DE1248061B - Dampfkraftanlage - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. CJ.:

F22b

Deutsche Kl.: 13g-9

Nummer: 1 248 061

Aktenzeichen: G 400411 a/13 g

Anmeldetag: 7. März 1964

Auslegetag: 24. August 1967

Die Erfindung betrifft eine Dampfkraftanlage, bestehend aus einem Zwangdurchlaufkessel mit Verdampfer- und Überhitzerteil, einer Dampfturbine od. dgl., einem Kondensator und einer Speisepumpe, die zusammen ein Kreislaufsystem für das Arbeitsmedium (Wasser) bilden.

Bei solchen Dampfkraftanlagen muß für das Anfahren der Anlage zwischen Verdampferteil und Kondensator eine Druckreduzierungseinrichtung vorgesehen sein. Das Anfahren findet in zwei Arbeitsstufen statt. In der ersten Stufe wird unmittelbar vor dem Anfeuern des Kessels der Anlage Druckwasser durch das Kreislaufsystem geleitet, damit beim Anfeuern kein Überhitzen des Kessels eintritt. Während der zweiten Arbeitsstufe, in der der Kessel aufgeheizt wird, erhöht sich die Temperatur des dem Kessel zugeführten Wassers, bis schließlich Dampf abgegeben wird. Hat der den Kessel bzw. Überhitzer verlassende Dampf eine genügend hohe Temperatur erreicht, ist die zweite Arbeitsstufe beendet und die Dampfturbine oder ein anderer Dampfverbraucher kann in Betrieb genommen werden.

Während des Anfahrens muß das vom Kessel abgegebene Wasser vor dem Wiedereinspeisen in den Kessel die Druckreduzierungseinrichtung durchlaufen, die so ausgelegt sein muß, daß sie einen erheblichen Teil des bei Vollbelastung der Anlage im Kreislaufsystem strömenden Arbeitsmediums aufnehmen kann.

Zur Druckreduzierung sind bisher Druckreduzier- 3c ventile benutzt worden, die den hohen Druck des gelieferten Wassers bzw. Dampfes so stark herabsetzen, daß das Wasser ohne Schwierigkeiten in den Kessel zurückgespeist werden kann.

Die Anordnung derartiger Druckreduzierventile hat wesentliche Nachteile. Infolge der hohen Strömungsgeschwindigkeit in den Ventilen ergibt sich eine starke Abnutzung, wobei besonders zu beachten ist, daß die Anfahrzeiten solcher Dampfkraftanlagen ziemlich lang sein können und unter Umständen mehrere Tage dauern. Für die Reduzierventile müssen daher Werkstoffe verwendet werden, die sehr verschleißfest sind, damit sie eine annehmbare Lebensdauer haben. Diese Werkstoffe sind verhältnismäßig teuer.

■ Ferner ist die Betätigung der Druckreduzierventile infolge der sehr hohen Druckdifferenzen zwischen Ein- und Auslaß kompliziert.

Außerdem kommt es im Betrieb häufig zu Vibrationen der Druckreduzierventile, so daß Dämpfungseinrichtungen notwendig sind.

Schließlich macht sich auch eine starke Geräusch ■ Dampfkraftanlage

Anmelder:

Arthur Stirling Grimes, Cominack, N. Y.; Robert Sherman Hunter, Fanwood, N. J.; John Avery Tillinghast,

Bronxville, N. Y. (V. St. A.)

Vertreter: -. . ■: ■

Dipl.-Ing. W. Meissner und Dipl.-Ing. H. Tischer, Patentanwälte, München 2, Tal 71

Als Erfinder benannt:

Arthur Stirling Grimes, Commack, N. Y.; Robert Sherman Hunter, Fanwood, N. J.; John Avery Tillinghast,

Bronxville, N. Y. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:

V. St. v. Amerika vom 7. März 1963 (263 657) - -

bildung der Druckreduzierventile im Betrieb unangenehm bemerkbar. Es können Lautstärken über db auftreten. .

Die Aufgabe der Erfindung liegt darin, unter Vermeidung dieser Nachteile eine Druckreduziereinrichtung zu schaffen, bei der der Druck ohne Benutzung von Ventilen vermindert wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Druckreduzierungseinrichtung aus wenigstens einem Rohr von so großer Länge besteht, daß die Druckreduzierung im wesentlichen durch Wandreibung bewirkt wird.

Das oder die Rohre sind einerseits hinter dem Kessel bzw. hinter dem Überhitzer an das Kreislaufsystem und andererseits an den Wasser-Dampf-Afrscheider der Anlage so angeschlossen, daß sie parallel zum Strömungsweg durch die Dampfturbine od. dgl. liegen.

