NL8201158A - Condensor met mogelijkheid van temperatuurverlaging en ontluchting. - Google Patents

Description

** * p & c

, W 2348-1162 Ned.WvR/dB

Condensor met mogelijkheid van temperatuurverlaging en ontluchting.

De uitvinding heeft betrekkiitg op stoomturbine-kracht-installaties en op een inrichting voor ontluchting en ontoververhitting aan de condensor daarvan.

Een krachtinstallatie kan een stoomgenerator bevatten en een 5 stoomturbine, waarbij de stoomgenerator stoom levert aan de stoomturbine voor het drijven van deze turbine en uitlaatstoom van de stoomturbine wordt gecondenseerd in de condensor van de turbine teneinde te worden teruggevoerd naar de stoomgenerator als voedingwater. De stoomgenerator is verbonden met de stoomturbine door een hoofdstoomleiding, 10 terwijl een omloopleiding is aangebracht tussen de hoofdstoomleiding, stroomopwaarts van de smoorkleppen van de turbine, en de turbine condens or, voor het snel rechtstreeks kunnen afvoeren van stoom naar de condensor bij bepaalde omstandigheden bij het starten of op hol slaan van de turbine.

15 Een recirculatiecircuit is aangebracht stroomafwaarts van de voedingwaterpomp voor het terugbrengen van een deel van het voedingwater (condensaat) naar de condensor. Hierdoor is een minimale voeding-waterstroom door de voedingwaterpomp verzekerd zelfs wanneer de vraag naar voedingwater door de ketel (stoomgenerator) kleiner is dan de 20 minimaal vereiste stroom door de pomp.

Het is noodzakelijk een inrichting voor ontoververhitting of temperatuurverlaging aan te brengen in de stoomomloopleiding, stroomopwaarts van de condensor, zodat stoom die wordt afgevoerd naar de condensor door de omloopleiding een temperatuur heeft welke valt binnen 25 aanvaardbare temperatuurgrenzen voor de werking van de condensor. Hierdoor worden onnodige warmtespanningen in de condensor vermeden. Een aspect van de onderhavige uitvinding is het verschaffen van een tempe-ratuurverlagingsinrichting stroomopwaarts van de condensor die de voe-dingwaterstroom gebruikt als deel van het koelmiddel. Bij temperatuur-30 verlaging van de stoom in de hoofdleiding, zoals weergegeven in

Amerikaans octrooischrift 4.208.882 van dezelfde aanvraagster, is een regelsysteem ontworpen dat de toevoer van koelmedium aan de inrichting voor temperatuurverlaging regelt in overeenstemming met bepaalde vraag-criteria, terwijl doorvoer van water naar de stoomturbine wordt ver-35 meden. De uitvinding verschilt daarvan doordat een temperatuurverlagings-inrichting is aangebracht voor de omloopleiding en de waterinjectie daarin continu is terwijl de stoomhoeveelheid waarvan de temperatuur verlaagd moet worden in hoofdzaak voorkomt bij het starten of bij de 8201158 * i - 2 - t mogelijkheid van op hol slaan van de turbine. De continue toevoer van water voor temperatuurverlaging is de recirculatiestoom die kan worden ingesteld in aanpassing aan zowel de behoefte van de pomp als de behoefte van de temperatuurverlaging.

5 Een andere situatie waarop de uitvinding betrekking heeft is de behoefte aan ontluchting van het voedingwater. Hieraan wordt gewoonlijk voldaan in een ontluchter, die gescheiden van de condensor is opgesteld en wordt beschouwd als een extra inrichting van de installatie. In een poging tot beperking en vereenvoudiging van het 10 ontwerp wordt nu de ontluchter gecombineerd met het recirculatiecircuit. Daar normaal vacuum in de condensor heerst ontstaat normaal de behoefte aan ontluchting bij het starten. Ontluchting is nodig voor het verminderen van de corrosie in de ketelpijpen. De uitvinding is gericht op : het verschaffen van ontluchting in combinatie met het recirculatie-15 circuit en de temperatuurverlagingsinrichting.

Het doel van de uitvinding is het verschaffen van een ont-oververhittingsinrichting in een stoomomloopleiding., in combinatie met een recirculatiecircuit voor het voedingwater.

Een ander doel van de uitvinding is het verschaffen van een 20 ontluchtingsinrichting in combinatie met een recirculatiecircuit voor voedingwater.

Nog een ander doel van de uitvinding is het verschaffen van de combinatie van een ontluchtings- en een ontoververhittingsinrichting voor een krachtinstallatie, in combinatie met een recirculatiecircuit 25 voor voedingwater.

