die einerseits mit einer Meßvorrichtung zur Ermittlung des Istwertes der Dampftemperatur und andererseits mit einem zur Ermittlung des Sollwertes für die Dampftemperatur aus betriebsbedingten Parametern vorgesehenen Sollwertgeber verbunden ist, und die eine zur Anzeige der Dampftemperatur am Ausgang des Verdampfers vorgesehene Temperaturskala umfaßt, wobei auf der Temperaturskala der Istwert und der Sollwert der Dampftemperatur gemeinsam anzeigbar sind. Dabei ist zweckmäßigerweise der Temperaturskala ein Temperaturfenster für den Sollwert der Dampftemperatur überlagert.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigt die Figur eine Überwachungsvorrichtung für die Dampftemperatur hinter einem Verdampfer eines Durchlaufdampferzeugers.
Die Figur zeigt schematisch einen Durchlaufdampferzeuger mit einer Speisewasser-Vorwärmheizfläche (Economizer) 2, die sich in einem (nicht dargestellten) Gaszug befindet. Der Vorwärmheizfläche 2 ist durchflußmäßig eine Speisewasserpumpe 4 vorgeschaltet und eine Verdampferheizfläche 6 nachgeschaltet, der wiederum durchflußmäßig eine Überhitzerheizfläche 8 nachgeschaltet ist. In einer von der Speisewasserpumpe 4 zur Vorwärmheizfläche 2 geführten Leitung 10 für Speisewasser SW ist eine Meßvorrichtung 12 zur Messung der Speisewassertemperatur T1 angeordnet. Weiter ist am Austritt der Verdampferheizfläche 6 in einer Verbindungsleitung 14 zwischen der Verdampferheizfläche 6 und der Überhitzerheizfläche 8 eine Meßvorrichtung 16 zum Messen des Istwertes Ti der Dampftemperatur am Ausgang oder Austritt der Verdampferheizfläche 6 vorgesehen. Ferner ist am Ausgang oder Austritt der Überhitzerheizfläche 8 eine Meßvorrichtung 18 zum Messen der Temperatur T2 des der Überhitzerheizfläche 8 entströmenden und einer (nicht dargestellten) Dampfturbine zugeführten Frischdampfes FD vorgesehen. Außerdem ist in der von der Speisewasserpumpe 4 zur Vorwärmheizfläche 2 geführten Speisewasserleitung 10 eine Meßvorrichtung 20 zum Messen des Speisewasserstroms SWt durch die Leitung 10 angeordnet.
Einer Vorrichtung 22 zur Überwachung der dem Durchlaufdampferzeuger pro Zeiteinheit zugeführten Menge an Speisewasser SW ist ein Sollwertgeber 24 zugeordnet, der einen Sollwert Ts für die Dampftemperatur am Austritt der Verdampferheizfläche 6 an die Vorrichtung 22 abgibt. Dazu werden dem Sollwertgeber 24 als Eingangsgrößen die Dampferzeugerleistung oder Dampferzeugerlast L und ein Wert WB für die Zusammensetzung, insbesondere den Wassergehalt, von dem Durchlaufdampferzeuger zugeführtem Brennstoff zugeführt. Außerdem werden dem Sollwertgeber 24 als Eingangsgrößen die Speisewassertemperatur T1 und der Wert SWt für den Speisewassermassenstrom sowie der aktuelle Wert für die Frischdampftemperatur T2 zugeführt. Der Sollwert Ts für die Dampftemperatur am Austritt der Verdampferheizfläche 6 wird abhängig von den Parametern L, T1, T2, WB und SWt derart gebildet, daß die Frischdampftemperatur T2 konstant bleibt.
Der Sollwert Ts für die Dampftemperatur am Austritt der Verdampferheizfläche 6 wird einer Funktionsgebereinheit 26 des Sollwertgebers 24 entnommen. Der Eingangswert der Funktionsgebereinheit 26 ist der Leistungs- oder Lastwert L', der in einem Rechnerbaustein 28 des Sollwertgebers 24 aus den Parametern L, B, SWt, T1 und T2 abgeleitet ist. Der funktionale Zusammenhang zwischen diesen Parametern ist in dem Rechnerbaustein 28 z.B. in Form von Kennlinienfeldern KF implementiert.
Um zu berücksichtigen, daß bei einer Leistungs- oder Laständerung die Feuerung des Durchlaufdampferzeugers der Änderung der Leistung L nur verzögert folgt und sich demnach ein stationärer Zustand für den Wärmestrom in die Verdampferheizfläche 6 nur verzögert einstellt, ist vorzugsweise der Leistungswert L' verzögert. Dabei wird auch eine Verzögerung der Dampftemperatur Ti am Austritt der Verdampferheizfläche 6 bei einer Änderung des Warmestroms in die Verdampferheizfläche 6 berücksichtigt, da ein Massenstrom zum Durchströmen der Verdampferheizfläche 6 einen endlichen Zeitraum benötigt.
In der Funktionsgebereinheit 26 ist eine fest vorgebbare Funktion von der Last L für die Sollwerte Ts der Dampftemperatur am Austritt der Verdampferheizfläche 6 hinterlegt, die aus jeweils bei einem stationären Betrieb des Durchlaufdampferzeugers gewonnenen Werten. für die Solltemperatur Ts ermittelt und in die Funktionsgebereinheit 26 eingegeben wurden.
Die zur Überwachung der Speisewasserzufuhr zu dem Durchlaufdampferzeuger dienende Vorrichtung 22 ist ein Anzeigeinstrument mit einer Temperaturskala 30, die den üblichen Bereich der Dampftemperatur T hinter dem Ende der Verdampferheizfläche 6 von z.B. 380° C bis 440° C repräsentiert. Auf dieser Temperaturskala 30 des Anzeigeinstruments bewegt sich ein Zeiger 32, der den Istwert Ti der Dampftemperatur am Austritt der Verdampferheizfläche 6 anzeigt. Außerdem bewegt sich auf dieser Temperaturskala 30 ein Temperaturfenster 34 mit einem Temperaturband von beispielsweise ± 20 K, das sich oberhalb und unterhalb einer durch einen Pfeil 36 markierten Linie 38 für den Sollwert Ts der Dampftemperatur am Austritt der Verdampferheizfläche 6 erstreckt. Dieses Temperaturfenster 34 kann in Bereiche "normaler Bereich", "nicht normaler Bereich" und "kritischer Bereich" unterteilt sein und gibt dadurch unterschiedliche Gefährdungsbereiche für eine Abweichung des Istwertes Ti vom Sollwert Ts wieder. Im Ausführungsbeispiel sind innerhalb des Temperaturfensters 34 zur Kennzeichnung des kritischen Bereichs ein erster Bereich 40 unterhalb einer oberen Grenztemperatur To und ein zweiter Bereich 42 oberhalb einer unteren Grenztemperatur Tu z.B. farblich gegenüber einem mittleren Bereich 44, der den normalen Bereich repräsentiert, hervorgehoben.
Für den Fall einer Lastabsenkung, die im Gleitdruckbetrieb mit einer Druckabsenkung verbunden ist, wird sich der Sollwert Ts der Dampftemperatur am Austritt der Verdampferheizfläche 6 und damit das Temperaturfenster 34 zu niedrigen Temperaturen hin bewegen. Im Normalbetrieb wird der Istwert Ti dem Sollwert Ts folgen. Dabei kann sich eine Temperaturdifferenz zwischen dem Sollwert Ts und dem Istwert Ti aufgrund dynamischer Vorgänge vorübergehend vergrößern. Dies ist durch das Temperaturband des Temperaturfensters 34 berücksichtigt.

