DE1248061B - Steam power plant - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLANDFEDERAL REPUBLIC OF GERMANY

DEUTSCHESGERMAN

PATENTAMTPATENT OFFICE

AUSLEGESCHRIFTEDITORIAL

Int. CJ.:Int. CJ .:

F22bF22b

Deutsche Kl.: 13g-9 German classes: 13g-9

Nummer: 1 248 061Number: 1 248 061

Aktenzeichen: G 400411 a/13 gFile number: G 400411 a / 13 g

Anmeldetag: 7. März 1964Filing date: March 7, 1964

Auslegetag: 24. August 1967Opened on: August 24, 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.The invention relates to a steam power plant, consisting of a once-through boiler with evaporator and superheater part, a steam turbine or the like, a condenser and a feed pump, which together form a circulatory system for the working medium (water).

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.In such steam power plants, between the evaporator part and for starting up the system Condenser a pressure reducing device can be provided. The start-up takes place in two work stages instead of. In the first stage, pressurized water is supplied to the system immediately before the boiler is lit. passed through the circulatory system so that the boiler does not overheat when it is fired. While In the second stage, in which the boiler is heated, the temperature of the dem increases Boiler fed water until finally steam is released. Does he have the boiler or superheater leaving steam reaches a sufficiently high temperature, the second stage is finished and the Steam turbine or another steam consumer can be put into operation.

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.During start-up, the water released by the boiler must be fed back into the Boiler go through the pressure reducing device, which must be designed so that they have a significant Take up part of the working medium flowing in the circulatory system when the system is fully loaded can.

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.To reduce the pressure, pressure reducing 3c valves have been used that reduce the high pressure of the water or steam supplied so much, that the water can be fed back into the boiler without difficulty.

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.The arrangement of such pressure reducing valves has significant disadvantages. As a result of the high flow velocity There is heavy wear in the valves, and special attention should be paid to this is that the start-up times of such steam power plants can be quite long and possibly several Take days. Materials that are very wear-resistant must therefore be used for the reducing valves so that they have a decent lifespan. These materials are proportionate expensive.

■ Ferner ist die Betätigung der Druckreduzierventile infolge der sehr hohen Druckdifferenzen zwischen Ein- und Auslaß kompliziert.■ Furthermore, the actuation of the pressure reducing valves due to the very high pressure differences between Complicated inlet and outlet.

Außerdem kommt es im Betrieb häufig zu Vibrationen der Druckreduzierventile, so daß Dämpfungseinrichtungen notwendig sind.In addition, the pressure reducing valves often vibrate during operation, so that damping devices are necessary.

Schließlich macht sich auch eine starke Geräusch ■ DampfkraftanlageFinally, there is also a loud noise ■ Steam power plant

Anmelder:Applicant:

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

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

Vertreter: -. . ■: ■Representative: -. . ■: ■

Dipl.-Ing. W. Meissner und Dipl.-Ing. H. Tischer, Patentanwälte, München 2, Tal 71Dipl.-Ing. W. Meissner and Dipl.-Ing. H. Tischer, Patent Attorneys, Munich 2, Tal 71

Als Erfinder benannt:Named as inventor:

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

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

Beanspruchte Priorität:Claimed priority:

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

bildung der Druckreduzierventile im Betrieb unangenehm bemerkbar. Es können Lautstärken über db auftreten. .formation of the pressure reducing valves during operation is uncomfortably noticeable. It can have volumes above db occur. .

Die Aufgabe der Erfindung liegt darin, unter Vermeidung dieser Nachteile eine Druckreduziereinrichtung zu schaffen, bei der der Druck ohne Benutzung von Ventilen vermindert wird.The object of the invention is to provide a pressure reducing device while avoiding these disadvantages in which the pressure is reduced without the use of valves.

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.According to the invention, this object is achieved in that the pressure reducing device consists of at least one tube of so great a length that the pressure reduction is substantially through Wall friction is caused.

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.The pipe or pipes are on the one hand behind the boiler or behind the superheater in the circulatory system and on the other hand connected to the water-steam separator of the system in such a way that they are parallel to the flow path through the steam turbine or the like.

Die einzelnen Rohre können je mit einem Absperrventil versehen sein, so daß je nach Lage des FallesThe individual pipes can each be provided with a shut-off valve, so that depending on the situation

709 638/84709 638/84

3 43 4

die gewünschte Anzahl Rohre in das Kreislaufsystem außerdem eine Leitung 22 mit einem Druckmirider-the desired number of pipes in the circulatory system also a line 22 with a pressure mirror

einschaltbar ist. Die gesamte, aus einem oder meh- ventil 23.can be switched on. The entire, from one or more valve 23.

reren Rohren bestehende Druckreduzierungseinrich- Da das Regelventil 4 hinter der Abzweigung 16Because the control valve 4 behind the junction 16

tung kann am Ein- und Auslaß noch mit Regel- liegt, können der Überhitzerteil 3 und die Turbine 8The superheater part 3 and the turbine 8 can still be controlled at the inlet and outlet

ventilen versehen sein. 5 während des Anfahrens abgeschaltet werden.be provided with valves. 5 can be switched off during start-up.

