DE3213837C2

DE3213837C2 - Abgasdampferzeuger mit Entgaser, insbesondere für kombinierte Gasturbinen-Dampfkraftanlagen

Info

Publication number: DE3213837C2
Application number: DE3213837A
Authority: DE
Inventors: Hans-Rudolf Dipl.-Ing. Schaffhausen Steinegger
Original assignee: Gebrueder Sulzer AG
Current assignee: Sulzer AG
Priority date: 1982-03-31
Filing date: 1982-04-15
Publication date: 1985-12-19
Also published as: US4465027A; DE3213837A1; NL8300406A; CH655548B; FR2524547A1; JPS5912207A

Abstract

Im Abgasdampferzeuger wird ein Arbeitsmittelhauptstrom über einen Entgaser (5), eine Speisepumpe (10) und einen Ekonomiser (12) in einen Verdampfer (22) geführt, wobei der Entgaser durch Wärme von nichtentspanntem Arbeitsmittel aufgeheizt wird. Das für die Beheizung des Entgasers (5) benützte Arbeitsmittel wird als Teilstrom zwischen dem Ekonomiser (12) und dem Verdampfer (22) entnommen und die Wärme dieses Arbeitsmittelteilstromes in einem Wärmeübertrager (42) durch Berührung dem Arbeitsmittelhauptstrom zugeführt. Zwischen der Speisepumpe (10) und dem Ekonomiser (12) wird der Arbeitsmittelteilstrom dem Arbeitsmittelhauptstrom wieder zugeführt. Hierdurch wird vermieden, daß der Wärmeübertrager - relativ zur Dampfleistung des Dampf erzeugers - bei Teillast mehr Wärme aufnimmt als Vollast.

Description

Betrieb wird kaltes Kondensat über die Kondensatleitung 3 in den Kaskadenturm 4 eingespeist, wo es über die Kaskaden rieselt und durch kondensierenden Dampf, dessen Herkunft weiter unten beschrieben ist, bis zur Sattdampftemperatur erwärmt wird. Dabei werden aus dem Kondensat Gase ausgeschieden, die über eine am Kaskadenturm 4 angebrachte Abluftleitung 6 ins Freie strömen. Das im Entgaser 5 auf wenig über Atmosphärendnick befindliche Wasser von Sattzustand wird mittels der Speisepumpe 10 in den Ekonomiser 12 gedrückt wo es bis knapp unter die Verdampfungstemperatur erhitzt wird. Das Arbeitsmittel strömt hernach über die Leitung 14 in die Trommel 16, aus der es zum einen Teil mittels der Umwälzpumpe 20 über den Verdampfer 22 umgewälzt wird; dabei entsteht ein Wasser-Dampf-Gemisch, das zur Trommel 16 gelangt Zum anderen Teil wird Arbeitsmittel in Form von Sattdampf dem Überhitzer 28 zugeführt und dort überhitzt Dieser überhitzte Dampf wird über die Frischdampfleitung 30 der Dampfturbine 32 zugeführt in der er sich entspannt und dann im Kondensator 1 niedergeschlagen wird.

Über die Zweigleitung 40 wird ein Arbeiter ittelteiistrom von im Ekonomiser 12 erhitztem Speisewasser der Rohrschlange 42 zugeführt Da an dieser Rohrschlange verhältnismäßig hohe Temperaturdifferenzen auftreten, kann sie klein bemessen sein. Im Bereich der Rohrschlange 42 wird im Entgaser 5 befindliches Wasser des Arbeitsmittelhauptstromes verdampft. Dieser Dampf steigt in den Kaskadenturm 4 auf, wo er zum großen Teil kondensiert und dabei das über die Kaskaden rieselnde Kondensat erwärmt. Ein kleiner Teil des Dampfes, der im Turm 4 nicht kondensiert, verläßt diesen Turm zusammen mit den aus dem Kondensat ausgetriebenen Gasen über die Abluftleitung 6, an der zum Rückgewinnen von Kondensat ein Kühler angebracht sein kann.

