EP3086033A1 - Method and device for starting a continuous steam generator - Google Patents

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Publication number
EP3086033A1
EP3086033A1 EP15164652.8A EP15164652A EP3086033A1 EP 3086033 A1 EP3086033 A1 EP 3086033A1 EP 15164652 A EP15164652 A EP 15164652A EP 3086033 A1 EP3086033 A1 EP 3086033A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
working fluid
evaporator
stage
supplied
control valve
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP15164652.8A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Jan BRÜCKNER
Martin Effert
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
Priority to EP15164652.8A priority Critical patent/EP3086033A1/en
Priority to CN201520455343.7U priority patent/CN204806352U/en
Publication of EP3086033A1 publication Critical patent/EP3086033A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • 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 and a device for starting up a continuous steam generator according to the preamble of claims 1 and 5.
  • fired continuous steam generators typically include one or more economizer stages, one or more evaporator stages, and one or more superheater stages.
  • feed water is supplied via a feed water supply to the continuous steam generator as working fluid.
  • This working fluid then flows with a certain mass flow in succession through the individual pipe systems (heating surfaces) of the various stages, where it is heated, evaporated and superheated.
  • Such fired continuous steam generators are usually equipped with a start-up and low-load system, consisting of a Wasserabscheidesystem and a circulating pump.
  • the Wasserabscheidesystem which is located at the output of the last evaporator stage and before a superheater stage, separates unvaporized working fluid from vaporized working fluid.
  • the unevaporated working fluid is returned by means of the circulation pump back into the feed water supply.
  • the start-up or low-load phase with circulating pump in operation is referred to as circulation operation.
  • the unevaporated working fluid is typically vaporized in cyclone separators of the water separation system Working fluid separated and recycled via a water bottle of Wasserabscheidesystems and the circulation pump in the feedwater supply line, while the evaporated working fluid is supplied to the downstream superheater heating surfaces of superheater stages.
  • the working fluid supplied to an evaporator stage at the inlet is distributed over the various parallel tubes of the individual heating surfaces.
  • the evaporators are multi-stage. These stages are usually separated by collectors and can each consist of several parallel heating surfaces.
  • the essential feature is that the entry of the evaporator, a mass flow is supplied, which flows distributed through the heating surfaces and enters the separator. This mass flow is not increased along the flow path until it enters the separators.
  • a uniform distribution of water and steam mixture can not be guaranteed by collectors. Only at very high vapor contents can it be assumed that there is no longer too much segregation of the two phases in the inlet collectors. An uneven distribution of the two phases of water and steam is unfavorable for the tube cooling and the stability of the flow, it also favors temperature imbalances that can lead to damage to the affected heating surface.
  • the object of the invention is to provide a method and a device for starting up a continuous steam generator, which overcomes the disadvantages described above.
  • the continuous steam generator shown in FIG. 1 comprises, in addition to a single economizer stage 10 ', a first evaporator stage 21', two further evaporator stages 22 'and 23' and a superheater stage 90, in which feedwater is fed as a working fluid into steam for a (not shown) stepwise Steam turbine is transferred.
  • the individual stages are formed by bundles of Bank lake Searen or by membrane wall pipes, which are connected to each other via inlet collector and outlet header.
  • the Ecomomizerme shown in FIG 1 10 ' comprises a bundle of tubes 10 via an inlet collector 101 and via an outlet header 102 communicate with each other and thus form a heating surface 10 of the economizer stage 10 '.
  • this outlet collector 232 then includes a Wasserabscheidesystem, which here consists of a so-called cyclone 31 and a water bottle 32 to.
  • a Wasserabscheidesystem which here consists of a so-called cyclone 31 and a water bottle 32 to.
  • water is separated as unevaporated working fluid from the vapor as vaporized working fluid, which is supplied to the subsequent superheater stage 90, and collected in the water bottle 32.
  • Known devices for starting up and operating such a continuous steam generator comprise, in addition to the Wasserabscheidesystem a start-up valve 41 through which the separated, collected in the water bottle 32 and not recirculated water is fed to a flasher 40.
  • the expansion of boiling water in an atmospheric expander 40 produces steam, which is typically discharged via a silencer 42 and water, which can be discharged as wastewater over 43 depending on the quality or fed to the condenser 53 via a condensate collection tank 51 and a condensate pump 52.
  • the guided into the condenser 53 water is thus not lost for the process, but is fed via the preheater 61 and 63 and the feedwater tank 62 again the feed pump 64. It can thus be adjusted via the feed pump 64, a recirculation, however, to water losses leads, as the resulting in the expansion of steam is discharged through the muffler 42.
  • the components start-up valve 41, expander 40, condensate return via 51, 52 and 53 and the feedwater supply of deionized via the supply line 54 are dimensioned so that the possibility exists to approach the system without circulation pump 33.
  • a three-way valve 71 is now on the pressure side of the circulation pump 33, that is, in the known return line 34 to the feed water binding point 35 in addition to the control valve 37 is arranged.
  • a portion of the water from the water bottle 32 can then be guided via a line 72 to an attachment point 73, which is provided at least after a first evaporator stage 21 'and before at least one last evaporator stage 23' ,
  • an attachment point 73 which is provided at least after a first evaporator stage 21 'and before at least one last evaporator stage 23' ,
  • a starting process can be achieved with a maximum increase in the throughput in the evaporator heating surfaces 22 and 23 behind the binding site 73.
  • the burner of the firing system not shown in detail and after filling the evaporator stages 21 ', 22' and 23 ', can be provided with the evaporator minimum flow of the first evaporator stage 21' exclusively via the feed pump 64 before firing.
  • the corresponding mass flow can be effected by means 81 for measuring the flow rate.
  • the three-way valve 71 is connected so that the complete mass flow of the circulation pump 33 is promoted to the binding site 73. If the circulating pump 33 is designed such that it can convey the full BENSON evaporator minimum mass flow, the throughput for the subsequent evaporator heating surfaces is doubled starting at the binding point 73.
  • the mass flow conducted via the line 72 to the binding site 73 can be effected by the measuring device 82. Excess water of the water bottle 32, which is not conveyed via the circulation pump 33, is forwarded via the starting valve 41 to the expander 40.
  • the starting valve 41 can be closed.
  • saturated water which in order to avoid cavitation in the circulation pump 33, in particular in pressure fluctuations in the system by mixing feed water W via the valve 36th is slightly overcooled.
  • the mass flow supplied for subcooling is on the order of 1% to 1.5% of the feedwater mass flow at full load.
  • the starting valve 41 is closed as soon as the water supplied by the feed pump 64 has been completely evaporated in the evaporator heating surfaces 21, 22 and 23. It can then be assumed that there is approximately the vapor content calculated for the BENSON minimum load operating point at the exit of the first evaporator stage 21 '. If working fluid having this vapor content is present at the inlet of the second evaporator stage 22 ', no problems with the distribution at the inlet and with the flow stability can be expected there. Therefore, as soon as the need no longer exists to keep the circulation pump 33 in operation, the delivery rate of the circulation pump 33 can be slowly reduced. Once the cyclone 31 only saturated steam is supplied, the circulation pump 33 is taken out of service and the continuous steam generator is in regular continuous operation. The three-way valve remains in the open position in the direction of line 72 and binding site 73rd
  • the aim of the invention described herein is that to ensure the flow stability and cooling in the second evaporator stage 22 'and the third evaporator stage 23', a mass flow of working fluid is provided as a cooling medium, which exceeds the requirements of the first evaporator stage 21 'with respect to the Minimum mass flow is.