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-Both the shut-off valves and the control A line 24 with control valve 25 connects the Valves are not used to reduce pressure, there are vapor space of the separator 19 with the condensate So not the disadvantages of the well-known 10 of the system, while another line th systems occur where only valves for pressure 26 with control valve 27 from the water space of the separation reduction to serve. The pressure reduction takes place io ders 19 also leads to the condenser 10. The lyre according to the invention In the relatively long tubes 24 and 26, of course, they do not have to be ren instead. open directly into the condenser 10, but can

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, dieTests have shown that a pressure can, if necessary, also be monitored with other sensors connected in series with the reduction from about 5.5 at to a pipe length of 1 m of the return line 12 without vibrations or strong bonds ( not shown),
noise occur. Another pressure reducing device 28, the

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.Here, the average water speed device 13 is the same or similar, is on at 29 The line 6 is located between the superheater part 3 and the turbine 8 connected in the pipes and associated facilities. The parts 14 ', 15', 17 ', 18', 20 ', 21', there is no significant wear. If first 20 22 'and 23' correspond to parts 14 to 23 of the the total length and diameter of the pipes pressure reducing device 13. The turbine 8 determined, the flow velocity depends, can be set during start-up by means of the control of the Friction loss per unit length and the through valve 7 for this pressure reducing device 28 flowing out Quantity to be switched from the state of the flowing.

Mediums (Temperatur, Druck usw.) und der Beschaf- 25 Während der ersten Arbeitsstufe beim AnfahrenMedium (temperature, pressure, etc.) and the procurement 25 During the first work stage when starting up

fenheit der Innenfläche der Rohre (Rauhigkeit) ab. der Dampfkraftanlage ist das Regelventil 4 geschlos-fineness of the inner surface of the pipes (roughness). of the steam power plant, the control valve 4 is closed.

Die Anzahl der angeordneten Rohre ist an sich sen. Das von der Pumpe 5 gelieferte Wasser strömtThe number of tubes arranged is sen per se. The water supplied by the pump 5 flows

beliebig und eine Frage der Wirtschaftlichkeit. Es mit hohem Druck durch den Verdampferteil 2 undarbitrary and a question of profitability. It with high pressure through the evaporator part 2 and

können so viele Rohre vorgesehen werden, daß eine durch ein oder mehrere Rohre 20 der Druckreduzie-so many pipes can be provided that one by one or more pipes 20 of the pressure reduction

allmähliche Steigerung durch Zuschalten bzw. um- 30 rungseinrichtung 13. Beim Durchströmen durch dasGradual increase by switching on or reversing device 13. When flowing through the

gekehrt eine Verminderung durch Abschalten der oder die Rohre 20 wird der Wasserdruck durchconversely, a reduction by switching off the pipe or pipes 20 is the water pressure through

einzelnen Rohre erreichbar ist. Eine zu große Anzahl Wandreibung vermindert. Das im Druck vermindertesingle pipes can be reached. Too large a number of wall friction is reduced. That diminished in pressure

von Rohren einerseits und eine zu geringe Anzahl Wasser gelangt über den Abscheider 19 und die Lei-of pipes on the one hand and too little water passes through the separator 19 and the pipe

von Rohren großer Länge andererseits ist nicht tung 26 in den Kondensator 10, aus dem es durch dieof pipes of great length on the other hand is not device 26 in the condenser 10, from which it is through the

zweckmäßig. 35 Leitung 12 wieder der Speisepumpe 5 zuströmt.expedient. 35 line 12 flows to the feed pump 5 again.

Der in der Beschreibung verwendete Ausdruck In der zweiten Arbeitsstufe steigt die TemperaturThe expression used in the description In the second stage of work, the temperature rises

»Rohre« soll sich auch auf Anordnungen beziehen, und das spezifische Volumen des Wassers laufend an,"Pipes" should also refer to arrangements, and the specific volume of the water is constantly increasing,

bei denen in einem langgestreckten Körper durch bis aus dem Verdampferteil 2 im wesentlichen nurin which in an elongated body through to from the evaporator part 2 essentially only

Bohrungen lange Durchgangswege erzeugt sind usw. noch Dampf abströmt. Die Druckreduzierungseinrich-Holes long passageways are created, etc. still steam flows off. The pressure reducing device

Ferner sollen die Ausdrücke »Wasser« und »Dampf« 40 tung 13 bleibt so lange eingeschaltet, wie der DampfFurthermore, the expressions "water" and "steam" 40 should remain switched on as long as the steam

auch andere Medien und ihre Dämpfe einschließen. noch Wasser enthält. Sobald alles Wasser im Ver-also include other media and their vapors. still contains water. As soon as all the water in the

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-The drawing illustrates the structure of a steam part 2 turns into steam, which is pressurized steam power plant according to the invention. reducing valve 23 open, and one or more off

Der Zwangdurchlauf kessel 1 ist von beliebiger Sperrventile 21 können bereits geschlossen werden.The forced flow boiler 1 is of any shut-off valves 21 can already be closed.