De uitvinding wordt in een bepaalde uitvoeringsvorm tot stand gebracht door het verschaffen van een ontoververhittingsinrichting of temperatuurverlagingsinrichting in een omloopstoomleiding, aangebracht tussen de hoofdstoomleiding stroomopwaarts van de smoorkleppen, en de 30 condensor. De watertoevoer aan de ontoververhittingsinrichting is voldoende voor de noodzakelijke temperatuurverlaging en is steeds beschikbaar zodat vertragingen worden vermeden wanneer een plotselinge., sterke behoefte aan ontoververhitting ontstaat. De onderdelen die voor deze ontoververhitting nodig zijn bestaan uit een ontoverververhittings-35 inrichting stroomopwaarts van de condensor en uitgevoerd met de juiste afmetingen zodat de noodzaak is vermeden van een regelsysteem', terwijl de inrichting continu werkt.

Het ontluchten kan het beste worden uitgevoerd bij een temperatuur iets boven de verzadigingstemperatuur in het hete reservoir- 82 0 1 1 5 8 J' · - 3 - deel van de condensor. Daartoe is een verhitter opgenomen in de recircu-latieleiding voor het voedingwater, stroomopwaarts van de ontoverver-hittingsinrichting, welke verhitter kan worden gebruikt wanneer het ontluchten nodig is. Het voedingwater wordt dan gecirculeerd en verhit zo-5 dat het plotseling verdampt aan de uitlaat van de ontoververhittings-inrichting, waarna de vacuumpompen de ongewenste gassen afzuigen. De gebruikte verhitter kan een willekeurig bekend type verhitter zijn en wordt gebruikt voor het verschaffen van een temperatuurverschil boven de verzadigingstemperatuur in het hete reservoirdeel van de conden-10 sor van ongeveer 5,5°C.

De uitvinding zal hieronder nader worden toegelicht aan de hand van de tekening, waarin een voorkeursuitvoeringsvoorbeeld van de inrichting volgens de uitvinding is weergegeven.

Fig. 1 is een schema van een krachtinstallatie met gecombineerde 15 kringloop, voorzien van een recirculatiecircuit voor het voedingwater en een ontoververhittings-ontluchtingsinrichting volgens de uitvinding.

Fig. 2 toont een detail van de ontoververhittings-ontluchtings-inrichting.

In fig.1 is een krachtinstallatie 11 met gecombineerde kring-20 loop weergegeven als een voorbeeld van de toepassing van de uitvinding.

Een stoomturbine-krachtinstallatie 13 is thermisch verbonden met een gasturbine-krachtinstallatie 15 via een stoomgenerator 17 met warmte-, terugwinning. De gasturbineïnstallatie omvat een compressor 19, gedreven door een gasturbine 21 die tevens een belasting 23 drijft welke bijvoor-25 beeld een elektrische generator of een tandwieloverbrenging kan zijn.

Een niet weergegeven brander ontsteekt een mengsel van brandstof en lucht voor het verschaffen van het drijfmedium voor de gasturbine.

Het uitlaatgas (pijl 25) van de gasturbine wordt gebruikt als warmtebron voor de stoomgenerator of ketel 17, welke dus met warmte-30 terugwinning werkt. Terwijl de hete uitlaatgassen opstijgen door de ketel wordt turbinevoedingwater in tegenstroom daardoor verhit. Het voedingwater wordt verhit in een economizer, een verdamper en een oververhitter in serie en in deze volgorde, zodat de stoom met de hoogste temperatuur zich bevindt in de oververhitter terwijl het koudste gas zich bevindt 35 ter plaatse- van de economizer. De warmtewisselaar is een oppervlakte-warmtewisselaar zoals deze zonder meer in de handel verkrijgbaar zijn.

Het gas dat de oververhitter verlaat bij de uitlaat 27 wordt toegevoerd aan de stoomturbineïnstallatie 13.

De stoomturbineïnstallatie omvat een stoomturbine 31 die een 82 0 1 1 58 V ; - 4 - belasting 33 drijft, welke een elektrische generator of een tandwieloverbrenging kan zijn. De stoomturbine bevat ook een condensor 35 voor het condenseren van uitlaatstoom uit de stoomturbine. De stoomturbine is verbonden met de stoomgenerator door een hoofdstoomleiding 27, die 5 is verbonden met de uitlaat 27 van de oververhitter, in welke leiding een klep 39 is opgenomen welke de kleppen vertegenwoordigt welke be-' horen bij de turbineregeling, waaronder afsluiters en smoorkleppen.

Een omlöopstoomleiding 41 is afgetakt van de hoofdstoomleiding 37 in een punt stroomopwaarts van de turbinekleppen 39, waarvan er slechts een 10 is weergegeven en verbindt de stoomgenerator rechtstreeks met de condensor van de turbine via een omloopregelklep 43. Voedingwater wordt toegevoerd aan de stoomgenerator door een toevoerleiding 49 voor voedingwater waarin een voedingwaterpomp 51 is opgenomen.