Die einzelnen Rohre können je mit einem Absperrventil versehen sein, so daß je nach Lage des Falles

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die gewünschte Anzahl Rohre in das Kreislaufsystem außerdem eine Leitung 22 mit einem Druckmirider-

einschaltbar ist. Die gesamte, aus einem oder meh- ventil 23.

reren Rohren bestehende Druckreduzierungseinrich- Da das Regelventil 4 hinter der Abzweigung 16

tung kann am Ein- und Auslaß noch mit Regel- liegt, können der Überhitzerteil 3 und die Turbine 8

ventilen versehen sein. 5 während des Anfahrens abgeschaltet werden.

Sowohl die Absperrventile als auch die Regel- Eine Leitung 24 mit Regelventil 25 verbindet den ventile dienen nicht zur Druckreduzierung, es ergeben Dampfraum des Abscheiders 19 mit dem Kondensich also nicht die Nachteile, wie sie bei den bekann- sator 10 der Anlage, während eine weitere Leitung ten Anlagen auftreten, wo allein Ventile zur Druck- 26 mit Regelventil 27 vom Wasserraum des Abscheireduzierung dienen. Die Druckreduzierung findet io ders 19 ebenfalls zum Kondensator 10 führt. Die Leierfindungsgemäß in den verhältnismäßig langen Roh- tungen 24 und 26 müssen selbstverständlich nicht ren statt. direkt in den Kondensator 10 münden, sondern kön-

Bei Versuchen hat sich gezeigt, daß eine Druck- nen gegebenenfalls auch mit anderen in Reihe mit der reduzierung von etwa 5,5 at auf 1 m Rohrlänge er- Rücklaufleitung 12 geschalteten Aufnehmern verfolgen kann, ohne daß Vibrationen oder starke Ge- 15 bunden sein (nicht dargestellt),
rausche auftreten. Eine weitere Druckreduzierungseinrichtung 28, die

Hierbei können durchschnittliche Wassergeschwin- der Vorrichtung 13 gleicht oder ähnelt, ist bei 29 an digkeiten bis zu etwa 75 m/sec vorliegen, wobei sich die Leitung 6 zwischen Überhitzerteil 3 und Turbine 8 in den Rohren und den zugehörigen Einrichtungen angeschlossen. Die Teile 14', 15', 17', 18', 20', 21', kein wesentlicher Verschleiß ergibt. Wird zunächst 20 22' und 23' entsprechen den Teilen 14 bis 23 der die Gesamtlänge und der Durchmesser der Rohre Druckreduzierungseinrichtung 13. Die Turbine 8 festgelegt, so hängt die Strömungsgeschwindigkeit, kann während des Anfahrens mittels des Regelder Reibungsverlust je Längeneinheit und die durch- ventils 7 für diese Druckreduziereinrichtung 28 abströmende Menge von dem Zustand des strömenden geschaltet werden.

Mediums (Temperatur, Druck usw.) und der Beschaf- 25 Während der ersten Arbeitsstufe beim Anfahren

fenheit der Innenfläche der Rohre (Rauhigkeit) ab. der Dampfkraftanlage ist das Regelventil 4 geschlos-

Die Anzahl der angeordneten Rohre ist an sich sen. Das von der Pumpe 5 gelieferte Wasser strömt

beliebig und eine Frage der Wirtschaftlichkeit. Es mit hohem Druck durch den Verdampferteil 2 und

können so viele Rohre vorgesehen werden, daß eine durch ein oder mehrere Rohre 20 der Druckreduzie-

allmähliche Steigerung durch Zuschalten bzw. um- 30 rungseinrichtung 13. Beim Durchströmen durch das

gekehrt eine Verminderung durch Abschalten der oder die Rohre 20 wird der Wasserdruck durch

einzelnen Rohre erreichbar ist. Eine zu große Anzahl Wandreibung vermindert. Das im Druck verminderte

von Rohren einerseits und eine zu geringe Anzahl Wasser gelangt über den Abscheider 19 und die Lei-

von Rohren großer Länge andererseits ist nicht tung 26 in den Kondensator 10, aus dem es durch die

zweckmäßig. 35 Leitung 12 wieder der Speisepumpe 5 zuströmt.

Der in der Beschreibung verwendete Ausdruck In der zweiten Arbeitsstufe steigt die Temperatur

»Rohre« soll sich auch auf Anordnungen beziehen, und das spezifische Volumen des Wassers laufend an,

bei denen in einem langgestreckten Körper durch bis aus dem Verdampferteil 2 im wesentlichen nur

Bohrungen lange Durchgangswege erzeugt sind usw. noch Dampf abströmt. Die Druckreduzierungseinrich-

Ferner sollen die Ausdrücke »Wasser« und »Dampf« 40 tung 13 bleibt so lange eingeschaltet, wie der Dampf

auch andere Medien und ihre Dämpfe einschließen. noch Wasser enthält. Sobald alles Wasser im Ver-

Die Zeichnung veranschaulicht den Aufbau einer dampferteil 2 in Dampf übergeht, wird das Druck-Dampf kraftanlage gemäß der Erfindung. minderventil 23 geöffnet, und ein oder mehrere Ab-

Der Zwangdurchlauf kessel 1 ist von beliebiger Sperrventile 21 können bereits geschlossen werden.

