Verfahren zum Anfahren einer mit Zwangdurchlauf betriebenen Dampfkraftanlage Die Erfindung bezieht sieh auf ein Ver fahren zum Anfahren einer mit Zwangdureh- lauf betriebenen Dampfkraftanlage, deren Dampferzeuger mehrere Brennräume besitzt, welche unabhängig voneinander beheizt wer den können und von denen mindestens ein erster Brennraum keine Zwisehenüberhitzer- heizflä.ehe aufweist, während rau,ehg asbe- lieizte,
zwischen zwei Teile einer Turbinen- anlage geschaltete Zwischenüberhitzerheiz- fläehen ausserhalb dieses Brennraumes ange ordnet sind. Die Erfindung bezieht sieh ferner auf eine Dampfkraftanlage zur Ausführung dieses Verfahrens.
Die Schwierigkeiten beim Anfahren einer mit. Zwangdurchlauf betriebenen Dampfkraft anlage, deren Dampferzeuger Zwischenüber- liitzer aufweist., sind bekannt. Sie müssen nänilieh mit. einer grösseren Feuerleistung- an gefahren werden als beispielsweise Umlauf kessel.
Dies liegt daran, dass, beim Zwang- durehlaufkessel bereits mit einmaligem Durch lauf des Arbeitsmittels die überhitzungs- temperatur erreicht sein muss, während beim Umlaufkessel ohne Zwangdurchlauf die zur Verdampfung notwendige Wärmemenge in mehreren Durehlä.ufen zugeführt werden kann. Anderseits kann die Durchlaufmenge nicht beliebig klein gemacht werden, da sonst die Rohre in der Nähe der Brenner Schaden nehmen können.
Ordnet man nun die Zwisehenüberhitzer im hintern Teil des Ranehgasztiges an, dann sind im Betrieb die Temperaturdifferenzen zwischen Rauchgas und Dampf gering und die Zwischenüber- hitzerheizfläehen müssen sehr gross sein. Ausserdem wird die Zwischenüberhitzer- charakteristik schlecht, das heisst bei Teil lasten sinkt die Zwischenüberhitzungstempe- ratur stark ab.
Sind die Zwischenüberhitzer- heizflä.ehen dagegen in der Nähe der Brenn- kammer angeordnet, so können sie beim An fahren verbrennen - wenn nämlich noch kein Arbeitsmittel durch die Turbinenanlage und die Zwisehenüberhitzerheizfläehen geleitet wird und diese kühlen kann. Alus diesem Grunde sind bereits Schutzschaltungen vor geschlagen worden, mit deren Hilfe man das Arbeitsmittel beim Anfahren unter Um gehung der Turbinenanlage durch die Über hit.zer leiten kann. Hierfür sind kühler und andere Hilfseinriehtungen unentbehrlich.
Bei Natur- und Zwangumlaufkesseln kann mau mit. so schwachem Feuer anfahren, dass die Zwischenüberhitzer nicht gefährdet sind, und die Feuerleistung erst. steigern, wenn die Tur bine in Betrieb genommen ist und die Zwi- sehenüberhitzer durch Dampf gekühlt sind. Dies ist bei Zwangdurchlaufkesseln aus den oben angegebenen Gründen nicht möglich.
Das erfindungsgemässe Verfahren, gemäss welchem bei einem unterteilten Dampferzen- -er ein wesentlich einfacherer Weg vorge schlagen wird, ist dadurch gekennzeichnet, dar beirr Anfahren zunäelist der erste Brenn raum höher als die übrigen, aber tiefer als normal beheizt wird und da.ss die weiteren Brennräume erst dann höher beheizt werden, wenn Arbeitsmittel,
welehes in Heizfläelien des ersten Brennraumes etwa auf Betriebs zustand gebraeht worden ist, dureli die Teile der Turbinenanlage Lind die dazwisehen-e- sehalteten Zwisehenüberhitzerheizfläehen ge leitet wird.
Die Zwisehenüberhitzerheizflä: eher können also im Brennrahm an"eordn.et sein und sind trotzdem beim Anfahren nielit gefährdet.