De werking van de krachtinstallatie met gecombineerde kring-15 loop, zoals tot dusver beschreven,, omvat de werking van de gasturbine, waarna het uitlaatgas van de gasturbine wordt gebruikt voor het verhitten van water in de stoomgenerator 17.

De oververhitteruitlaat van de stoomgenerator is door een leiding verbonden, hetzij met de stoomturbine 31 of met de condensor 35, 20 waarbij het condensaat wordt gepompt door de voedingwatertoevoerleiding 49 terug naar de generator.

Een recirculatiecircuit 53 is aangebracht tussen de voedingwatertoevoerleiding en de condensor voor het recirculeren van een deel van de voedingwaterhoeveelheid terug naar de condensor. Een reden voor 25 deze recirculatie is het verschaffen van een geschikte terugvoerstroom-baan voor verpompt voedingwater, welk teruggevoerde water wordt gebruikt om te voldoen aan de minimaal vereiste stroming door de pomp, die groter kan zijn dan de voedingwatervraag door de generator. Het is gebleken dat bij benadering een recirculatie van 25%van de totale voedingwaterstroom 30 voldoet aan de minimale pompstroom en dit kan worden verkregen door de juiste afmetingen van een stromingsmondstuk in de oververhitter, dat nog moet worden beschreven.

Volgens de uitvinding wordt, zoals weergegeven in fig.2, het gerecirculeerde voedingwater bij voorkeur toegevoerd aan een ontoverver-35 hitter of temperatuurverlager 55, waarin dit water wordt gecombineerd met een eventuele intermitterende uitlaatstaxuir uit de omloopleiding 41. Hierdoor is volgens de uitvinding steeds een bron van temperatuurver-lagingsmedium beschikbaar voor eventuele stoom die plotseling door de omloopleiding 41 moet worden afgevoerd. Elk type water-stoom-temperatuur- 8201158 - 5 - s ; verlagingsinrichting kan worden gebruikt. In fig.2 is een bepaalde uitvoeringsvorm weergegeven met een verbindingskoppeling 61 die de stoom-leiding 41 verbindt met de waterleiding 53, terwijl de stoomleiding 41 doorloopt door een mengbuis 63 die is bevestigd in de wand van de 5 condensor 35. Het binneneinde van de pijp 53 kan zijn voorzien van een sproeier of mondstuk 65 voor bevordering van de stroomregeling en het mengproces voor de temperatuurverlaging.

Behalve het voorgaande is een ander gewenst proces, dat verbonden is met de werking van de krachtinstallatie, de ontluchting. Deze 10 wordt soms uitgevoerd in de bekende krachtinstallaties in een vat dat ontluchter wordt genoemd. Een doel van het ontwerp volgens de uitvinding is echter dat dit zo compact en eenvoudig mogelijk moet zijn. Ontluchting is gewenst bij een toestand met geringe stroming of wel bij het starten.' In het bijzonder bij het starten voor de opwekking van stoom wordt de 15 pomp 51 gebruikt voor het recireuleren van het voedingwater terwijl vacuum wordt gezogen in de condensor. Het is echter gewenst het gerecir-culeerde water plotseling te doen verdampen wanneer het wordt teruggevoerd naar de condensor. Voor dit plotseling verdampen is het nodig het water te verhitten tot een temperatuur die iets boven de verzadigings-20 temperatuur ligt. Een verhitter 66 is aangebracht in de recirculatie-leiding 53 voor het verschaffen van de noodzakelijke energie voor de verdamping. De verhitter kanvan het elektrische weer stands type zijn.

Een praktijkvoorbeeld is dat de verhitter de watertemperatuur kan doen stijgen tot ongeveer 0,5°C boven de temperatuur in het heetwaterdeel 25 van de condensor voor het doen optreden van de snelle verdamping en dus de ontluchting. De kleppen 67 en 69 zijn afsluiters voor de stoomgenerator terwijl de klep 73 een terugslagklep is tegen terugstroming uit de condensor.

De werking van het geheel is als volgt dat er in het algemeen 30 twee wijzen van werking zijn.

Tijdens het starten van de turbine en andere toestanden met geringe stroming wordt de verhitter 66 ingeschakeld voor het verhitten van recirculerend voedingwater tot een waarde iets boven de verzadigings-temperatuur in het hete onderste deel van de condensor. Hierdoor ontstaat 35 snelle verdamping wanneer het gerecirculeerde medium wordt teruggevoerd naar de condensor, met als gevolg ontluchting. Nadat de ontluchting is voltooid kan de verhitter worden uitgeschakeld.