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Anfahren eines Durchlaufdampferzeugers mit zumindest einer Economizerstufe (10'), der mittels einer Speisepumpe (64) über eine Speisewasserzuleitung (65) Speisewasser (W) als Arbeitsfluid zugeführt werden kann, einer ersten Verdampferstufe (21') und zumindest einer weiteren Verdampferstufe (22',23'), die dem Economizer (10') in Strömungsrichtung des Arbeitsfluids nachgeschaltet sind und nacheinander vom Arbeitsfluid durchströmt werden können und dieses zumindest teilweise verdampfen können, und einem Wasserabscheidesystem (31,32) am Ausgang der letzten der weiteren Verdampferstufen (23'), das unverdampftes Arbeitsfluid von verdampftem Arbeitsfluid trennen kann,. Dabei sind eine Umwälzpumpe (33), ein Regelventil (37), und eine Leitung (72) zu einer Einbindestelle (73) nach der ersten Verdampferstufe (21') vorgesehen und so angeordnet, dass zumindest ein Teil des in der Wasserflasche (32) gesammelten nicht verdampften Arbeitsfluids über die Umwälzpumpe (33) und über das Regelventil (37) wieder den weiteren Verdampferstufen (22',23') zugeführt und dem Arbeitsfluid mit einem durch das Regelventil (37) bestimmten Massenstrom wieder beigemischt werden kann, wobei die Einbindestelle (73) in Strömungsrichtung des Arbeitsfluids nach der ersten Verdampferstufe (21') und vor der letzten der weiteren Verdampferstufen (22',23') liegt.The invention relates to a device for starting up a continuous steam generator with at least one economizer stage (10 '), which can be supplied by means of a feed pump (64) via a feedwater supply line (65) feed water (W) as a working fluid, a first evaporator stage (21') and at least a further evaporator stage (22 ', 23') which are downstream of the economizer (10 ') in the flow direction of the working fluid and can be successively flowed through by the working fluid and this at least partially evaporate, and a Wasserabscheidesystem (31,32) at the output of the last the further evaporator stages (23 ') which can separate unevaporated working fluid from vaporized working fluid. In this case, a circulating pump (33), a control valve (37), and a line (72) are provided to a binding point (73) after the first evaporator stage (21 ') and arranged so that at least a part of the water bottle (32) collected non-evaporated working fluid via the circulation pump (33) and the control valve (37) again the other evaporator stages (22 ', 23') supplied and the working fluid with a through the control valve (37) certain mass flow can be mixed again, the binding site (73) in the flow direction of the working fluid after the first evaporator stage (21 ') and before the last of the further evaporator stages (22', 23 ').

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Anfahren eines Durchlaufdampferzeugers gemäß dem Oberbegriff der Ansprüche 1 und 5.The invention relates to a method and a device for starting up a continuous steam generator according to the preamble of claims 1 and 5.

Befeuerte Durchlaufdampferzeuger umfassen heute typischerweise eine oder mehrere Economizerstufen, eine oder mehrere Verdampferstufen sowie eine oder mehrere Überhitzerstufen. Mittels einer Speisepumpe wird Speisewasser über eine Speisewasserzuleitung dem Durchlaufdampferzeuger als Arbeitsfluid zugeführt. Dieses Arbeitsfluid strömt dann mit einem bestimmten Massenstrom nacheinander durch die einzelnen Rohrsysteme (Heizflächen) der verschiedenen Stufen und wird dort erwärmt, verdampft und überhitzt. Solche befeuerten Durchlaufdampferzeuger sind in aller Regel mit einem Anfahr- und Schwachlastsystem, bestehend aus einem Wasserabscheidesystem und einer Umwälzpumpe, ausgerüstet. Das Wasserabscheidesystem, das am Ausgang der letzten Verdampferstufe und vor einer Überhitzerstufe angeordnet ist, trennt dabei unverdampftes Arbeitsfluid von verdampftem Arbeitsfluid. Das unverdampfte Arbeitsfluid wird mittels der Umwälzpumpe wieder in die Speiswasserzuleitung zurückgeführt.Today, fired continuous steam generators typically include one or more economizer stages, one or more evaporator stages, and one or more superheater stages. By means of a feed pump feed water is supplied via a feed water supply to the continuous steam generator as working fluid. This working fluid then flows with a certain mass flow in succession through the individual pipe systems (heating surfaces) of the various stages, where it is heated, evaporated and superheated. Such fired continuous steam generators are usually equipped with a start-up and low-load system, consisting of a Wasserabscheidesystem and a circulating pump. The Wasserabscheidesystem, which is located at the output of the last evaporator stage and before a superheater stage, separates unvaporized working fluid from vaporized working fluid. The unevaporated working fluid is returned by means of the circulation pump back into the feed water supply.