Bauart und wird in üblicher Weise beheizt. Zwischen 45 Die zweite Arbeitsstufe ist beendet, wenn der ausDesign and is heated in the usual way. Between 45 The second stage of work is finished when the out

dem Verdampferteil 2 und dem Überhitzerteil 3 ist dem Siedeteil 2 kommende Dampf den vorbestimm-the evaporator part 2 and the superheater part 3 is the boiling part 2 coming steam the predetermined

ein Regelventil 4 eingeschaltet. Eine Speisepumpe 5 ten Betriebsdruck erreicht: Nunmehr kann der Dampfa control valve 4 switched on. A feed pump reaches 5 th operating pressure: Now the steam can

drückt Wasser mit einem festgelegten hohen Druck durch den Überhitzer 3 zur Dampfturbine 8 geleitetpresses water with a fixed high pressure passed through the superheater 3 to the steam turbine 8

durch den Verdampferteil 2. Der erzeugte, im Über- werden, indem die Rohre 20 der Druckreduzierungs-through the evaporator part 2. The generated, in excess, by the tubes 20 of the pressure reduction

hitzerteil 3 überhitzte Dampf strömt im Betrieb der 50 einrichtung aufeinanderfolgend sämtlich abgeschaltetHeater part 3 superheated steam flows in the operation of the 50 device in succession, all switched off

Anlage durch eine Leitung 6 mit einem weiteren werden.Plant through a line 6 with another.

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-Control valve 7 in a steam turbine 8. The control valve is used during the second work stage Steam passes through a line 9 into a valve 4 opened and the control valve 7 closed. Condenser 10, from which a return line 12 can be a part of that generated in the boiling part 2 the condensate is returned to the pump 5 for renewed steam through the pressure reducing device 13 feed into the system. flow while the rest of the steam is superheated

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.The pressure reduction device 13 is overheated before the zer 3 and then flows through the pressure reduction control valve 4 at 16 at the outlet of the evaporator part 2 zierungseinrichturig 28. The quantity distribution is closed with a collecting pipe 14 via a control valve 15 to the two pressure reducing devices 13. Between this collecting pipe 14 and 60 and 28 depends on the number of pipes 20, 20 'which are switched on by means of the blocking means of a further collecting pipe 17 from which valves 21, 21' are switched on.
Line with control valve 18 to a steam-water- In the second working stage, separator 19 can optionally lead, pipes connected in parallel. This, that the desired pressure reduction through the wall pressure reduction device 28, can also take place in the friction. By means of the shut-off valves 21 of the first working stage alone or together with the pressure reducing device 13, the pipes 20 can be switched on or off at will. Between the headers 14,17 runs men.

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Das Druckminderventil 23' kann allein oder zusammen mit einem oder mehreren Rohren 20' eingeschaltet werden.The pressure reducing valve 23 'can be switched on alone or together with one or more pipes 20' will.

Claims (3)

Patentansprüche: gClaims: 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.1. Steam power plant, consisting of a once-through boiler with evaporator and Superheater part, a steam turbine or the like, a condenser and a feed pump, which together form a circulatory system for the working medium (water), and a pressure reducing device between the evaporator part and the condenser for starting up the system, thereby characterized in that the pressure reducing device (13) consists of at least one pipe (20) is so long that the pressure reduction is essentially due to wall friction is effected. 2. Dampfkraftanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohre (20, 20') mit je einem Absperrventil (21,21') versehen sind.2. Steam power plant according to claim 1, characterized in that the tubes (20, 20 ') are each provided with a shut-off valve (21, 21 '). 3. Dampfkraftanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckreduzierungseinrichtungen (13, 28) am Ein- und Auslaß mit Regelventilen (15,15'; 18,18') versehen sind.3. Steam power plant according to claim 1, characterized in that the pressure reducing devices (13, 28) are provided with control valves (15, 15 '; 18, 18') at the inlet and outlet. In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Auslegeschrift Nr. 1 043 347;
Zeitschrift: »Mitteilungen der VGB«, 1958, H. 53,Considered publications:
German Auslegeschrift No. 1 043 347;
Journal: "Mitteilungen der VGB", 1958, issue 53, S.S. Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings 709 638/84 8. 67 © Bundesdruckerei Berlin709 638/84 8. 67 © Bundesdruckerei Berlin