Ausserdem kann man die bekannten Vor ; teile eines derartig unterteilten Kessels ati,s- nutzen. Die Aufteilung eines grossen Brenn- raumes in mehrere kleine Brennräume ver ringert nämlieli die Sehwierigkeiten, die z. B.
bei grossen Kesseln die Beherrseliun- des Verbrennhngsvorgan-es und damit eine gleielimässi-e Beheizten, der Heizfläehen er- sehweren. Wenn ferner jeder Brennrahm un- abhängig vom andern gefeuert wird,
kann bei geeigneter Anordnung der Heizflä.elien die Temperatur des Arbeitsmittels in dem Cberhitzer und in jedem Zwisehenüberhitzer für sieh dureh Variation der betreffenden Feuerung beeinflusst werden.
Die erfindungsgemässe Dampfkraftanlage zur Dui-ehführhng des Verfahrens ist dadureli gekennzeiehnet, dass der Danipferzeu",er' eine mit der Zahl der Brennräume übereinstim- mende Zahl von parallel mesehalteten Rohr systemen aufweist, von denen jedes aus einer serdampferheizfläehe und einer L'berhitzer- liei7flä.ehe besteht,
wobei in jedem Brennrahm eine Verdampferheizfläehe angeordnet ist.
Da. die erfindungsgemässe Dampfkraft- anla-e sieh rieht auf eine solehe besehränkt, die mit unterhritisehem Drhek betrieben wird, soll unter Verdampferheizfläehe ganz allge mein derjenige Teil der Heizfläehe des Kessels verstanden Zierden, in welehem die Umwand- lung von Wasser in Dampf stattfindet.
> Ansehliessend wird an Hand der Zeieli- nun- die erfindungsgemässe Dampfkraft anlage zur Ausführung des Verfahrens naeli
EMI0002.0091
der <SEP> Erfindung <SEP> beispielsweise <SEP> erläutert <SEP> und
<tb> im <SEP> Zusammenhang <SEP> damit <SEP> das <SEP> erfindunäs gemä.sse <SEP> Verfahren, <SEP> ebenfalls <SEP> beispielsweise,
<tb> besehrieben.
<tb>
Der <SEP> Kessel <SEP> 1 <SEP> besitzt <SEP> drei <SEP> Brennräume <SEP> '',
<tb> 3 <SEP> und <SEP> 1, <SEP> welehe <SEP> im <SEP> Falle <SEP> des <SEP> --gezeigten <SEP> Bei spiels <SEP> dureh <SEP> gemauerte <SEP> Wände <SEP> voneinander
<tb> getrennt <SEP> sind <SEP> und <SEP> deshalb <SEP> als <SEP> einzelne <SEP> Brenn kannnern <SEP> anzusehen <SEP> sind. <SEP> Der <SEP> Brennraum <SEP> \?
<tb> wird <SEP> dureh <SEP> die <SEP> Feuerung <SEP> 5, <SEP> der <SEP> Brennraum <SEP> 3
<tb> dureli <SEP> die <SEP> Feuerung <SEP> 6 <SEP> und <SEP> der <SEP> Brennraum <SEP> -1
<tb> elureh <SEP> die <SEP> Feuerung <SEP> 7 <SEP> beheizt.
<SEP> Die <SEP> Feueilzn gen <SEP> sind <SEP> unabhän-i- <SEP> voneinander <SEP> re-elbar.
<tb> Die <SEP> einzelnen <SEP> Brennkammern <SEP> ?, <SEP> 3 <SEP> und <SEP> 1 <SEP> mün den <SEP> in <SEP> einen <SEP> --emeinsamen <SEP> Rauehgaszu,g <SEP> B.