Im Anfahr- und Schwachlastbetrieb werden die Heizflächen der Verdampferstufen und der Economiserstufe bis zu einer bestimmten Last unabhängig von der Feuerungsleistung mit einem konstanten Massenstrom durchströmt. Der Lastpunkt bis zu dem dieser Massenstrom konstant gehalten wird, ist als BENSON Mindestlast bekannt.In start-up and low-load operation, the heating surfaces of the evaporator stages and the economizer stage are flowed through to a specific load, regardless of the firing capacity with a constant mass flow. The load point up to which this mass flow is kept constant is known as BENSON minimum load.

Die Phase des Anfahrens bzw. der Schwachlast mit in Betrieb befindlicher Umwälzpumpe wird als Umwälzbetrieb bezeichnet. Das nicht verdampfte Arbeitsfluid wird dabei typischerweise in Zyklonabscheidern des Wasserabscheidesystems vom verdampften Arbeitsfluid getrennt und über eine Wasserflasche des Wasserabscheidesystems und die Umwälzpumpe in die Speisewasserzuleitung zurückgeführt, während das verdampfte Arbeitsfluid den nachgeschalteten Überhitzerheizflächen der Überhitzerstufen zugeführt wird.The start-up or low-load phase with circulating pump in operation is referred to as circulation operation. The unevaporated working fluid is typically vaporized in cyclone separators of the water separation system Working fluid separated and recycled via a water bottle of Wasserabscheidesystems and the circulation pump in the feedwater supply line, while the evaporated working fluid is supplied to the downstream superheater heating surfaces of superheater stages.

Wird das dem Verdampfer zugeführte Arbeitsfluid dagegen komplett verdampft, so werden die Zyklonabscheider nur noch mit Sattdampf oder mit überhitztem Dampf durchströmt. Die Umwälzpumpe wird dann außer Betrieb genommen, da aus der Wasserflasche kein Wasser mehr rückgeführt werden kann. Dieser Betrieb wird als Durchlaufbetrieb bezeichnet.On the other hand, if the working fluid fed to the evaporator is completely evaporated, the cyclone separators are only flowed through with saturated steam or with superheated steam. The circulation pump is then taken out of service, since no water can be recycled from the water bottle. This operation is called continuous operation.

Bei mehrstufigen Verdampfern kann nun aber die Situation entstehen, dass der sogenannte BENSON Mindestmassenstrom im Anfahrbetrieb nicht ausreicht, um in den Heizflächen der verschiedenen Verdampferstufen eine ausreichende Kühlung und Strömungsstabilität des Arbeitsfluides sicherzustellen. Dies kann insbesondere der Fall sein, wenn die Rohre einer Verdampferheizfläche abwärts durchströmt werden. Ist im normalen Durchlaufbetrieb bei unterkritischen Drücken und hohen Eintrittsdampfgehalten in einer Heizfläche der zweiten oder dritten Verdampferstufe eine gleichmäßige Verteilung des Arbeitsfluides und eine gute Kühlung der Rohre gegeben, so muss dennoch im Anfahrbetrieb davon ausgegangen werden, dass am Eintritt dieser Verdampferheizflächen zunächst unterkühltes Wasser und dann mit steigender Feuerleistung und Dampfproduktion Arbeitsfluid mit jedem Dampfgehalt vorliegen kann, der geringer ist als der Dampfgehalt an der betreffenden Stelle bei BENSON Mindestlast. Insbesondere bei einer abwärts geführten Verdampferheizfläche kann im Anfahrbetrieb eine unerwünschte Umkehrung der Strömung in einzelnen Rohren oder auch eine Stagnation der Strömung des Arbeitsfluids in Teilen der einzelnen Verdampferstufen auftreten. Eine gesicherte Rohrkühlung ist dann unter Umständen nicht mehr gegeben.In the case of multistage evaporators, however, the situation may arise that the so-called BENSON minimum mass flow during startup operation is insufficient to ensure sufficient cooling and flow stability of the working fluid in the heating surfaces of the various evaporator stages. This may in particular be the case when the tubes of an evaporator heating surface are flowed through downwards. Is in normal continuous operation at subcritical pressures and high inlet steam levels in a heating surface of the second or third evaporator stage uniform distribution of the working fluid and a good cooling of the tubes given, it must nevertheless be assumed in the starting operation that at the entrance of the evaporator heating initially supercooled water and then with increasing fire power and steam production, working fluid of any steam content lower than the steam content at the relevant point at BENSON minimum load may be present. Particularly in the case of a downwardly guided evaporator heating surface, an undesired reversal of the flow in individual tubes or else a stagnation of the flow of the working fluid in parts of the individual evaporator stages can occur during the starting operation. A secured pipe cooling is then no longer possible.

Das einer Verdampferstufe am Eintritt zugeführte Arbeitsfluid verteilt sich auf die verschiedenen Parallelrohre der Einzelheizflächen. In der Regel sind die Verdampfer mehrstufig ausgeführt. Diese Stufen sind meist durch Sammler voneinander getrennt und können jeweils aus mehreren parallel geschalteten Heizflächen bestehen. Wesentliches Kennzeichen ist, dass dem Eintritt des Verdampfers ein Massenstrom zugeführt wird, der verteilt durch die Heizflächen strömt und in die Abscheider gelangt. Dieser Massenstrom wird entlang des Strömungswegs bis zum Eintritt in die Abscheider nicht vergrößert. Hinzu kommt, dass eine gleichmäßige Verteilung von Wasser- und Dampfgemisch über Sammler nicht gewährleistet werden kann. Erst bei sehr hohen Dampfgehalten kann davon ausgegangen werden, dass es in den Eintrittssammlern nicht mehr zu starken Entmischungen der beiden Phasen kommt. Eine ungleichmäßige Verteilung der beiden Phasen Wasser und Dampf ist ungünstig für die Rohrkühlung und die Stabilität der Strömung, sie begünstigt außerdem Temperaturschieflagen die zur Schädigung der betroffenen Heizfläche führen können.The working fluid supplied to an evaporator stage at the inlet is distributed over the various parallel tubes of the individual heating surfaces. As a rule, the evaporators are multi-stage. These stages are usually separated by collectors and can each consist of several parallel heating surfaces. The essential feature is that the entry of the evaporator, a mass flow is supplied, which flows distributed through the heating surfaces and enters the separator. This mass flow is not increased along the flow path until it enters the separators. In addition, a uniform distribution of water and steam mixture can not be guaranteed by collectors. Only at very high vapor contents can it be assumed that there is no longer too much segregation of the two phases in the inlet collectors. An uneven distribution of the two phases of water and steam is unfavorable for the tube cooling and the stability of the flow, it also favors temperature imbalances that can lead to damage to the affected heating surface.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zum Anfahren eines Durchlaufdampferzeugers bereitzustellen, welche die zuvor beschriebenen Nachteile überwindet.The object of the invention is to provide a method and a device for starting up a continuous steam generator, which overcomes the disadvantages described above.

