DE1152111B - Device for desalination of a once-through steam generator with critical or supercritical pressure - Google Patents

Description

Einrichtung zur Entsalzung eines Durchlaufdampferzeugers mit kritischem oder überkritischem Druck Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Entsalzung eines Durchlaufdampferzeugers mit kritischem oder überkritischem Druck und mehreren parallel geschalteten, der Salzablagerung ausgesetzten Rohrsträngen, wobei diese Rohrstränge in Strömungsrichtung des Arbeitsmittels hinter der Salzablagerungszone mit Absperrorganen versehen und vor diesen an die Rohrstränge ebenfalls mit Absperrorganen versehene Anzapfleitungen angeschlossen sind.Device for desalination of a once-through steam generator with critical or supercritical pressure The invention relates to a device for desalination a once-through steam generator with critical or supercritical pressure and several parallel pipe strings exposed to salt deposition, these Pipe strings in the direction of flow of the working medium behind the salt deposition zone provided with shut-off devices and in front of these on the pipe strings also with shut-off devices provided tap lines are connected.

Bekanntlich wird bei mit unterkritischem Druck betriebenen Dampfkraftanlagen einer Salzablagerung im Dampferzeuger dadurch entgegengewirkt und eine Entsalzung des ganzen im Kreislauf befindlichen Arbeitsmittels dadurch erzielt, daß das Arbeitsmittel am Ende des Verdampferteiles in einem Flüssigkeitsabscheider in eine flüssige und eine dampfförmige Phase getrennt wird, wobei die flüssige Phase aus dem Dampferzeuger abgeschieden wird. Die im Arbeitsmittel befindlichen Salze verbleiben zum überwiegenden Teil in der flüssigen Phase und können mit dieser aus dem Kreislauf entfernt werden.It is known that steam power plants operated at subcritical pressure a salt deposit in the steam generator is counteracted and desalination of the whole working medium in the cycle achieved in that the working medium at the end of the evaporator part in a liquid separator into a liquid and a vapor phase is separated, the liquid phase from the steam generator is deposited. Most of the salts in the working fluid remain Part of the liquid phase and can be removed from the cycle with this.

Bei kritischem oder überkritischem Druck im Dampferzeuger versagt diese Entsalzungsmethode, da kein eindeutiger Unterschied mehr besteht zwischen der flüssigen und der dampfförmigen Phase des Arbeitsmittels und vor allem, weil der übergang von der einen Phase zur anderen nicht mehr sprunghaft, sondern stetig erfolgt. Die bei einem Zwangdurchlaufdampferzeuger in der übergangszone, d. h. der Zone mit relativ starkem Anstieg des spezifischen Volumens in der Umgebung des kritischen Punktes, ausfallenden und sich an den Rohrwänden niederschlagenden Salze müssen deshalb von Zeit zu Zeit durch Ausspülen entfernt werden.This desalination method fails at critical or supercritical pressure in the steam generator, as there is no longer any clear difference between the liquid and vapor phase of the working medium and, above all, because the transition from one phase to the other no longer occurs abruptly, but steadily. In the case of a once-through steam generator in the transition zone, i. H. the zone with a relatively strong increase in the specific volume in the vicinity of the critical point, precipitating salts and precipitating on the pipe walls must therefore be removed from time to time by rinsing.

Die für Dampferzeuger mit niedrigerem Druck bekannte Maßnahme, eine Durchspülung durch besonders zugeführtes Arbeitsmittel mit noch höherem Druck, wie er im betreffenden Rohrstrang herrscht, durchzuführen, ist bei Dampferzeugem mit kritischem oder überkritischem Druck nicht anwendbar, da die Löslichkeit der Salze mit zunehmendem Druck und zunehmender Temperatur abnimmt. Durch eine solche Maßnahme würden dem betreffenden Rohrstrang sogar noch weitere Salze zugeführt werden, anstatt diese zu entfernen.The measure known for steam generators with lower pressure, a Flushing through specially supplied working medium with even higher pressure, such as it prevails in the relevant pipeline is to be carried out with steam generators critical or supercritical pressure not applicable because of the solubility of the salts decreases with increasing pressure and temperature. By such a measure even more salts would be added to the pipe string in question instead remove them.