<tb>
Im <SEP> Betrieb <SEP> wird <SEP> das <SEP> Arbeitsmittel <SEP> mit
<tb> Hilfe <SEP> der <SEP> Speisepumpe <SEP> 1) <SEP> dureh <SEP> die <SEP> Zuleitun 10 <SEP> in <SEP> den <SEP> Vorwäriner <SEP> 11 <SEP> - <SEP> den <SEP> Eeonomi ser <SEP> - <SEP> der <SEP> im <SEP> Rauehgaszug <SEP> S <SEP> angeordnet <SEP> ist,
<tb> -efördert. <SEP> Es <SEP> strömt <SEP> weiter <SEP> über <SEP> die <SEP> Leittnig 12 <SEP> und <SEP> verteilt <SEP> sieh <SEP> etwa. <SEP> g@leiehmässig <SEP> über
<tb> die <SEP> parallel <SEP> -,esehalteten <SEP> Verteilerleitungen
<tb> <B>13,</B> <SEP> 11 <SEP> und <SEP> 15. <SEP> Die <SEP> Verteilerleitung <SEP> 13 <SEP> führt
<tb> über <SEP> eine <SEP> aus <SEP> Speiseventil <SEP> und <SEP> Dru,ekdiffe renzregelventil <SEP> bestehende <SEP> Ventilgi2ippe <SEP> 16
<tb> zii <SEP> der <SEP> Verdampferliei;:
fläelie <SEP> 1-r <SEP> im <SEP> Brenn <B>11111111</B> <SEP> ?, <SEP> weiter <SEP> in <SEP> die <SEP> i"berhitzerheizfläehe <SEP> 18
<tb> und <SEP> sehliesslieli <SEP> über <SEP> das <SEP> Dampfventil <SEP> 19 <SEP> in
<tb> der <SEP> Leitung <SEP> 20 <SEP> zii <SEP> der <SEP> 'Sammelleitung <SEP> 21.
<tb>
Im <SEP> Gegensatz <SEP> zii <SEP> bekannten <SEP> Trommelkes seln, <SEP> bei <SEP> denen <SEP> eine <SEP> Verbindung <SEP> der <SEP> parallelen
<tb> Rohrsysteme <SEP> bereits <SEP> hinter <SEP> den <SEP> VerdampTer heizflä.ehen <SEP> erfolgt, <SEP> während <SEP> die <SEP> i'berliitzer heizfläehe <SEP> gemeinsam <SEP> ist, <SEP> sind <SEP> bei <SEP> der <SEP> Dampf kraftanlaf,,e <SEP> naeh <SEP> der <SEP> Erfindung <SEP> die <SEP> Rohr systeme <SEP> bis <SEP> hinter <SEP> die <SEP> übei-IiitzerIieizfläehen
<tb> 18, <SEP> 21, <SEP> 29 <SEP> getrennt. <SEP> geführt, <SEP> damit.
<SEP> in <SEP> dein jenigen <SEP> Rohrsystem, <SEP> dessen <SEP> Verda.mpferheiz fläehe <SEP> 23 <SEP> im <SEP> Brennrahm <SEP> 3 <SEP> liegt, <SEP> der <SEP> keine
<tb> Zwisehenüberhitzerheizfläelie <SEP> aufweist, <SEP> das
<tb> Arbeitsmittel <SEP> raseli <SEP> auf <SEP> annähernd <SEP> Betriebs zustancl <SEP> gebraelit <SEP> werden <SEP> kann. <SEP> Würde <SEP> nian
<tb> das <SEP> Wasser <SEP> aus <SEP> den <SEP> Verdanipferheizfläelien
<tb> 7.7, <SEP> 28 <SEP> der <SEP> sehwäeher <SEP> beheizten <SEP> Brennräume
<tb> 2, <SEP> 4 <SEP> mit <SEP> dem <SEP> verdampften.
<SEP> Arbeitsmittel <SEP> aus
<tb> dem <SEP> Brennraum <SEP> 3 <SEP> unmittelbar <SEP> hinter <SEP> den
<tb> Verdampferheizfläehen <SEP> misehen, <SEP> so <SEP> wäre <SEP> eine
<tb> ausreiehende <SEP> Dampftemperatur <SEP> am <SEP> Ende <SEP> der Überhitzerheizflächen nicht mehr zu errei chen.