Diese Aufgabe wird mit dem Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1, sowie der Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 5 gelöst.This object is achieved by the method having the features of claim 1, as well as the device having the features of claim 5.

Vorteilhafte Weiterbildungen sind den Unteransprüchen zu entnehmen.Advantageous developments can be found in the dependent claims.

Dadurch, dass auf einer Druckseite der Umwälzpumpe eine Leitung zu einer Einbindestelle nach der ersten Verdampferstufe vorgesehen ist, kann zumindest ein Teil des in der Wasserflasche gesammelten nicht verdampften Arbeitsfluids über diese Umwälzpumpe und über ein Regelventil wieder den weiteren Verdampferstufen zugeführt werden und so dem Arbeitsfluid mit einem durch das Regelventil bestimmten Massenstrom wieder beigemischt werden. Somit kann auch dann, wenn der BENSON Mindestmassenstrom im Anfahrbetrieb nicht ausreichend hoch ist, eine stabile Strömung und damit eine sichere Kühlung der Verdampferheizflächen aller Verdampferstufen gewährleistet werden.Characterized in that on a pressure side of the circulation pump, a line is provided to a binding point after the first evaporator stage, at least a portion of the collected in the water bottle non-evaporated working fluid through this circulation pump and a control valve again the other evaporator stages are fed and so the working fluid with be admixed to a determined by the control valve mass flow again. Thus, even if the BENSON minimum mass flow in starting operation is not sufficiently high is to ensure a stable flow and thus a safe cooling of the evaporator heating of all evaporator stages.

Mit dem vorliegenden erfindungsgemäßen Verfahren sowie der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist es nun möglich, die zweite und auch die nachfolgenden weiteren Verdampferstufen mit einem höheren Verdampfermindestmassenstrom zu beaufschlagen. Eine solche Erhöhung des Massenstroms wirkt sich positiv auf die Strömungsstabilität und auf die Rohrkühlung in diesen Verdampferstufen aus. Für die verschiedenen Verdampferstufen kann so während der Anfahrphase, aber auch während einer Schwachlastphase, ein an die jeweiligen thermohydraulischen Erfordernisse angepasster Verdampfermindestmassenstrom eingestellt werden. Der einer ersten Verdampferstufe zugeführte Mindestmassenstrom des Arbeitsfluids, wird so, vor dem Eintritt in eine nachfolgende weitere Verdampferstufe durch die geregelte Zufuhr von über den Wasserabscheider und die Einbindestelle rezirkulierendes Wasser, vergrößert.With the present inventive method and the device according to the invention, it is now possible to pressurize the second and the subsequent further evaporator stages with a higher evaporator minimum mass flow. Such an increase in the mass flow has a positive effect on the flow stability and on the tube cooling in these evaporator stages. For the various evaporator stages, a minimum evaporator mass flow adapted to the respective thermohydraulic requirements can thus be set during the start-up phase, but also during a low-load phase. The minimum mass flow of the working fluid supplied to a first evaporator stage is thus increased, prior to entry into a subsequent further evaporator stage, by the regulated supply of water recirculating via the water separator and the binding site.

Die Erfindung soll nun anhand der nachfolgenden Figur beispielhaft erläutert werden. Es zeigt:

FIG 1
schematisch eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Anfahren und Betreiben eines Durchlaufdampferzeugers.
The invention will now be explained by way of example with reference to the following figure. It shows:
FIG. 1
schematically an inventive device for starting and operating a continuous steam generator.

Der in FIG 1 dargestellte Durchlaufdampferzeuger umfasst hier neben einer einzigen Economizerstufe 10', eine erste Verdampferstufe 21', zwei weitere Verdampferstufen 22' und 23' sowie eine Überhitzerstufe 90, in denen stufenweise Speisewasser als Arbeitsfluid in Dampf für eine (nicht näher dargestellte) nachgeschaltete Dampfturbine überführt wird. Die einzelnen Stufen werden dabei durch Bündel von Heizflächenrohren oder auch durch Membranwandrohre gebildet, die jeweils über Eintrittssammler und Austrittssammler miteinander verbunden sind. So umfasst die in FIG 1 dargestellte Ecomomizerstufe 10' ein Bündel von Rohren 10 die über einen Eintrittssammler 101 und über einen Austrittssammler 102 miteinander in Verbindung stehen und so eine Heizfläche 10 der Economizerstufe 10' bilden. Vom Austrittssammler 102 der Economizerstufe 10' strömt dann das Arbeitsfluid in einen Eintrittssammler 211 der nachgeschalteten ersten Verdampferstufe 21', wird dort in die Rohre der Heizfläche 21 verteilt und zumindest teilweise verdampft und anschließend über Austrittssammler 212 wieder gesammelt und in die nachfolgende Verdampferstufe 22' geführt. Auch diese zweite Verdampferstufe weist wieder einen Eintrittssammler 221, eine Heizfläche 22 sowie einen Austrittssammler auf. Entsprechend ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel noch eine dritte Verdampferstufe 23' mit einem Eintrittssammler 231, einer Heizfläche 23 und einem Austrittssammler 232 vorgesehen.The continuous steam generator shown in FIG. 1 comprises, in addition to a single economizer stage 10 ', a first evaporator stage 21', two further evaporator stages 22 'and 23' and a superheater stage 90, in which feedwater is fed as a working fluid into steam for a (not shown) stepwise Steam turbine is transferred. The individual stages are formed by bundles of Heizflächenrohren or by membrane wall pipes, which are connected to each other via inlet collector and outlet header. Thus, the Ecomomizerstufe shown in FIG 1 10 'comprises a bundle of tubes 10 via an inlet collector 101 and via an outlet header 102 communicate with each other and thus form a heating surface 10 of the economizer stage 10 '. From the outlet header 102 of the economizer stage 10 'then the working fluid flows into an inlet header 211 of the downstream first evaporator stage 21', is there distributed in the tubes of the heating surface 21 and at least partially evaporated and then collected again via outlet header 212 and fed into the subsequent evaporator stage 22 ' , This second evaporator stage again has an inlet header 221, a heating surface 22 and an outlet header. Accordingly, in the present embodiment, a third evaporator stage 23 'with an inlet header 231, a heating surface 23 and an outlet header 232 is provided.