Der Druckfühler 46 und das Drosselventil 48 sind derart eingestellt daß — sobald der Druck im Entgaser 5 einen vorbestimmten Grenzwert überschreitet — die durch die Rohrschlange 42 strömende Arbeitsmittelmenge mit Hilfe des Ventils 48 gedrosselt wird.

Nach F i g. 2 ist die Zweigleitung 40 nicht an der Leitung 14, sondern an einer Stelle höheren Druckes, nämlich an der Leitung 18 zwischen der Umwälzpumpe 20 und dem Verdampfer 22 angeschlossen, so daß die im Ausführungs-beispiel nach F i g. 1 vens endete Umwälzpumpe 50 entfallen kann. Überdies ist zwischen der Zweigleitung 40 und der Leitung 8 eine Bypaßleitung 51 mit Bypaßventil 52 vergesehen, die die Rohrschlange 42 und das Drosselventil 48 UTHgeht und die gestattet, Arbeitsmitte! aus der Trommel 16 direkt in den Ekonomiser 12 zurückzuführen.

Das Bypaßventil 52 wird durch einen an der Leitung 14 angeordneten Temperaturfühler 74 in dem Sinne beeinflußt, daß bei steigender Temperatur des Arbeitsmittels in der Leitung 14 das Bypaßventil 52 in Schließrichtung verstellt wird. Durch das erwähnte Zurückführen von Wasser von nahezu Sattdampftemperatur in den Ekonomiser 12 wird dessen Eintrittstemperatur erhöht und damit die Wärmeaufnahme im Ekonomiser verkleinert, was zu einer Stabilisierung der Ekonomiser-Austrittstemperatur führt. Dieses Regelverfahren verhindert eine Verdampfung von Wasser im Ekonomiser 12, hat aber den Nachteil, daß mit dem Oeffnen des Bypaßventils 52 der Abgas-Wärmeverlust zunimmt

Abweichend von der Ausführungsform nach F i g. 2 ist bei jener nach F i g. 3 ίπ der Kondensatleitung 3 ein Wärmeübertrager 60 angeordnet, der anstelle der Rohrschlange 42 in die Zweigleitung 40 eingeschaltet ist Der primärseitige Austritt des Wärmeübertragers 60 ist mit der das Drosselventil 48 enthaltenden Leitung 44 verbunden. Bei dieser Anordnung wird bei Normalbetrieb im Wärmeübertrager 60 das Kondensat auf Sattzustand erhitzt und zu einem sehr geringen Teil verdampft Im Vergleich zu den Anordnungen nach F i g. 1 und 2 hat die nach F i g. 3 den Vorteil, daß im Kaskadenturm 4 die Entgasung bereits auf der obersten Etage der Kaskade beginnt Bei gleicher Entgasungswirkung kann somit der Kaskadenturm kleiner gebaut werden.

Anstelle eines Kaskaden-Entgasers läßt sich auch ein Sprüh-Entgaser einsetzen.

Von den drei gezeichneten Ausführungsbeispielen ist das erste nicht auf Zwangumlaufdampferzeuger beschränkt; es läßt sich auch auf Zwangdurchlaufdampferzeuger, wie auch auf Naturumlaufdampferzeuger anwenden.

Die Beispiele nach F i g. 2 und 3 lassen sich kombinieren, indem parallel zu einer Rohrschlange 42 ein als Verdampfer ausgebildeter Wärmeübe-trager 60 angeordnet wird.

Beim Beispiel nach F i g. 3 kann der Wärmeübertrager 60 auch so ausgelegt sein, daß das Kondensat nicht bis zur Sättigungstemperatur erhitzt wird. Die Entgasung geschieht dann zum Beispiel durch ungeregelte Zufuhr von Dampf aus der Trommel 16.

Gegenüber bekannten Dampferzeugeranlagen, in denen das Kondensat durch Entnahmedamof vorgewärmt wird, hat die Erfindung den Vorteil, daß sie einfacher ist und daß eine billigere Dampfturbine verwendet werden kann. Überdies gibt diese Turbine wegen des Wegfailens von Datnpfentnahmen eine höhere Leistung ab. Diese höhere Leistung wird durch tieferes Abkühlen des Rauchgases aufgebracht.