Eine wirksame Spülung der abgelagerten Salze ist bei kritischen oder überkritischen Dampferzeugem nur durch Drucksenkung an der betreffenden Stelle des Dampferzeugers möglich. Das geschieht bekanntlich z. B. in der Weise, daß jeder Rohrstrang des Dampferzeugers am Ende der Salzablagerungszone mit einem Einwegabsperrorgan, das ein Rückströmen des Mediums verhindert, und mit einer vor diesem angeordneten Ausspülleitung versehen ist, die es erlaubt, das den Rohrstrang durchströmende Arbeitsmittel abzuleiten, wobei der Druck im betreffenden Rohrstrang während des Spülvorganges ins unterkritische Gebiet abgesenkt wird. Auf diese Weise wird der betreffende Rohrstrang von Naßdampf durchströmt, die in diesem abgelagerten Salze werden gelöst und durch die Spülleitung aus dem Dampferzeuger und damit aus dem Kreislauf des Arbeitsmittels entfernt.An effective rinsing of the deposited salts is critical or supercritical steam generator only by lowering the pressure at the relevant point of the Steam generator possible. As is well known, this happens z. B. in such a way that everyone Pipe string of the steam generator at the end of the salt deposition zone with a one-way shut-off device, which prevents a backflow of the medium, and with one arranged in front of it Flushing line is provided, which allows the working medium flowing through the pipe string derive, the pressure in the relevant pipe string during the flushing process is lowered into the subcritical area. In this way, the pipe string in question traversed by wet steam, the salts deposited in this are dissolved and carried through the flushing line from the steam generator and thus from the working fluid circuit removed.

Die zur Ausspülung der Rohrstränge benötigte Menge an Arbeitsmittel kann unter Umständen recht erheblich sein, und es muß angestrebt werden, daß der durch den Spülvorgang entstehende Energieverlust so klein wie möglich bleibt, daß also ein möglichst großer Teil des im zur Spülung verwendeten Arbeitsmittel enthaltenen Wärme- und eventuell auch Druckgefälles wieder zurückgewonnen wird. Andererseits soll der Spülvorgang die Arbeitsweise des Kessels und der nachgeschalteten Turbine so wenig wie mög-]ich stören, d. h, die Temperatur und Menge des vom Dampferzeuger abgegebenen Frischdampfes so wenig wie möglich beeinflussen.The amount of working fluid required to flush out the pipe strings can under certain circumstances be quite considerable, and the aim must be that the energy loss resulting from the flushing process remains as small as possible, i.e. that the largest possible part of the heat contained in the working fluid used for flushing and possibly also the pressure gradient is recovered. On the other hand, the flushing process should disrupt the operation of the boiler and the downstream turbine as little as possible, i. In other words, influence the temperature and quantity of the live steam emitted by the steam generator as little as possible.

Das geschieht erfindungsgemäß dadurch, daß die ADzapfleitungen in eine gemeinsame Spülleitung münden, in welcher sich in an sich bekannter Weise mindestens ein Vorwärmer des Arbeitsmittels befindet und daß die Betätigung der Absperrorgane in den Anzapfleitungen derart erfolgt, daß jeweils immer aus einer gleichen Anzahl von Rohrsträngen, mindestens jedoch einem Rohrstrang, Arbeitsmittel in die Spül- leitung strömt.This is done according to the invention in that the ADzapflinien open out into a common flushing line in which there is in a known manner at least one preheater of the working fluid and that the actuation of the shut-off devices in the tapping lines is carried out in such a way that always from an equal number of pipe strings, However, at least one pipe string, working medium flows into the flushing line.

Erfindungsgemäß wird also eine gleichmäßige Entnahme des zur Spülung dienenden Arbeitsmittels mit Rücksicht auf die Kesselreinigung vorgenommen. Zugleich hat diese gleichmäßige Entnahme den Vorteil, daß auch die Ausnutzung der in diesem Arbeitsmittel enthaltenen Wärme in einem Wärmeübertrager kontinuierlich erfolgen kann und dadurch ebenfalls keine Regelschwierigkeiten hervorruft. Durch die erfindungsgemäße Maßnahme wird somit ein Schutz des Dampferzeugers gegen Salzablagerungen erzielt mit gleichzeitiger Ausnutzung der im Arbeitsmittel enthaltenen Wärme, bei jeglicher Vermeidung von Unregelmäßigkeiten der Regelung des Dampferzeugers.According to the invention, a uniform removal of the working fluid used for flushing is carried out with regard to the boiler cleaning . At the same time, this uniform removal has the advantage that the heat contained in this working medium can also be used continuously in a heat exchanger and thereby likewise does not cause any control difficulties. The measure according to the invention thus achieves protection of the steam generator against salt deposits with simultaneous utilization of the heat contained in the working medium, with any avoidance of irregularities in the regulation of the steam generator.

