DE1271723B - Verfahren zum Anfahren eines Zwangdurchlauf-Dampferzeugers - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

F22b

Deutsche Kl.: 13 g-9

Nummer: 1271723

Aktenzeichen: P 12 71 723.6-13 (C 31447)

Anmeldetag: 18. November 1963

Auslegetag: 4. Juli 1968

Zum Anfahren von Dampferzeugern mit Zwangdurchlauf trennt man mit Hilfe von Drosselventilen den Überhitzer- und Turbinenteil vom Dampferzeuger und benutzt Hilfsdampf im Überhitzerteil zum Anfahren der Turbine, während gleichzeitig der Dampferzeugungsteil auf die gewünschte Temperatur und den gewünschten Druck gebracht wird. Man kann auch über das Drosselventil Arbeitsflüssigkeit besonders hohen Druckes so expandieren lassen, daß Dampf entsteht, der überhitzt und zum Anwärmen und Anfahren der Turbine benutzt wird. Alle diese Verfahren benötigen kostspielige zusätzliche Anlageteile, z. B. Flüssigkeitsabscheider mit Leitungen und Ventilen, die nur beim Anfahren und Abfahren benötigt werden und deshalb unwirtschaftlieh sind. Auch ist meist eine Nebenschlußleitung zur Turbine nötig, die von einem Punkt zwischen dem Überhitzer und dem Turbinen ventil, ζ. B. in den Kondensator, führt.

Bei einem weiteren bekannten Verfahren liegt das Drosselventil zwischen Vor- und Nachüberhitzer. Es strömt dann die in den Verdampferflächen und im Vorüberhitzer erhitzte und unter hohem Druck stehende Arbeitsflüssigkeit unter Druckabsenkung in den Nachüberhitzer. Auch hier ist sowohl hinter dem Vorüberhitzer als auch hinter dem Nachüberhitzer eine Rückführung zum Kondensator erforderlich. Es muß auch derDampfdruck und die Temperatur amDrosselventil sehr genau geregelt werden, wenn man durch den Druckabfall, der allein die Dampferzeugung bestimmt, nur Dampf im Endüberhitzer erzeugen will.

Die Erfindung geht von diesen bekannten Verfahren aus und beruht auf der Erkenntnis, daß man bei Anordnung des Drosselventils zwischen den Verdampferflächen und den Uberhitzerflächen im Vor-Überhitzer beim Anfahren einen Flüssigkeitsspiegel aufrechterhalten kann, aus dem Dampf sowohl durch Druckabsenkung als auch durch Erhitzung erzeugt werden kann, der dann über den Nachüberhitzer der Turbine zugeführt wird.

Dementsprechend betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Anfahren eines Zwangdurchlauf-Dampferzeugers mit einer Verdampfer-und mindestens zwei nachgeschalteten Überhitzerflächen, bei dem der Dampfdruck im Eingangsbereich einer Überhitzerfläche während des Anfahrvorganges abgesenkt wird, um dadurch Anfahrdampf zu erzeugen. Dabei wird die Arbeitsflüssigkeit zunächst nur in den Verdampferheizflächen auf hohen Druck gebracht und gehalten, dann den nachgeschalteten Überhitzerheizflächen unter Drosselung des Hochdruckes und Regelung des Flüssigkeitsstromes zugeführt.

Verfahren zum Anfahren eines
Zwangdurchlauf-Dampferzeugers

Anmelder:

Combustion Engineering, Inc.,

Windsor, Conn. (V. St. A.)

Vertreter:

Dipl.-Ing. H. Ciaessen, Patentanwalt,

7000 Stuttgart 1, Rotebühlstr. 70

Als Erfinder benannt:
Edward Leslie Kochey jun.,
Colebrook, Conn. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 20. November 1962
(238 885)

Erfindungsgemäß werden Drosselventile so gesteuert, daß ein Dampf-Wasser-Gemisch in den Vorüberhitzer gelangt und sich durch die Trennung von Wasser und Dampf ein Flüssigkeitsspiegel ausbildet.

Diese Teilung der Funktionen zwischen Vor- und Endüberhitzer, nämlich, daß der erstere aus einem gegebenen Flüssigkeitsspiegel den Dampf durch Entspannung und Erhitzung erzeugt und der letztere lediglich der Erhitzung des Dampfes dient, bedingt im wesentlichen die Vorteile der Erfindung. Es sind nämlich weder besondere Dampfabscheider u. dgl. erforderlich, noch benötigt man eine sehr präzise Steuerung von Druck und Temperatur am Ausgang der Verdampferflächen.