Die Erfindung ist besonders für Dampferzeugeranlagen interessant, bei denen ein hoher Wirkungsgrad angestrebt wird, jedoch die Investitionskosten tief gehalten werden müssen. Sie führt zu sehr einfachen, betriebssicheren und kostengünstigen Anlagen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

1 2 ten. Durch die Wärmeabgabe im Wärmeübertrager, die Patentansprüche: also nur Temperaturänderungen im Arbeitsmittelhaupt strom zur Folge hat wird es überdies möglich, eine

1. Abgasdampferzeuger mit Entgaser, insbesonde- gleichmäßigere Temperaturverteilung im zu entgasenre für kombinierte Gasturbinen-Dampfkraftanlagen, 5 den Arbeitsmittel zu erreichen.

wobei ein Arbeitsmittelhauptstrom über den Entga- Durch den im Entgaser selbst angeordneten Wärmeser, eine Speisepumpe und einen Ekonomiser in ei- übertrager gemäß Anspruch 2 wird ein Gehäuse für nen Verdampfer geführt wird und wobei der Entga- einen Kondensatvorwärmer eingespart ser durch Wärme eines zwischen dem Ekonomiser Das Vorschalten des Wärmeübertragers gemäß An- und dem Verdampfer entnommenen Teilstromes io spruch 3 gestattet anstelle einer besonderen Entgaservon nichtenispanntem Arbeitsmittel aufgeheizt heizung einen auf dem Markt erhältlichen Kondensatwird, dadurch gekennzeichnet, daßfürdie vorwärmer zu verwenden.

Wärmeabgabe vom Teilstrom an den Arbeitsmittel- Durch das Drosselorgan gemäß Anspruch 4 wird ein

hauptstrom ein Wärmeübertrager (42, 60) vorgese- Ansteigen des Druckes im Entgaser auf den Abbiase-

hen ist und der Teilstrom dem Arbeitsmittelhaupt- 15 druck der Sicherheitsventile vermieden. Es entsteht so-

strom zwischen der Speisepumpe (10) und dem Eko- mit kein Dampfverlust bei einem Abblasen der Sicher-

nomiser (12) wieder zugeführt wird heitsventile und auch kein Abblasegeräusch; überdies

2. Abgosdampferzeuger nach Anspruch 1, dadurch bleiben die Sicherheitsventile dicht gekennzeichnet daß der Wärmeübertrager (42) für Durch die Bypaßanordnung gemäß Anspruch 5 wird die Wärmeabgabe im Entgaser (5) angeordnet ist 20 mit minimalem Aufwand verhindert daß Verdamp-

3. Abgasdampferzeuger nach Anspruch 1, dadurch fungserscheinungen im Ekonomiser auftreten, gekennzeichnet daß der Wärmeübertrager (60) für Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnung an drei die Wärmeabgabe dem Entgaser (5) in Strömungs- Ausführungsbeispielen näher erläutert Es zeigt richtung des Arbeitsmittelhauptstromes vorgeschal- F i g. 1 das Schaltschema eines Abgasdampferzeugers tetist(Fig.3). 25 nach der Erfindung,

4. Abgasdampferzeuger rech einem der Ansprü- F i g. 2 ein Schalt^chema eines abgewandelten Abgasche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet daß in der den dampferzeuger und

Teilstrom führenden Leitung (40,44) ein vom Druck F i g. 3 ein Schaltschema eines weiteren, abgewandel-

im Entgaser (5) beeinflußtes Drosselorgan (48) vor- ten Abgasdampferzeugers.

