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Anfahrschaltung für Dampfkraftanlagen ohne Heißdampfschieber vor der
Turbine Es ist bekannt, bei Dampfkraftanlagen, die Dampf mit einer Temperatur von
530 bis 560° C und mehr erzeugen, die Endüberhitzer und die Heiß dampfleitung aus
austenitischem Werkstoff herzustellen. Mit Rücksicht auf die gleichzeitig angestrebten
hohen Drücke und die dadurch bedingten großen Rohrwandstärken führt man die Heißdampfleitung
meist als Vielfachleitung, z. B. aus vier bis zwölf Parallelleitungen aus, und entsprechend
ist auch eine gleich große Anzahl austenitischer Heißdampfschieber erforderlich,
deren Herstellung kostspielig -und deren Anwendung bei Vielfachleitungen betrieblich
ungünstig ist.
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Man ist daher dazu übergegangen, die Heißdampfs,Chieber ganz wegzulassen,
wodurch jedoch beim Anfahrvorgang die Turbinenventile gefährdet sind. Diese bestehen
ebenfalls aus austenitischem Material und können unter Umständen infolge von beim
Anfahren üblichen raschen Dampftemperaturänderungen durch Spannungsrisse beschädigt
werden. Außerdem müssen sie aber auch gegen Wasser abdichten, obwohl sie für diesen
Zweck an sich ungeeignet sind.
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Um jedoch auch bei Dampfkraftanlagen ohne Heißdampfschieber mit Hochleistungs-Zwangstromkessel,
bei denen der Endüberhitzer und die Heißdampfleitung aus austenitischem Material
bestehen, einen für die Turbinenventile und die austenitischen Heizflächen und Rohrleitungen
ungefährlichen Anfahrvorgang ohne großen Aufwand zu ermöglichen, verwendet die Erfindung
an sich bekannte Mittel, welche bewirken, daß die Heißdampfleitung mindestens im
letzten Teil vor den Turbinenventilen beim Anfahrvorgang nur mit Dampf beaufschlagt
wird.
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Die Heißdampfleitung ist zweckmäßig im Bereich vor den Turbinenventilen
in an sich bekannter Weise beheizt. Die Heißdampfleitung kann in Einspeiseverbindung
mit einer Sperrdampfleitung stehen, in die zur Regelung auf konstante Sperrdampfmenge
ein Drosselventil mit Mengenmeßblende eingeschaltet ist. Weiterhin ist es aber auch
möglich, den Heißdampfschieber zwischen dem ferritischen und dem austenitischen
Gberhitzer durch eine Umgehungsleitung zu überbrücken, in deren Zug ein Wasserabscheider
eingeschaltet ist.
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Es ist bereits bei Dampfstrahlapparaten bekannt, den unmittelbar vor
dem Apparat liegenden Teil der Zuführungsleitung mit Dampf zu beheizen. Der Heizdampf
wird dabei unter Ausnutzung eines Druckgefälles zugleich getrocknet und als Treibdampf
in den Dampfstrahlapparat eingeleitet. Nun liegen aber detigegenüber beim Anfahren
einer Dampfkraftanlage ganz andere Temperatur- und Druckverhältnisse vor. Es würde
daher bei Anwendung des obigen Druckminderungsprinzips und bei dem hier in Frage
kommenden Anfahrdruck von etwa 100 at der Feuchtigkeitsgehalt des Dampfwassergemisches
eher noch zunehmen. Abgesehen davon würde aber auch der Aufwand beträchtlich werden,
da er gegenüber dem gemäß der Erfindung eingesparten Heißdampfschieber indiskutabel
wäre. Ein Schutz der Turbinenventile oder der austenitischen Teile der Dampfkraftanlage
würde nicht erreicht werden.
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Wie bereits erwähnt, ist es an sich bekanntgeworden, Mittel anzuwenden,
welche bewirken, daß die Heißdampfleitung mindestens im letzten Teil vor den Turbinenventilen
beim Anfahrvorgang nur mit Dampf beaufschlagt wird. Es handelt sich bei einer solchen
Beheizung der Dampfrohrleitung vom Kessel zur Kraftmaschine aber um eine Anordnung
aus älterer Zeit, als man noch mit Naßdampf arbeitete und erst gerade dazu überging,
überhitzten Dampf zu verwenden. Bei der bekannten Anordnung geht es darum, nicht
nur eine Kondensation des Dampfes in den betreffenden Anlageteilen zu vermeiden,
sondern zugleich überhaupt erst eine Überhitzung zu bewerkstelligen. Es geht dabei
nicht darum, Maßnahmen während des Anfahrvorganges vorzunehmen, sondern während
des Betriebes dauernd die Bildung von Dampfkondensat zwischen Dampferzeuger und
Kraftmaschine zu verhindern, was bei den damals vorhandenen geringen Dampftemperaturen
befürchtet werden mußte.