Claims (4)

  1. Verfahren zur Überwachung der Speisewasserzufuhr zu einem Durchlaufdampferzeuger, bei dem die Dampftemperatur des verdampften Speisewassers (SW) zur Bestimmung der Speisewasserzufuhr herangezogen wird,
    dadurch gekennzeichnet, daß der Istwert (Ti) der Dampftemperatur mit einem aus betriebsbedingten Parametern (T1, T2, SWt, WB, L) ermittelten Sollwert (Ts) gemeinsam angezeigt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, daß als ein betriebsbedingter Parameter (T1, T2, SWt, WB, L) die Dampferzeugerleistung (L) verwendet wird.
  3. Vorrichtung zur Überwachung der Speisewasserzufuhr zu einem Verdampfer eines Durchlaufdampferzeugers,
    gekennzeichnet durch eine Anzeigevorrichtung (22), die einerseits mit einer Meßvorrichtung (16) zur Ermittlung des Istwertes (Ti) der Dampftemperatur und andererseits mit einem zur Ermittlung eines Sollwertes (Ts) für die Dampftemperatur aus betriebsbedingten Parametern (T1, T2, SWt, WB, L) vorgesehenen Sollwertgeber (24) verbunden ist, und eine zur Anzeige der Dampftemperatur am Ausgang des Verdampfers (6) vorgesehene Temperaturskala (30) umfaßt, wobei der Istwert (Ti) und ein Sollwert (Ts) der Dampftemperatur gemeinsam anzeigbar sind.
  4. Vorrichtung nach Anspruch 5,
    dadurch gekennzeichnet, daß der Temperaturskala (30) ein Temperaturfenster (34) für den Sollwert (Ts) der Dampftemperatur überlagert ist.
EP96904735A 1995-03-16 1996-03-04 Verfahren und vorrichtung zur überwachung der speisewasserzufuhr zu einem dampferzeuger Expired - Lifetime EP0815387B1 (de)

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EP (1) EP0815387B1 (de)
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