In den Zeichnungen sind einige Ausführungsbeispiele des Erfindungsgedankens schematisch dargestellt. Es zeigt Fig. 1 eine Dampfkraftanlage mit zylindrischer Spülung des Dampferzeugers, wobei das Spülmittel Vorwürmern des Arbeitsmittels zugeführt wird, und Fig. 2 und 3 eine Anlage, bei der das Spülmittel in die flüssige und die dampfförrnige Phase getrennt wird.Some exemplary embodiments of the inventive concept are shown schematically in the drawings. 1 shows a steam power plant with cylindrical flushing of the steam generator, the flushing agent being supplied to pre-worms of the working medium, and FIGS. 2 and 3 a system in which the flushing agent is separated into the liquid and vapor phase.

Bei der in der Fig. 1 dargeßtellten Dampfkraftanlage wird das Arbeitsmittel aus einem Kondensator 1 durch eine Niederdruckspeisepumpe 2 über Niederdruckvorwärmer 3, 3 a in einen Behälter 4 gefördert. Aus dem Behälter 4 wird das Arbeitsmittel durch eine Hochdruckspeisepumpe 5 über Hochdruckvorwärmer 6, 6 a einem Durchlaufdampferzeuger 7 zugeführt. Von diesem gelangt er über einen Überhitzer 8 in die erste Turbinenstufe 9, in die zweite Turbinenstufe 10 und aus dieser wieder in den Kondensator 1 zurück. Im Dampferzeuger 7 sind die einzelnen Robrstränge 11 an ihrem Ende mit Einweg-Absperrorganen 12 versehen, die so angeordnet sind, daß sie das Rückfließen des Arbeitsmittels verhindern. Hinter dem Absperrorgan 12 ist ein Sammler 13 angeordnet, aus welchem das Arbeitsmittel über eine Rohrleitung 14 weiteren Rohrsträngen 15, die bereits außerhalb der Salzablagerungszone liegen, zugeführt wird. An jeden der Rohrstränge 11 ist über ein Ab- sperrorgan 16 eine Spülleitung 17 angeschlossen, durch die das bei einem Spülvorgang abgeleitete Arbeitsmittel dem Hochdruckvorwürmer 6a zugeführt wird. Aus dem Hochdruckvorwärmer 6a wird das Arbeitsmittel durch eine Rohrleitung 18 dem Niederdruckvorwärmer 3 a zugeführt, gelangt von diesem in eine Rohrleitung 19, in einen Verdampfer 20, welcher zur Aufbereitung von Arbeitsmittel durch Destillation dient, und kann von diesem durch die Leitung 21 abgeschlämmt werden. Die Rohrleitung 18 ist durch eine mit einem Mengenbegrenzungsorgan 22 versehene Rohrleitung 23 mit dem Behälter 4 verbunden.In the dargeßtellten in FIG. 1, the steam power plant, the working medium of a capacitor 1 by a low-pressure feed pump 2 via low-pressure 3 is a conveyed into a container 4 3. The working medium is fed from the container 4 by a high-pressure feed pump 5 via high-pressure preheaters 6, 6 a to a once- through steam generator 7. From this it arrives via a superheater 8 in the first turbine stage 9, in the second turbine stage 10 and from there back into the condenser 1 . In the steam generator 7 , the individual Robrstränge 11 are provided at their ends with one-way shut-off devices 12, which are arranged so that they prevent the working medium from flowing back. A collector 13 is arranged behind the shut-off element 12, from which the working medium is fed via a pipe 14 to further pipe strings 15 which are already outside the salt deposition zone. A flushing line 17 is connected to each of the pipe strings 11 via a shut- off element 16 , through which the working medium diverted during a flushing process is fed to the high-pressure pre-worm 6a. The working medium is from the high-pressure preheater 6a is supplied through a conduit 18 to the low-pressure 3 a, passes therefrom into a conduit 19, to an evaporator 20, which is used for preparation of working medium by distillation, and can be decanted off from this through the line 21st The pipeline 18 is connected to the container 4 by a pipeline 23 provided with a flow limiter 22.

