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Die Erfindung betrifft eine Dampferzeugerstartanlage der
Art, auf die sich der Oberbegriff von Anspruch 1
bezieht. Eine derartige Dampferzeugerstartanlage ist aus
FR-A-1 152 151 bekannt.
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Wie den Fachleuten wohl bekannt ist, wird beim Starten
einer Dampferzeugerstartanlage zur Zufuhr von Dampf zu
einer Dampfturbine die Zufuhr des Dampfes zur Turbine
nicht durchgeführt, bis die Temperatur und der Druck des
Dampfes im Dampferzeuger vorgegebene Größen erreichen.
Wenn der Dampferzeuger zwei oder mehr Nacherhitzerstufen
aufweist, ist es notwendig, daß dem Nacherhitzer, bevor
mit der Zufuhr des Dampfes zur Turbine begonnen wird,
Kühldampf zugeführt wird. Diese Anlage wird im folgenden
unter Bezug auf die Zeichnungen erläutert.
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Fig. 5 zeigt ein System zum Starten eines
Dampferzeugers, das ein in zwei Stufen angeordnetes
Nacherhitzersystem aufweist. Der Dampferzeuger erzeugt Dampf zum
Antrieb einer Turbinenanlage, die aus einer
Höchstdruckturbine T&sub1; , einer Hochdruckturbine T&sub2; und einer
Mitteldruckturbine T&sub3; besteht. Der Dampferzeuger weist
Dampferzeugungsrohre 1 auf, die in einem Ofen angeordnet
sind. Der in den Dampferzeugungsrohren 1 erzeugte Dampf,
der noch Wasser enthält, wird zu einem Dampfseparator 2
geleitet, in dem der Wassergehalt entfernt wird. Der
abgetrennte Dampf wird in einem Überhitzer 3 überhitzt
und dann über ein Höchstdruckabstellventil 4 der
Höchstdruckturbine T&sub1; zugeführt. Bezugsziffer 5
bezeichnet ein Rückschlagventil. Der in der
Höchstdruckturbine T&sub1; expandierte Dampf wird in einem Nacherhitzer
6 der ersten Stufe nacherhitzt und der nacherhitzte
Dampf wird mit Hilfe eines Abstellventils 7 der
Hochdruckturbine in die Hochdruckturbine T&sub2; geleitet.
Bezugsziffer 8 bezeichnet ein Rückschlagventil. Der
Dampf von der Hochdruckturbine T&sub2; wird in einem
Nacherhitzer 9 der zweiten Stufe nacherhitzt und dann
mit Hilfe eines Abstellventils 10 der Mitteldruckturbine
der Mitteldruckturbine T&sub3; zugeführt.
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Bezugziffer 11 bezeichnet ein
Überhitzersicherheitsventil zum Umleiten des dem Überhitzer 3 zugeführten
Dampfes. Wenn das Überhitzersicherheitsventil geöffnet
wird, fließt ein Teil des Dampfes am Überhitzer 3
vorbei, so daß am Auslaß des Überhitzers 3 ein
übermäßiger Temperaturabfall verhindert wird. Bezugsziffer 12
bezeichnet ein Sicherheitsventil der Höchstdruckturbine,
das es erlaubt, daß der überhitzte Dampf vom Überhitzer
3 an der Höchstdruckturbine T&sub1; vorbeigeleitet wird, wenn
die Anlage anläuft. Das öffnen des Sicherheitsventils 12
der Höchstdruckturbine, das heißt, der Durchfluß des
vorbeigeleiteten überhitzten Dampfes durch das Ventil
12, wird so geregelte, daß ein gegebener Dampfdruck am
Auslaß des Überhitzers 3 aufrechterhalten wird. Ein
Sicherheitsventil 13 der Hochdruckturbine ist derart
ausgeführt, daß der Dampf aus dem Nacherhitzer 6 der
ersten Stufe an der Hochdruckturbine T&sub2; vorbeigeleitet
werden kann. Die Durchflußleistung des abgeleiteten
nacherhitzten Dampfes durch das Ventil 13 wird derart
geregelt, daß ein gegebener Druck am Auslaß des
Nacherhitzers 6 der ersten Stufe aufrechterhalten wird.