An diesen Austrittssammler 232 schließt dann ein Wasserabscheidesystem, das hier aus einem sogenannten Zyklonabscheider 31 und einer Wasserflasche 32 besteht, an. Im Zyklonabscheider 31 wird Wasser als unverdampftes Arbeitsfluid vom Dampf als verdampftes Arbeitsfluid, welches der nachfolgenden Überhitzerstufe 90 zugeführt wird, abgetrennt und in der Wasserflasche 32 gesammelt. Bekannte Vorrichtungen zum Anfahren und Betreiben eines solchen Durchlaufdampferzeugers umfassen dabei neben dem Wasserabscheidesystem ein Anfahrventil 41, über das das abgeschiedene, in der Wasserflasche 32 gesammelte und nicht rezirkulierte Wasser einem Entspanner 40 zugeführt wird. Beim Entspannen von Siedewasser in einem atmosphärischen Entspanner 40 entsteht Dampf, der typischerweise über einen Schalldämpfer 42 abgeführt wird und Wasser, das je nach Qualität als Abwasser über 43 verworfen oder über einen Kondensatsammelbehälter 51 und eine Kondensatpumpe 52 dem Kondensator 53 zugeführt werden kann. Das in den Kondensator 53 geführte Wasser ist somit nicht für den Prozess verloren, sondern wird über die Vorwärmer 61 und 63 und den Speisewasserbehälter 62 wieder der Speisepumpe 64 zugeführt. Es kann somit auch über die Speisepumpe 64 eine Rezirkulation eingestellt werden, die jedoch zu Wasserverlusten führt, da der bei der Entspannung entstehende Dampf über den Schalldämpfer 42 abgeleitet wird.At this outlet collector 232 then includes a Wasserabscheidesystem, which here consists of a so-called cyclone 31 and a water bottle 32 to. In the cyclone separator 31, water is separated as unevaporated working fluid from the vapor as vaporized working fluid, which is supplied to the subsequent superheater stage 90, and collected in the water bottle 32. Known devices for starting up and operating such a continuous steam generator comprise, in addition to the Wasserabscheidesystem a start-up valve 41 through which the separated, collected in the water bottle 32 and not recirculated water is fed to a flasher 40. The expansion of boiling water in an atmospheric expander 40 produces steam, which is typically discharged via a silencer 42 and water, which can be discharged as wastewater over 43 depending on the quality or fed to the condenser 53 via a condensate collection tank 51 and a condensate pump 52. The guided into the condenser 53 water is thus not lost for the process, but is fed via the preheater 61 and 63 and the feedwater tank 62 again the feed pump 64. It can thus be adjusted via the feed pump 64, a recirculation, however, to water losses leads, as the resulting in the expansion of steam is discharged through the muffler 42.

Bei heute bekannten Durchlaufdampferzeugern werden die Komponenten Anfahrventil 41, Entspanner 40, Kondensatrückführung über 51, 52 und 53 sowie die Speisewasserzuführung von Deionat über die Zuleitung 54 so dimensioniert, dass die Möglichkeit besteht, die Anlage auch ohne Umwälzpumpe 33 anzufahren.In currently known continuous steam generators, the components start-up valve 41, expander 40, condensate return via 51, 52 and 53 and the feedwater supply of deionized via the supply line 54 are dimensioned so that the possibility exists to approach the system without circulation pump 33.

Es ist auch möglich, das gesamte Wasser am Austritt der Wasserflasche 32 über das Anfahrventil 41, den Entspanner 40, den Schalldämpfer 42 und den Ablauf 43 zu verwerfen , oder es dem Speisewasserbehälter 62 zuzuführen, wenn der Hersteller der Dampfturbine die Zuführung des Kondensates in den Kondensator 53 der Dampfturbine nicht zulässt. Wird das gesamte Wasser am Austritt der Wasserflasche 32 verworfen, so muss die Wasserzuführung von Deionat über die Zuleitung 54 entsprechend dimensioniert werden.It is also possible to reject all the water at the outlet of the water bottle 32 via the start-up valve 41, the expander 40, the muffler 42 and the drain 43, or to supply it to the feedwater tank 62 when the manufacturer of the steam turbine, the supply of the condensate in the Capacitor 53 does not allow the steam turbine. If all the water is discarded at the outlet of the water bottle 32, the water supply of deionized water via the supply line 54 must be dimensioned accordingly.

In einer bevorzugten erfindungsgemäßen Ausbildung ist nun auf der Druckseite der Umwälzpumpe 33, das heißt in der bekannten Rückführungsleitung 34 zur Speisewasser-Einbindestelle 35 zusätzlich zu dem Regelventil 37 ein Drei-Wege-Ventil 71 angeordnet. Ausgehend von diesem Drei-Wege-Ventil 71 kann dann über eine Leitung 72 ein Teil des Wassers aus der Wasserflasche 32 zu einer Einbindestelle 73, die zumindest nach einer ersten Verdampferstufe 21' und vor zumindest einer letzten Verdampferstufe 23' vorgesehen ist, geregelt geführt werden. So kann ein Anfahrvorgang mit einer maximalen Erhöhung des Durchsatzes in den Verdampferheizflächen 22 und 23 hinter der Einbindestelle 73 erreicht werden.In a preferred embodiment of the invention, a three-way valve 71 is now on the pressure side of the circulation pump 33, that is, in the known return line 34 to the feed water binding point 35 in addition to the control valve 37 is arranged. Starting from this three-way valve 71, a portion of the water from the water bottle 32 can then be guided via a line 72 to an attachment point 73, which is provided at least after a first evaporator stage 21 'and before at least one last evaporator stage 23' , Thus, a starting process can be achieved with a maximum increase in the throughput in the evaporator heating surfaces 22 and 23 behind the binding site 73.