Bei der in Fig. 1 dargestellten Einrichtung werden die Ventile 16 zyklisch betätigt, d. h., es ist jeweils immer eines von ihnen offen. Durch die öffnung eines der Ventile 16 sinkt im betreffenden Rohrstrang 11 der Druck unter den kritischen Wert, und das Arbeitsmittel strömt in Form von Naßdampf durch den Rohrstrang in die Spülleitung 17 ab. Dabei werden die im betreffenden Rohxstrang 11 abgelagerten Salze gelöst und mitgerissen. Das zur Spülung verwendete Arbeitsmittel übergibt nacheinander in den Vorwärinern 6 a, 3 a und im Verdampfer 20 die in ihm enthaltene Wärme an das im Kreislauf befindliche Arbeitsmittel. Ein Teil des zur Spülung verwendeten Arbeitsmittels kann durch die Rohrleitung 23 in einer durch das Mengenbegrenzungsorgan 22 einstellbaren Menge in den Kreislauf zurückgeführt werden.In the device shown in Fig. 1 , the valves 16 are operated cyclically, i. that is, one of them is always open. As a result of the opening of one of the valves 16 , the pressure in the relevant pipe string 11 drops below the critical value, and the working medium flows through the pipe string into the flushing line 17 in the form of wet steam. The salts deposited in the relevant Rohxstrang 11 are dissolved and carried away. The working fluid used for flushing transfers successively in the preheaters 6 a, 3 a and in the evaporator 20 the heat contained in it to the working fluid in the circuit. Part of the working fluid used for flushing can be returned to the circuit through the pipeline 23 in an amount that can be set by the volume limiting device 22.

Durch die zyklische Bedienung der Absperrorgane 16 wird eine gleichmäßige Arbeitsweise des Dampferzeugers erzielt, und die Ausgangstemperaturen und Mengen des vom Dampferzeuger abgegebenen Dampfes bleiben durch die Spülung unbeeinflußt, Dadurch, daß das zur Spülung verwendete Arbeitsmittel den Vorwärmern und dem Verdampfer 20 zugeführt wird, wird eine Rückführung eines beträchtlichen Teiles der in diesem enthaltenen Wärmeenergie in den Kreislauf erzielt. Das ist auch beim in den Behälter 4 zurückgeführten Teil des zur Spülung verwendeten Arbeitsmittels der Fall.The cyclic operation of the shut-off elements 16 ensures that the steam generator works evenly, and the initial temperatures and quantities of the steam emitted by the steam generator remain unaffected by the flushing process Recirculation of a considerable part of the thermal energy contained in this achieved in the cycle. This is also the case with the part of the working fluid used for flushing that is returned to the container 4.

Bei der Einrichtung nach der Fig. 2 ist an die Spülleitung 17 ein Flüssigkeitsabscheider 50 angeschlossen, aus dem das dampfförmige Arbeitsmittel durch eine Rohrleitung51 in den Hochdruckteil der Turbine eingespeist wird. Das flüssige Arbeitsmittel wird aus dem Flüssigkeitsabscheider 50 durch eine Rohrleitung 52 und eine Rohrleitung 53 mit einem Mengenbegrenzungsorgan 54 dem Behälter 4 zugeführt. Außerdem wird das flüssige Arbeitsmittel aus der Rohrleitung 52 in Abhängigkeit von der Höhe des Wasserspiegels im Flüssigkeitsabscheider 50 durch ein Absperrorgan 55 und eine Rohrleitung 56 dem Niederdruckvorwänner 3 a zugeführt und gelangt aus diesem durch eine Rohrleitung 57 in ein nicht dargestelltes Abschlämmbecken.In the device according to FIG. 2, a liquid separator 50 is connected to the flushing line 17 , from which the vaporous working medium is fed through a pipe 51 into the high-pressure part of the turbine. The liquid working medium is fed to the container 4 from the liquid separator 50 through a pipe 52 and a pipe 53 with a quantity limiting element 54. In addition, the liquid working fluid from the pipe 52 in function of the height of the water level in the liquid separator 50 through a shut-off device 55 and a conduit 56 is the Niederdruckvorwänner 3 a is supplied and passes from this through a pipe 57 in an unillustrated Abschlämmbecken.