Bauart und wird in üblicher Weise beheizt. Zwischen 45 Die zweite Arbeitsstufe ist beendet, wenn der aus

dem Verdampferteil 2 und dem Überhitzerteil 3 ist dem Siedeteil 2 kommende Dampf den vorbestimm-

ein Regelventil 4 eingeschaltet. Eine Speisepumpe 5 ten Betriebsdruck erreicht: Nunmehr kann der Dampf

drückt Wasser mit einem festgelegten hohen Druck durch den Überhitzer 3 zur Dampfturbine 8 geleitet

durch den Verdampferteil 2. Der erzeugte, im Über- werden, indem die Rohre 20 der Druckreduzierungs-

hitzerteil 3 überhitzte Dampf strömt im Betrieb der 50 einrichtung aufeinanderfolgend sämtlich abgeschaltet

Anlage durch eine Leitung 6 mit einem weiteren werden.

Regelventil 7 in eine Dampfturbine 8. Der ver- Während der zweiten Arbeitsstufe ist das Regelbrauchte Dampf gelangt über eine Leitung 9 in einen ventil 4 geöffnet und das Regelventil 7 geschlossen. Kondensator 10, von dem eine Rücklaufleitung 12 Es kann also ein Teil des im Siedeteil 2 erzeugten das Kondensat wieder der Pumpe 5 zur Wieder- 55 Dampfes durch die Druckreduzierungseinrichtung 13 einspeisung in die Anlage zuführt. strömen, während der Rest des Dampfes im Überhit-

Die Druckreduzierungseinrichtung 13 ist vor dem zer 3 überhitzt wird und dann durch die Druckredu-Regelventil 4 bei 16 am Auslaß des Verdampf erteils 2 zierungseinrichturig 28 strömt. Die Mengen verteilung mit einem Sammelrohr 14 über ein Regelventil 15 an- auf die beiden Druckreduzierungseinrichtungen 13 geschlossen. Zwischen diesem Sammelrohr 14 und 60 und 28 hängt von der Anzahl der mittels der Sperreinem weiteren Sammelrohr 17, von dem aus eine ventile 21, 21' eingeschalteten Rohre 20, 20' ab.
Leitung mit Regelventil 18 zu einem Dampf-Wasser- In der zweiten Arbeitsstufe kann gegebenenfalls Abscheider 19 führt, liegen parallelgeschaltete Rohre die ganze Druckminderung in der Druckreduzierungs-20 von geringem Durchmesser und so großer Länge, vorrichtung 28 allein vorgenommen werden. Diese daß die gewünschte Druckreduzierung durch Wand- 65 Druckreduzierungsvorrichtung 28 kann auch in der reibung stattfinde. Mittels der Absperrventile 21 ersten Arbeitsstufe allein oder zusammen mit der können die Rohre 20 beliebig ein- oder ausgeschaltet Druckreduzierungseinrichtung 13 in Betrieb genomwerden. Zwischen den Sammelrohren 14,17 verläuft men werden.

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Das Druckminderventil 23' kann allein oder zusammen mit einem oder mehreren Rohren 20' eingeschaltet werden.

Claims (3)

Patentansprüche: g

1. Dampfkraftanlage, bestehend aus einem Zwangdurchlaufkessel mit Verdampfer- und Überhitzerteil, einer Dampfturbine od. dgl., einem Kondensator und einer Speisepumpe, die zusammen ein Kreislaufsystem für das Arbeitsmedium (Wasser) bilden, und einer Druckreduzierungseinrichtung zwischen Verdampferteil und Kondensator für das Anfahren der Anlage, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckreduzierungseinrichtung (13) aus wenigstens einem Rohr (20) von so großer Länge besteht, daß die Druckreduzierung im wesentlichen durch Wandreibung bewirkt wird.

2. Dampfkraftanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohre (20, 20') mit je einem Absperrventil (21,21') versehen sind.

3. Dampfkraftanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckreduzierungseinrichtungen (13, 28) am Ein- und Auslaß mit Regelventilen (15,15'; 18,18') versehen sind.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Auslegeschrift Nr. 1 043 347;
Zeitschrift: »Mitteilungen der VGB«, 1958, H. 53,

S.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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