gesehen ist 30 In F i g. 1 wird ein Hauptarbeitsmittelstrom — beste-

5. AbgasJampferzeuger nach einem der Ansprü- hend aus Kondensat — mittels einer Kondensatpumpe ehe 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet daß der den 2 aus einem Kondensator I über eine Kondensatleitung Teilstrom führenden Leitung (40,44) eine Bypaßlei- 3 in den Kaskadenturm 4 eines Entgasers 5 geführt Der tung (51) mit Bypaßveniil (57- zugeordnet ist das Entgaser 5 dient gleichzeitig als Speisewassergefäß für von der Ekonomiser-Austrittstemperatur beeinflußt 35 den Abgasdampferzeuger. Am Grunde des Speisewasisi (F ä g. 2 und 3). sergeiäßes 5 ist eine Speiseleitung 8 angeschlossen, die

eine Speisepumpe 10 enthält und zu einem Ekonomiser

12 führt Der Austritt des Ekonomiser 12 ist über eine

Leitung 14 mit einer Dampf/Wasser-Trommel 16 ver-40 bunden. Am Grunde der Trommel 16 ist eine Leitung 18

Die Erfindung betrifft einen Abgasdampferzeuger angeschlossen, die eine Umwälzpumpe 20 enthält und mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1. zu einem Verdampfer 22 führt Der Austritt des Ver-

Ein Abgasdampferzeuger dieser Art ist aus der US- dampfers ist über eine Leitung 24 mit der Trommel 16 PS 39 65 675 bekannt Bei diesem Dampferzeuger er- verbunden. Am Dampfraum der Trommel 16 zweigt eifolgt die Wärmeübertragung auf das zu entgasende Ar- 45 ne Dampfleitung 26 ab, die zu einem Überhitzer 28 beitsmittel des Hauptstromes durch Mischen mit nicht- führt. Am Austritt des Überhitzer 28 ist eine Frischentspanntem Arbeitsmittel des entnommenen Teilstro- dampfleitung 30 angeschlossen, die zu einer Dampfturmes. Dies hat den Nachteil, daß der Druck und die Was- bine 32 führt, die mit einem elektrischen Generator 34 ser- und/oder Dampfmenge im Entgaser durch den zu- gekuppelt ist und auf dem Kondensator 1 sitzt fließenden Arbeitsmittelteüstrom verändert werden, so 50 Der Überhitzer 28, der Verdampfer 22 und der Ekodaß Druckschwankungen im Entgaser auftreten, die nomiser 12 sind in dieser Reihenfolge in einem von heiverschiedene Störungen zur Folge haben können. Die £>en Rauchgasen - z. B. den Abgasen einer nicht darge-Vorausberechnung der endgültigen Speisewassertem- stellten Gasturbinengruppe — durchströmten Abgasperatur wird dadurch erheblich erschwert. kanal 37 untergebracht

Es ist Aufgabe der Erfindung einen Abgasdampfer- 55 Erfindungsgemäß wird dem Arbeitsmittelhauptstrom zeuger der eingangs genannten Art so zu verbessern, zwischen dem Ekonomiser 12 und dem Verdampfer 22 ü daß Druckschwankungen im Entgaser vermieden wer- ein Arbeitsmittelteilstrom entnommen. Zu diesem

p ^den·. Zwecke ist an der Leitung 14 eine Zweigleitung 40 ange-

p Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die schlossen, die über einen Wärmeübertrager 42 — in

^i Merkmale des Kennzeichens des Anspruchs 1 gelöst, eo Form einer im unteren Teil des Entgasers 5 angebrach=

?;: Durch diese Anordnung bleiben das Arbeitsmittel des ten Rohrschlange - und eine Leitung 44 mit einer im

: Hauptstromes und das des Tsilstromes im Druckbereich Arbeitsmittelhauptstrom zwischen der Speisepumpe 10

Φ des Entgaser voneinander getrennt, d. h. der Druck im und dem Ekonomiser 12 liegenden Stelle 45 verbunden

Entgaser wird durch den Förderdruck der Kondensat- ist. Die Leitung 44 enthält eine Umwälzpumpe 50 und :■;■ pumpe und den Ansaugdruck der Speisepumpe be- 65 dieser nachgeschaltet ein Drosselventil 48, das von ei-

stimmt. Damit sind also Druckänderungen vermieden, nem am Entgaser 5 angeschlossenen Druckfühler 46 ; die durch ein Einleiten des Arbeitsmittelteilstromes in beeinflußt ist.

'·..; den Entgaser oder vor die Speisepumpe auftreten könn- Die Anlage nach Fig. 1 funktioniert wie folgt: Im