Durch das Abtrennen der flüssigen Phase des Spülmittels ün Flüssigkeitsabscheider 50 und die Einspeisung in die Turbinenstufe 9 wird der Druck des Arbeitsmittels zur Leistung mechanischer Energie herangezogen. Die flüssige Phase wird dann teilweise direkt dem Behälter 4 zugeführt, teilweise übergibt sie ihre Wärme dem Arbeitsmittel im Niederdruckvorwärmer 3 a und wird abgeschlämmt.By separating the liquid phase of the flushing agent in the liquid separator 50 and feeding it into the turbine stage 9 , the pressure of the working medium is used to generate mechanical energy. The liquid phase is then partially fed directly to the container 4, partially it transfers its heat to the working medium in the low-pressure preheater 3 a and is drained.

In der Fig. 3 ist eine insofern abgeänderte Einrichtung dargestellt, als bei dieser die dem Flüssigkeitsabscheider 50 entnommen dampfförmige Phase des Arbeitsmittels nicht der Turbine 9, sondern durch eine Rohrleitung 60 dem Hochdruckvorwärmer 6a zugeführt wird und von diesem durch eine Rohrleituno, 61 in den Behälter 4 gelangt. 3 shows a modified device in that the vapor phase of the working medium taken from the liquid separator 50 is not fed to the turbine 9, but through a pipe 60 to the high-pressure preheater 6a and from there through a pipe 61 into the container 4 arrives.

Es versteht sich, daß die erfindungsgemäße Einrichtung, obwohl diese in erster Reihe für Dampferzeuger mit kritischem oder überkritischem Druck bestimmt ist, auch bei Dampferzeugem mit unterkritischem Druck angewendet werden kann, falls man z. B. aus irgendeinem Grunde auf einen im Hauptkreislauf des Arbeitsmittels angeordneten Flüssigkeitsabscheider verzichten will.It is understood that the device according to the invention, although this primarily intended for steam generators with critical or supercritical pressure can also be used for steam generators with subcritical pressure, if one z. B. for some reason on one in the main circuit of the working fluid arranged liquid separator wants to do without.

Claims (2)

PATENTANSPRÜCHE. 1. Einrichtung zur Entsalzung eines Durchlaufdampferzeugers mit kritischem oder überkritischem Druck und mehreren parallel geschalteten, der Salzablagerung ausgesetzten Rohrsträngen, wobei diese Rohrstränge in Strömungsrichtung des Arbeitsmittels hinter der Salzablagerungszone mit Absperrorganen versehen und vor diesen an die Rohrstränge ebenfalls mit Absperrorgaklen versehene Anzapfleitungen angeschlossen sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzapfleitungen in eine gemeinsame Spülleitung(17) münden, in welcher sich in an sich bekannter Weise mindestens ein Vorwärmerffia, 3a) des Arbeitsmittels befindet und daß die Betätigung der Absperrorgane (16) in den Anzapfleitungen derart erfolgt, daß jeweils immer aus einer gleichen Anzahl von Rohrsträngen (11), mindestens jedoch aus einem Rohrstrang, Arbeitsmittel in die Spülleitung (17) strömt. PATENT CLAIMS. 1. Device for desalination of a once-through steam generator with critical or supercritical pressure and several parallel-connected pipe strings exposed to the salt deposition, these pipe strings being provided with shut-off devices in the flow direction of the working medium behind the salt deposition zone and in front of them connected to the pipe strings also provided with shut-off devices, thereby characterized in that the tap lines open into a common flushing line (17) in which there is at least one preheating unit, 3a) of the working medium in a manner known per se and that the actuation of the shut-off elements (16) in the tap lines takes place in such a way that in each case always off an equal number of pipe strings (11), but at least from one pipe string, working medium flows into the flushing line (17) . 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Spülleitung (17) in an sich bekannter Weise ein Flüssigkeitsabscheider (50) angeordnet ist, dessen Dampfraum durch eine Rohrleitung (51) mit einer Turbinenstufe (9) verbunden ist. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 419 766, 634 818, 642 140, 654 156; schweizerische Patentschrift Nr. 318 029; französische Patentschrift Nr. 745 936. 2. Device according to claim 1, characterized in that a liquid separator (50) is arranged in the flushing line (17) in a manner known per se, the vapor space of which is connected to a turbine stage (9) by a pipe (51). Considered publications: German Patent Nos. 419 766, 634 818, 642 140, 654 156; Swiss Patent No. 318 029; French patent specification No. 745 936.