Bezugsziffer 14 bezeichnet ein Sicherheitsventil der
Mitteldruckturbine, das es ermöglicht, daß der Dampf
vom Nacherhitzer 9 der zweiten Stufe an der
Mitteldruckturbine T&sub3; vorbeigeleitet wird. Die
Strömungsgeschwindigkeit des durch das Ventil 14 umgeleiteten
nacherhitzten Dampfes wird derart geregelt, daß am Auslaß des
Nacherhitzers 9 der zweiten Stufe ein gegebener
Dampfdruck aufrechterhalten wird. Bezugsziffer 15
bezeichnet eine Kondensatniederschlagsleitung, die
Bezugsziffer 16a bezeichnet eine Sprühwasserleitung,
durch die Wasser in das Sicherheitsventil 12 der
Höchstdruckturbine gesprüht wird, und Bezugsziffer 16b
bezeichnet eine Sprühwasserleitung, durch die Wasser in
das Sicherheitsventil 13 der Hochdruckturbine gesprüht
wird.
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Das beschriebene Startsystem wird wie folgt betrieben.
Während des normalen Betriebs werden die für die
Dampf Zufuhr zu den Dampfturbinen T&sub1;, T&sub2; und T&sub3;
geeigneten Dampftemperaturen und -drücke an den
Auslaßöffnungen des Überhitzers 3, des Nacherhitzers 6 der ersten
Stufe und des Nacherhitzers 9 der zweiten Stufe
aufrechterhalten. In diesem Stadium sind das
Abstellventil 4 der Höchstdruckturbine, das Abstellventil 7 der
Hochdruckturbine und das Abstellventil 10 der
Mitteldruckturbine geöffnet, während das Sicherheitsventil 11
des Überhitzers, das Sicherheitsventil 13 der
Höchstdruckturbine und das Sicherheitsventil 14 der
Mitteldruckturbine geschlossen sind. Daher strömt der im
Dampferzeuger erzeugte Dampf durch den Überhitzer 3, die
Höchstdruckturbine T&sub1; , den Nacherhitzer 6 der ersten
Stufe, die Hochdruckturbine T&sub2;, den Nacherhitzer 9 der
zweiten Stufe und die Mitteldruckturbine T&sub3;, wodurch die
Dampfturbinen T&sub1;, T&sub2; und T&sub3; angetrieben werden.
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Wenn aber der Dampferhitzer startet, sind die
Dampftemperatur und der -druck am Auslaß des Überhitzers 3 noch
niedriger, als die für eine Zufuhr zur
Höchstdruckturbine T&sub1; geeignete Dampftemperatur und der geeignete
Dampfdruck. In diesem Fall ist daher das Abstellventil
4 der Höchstdruckturbine ganz geschlossen, während das
Sicherheitsventil 12 der Höchstdruckturbine geöffnet
ist, damit der Dampf vom Überhitzer 3 an der
Höchstdruckturbine T&sub1; vorbeigeleitet werden kann. Der an der
Turbine T&sub1; vorbeigeleitete Dampf wird dann in den
Nacherhitzer 6 der ersten Stufe eingeleitet, so daß ein
Brand des Nacherhitzers 6 der ersten Stufe verhindert
wird. Zur gleichen Zeit wird Wasser durch die
Sprühwasserleitung 16a in den Nacherhitzer 6 der ersten Stufe
gesprüht, so daß die Dampftemperatur im Nacherhitzer 6
in einem Bereich aufrechterhalten wird, der niedrig
genug ist, um den Nacherhitzer 6 wirksam zu kühlen, aber
hoch genug ist, um zu verhindern, daß der Dampf feucht
wird. In der Zwischenzeit wird die
Strömungsgeschwindigkeit des durch das Sicherheitsventil 12 der
Höchstdruckturbine strömenden Dampfes derart geregelt, daß ein
vorgegebener Dampfdruck am Auslaß des Überhitzers 3, wie
oben erläutert, aufrechterhalten wird.