Entsprechend' führt die Verteilerleitung 11 über die Ventilgruppe 22 in die Ver- cl < inipfei-lieizfläclie 23 im Brennraum 3, weiter iii die L'berhitzerheizfläche 24 und schliesslich über das Dampfventil 25 in der Leitung 26 ebenfalls in die Sammelleitung 21.
In gleicher \'.eise strömt ein Teil des Arbeitsmittels von der Verteilerleitung 15 über die Ventilgruppe '?7 in die Verdampferheizfläche 28 im Brenn- ra.uni 4, weiter über die Überhitzerheizfläelie 29 und schliesslich über das Dampfventil 30 in der Leitung 31 auch in die Sammelleitung <B><U>'</U></B>1. Das wiedervereinigte Arbeitsmittel wird durch den.
Hochdruckteil 32 der Turbinen- i anla-e --e leitet, strömt durch die Leitung 33 in die erste ra.uehgasbeheizte Zwisehenüber- hitzerlieizfläche 34 im Brennraum 4, weiter durch die Leitung 35 in den L#Titteldruckteil 36 der Turbinenanlage,
anschliessend durch die Leitung 37 in die zweite rauchgasbeheizte Zwisehenüberhitzerheizfläche 38 im Brenn- rauin 2 und sehliesslich durch die Leitung 39 in den Niederdru:ckteil 40 der Turbinen- atilage. Das Arbeitsmittel wird schliesslich in denn Kondensator 41 kondensiert und kann von der Speisepumpe 9 erneut. in den Kreis lauf gefördert werden.
Der Hoehdruckteil 42, der llitteldrtiekteil 36 und der Nied.er- drtiekteil 40 der Turbinenanlage sitzen auf einer gemeinsamen Welle und treiben einen elektrischen Generator 42 an.
In besonderen Betriebsfällen, Beispiels weise beim Anfahren, kann das Arbeitsmittel ans der Leitung 20 über ein Bypassventil .13 in der Leitung 44, aus der Leitung 26 über ein Bypassventil 45 in der Leitung 46 und aus der Leitung 31 über ein Bypassventil 47 in der Leitung 48 in eine gemeinsame Bypass- leitung 49 geleitet werden, die in einem Dampfkühler 50 endet. Zur Kühlung des ein geleiteten Dampfes kann Wasser aus der Zu leitung 10 über ein Ventil 51 und eine Lei- tune 52 in den Dampfkühler 50 gespritzt wer den.
Das in Dampfform vorliegende Arbeits mittel kann über eine Leitung 53, das in flüssiger Form vorliegende Arbeitsmittel kann über eine Leitung 54 und einen Kon denstopf 55 aus dem Dampfkühler 50 in den Kondensator 41 geleitet werden.
Da die Feuersingen 5, 6 und 7 unabhän gig voneinander regelbar sind, kann mit Hilfe der Feuerung 6 die Temperatur des Dampfes in den überhitzerheizflächen 18, 24 und 29, welche gemeinsam in dem Brennrai in 3 untergebracht sind, mit Hilfe der Feuerung 5 die Temperatur des Dampfes in der Zwi- sehenüberhitzerheizfläche 38 und mit Hilfe der Feuerung 7 die Temperaturdes Dampfes in der Zwischenüberhitzerheizfläche 34 ge regelt werden.
Selbstverständlich können auch Teile der Überhitzerheizflä.chen 18, 24, 29 in den Brennräumen 2 und 4 angeordnet sein. blau würde dann beispielsweise die Tempera turregelung des überhitzten Dampfes durch Wassereinspritzung vornehmen. Auf jeden Fall kann man aber einen derartigen Dampf erzeuger, der im Zwangdurehlauf betrieben wird, schnell und sicher anfahren und die bekannten Schwierigkeiten umgehen.