Onder omstandigheden zoals op hol slaan of belastingverlies is het nodig de toevoer naar de turbine of de smoorkleppen 39 af te 8201158 \ * -6- sluiten en de uitgang van de stoomgenerator via een omloopleiding rechtstreeks te voeren naar de condensor. Teneinde te veel verschil te vermijden tussen de aanvaardbare condensortemperatuur en de temperatuur van de uitlaatstoom van de ketel is. de continu beschikbare 5 recirculatiestroom voldoende voor het verschaffen van temperatuurverlaging van de inkomende stoom.

8201158

Claims (6)

1. Krachtinstallatie van het type met. een stoomgenerator die stoom levert aan een stoomturbine, welke turbine stoom uitlaat naar een. condensor voor het condenseren van de uitlaatstoom tot voedingwater voor de stoomgenerator, met organen voor het pompen van voedingwater 5 van de condensor naar de stoomgenerator, welke stoomgenerator is verbonden met de stoomturbine en de condensor via een hoofdstoomleiding respektievelijk een omloopleiding, met het kenmerk, dat een recirculatie-circuit is verbonden aan ëën einde met de uitlaatzijde van de pomp-organen, en een temperatuurverlagingsinrichting is aangebracht in de 10 omloopleiding tussen de stoomgenerator en de condensor, waarbij het recirculatiecircuit aan zijn andere einde is verbonden met de tempera-tuurverlagingsinrichting, zodanig dat het recirculatiecircuit aan zijn uitlaat een constante stroom kan afgeven aan de temperatuurverlagings-inrichting.

2. Installatie volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het recirculatiecircuit een deel van het voedingwater naar de condensor recirculeert, organen zijn aangebracht voor het verhitten van het voedingwater stroomopwaarts van de condensor tot een temperatuur iets boven de verzadigingstemperatuur, en de temperatuurverlagingsinrichting 20 een mondstuk of verstuiver heeft voor de toevoer van het verhitte voedingwater aan de condensor zodanig dat dit snel verdampt met het oog op ontluchting.

3. Installatie volgens ëën der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de temperatuurverlagingsinrichting is verbonden met 25 de omloopleiding en het recirculatiecircuit, zodanig dat tijdens de ontluchting de verhitter is ingeschakeld en geen omloopstoom stroomt door de temperatuurverlagingsinrichting, terwijl bij de werking voor temperatuurverlaging de verhitter kan zijn uitgeschakeld en omloopstoom stroomt door de temperatuurverlagingsinrichting.

4. Installatie volgens conclusie 3, met het kenmerk, dat een deel van het voedingwater steeds door de temperatuurverlagings-inrichting stroomt teneinde een minimale pompstroom te verzekeren.

5. Installatie volgens ëën der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de hoofdstoomleiding het uitlaateinde van de stoom-35 generator verbindt met het inlaateinde van de stoomturbine, de omloopleiding de hoofdstoomleiding en de condensor verbindt en daarin de temperatuurverlagingsinrichting voor de stoom is opgenomen, het recirculatiecircuit is aangesloten stroomafwaarts van de voedingwater- 82 0 1 1 58 - 8 - V I» pomp voor het terugvoeren van een deel van het voedingwater naar de condensor, en een verhitter in het recirculatiecircuit is opgenomen stroomopwaarts van de condensor, waarbij de temperatuurverlagings-inrichting de omloopleiding verbindt met de recirculatieleiding zodanig 5 dat continu voedingwater wordt toegevoerd aan de condensor via de temperatuurverlagingsinrichting.

6. Werkwijze voor het bedrijf van een krachtinstallatie van het type met een stoomgenerator die stoom levert aan een stoomturbine,. welke turbine uitlaatstoom toevoert naar een stoomcondensor 10 waardoor de stoomuitlaat wordt teruggevoerd als voedingwater en ten minste één pomp is verbonden met de condensor voor het pompen van voedingwater naar de stoomgenerator, met een hoofdstoomleiding die de stoomgenerator verbindt met de stoomturbine, een omloopstoomleiding, die de hoofdstoomleiding met de turbinecondensor verbindt, een recirculatie-15 circuit, dat is verbonden met de uitlaatzijde van de voedingwaterpomp voor het terugvoeren van een deel van het voedingwater naar de condensor.,., een temperatuurverlagingsinrichting is opgenomen in de omloopleiding en een voedingwaterverhitter in het recirculatiecircuit, welk circuit aan zijn stroomafwaartse einde is verbonden met de temperatuur·ver-20 1agingsinrichting, welke werkwijze is gekenmerkt door de volgende stappen: het pompen van het deel van het voedingwater in het recirculatiecircuit. door de verhitter en naar de temperatuurverlagingsinrichting voor afvoer naar de condensor, het inschakelen van de verhitter bij geringe stroming voor het ontluchten van dit gerecirculeerde voeding-25 waterdeel en het uitschakelen van de verhitter tijdens werking van de omloopleiding voor het verlagen van de temperatuur van de omloopstoom stromend naar de condensor. 8201158