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Bei anderen bekannten Anlagen aus früherer Zeit hat man ebenfalls
die Ausbildung von Kondensationserscheinungen an der Kraftmaschine durch Wärmezufuhr
zu verhindern versucht. I_i einer Dampfmaschinenanlage mit flüssigkeitsbeheizten
Zylindern hat man den dieser Maschine zugeführten Dampf vor seinem
Eintritt
in die Zylinder- in -einem -Wärmeaustauscher vorerhitzt. Demgegenüber liegen bei
der Anlage nach der Erfindung die Betriebstemperaturen und -drücke unvergleichbar
höher als - bei den geschilderten bekannten Anordnungen aus früherer Zeit. Die hohen
Betriebstemperaturen und -drücke in Hochleistungs-Dampfkraftanlagen sind gerade
die Ursachen für die Anfahrschwierigkeiten bei neuzeitlichen Kesseln. Sie haben
zum Fortfall des Heißdampfschiebers und zur Verwendung austenitischer Überhitzer
bzw. Heißdampfleitungen geführt. Weiterhin wird der Anfahrvorgang noch dadurch erschwert,
d aß es sich im Gegensatz zu den geschilderten bekannten Anlagen um einen Zwangstromdampferzeuger
handelt, bei dem im Gegensatz zu einem Naturumlaufkessel die Gefahr besteht, daß
schon zu Beginn des Anfahrvorganges Wasser in die Heißdampfleitung eindringt. Hiermit
muß erst recht dann gerechnet werden, wenn kein Heißdampfschieber vorgesehen ist.
Selbst wenn man vorsorglich eine Beheizung der Heißdampfleitung mit Rauchgasen entsprechend
der geschilderten bekannten Anlage vornehmen wollte, wäre dies nicht möglich, weil
einerseits die Heißdampfleitung schon zu Beginn des Anfahrvörganges beheizt sein
muß, andererseits zu diesem Zeitpunkt aber noch keine heißen Rauchgase zur Verfügung
stehen.
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Um die Heißdampfleitung mindestens irn letzten Teil vor den Turbinenventilen
beim Anfahrvorgang nur mit Dampf zu beaufschlagen, können, wie oben erwähnt, verschiedene
Mittel angewendet werden. Nachfolgend sollen drei verschiedene Anordnungen näher
erläutert werden, die als Ausführungsbeispiele in der Zeichnung dargestellt sind.
Von der Zeichnung zeigt Fig. 1 eine Dampfkraftanlage mit Beheizung der Heißdampfleitung,
Fig.2 die Dampfkraftanlage nach Fig.l, jedoch mit Sperrdampfversorgüng, und Fig.
3 eine Dampfkraftanlage mit an sich bekanntem Heißdampfschieber zwischen dem Vor-
und Endüberhitzer, der jedoch durch eine Umgehungsleitung mit -Wasserabscheider
überbrückt ist.
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Bei der Anordnung nach Fig. 1 weist der letzte Teil der Heißdampfleitung
1 die elektrische Beheizungsanlage 2 auf. Diese verdampft bei geschlossenen Turbinenventilen
3, 4 das beim Anfahrvorgang aus dem Kessel 5 und den Überhitzern 6, 7 in die Heißdampfleitung
1 vordringende Wasser. Eine Gefährdung der Turbinenventile 3, 4 entsteht somit nicht.