Beim Anfahren fördert die Speisepumpe 9 in der Zeiteinheit die kleinstmögliche Ar beitsmittelmenge, die zur Kühlung der Ver- dampferheizflächeri 17, 23 und 28 in der Nähe der Brenner notwendig ist - also bei spielsweise eine Arbeitsmittelmenge von<B>3004</B> des Normalwertes. Vorzugsweise werden hier bei die Brennräume 2, 4 mit den Zwischen- überhitzerheizflächen 38, 34 - bevor Arbeits mittel durch diese Zwischenüberhitzerheiz- flächen geleitet wird - so weit.
vorgewärmt, als es die Zwischenüberhitzerheizflächen zu lassen. Dies kann durch eine Zünd- be ziehungsweise Hilfsfeuerung oder auch durch die schwach eingestellten Feuerungen 5, 7 er folgen, die beispielsweise mit 5 bis 8'% der normalen Feuerungsleistung betrieben wer den. Um die vorgenannte Arbeitsmittelmenge auf die erforderliche Betriebstemperatur zu bringen, müsste jedoch die Feuerung min destens mit 30 /m der normalen Feuerungs- leistung betrieben werden.
Hierbei würden aber die ungekühlten Zwisehenüberhitzerheiz- flächen 34 und 38 Schaden nehmen. Aus die- sein Grinde wird lediglich die Feuerungs- leistung der Feuerung 6 etwa. auf 30'% der normalen Feuerungsleistung erhöht..
Sänit- liehe im Brennraum 3 liegenden Heizflächen sind vom Arbeitsmittel durchflossen und des halb gekühlt. Die Arbeitsmittelmenge, die durch die Verdampferbeizflächen 17 und 23 und die Überhitzerheizflächen 18 und \39 ge leitet werden, erreichen also eine niedrigere Temperatur als der Teil des Arbeitsmittels, welcher durch die Verdampferheizfläche \?3 und die I'berhitzerheizflä:che 24 geleitet wird. Zunächst werden alle drei Teilmengen über die Bypa.ssleitung 49 in den Dampfkühler 50 geleitet.
Sobald der Dampf am Ende der überhitzerheizfläche 24 etwa die Betriebs temperatur erreicht hat, wird das Bypass- ventil .I5 geschlossen und das Dampfventil 25 geöffnet. Der Hoelidrickteil 32, der Mittel- drickteil 36 und der Niederdru,ekteil 40 wer den nunmehr vom Dampf beaufschlagt., damit w erden aber auch die Zwischenüberhitzerheiz- fläclien 34 und 38 gekühlt.
Die Feuerungen 5 und 7 können anschliessend stärker einge stellt werden, ohne dass ,ein Verbrennen der Zwischenüberhitzerheizfläehen 31, 38 zit be fürehten wäre. Insbesondere wenn die Brenn- räume 2 und -1 bereits durch schwach ein gestellte Brenner vorgewärmt worden sind, kann die Anlage nunmehr innerhalb kurzer Zeit. Last. übernehmen.
Wenn eine geriiigfü-ige gegenseitige Be einflussung :der Feuerengen a.uf die bena.eh- barten Brennräume nicht, stört, beispielsweise wenn die Regelung der Dampftemperatur auf andere Weise als durch Regelung der Feue- rungsleistung erfolgt, können die Trennwände zwischen den einzelnen Brennräumen ledig lieh durch als Schottenwände ausgebildete Heizflächen gebildet werden.
Derartige Schot tenwände reichen vollständig aus, um eine Be- sehädigung der ungekühiten Zwischenüber- hitzerheizflächen 34 und 38 durch die Feue rung 6 zu verhindern.
Selbstverständlich ist der beschriebene Dampferzeuger zur Durchführung des Ver- fahrens nach der Erfindung nicht auf dr3i Brennräume und zwei Zwisehenüberhitzer- heizflächen beschränkt. Wesentlich ist. für den Dampferzeuger, dass wenigstens ein Brenn- raum frei von Zwischenüberhitzerheizfläehen ist, wobei es_ nicht ausgeschlossen ist, dass mehr als ein Brennrahm keine Zwisehenüber- hitzerheizfläche aufweist.
Es ist auch nicht notwendig, den Dampferzeuger als Turm kessel auszubilden; man kann ihm jede günstige andere Form geben.