Die Erfindung betrifft auch einen Zwangdurchlauf-Dampferzeuger zur Durchführung des erwähnten Verfahrens. Gemäß weiterer Erfindung werden nämlich bei einem solchen Dampferzeuger mit einem Verdampfer und mindestens zwei in Reihe geschalteten Uberhitzerflächen und Drosselgliedern, die den Druck des Arbeitsmittels in der Überhitzerfläche absenken, Druckmeßvorrichtungen vorgesehen, die die statische Druckdifferenz zwischen dem Eingang und dem Ausgang der ersten Vorüberhitzerfläche messen und die Drosselglieder steuern.

809 568/77

Diese und weitere Merkmale der Erfindung werden nun an Hand der Zeichnungen wie folgt beschrieben.

F i g. 1 ist ein Schema eines Dampfkraftwerkes, in dem eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwirklicht ist, bei dem der Flüssigkeitsstand im Vorüberhitzer abhängig von Druckmeßvorrichtungen gesteuert wird;

Fig. 2 ist eine schematische Darstellung der Druckmeßvorrichtungen;

Fig. 3 zeigt abweichend von Fig. 1 ein Dampfkraftwerk, bei dem der Wasserstand im Vorüberhitzer durch Wassersäule, Schwimmer und Übertragungsgerät gesteuert wird.

Gemäß F i g. 1 versorgt eine Speisepumpe 12 den Zwangdurchlauf-Dampfgenerator 10 mit Speiseflüssigkeit aus einer Quelle 14 über die Leitung 16 mit Speiseventil 18. Die Arbeitsflüssigkeit durchströmt in Reihenschaltung Vorwärmer bzw. Ekonomiser 20, die Leitungen 21 und 22, die Dampferzeugerrohre 24, mit denen die Brennkammer 25 ausgekleidet ist, die Rohre 26, den Sammler 28, die Leitung 30, den Vorüberhitzer 32, die Leitung 34, den Endüberhitzer 36, die Leitung 38 und gelangt dann über ein Ventil 42 zur Dampfturbine 40. Er wird schließlich im Kondensator 14 kondensiert und als Flüssigkeit dem Dampferzeuger 10 über die Speisepumpe 12 wieder zugeführt. Die Führung von Brennstoff und Verbrennungsgasen erfolgt in an sich bekannter Weise.

Eine Rückführpumpe 50 führt über eine Rückführleitung 46 und eine Mischtrommel 48 einen abgezweigten Teil der Arbeitsflüssigkeit dem Eingang der Dampferzeugerrohre 24 zu, um während des Anfahrvorganges und bei Betrieb mit niedriger Last eine minimale, zur Sicherheit erforderliche Geschwindigkeit in den Dampferzeugerrohren 24 aufrechtzuerhalten. Ein Ventil 52 gestattet die Drosselung und die Abschaltung des Rückführkreises über die Leitung 46. Um eine Mindestgeschwindigkeit in den Dampferzeugerrohren 24 - aufrechtzuerhalten, kann auch ein Überschuß der Flüssigkeit über die Abführleitung 54 abgeführt werden. Zur Steuerung der Strömung über die Leitung 54 dient das Kesselausgangsventil 55.

Mit Hilfe der Drosselventile 56 und 57 ist es möglich, den Anfahrvorgang des Überhitzer- und Turbinenabschnittes kurz nach dem Anfahren des Dampferzeugerabschnittes zu beginnen. Dazu muß überhitzter Dampf über den Endüberhitzer 36 der Turbine zugeführt werden, lange bevor er von den Dampferzeugerrohren 24 erzeugt werden kann. Dies gilt auch deshalb, weil die Heizflächen des Endüberhitzers 36 gegen die Erwärmung durch die Verbrennungsgase während der Endperiode des Anfahr-Zeitraumes geschützt werden müssen.

Gemäß der Erfindung wird deshalb der Vorüberhitzer 32 als Dampferzeuger für Dampf betrieben, der anfangs wesentlich geringeren Druck, als den Betriebsdruck im Dampferzeugerabschnitt 24 besitzt.

Um in dem Vorüberhitzer 32 den dafür gewünschten Flüssigkeitspegel 58 aufrechtzuerhalten, wird durch ein Druckmessergerät 60 der Strom des Hochdruckmediums über das Drosselventil 57 mit Hilfe eines Reglers 62 gesteuert. Wie in F i g. 1 und 2 gezeigt, ist das Gerät 60 mit den Druckmeßgliedern 64 und 66 verbunden, von denen jedes als Diaphragma ausgebildet sein kann, das den jeweiligen Druck in üblicher Weise hydraulisch auf das Druckmeßgerät 60 überträgt. Dies kann auch elektrisch geschehen.

F i g. 3 zeigt eine Flüssigkeitssäule 67 und einen Schwimmer 68, um den Flüssigkeitspegel 58 zu messen und auf das Ubertragungsgerät 70 zu geben. Auch andere übliche Geräte zur Anzeige des Flüssigkeitspegels können verwendet werden.