Während der Anfahrphase kann so vor dem Zünden der nicht näher dargestellten Brenner des Befeuerungssystems und nach dem Füllen der Verdampferstufen 21', 22' und 23' der Verdampfermindestmassenstrom der ersten Verdampferstufe 21' ausschließlich über die Speisepumpe 64 zur Verfügung gestellt werden. Der entsprechende Massenstrom kann dabei durch eine Einrichtung 81 zur Messung der Durchflussmenge erfolgen. Das Dreiwegeventil 71 ist dabei so geschaltet, dass der komplette Massenstrom der Umwälzpumpe 33 zur Einbindestelle 73 gefördert wird. Ist die Umwälzpumpe 33 so ausgelegt, dass sie den vollen BENSON Verdampfermindestmassenstrom fördern kann, so wird ab der Einbindestelle 73 der Durchsatz für die nachfolgenden Verdampferheizflächen verdoppelt. Der über die Leitung 72 zur Einbindestelle 73 geführte Massenstrom kann dabei durch die Messeinrichtung 82 erfolgen. Überschüssiges Wasser der Wasserflasche 32, das nicht über die Umwälzpumpe 33 gefördert wird, wird über das Anfahrventil 41 an den Entspanner 40 weitergeleitet.During the start-up phase, the burner of the firing system not shown in detail, and after filling the evaporator stages 21 ', 22' and 23 ', can be provided with the evaporator minimum flow of the first evaporator stage 21' exclusively via the feed pump 64 before firing. The corresponding mass flow can be effected by means 81 for measuring the flow rate. The three-way valve 71 is connected so that the complete mass flow of the circulation pump 33 is promoted to the binding site 73. If the circulating pump 33 is designed such that it can convey the full BENSON evaporator minimum mass flow, the throughput for the subsequent evaporator heating surfaces is doubled starting at the binding point 73. The mass flow conducted via the line 72 to the binding site 73 can be effected by the measuring device 82. Excess water of the water bottle 32, which is not conveyed via the circulation pump 33, is forwarded via the starting valve 41 to the expander 40.

Nach dem Zünden der Brenner und Steigerung der Feuerleistung wird in den Heizflächen 21, 22 und 23 des Verdampfers die Verdampfung einsetzen. Das bei Verdampfungsbeginn über die Zyklonabscheider 31 und die Wasserflasche 32 ausgestoßene unverdampfte Arbeitsfluid kann als Abwasser über 43 verworfen werden. Mit weiter steigender Feuerleistung steigt am Austritt der ersten Verdampferstufe 21' der Dampfgehalt weiter an. Über den von der Umwälzpumpe 33 über das geöffnete Drei-Wege-Ventil 71 und die Leitung 72 rezirkulierenden Massenstrom des unverdampften Arbeitsfluids wird der Dampfgehalt an der Einbindestelle 73 etwa halbiert und der Massenstrom des Arbeitsfluids für die Heizflächen der nachfolgenden Verdampferstufen nahezu verdoppelt. Sobald das von der Speisepumpe 64 zugeführte Wasser vollständig in den Verdampferheizflächen 21, 22 und 23 verdampft ist, kann das Anfahrventil 41 geschlossen werden. Einen geringen Einfluss auf die Zustände an der Einbindestelle 73 hat die Unterkühlung zur Umwälzpumpe 33. Am Austritt der Wasserflasche 32 liegt Sattwasser vor, das zur Vermeidung von Kavitation in der Umwälzpumpe 33, insbesondere bei Druckschwankungen im System durch Zumischen von Speisewasser W über das Ventil 36 leicht unterkühlt wird. Der zur Unterkühlung zugeführte Massenstrom liegt in der Größenordnung von 1 % bis 1.5 % des Speisewassermassenstroms bei Volllast.After igniting the burners and increasing the fire power, evaporation will begin in the heating surfaces 21, 22 and 23 of the evaporator. The unevaporated working fluid discharged at the beginning of the evaporation via the cyclone separators 31 and the water bottle 32 can be rejected as wastewater via 43. As the firing rate increases, the vapor content continues to increase at the outlet of the first evaporator stage 21 '. About the recirculating from the circulation pump 33 via the open three-way valve 71 and the line 72 mass flow of the unvaporized working fluid of the vapor content at the binding site 73 is approximately halved and the mass flow of the working fluid for the heating surfaces of the subsequent evaporator stages almost doubled. As soon as the water supplied by the feed pump 64 has completely evaporated in the evaporator heating surfaces 21, 22 and 23, the starting valve 41 can be closed. At the outlet of the water bottle 32 is saturated water, which in order to avoid cavitation in the circulation pump 33, in particular in pressure fluctuations in the system by mixing feed water W via the valve 36th is slightly overcooled. The mass flow supplied for subcooling is on the order of 1% to 1.5% of the feedwater mass flow at full load.

Bei einem konventionellen Durchlaufdampferzeuger bei dem nicht die Möglichkeit besteht unverdampftes Arbeitsfluid über die Umwälzpumpe 33, das Regelventil 37, das Drei-Wege-Ventil 71 sowie die Leitung 72 und die Einbindestelle 73 zu rezirkulieren, würde mit weiter steigender Feuerleistung ab einer bestimmten Last das Arbeitsfluid am Verdampferaustritt leicht überhitzt vorliegen und der Durchlaufdampferzeuger in den sogenannten Durchlaufbetrieb mit einer Regelung der Enthalpie am Verdampferaustritt übergehen.In a conventional continuous steam generator in which there is no possibility of recirculating unevaporated working fluid via the circulation pump 33, the control valve 37, the three-way valve 71 and the conduit 72 and the binding site 73 would continue with increasing fire power from a certain load, the working fluid slightly overheated present at the evaporator outlet and pass the continuous steam generator in the so-called continuous operation with a control of the enthalpy at the evaporator outlet.