Zudem strömt der größte Teil des Dampfwassergemisches beim Anfahrvorgang durch die
zwischen dem ferritischen Überhitzer 6 und dem austenitischen Überhitzer 7 angeschlossene
Anfahrleitung 8 mit Anfahrventil 9 in den Niederdruckwasserabscheider 10 ein. Damit
während des Anfahrena auch der austenitische Überhitzer7 gekühlt wird, kann ein
Teil des Dampfgemisches auch den austenitischen überhitzer 7 durchlaufen und über
das zweite Anfahrventil 11 iii die Anfahrleitung 8 gelangen. Das im Wasserabscheider
aus dem Dampfgemisch abgeschiedene Wasser gelangt über das Ventil 12 in den Speisewasserbehälter
13. Von hier wird es mit dem übrigen Speisewasser von der Speisewasserpumpe 14 wieder
in den Kessel 5 gedrückt. Der entwässerte Dampf tritt über die Leitung i5 in den
zwischen den Hoch- und NTiederdruckteilen ?6, 17 der Turbine angeschlossenen Zwischenüberhitzer
18 ein und kühlt diesen. Bei geschlossenem D-mpfeinlaßventil 19 gelangt der Kühldampf
aus dem Zwischenüberhitzer 18 durch das geöffnete Ventil 20 i:? den Turbinenkondensator,21.
Dieser steht mit dem Speisewasserbehälter 13 über die Kondensatpumpe 22 in
Verbindung.
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Ist die Aufheizung des Dampfes im Kessel so weit fortgeschritten,
daß aus den Überhitzern nur noch Dampf austritt, so kann die elektrische Beheizungsanlage
2 abgeschaltet und die Turbine angefahren werden.
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An Stelle der elektrischen Beheizung ist bei der Anordnung nach Fig.
2 eine Sperrdampfversorgung vorgesehen. Im übrigen gleicht die dargestellte Dampfkraftanlage
in ihrem Aufbau derjenigen gemäß Fig. 1. Die Heißdampfleitung 1 steht nunmehr mit
der Sperrdampfleitung 23 in Verbindung, die ihrerseits Sperrdampf mit einer Temperatur
von etwa 400 bis 500 ° C und einem Druck von etwa 80 bis 100 atü aus einem Nachbarkessel
einspeist. In den Zug der Sper rdampfleitung 23 sind das Drosselventil 24, das Rückschlagorgan
25 und die Mengenmeßblende 26 eingeschaltet.
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Während des Anfahrvorganges ist die Sperrdampfleitung 23 geöffnet,
wobei das Drosselventil 24 in Einstellabhängigkeit von der Mengenmeßblende auf Ironstanten
Durchsatz regelt. Der in die Heißdampfleitung eindringende Sperrdampf verhindert
somit das Vordringen des Dampfwassergemisches zu den Turbinenventilen; etwa vorgedrungenes
Wasser wird verdampft. Im übrigen tritt das Dampfwassergemisch schon vorher durch
die Anfahrventile 9, 11 in den Niederdruckwasserabscheider 10 ein. Erst wenn die
Messung ergibt, daß der erzeugte Dampf die gleiche Überhitzung zeigt wie der Sperrdampf,
kann die Sperrdampfleitung geschlossen werden.
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Eine im Sinne der Erfindung wirkende Verbesserung läßt sich auch bei
der in Fig.3 dargestellten Dampfkraftanlage erreichen, bei der in an sich bekannter
Weise zwischen dem ferritischen überhitzer 6 und dem austenitischen Überhitzer 7
ein Absperrschieber 27 vorhanden ist. Die dargestellte Dampfkraftanlage, die im
wesentlichen. den gleichen Aufbau wie die vorbeschriebenen Anlagen hat, unterscheidet
sich von diesen nur dadurch, daß der Absperrschieber 27 mit einer Umgehungsleitung
28 überbrückt ist. In diese Umgehungsleitung ist der Hochdruckwasserabscheider 29
zwischen die Drosselventile 30, 31 eingeschaltet.
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Beim Anfahrvorgang ist der Absperrschieber 27 zunächst geschlossen
oder zumindest stark abgedrosselt, so daß das Dampfwassergemisch zunächt über den
Hochdruckwasserabscheider 29 geführt wird. Der dort entwässerte Dampf tritt dann
über das Drosselventil 31 in den austenitischen Überhitzer 7 ein, während das abgeschiedene
Wasser über das Ventil 32 in den Speisewasserbehälter 13 abfließt.
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Der austenitische Überhitzer 7 ist über die Heißdampfleitung 1 und
die in dieser Anordnung neu hinzugekommene Leitung 33 bei geöffnetem Schieber 34
mit dem Zwischenüberhitzer 18 in Reihe geschaltet, so daß der den Überhitzer kühlende
Dampf anschließend noch zur Kühlung des Zwischenüberhitzers benutzt wird. Bei dieser
Schaltung ist also die Heißdampfleitung mit Sicherheit wasserfrei, so daß auch die
Turbinenventile ungefährdet sind.