Zur Reinigung des Dampferzeugers wird bei geschlossenen Ventilen 56 und 57 Arbeitsflüssigkeit durch den Vorwärmer 20 und die Brennkammerrohre 24 gepumpt und über die Leitung 54 abgeführt. Dann wird das Ventil 55 geschlossen oder so eingestellt, daß das Arbeitsmittel entsprechend der Erhitzung und durch die Speisepumpe 12 auf einen vorgegebenen Hochdruck gebracht wird. Zugleich wird die Brennkammer befeuert, bis an einem Punkt 72 eine vorgegebene Temperatur des Arbeitsmittels erreicht wird, das mit Hilfe der Rückführpumpe 50 zurückgeführt wird. Nun wird das Ventil 57 teilweise geöffnet, so daß das Arbeitsmittel in den Vorüberhitzer 32 strömt. Das Turbinenventil 42 wird so geregelt, daß in dem Vorüberhitzer ein gewünschter niedriger Druck aufrechterhalten wird. Der Druckabfall über die Ventile 56 und 57 wird mit Druckmeßgeräten 73 gemessen.

Ein Teil des Arbeitsmittels setzt sich sofort in Dampf um, während der restliche Teil einen Flüssigkeitspegel 58 bildet, so daß der Vorüberhitzer 32 jetzt als Dampferzeuger arbeitet, der Wärme von den Verbrennungsgasen aufnimmt. Der gesättigte Dampf, der so durch plötzliche Entspannung und Verdampfung erzeugt wurde, strömt in den Endüberhitzer 36, kühlt seine Rohre und wird darin überhitzt.

Sobald das Druckmeßgerät 74 und das Temperaturmeßgerät 76 geeignete Werte messen, wird das Ventil 42 geöffnet, um der Turbine 40 überhitzten Dampf zuzuführen, sie zu heizen und anzutreiben. Über das Ventil 57 wird der Konvektionsüberhitzer 32 weiter gespeist.

Nach und nach wird dann der Punkt erreicht, wo die ganze Flüssigkeit in dem Vorüberhitzer 32 verdampft wird, dessen zeitweiliger Betrieb als Verdampfer damit allmählich in den normalen Betrieb als Dampfüberhitzer übergeht. Die Drücke in dem Dampf erzeugenden Teil 25 und in den überhitzenden Teilen 32 und 36 nähern sich, so daß immer weniger Dampf durch plötzliches Entspannen und immer mehr durch Verdampfen in den Rohren 24 erzeugt wird und der Flüssigkeitsspiegel im Überhitzer 32 schließlich ganz verschwindet.

Sobald das Druckmeßgerät 73 gleiche Drücke über die Ventile 56 und 57 anzeigt, werden diese völlig geöffnet und der Dampfkessel unter normalen Betriebsbedingungen und normaler Stellung weiterbetrieben.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Anfahren eines Zwangdurchlauf-Dampferzeugers mit einem Verdampfer und mindestens zwei nachgeschalteten Überhitzerheizflächen, bei dem der Dampfdruck im Eingangsbereich einer Überhitzerheizfläche während des Anfahrvorganges gedrosselt wird, um dadurch Anfahrdampf zu erzeugen, wobei die Arbeitsflüssigkeit zunächst nur in der Verdampferheizfläche auf hohen Druck gebracht und gehalten wird und dann nachgeschalteten Über-

hitzerheizflächen unter Drosselung des Hochdrucks zur Regelung des Flüssigkeitsstromes zugeführt wird, gekennzeichnet durch eine solche Steuerung von Drosselventilen, daß ein Dampf-Wasser-Gemisch in den Vorüberhitzer gelangt und sich durch die Trennung von Wasser und Dampf ein Flüssigkeitsspiegel ausbildet.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Wasserspiegel auf einer bestimmten Höhe gehalten wird.

3. Zwangdurchlauf-Dampferzeuger zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, mit einem Verdampfer und mindestens zwei in Reihe nachgeschalteten Überhitzern und Drosselgliedern, um den Druck des Arbeitsmittels in der Überhitzerheizfläche abzusenken, dadurch ge-

kennzeichnet, daß die Drosselventile durch Druckmeßvorrichtungen gesteuert werden, die die statische Druckdifferenz zwischen dem Eingang und dem Ausgang der ersten Überhitzerheizfläche messen.

4. Zwangdurchlauf-Dampferzeuger zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß Steuerglieder, die aus Wassersäule, Schwimmer und Übertragungsgerät bestehen, vorgesehen sind, um den Wasserstand auf einer bestimmten Höhe zu halten.

In Betracht gezogene Druckschriften:
USA.-Patentschriften Nr. 2 989 038, 3 019 774;
Zeitschrift »Mitteilungen der Dürr-Werke«, Nr. 1, September 1956, S. 3 bis 8.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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