In der erfindungsgemäßen Ausbildung wird das Anfahrventil 41 geschlossen, sobald das von der Speisepumpe 64 zugeführte Wasser vollständig in den Verdampferheizflächen 21, 22 und 23 verdampft wurde. Es kann dann davon ausgegangen werden, dass am Austritt der ersten Verdampferstufe 21' ungefähr der für den BENSON Mindestlastbetriebspunkt berechnete Dampfgehalt vorliegt. Liegt Arbeitsfluid mit diesem Dampfgehalt am Eintritt der zweiten Verdampferstufe 22' vor, so sind dort keine Probleme mit der Verteilung am Eintritt und mit der Strömungsstabilität zu erwarten. Sobald daher die Notwendigkeit nicht mehr besteht, die Umwälzpumpe 33 in Betrieb zu halten, kann die Fördermenge der Umwälzpumpe 33 langsam reduziert werden. Sobald dem Zyklonabscheider 31 nur noch Sattdampf zugeführt wird, wird die Umwälzpumpe 33 außer Betrieb genommen und der Durchlaufdampferzeuger befindet sich im regulären Durchlaufbetrieb. Das Drei-Wege-Ventil bleibt dabei in Stellung offen in Richtung Leitung 72 und Einbindestelle 73.In the embodiment according to the invention, the starting valve 41 is closed as soon as the water supplied by the feed pump 64 has been completely evaporated in the evaporator heating surfaces 21, 22 and 23. It can then be assumed that there is approximately the vapor content calculated for the BENSON minimum load operating point at the exit of the first evaporator stage 21 '. If working fluid having this vapor content is present at the inlet of the second evaporator stage 22 ', no problems with the distribution at the inlet and with the flow stability can be expected there. Therefore, as soon as the need no longer exists to keep the circulation pump 33 in operation, the delivery rate of the circulation pump 33 can be slowly reduced. Once the cyclone 31 only saturated steam is supplied, the circulation pump 33 is taken out of service and the continuous steam generator is in regular continuous operation. The three-way valve remains in the open position in the direction of line 72 and binding site 73rd

Ziel der hier beschriebenen Erfindung ist es, dass zur Sicherstellung der Strömungsstabilität und der Kühlung in der zweiten Verdampferstufe 22' und der dritten Verdampferstufe 23' ein Massenstrom an Arbeitsmedium als Kühlmedium bereitgestellt wird, der über den Erfordernissen der ersten Verdampferstufe 21' in Bezug auf den Mindestmassenstrom liegt.The aim of the invention described herein is that to ensure the flow stability and cooling in the second evaporator stage 22 'and the third evaporator stage 23', a mass flow of working fluid is provided as a cooling medium, which exceeds the requirements of the first evaporator stage 21 'with respect to the Minimum mass flow is.

Möglich wäre auch eine schrittweise Öffnung des Dreiwegeventils 71 zur Speisewasser-Einbindestelle 35 während des Anfahrvorgangs, sobald das Anfahrventil 41 geschlossen ist. Diese Vorgehensweise würde in gewisser Weise einem Übergang zu der konventionellen Anfahrmethode aber mit einem erhöhten Verdampfermindestmassenstrom für alle Verdampferheizflächen 21, 22 und 23 sowie der Economizerheizfläche 10 entsprechen. Das rezirkulierte Wasser kann so in der ersten Verdampferstufe 21' Speisewasser ersetzen und einen Teil des Mindestmassenstroms bereitstellen. Damit kann das über das Anfahrventil 41 verworfene Wasser reduziert werden. Wird ein Teil des rezirkulierten Wassers der Economiserstufe 10' zugeführt, nachdem das Anfahrventil 41 geschlossen wurde, so erhöht sich der Durchsatz auch für die erste Verdampferstufe 10'.It would also be possible to gradually open the three-way valve 71 to the feed water binding point 35 during the starting process, as soon as the starting valve 41 is closed. This approach would in some ways correspond to a transition to the conventional start-up method but with an increased evaporator minimum mass flow for all evaporator heating surfaces 21, 22 and 23 and the economizer heating surface 10. The recirculated water can thus replace feed water in the first evaporator stage 21 'and provide part of the minimum mass flow. Thus, the discarded via the starting valve 41 water can be reduced. If part of the recirculated water is fed to the economizer stage 10 'after the start-up valve 41 has been closed, the throughput also increases for the first evaporator stage 10'.

Claims (8)

Verfahren zum Anfahren eines Durchlaufdampferzeugers mit zumindest einer Economizerstufe (10') welchem Speisewasser (W) als Arbeitsfluid zugeführt wird, einer in Strömungsrichtung des Arbeitsfluids nachgeschalteten ersten Verdampferstufe (21') und zumindest einer weiteren Verdampferstufe (22',23') welche nacheinander vom Arbeitsfluid durchströmt werden und dieses zumindest teilweise verdampft wird, sowie einer in Strömungsrichtung der letzten der weiteren Verdampferstufen (22',23') nachgeschalteten Wasserflasche (32) in welcher nicht verdampftes Arbeitsfluid gesammelt wird,
dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil des in der Wasserflasche (32) gesammelten nicht verdampften Arbeitsfluids über eine Umwälzpumpe (33) und ein Regelventil (37) wieder so den weiteren Verdampferstufen (22',23') zugeführt wird, dass es dem Arbeitsfluid nach der ersten Verdampferstufe (21') und vor der letzten den weiteren Verdampferstufen (22',23') mit einem durch das Regelventil (37) bestimmten Massenstrom beigemischt wird.A method for starting a continuous steam generator with at least one economizer stage (10 ') which feed water (W) is supplied as working fluid, downstream in the flow direction of the working fluid first evaporator stage (21') and at least one further evaporator stage (22 ', 23') which successively from Flows through the working fluid and this is at least partially evaporated, and in the flow direction of the last of the other evaporator stages (22 ', 23') downstream water bottle (32) in which unevaporated working fluid is collected,
characterized in that at least a portion of the unevaporated working fluid collected in the water bottle (32) is again supplied to the further evaporator stages (22 ', 23') via a circulating pump (33) and a control valve (37) in such a way that it follows the working fluid the first evaporator stage (21 ') and before the last of the further evaporator stages (22', 23 ') is admixed with a determined by the control valve (37) mass flow. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass zudem ein Teil des nicht verdampften Arbeitsfluids über ein nach der Umwälzpumpe (33) und dem Regelventil (37) angeordnetes Drei-Wege-Ventil (71) dem Economizersystem (10') zugeführt wird und so dem Speisewasser (W) beigemischt wird.Method according to claim 1,
characterized in that in addition a part of the non-evaporated working fluid via a after the circulation pump (33) and the control valve (37) arranged three-way valve (71) is supplied to the economizer system (10 ') and so the feed water (W) admixed becomes. Verfahren nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, dass das Drei-Wege-Ventil (71) während des Anfahrens so geregelt wird, dass der dem Economizersystem (10') zugeführte Teil des nicht verdampften Arbeitsfluids schrittweise erhöht wird.Method according to claim 2,
characterized in that the three-way valve (71) is controlled during start-up so that the part of the non-evaporated working fluid supplied to the economizer system (10 ') is gradually increased. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, dass die Umwälzpumpe (33) am Ende des Anfahrens außer Betrieb genommen wird.Method according to one of claims 1 to 3,
characterized in that the circulation pump (33) is taken out of service at the end of the start-up. Vorrichtung zum Anfahren eines Durchlaufdampferzeugers mit - zumindest einer Economizerstufe (10'), der mittels einer Speisepumpe (64) über eine Speisewasserzuleitung (65) Speisewasser (W) als Arbeitsfluid zugeführt werden kann, - einer ersten Verdampferstufe (21') und zumindest einer weiteren Verdampferstufe (22',23'), die dem Economizer (10') in Strömungsrichtung des Arbeitsfluids nachgeschaltet sind und nacheinander vom Arbeitsfluid durchströmt werden können und dieses zumindest teilweise verdampfen können, - einem Wasserabscheidesystem (31,32) am Ausgang der letzten der weiteren Verdampferstufen (23'), das unverdampftes Arbeitsfluid von verdampftem Arbeitsfluid trennen kann,
dadurch gekennzeichnet, dass eine Umwälzpumpe (33), ein Regelventil (37), und eine Leitung (72) zu einer Einbindestelle (73) nach der ersten Verdampferstufe (21') vorgesehen und so angeordnet sind, dass zumindest ein Teil des in der Wasserflasche (32) gesammelten nicht verdampften Arbeitsfluids über die Umwälzpumpe (33) und über das Regelventil (37) wieder den weiteren Verdampferstufen (22',23') zugeführt und dem Arbeitsfluid mit einem durch das Regelventil (37) bestimmten Massenstrom wieder beigemischt werden kann,
wobei die Einbindestelle (73) in Strömungsrichtung des Arbeitsfluids nach der ersten Verdampferstufe (21') und vor der letzten der weiteren Verdampferstufen (22',23') liegt. Device for starting a continuous steam generator with - At least one economizer stage (10 ') which can be supplied by means of a feed pump (64) via a feedwater supply line (65) feed water (W) as the working fluid, a first evaporator stage (21 ') and at least one further evaporator stage (22', 23 '), which are connected downstream of the economizer (10') in the flow direction of the working fluid and can successively flow through the working fluid and at least partially vaporize it, a water separation system (31, 32) at the outlet of the last of the further evaporator stages (23 ') which can separate unevaporated working fluid from vaporized working fluid,
characterized in that a circulation pump (33), a control valve (37), and a conduit (72) to an attachment point (73) after the first evaporator stage (21 ') are provided and arranged so that at least a portion of the in the water bottle (32) collected non-evaporated working fluid via the circulation pump (33) and via the control valve (37) again the other evaporator stages (22 ', 23') supplied and the working fluid can be mixed with a determined by the control valve (37) mass flow again
wherein the binding site (73) in the flow direction of the working fluid after the first evaporator stage (21 ') and before the last of the other evaporator stages (22', 23 ') is located. Vorrichtung nach Anspruch 5
dadurch gekennzeichnet, dass auf der Druckseite der Umwälzpumpe (33) ein Drei-Wege-Ventil (71) angeordnet ist, so dass zudem ein Teil des nicht verdampften Arbeitsfluids über ein nach der Umwälzpumpe (33) und dem Regelventil (37) angeordnetes Drei-Wege-Ventil (71) dem Economizersystem (10') zugeführt werden kann und so dem Speisewasser (W) beigemischt werden kann.Apparatus according to claim 5
characterized in that a three-way valve (71) is arranged on the pressure side of the circulating pump (33), so that in addition a part of the non-evaporated working fluid is arranged via a circulation pump (33) and the control valve (37). Way valve (71) the economizer system (10 ') can be supplied and so the feed water (W) can be mixed. Vorrichtung nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet, dass das Drei-Wege-Ventil (71) während des Anfahrens so regelbar ist, dass der dem Economizersystem (10') zugeführte Teil des nicht verdampften Arbeitsfluids schrittweise erhöht werden kann.Device according to claim 6,
characterized in that the three-way valve (71) during startup is so regulated that the economizer system (10 ') supplied part of the non-evaporated working fluid can be gradually increased. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7
dadurch gekennzeichnet, dass vor jeder der weiteren Verdampferstufen (22',23') eine Einbindestelle (73) vorgesehen ist.Device according to one of claims 5 to 7
characterized in that in front of each of the further evaporator stages (22 ', 23') an embedding point (73) is provided.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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EP0777035A1 (en) * 1995-11-28 1997-06-04 Asea Brown Boveri Ag Combined plant with multiple pressure boiler
EP0981014A1 (en) * 1998-08-18 2000-02-23 Asea Brown Boveri AG Power plant and process for starting and for purification of its water-steam cycle

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