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Gleichermaßen sind während des Starts des Dampferzeugers
die Abstellventile 7, 10 der Hochdruckturbine und der
Mitteldruckturbine vollständig geschlossen, während die
Sicherheitsventile 13, 14 der Hochdruckturbine und der
Mitteldruckturbine geöffnet sind. Daher wird der Dampf
vom Nacherhitzer 6 der ersten Stufe in den Nacherhitzer
9 der zweiten Stufe eingeleitet, so daß ein Brand
desselben verhindert wird. Danach wird der Dampf in die
Kondensatniederschlagsleitung 15 abgelassen. Auch in
diesem Fall wird der Dampf vom Nacherhitzer 6 der ersten
Stufe durch Wasser, das durch die Sprühwasserleitung 16b
gesprüht wird, gekühlt, und die Durchflußleistungen des
Dampfes, der durch das Sicherheitsventil 13 der
Hochdruckturbine und das Sicherheitsventil 14 der
Mitteldruckturbine hindurchgeht, werden in der
vorerwähnten Weise geregelt. Bei einem normalen Anlaufen des
Dampferzeugers ist der Durchfluß des Dampfes im
Sicherheitsventil 11 des Überhitzers im wesentlichen der
gleiche wie der Durchfluß des Dampfes im Überhitzer 3.
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Fig. 6A ist eine Kennlinientafel, die die Zeit angibt,
die erforderlich ist, bis der Dampf die Temperatur
erreicht hat, die für die Zuführung zur Turbine bei
gegebenen Dampfdurchflußleistungen im Überhitzer, dem
Nacherhitzer der ersten Stufe und dem Nacherhitzer der
zweiten Stufe, wie in Fig. 5 gezeigt, geeignet ist,
während Fig. 6B eine graphische Darstellung ist, die die
Verhältnisse der Dampfdurchflußleistung im Überhitzer
und in den Nacherhitzern zeigt. Die Abszissen in den
Fig. 6A und 6B bezeichnen den Dampfdurchfluß mit Hilfe
derselben Skala. Unter Bezugnahme auf Fig. 6B wird am
Einlaß des Überhitzers 3 ungefähr die Hälfte des im
Dampferzeuger erzeugten Dampfes zum Sicherheitsventil
11 des Überhitzers abgeleitet. Dem Einlaß des
Nacherhitzers 6 der ersten Stufe wird der Dampf zugeführt, der
nicht nur den Dampf vom Überhitzer 3, sondern auch das
aus der Sprühwasserleitung 16a gesprühte Wasser enthält.
Gleichermaßen wird dem Einlaß des Nacherhitzers 9 der
zweiten Stufe Dampf zugeführt, der nicht nur den Dampf
vom Nacherhitzer 6 der ersten Stufe, sondern auch das
aus der Sprühwasserleitung 16b gesprühte Wasser enthält.
Wenn die Dampfdurchflüsse die in der Fig. 6A gezeigten
sind, ist die für einen Temperaturanstieg erforderliche
Zeit beim Hauptdampf die kürzeste und beim in der
zweiten Stufe nacherhitzten Dampf die längste, während
die Zeitspanne für den in der ersten Stufe nacherhitzten
Dampf dazwischen liegt.
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Aus den Fig. 6A und 6B ist ersichtlich, daß das in Fig.
5 gezeigte System folgende Probleme aufweist.
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(1) Der Dampfdurchfluß wird in der Hauptdampfleitung
durch das von den Sprühwasserleitungen 16a, 16b des
Sicherheitsventils 12 der Höchstdruckturbine und des
Sicherheitsventils 13 der Hochdruckturbine eingesprühte
Wasser erhöht. Daher muß das Fassungsvermögen oder das
Volumen des Sicherheitsventils 14 der
Mitteldruckturbine, die sich an der Auslaßseite des Nacherhitzers 9
der zweiten Stufe befindet, wegen des darin
stattfindenden Anstiegs des spezifischen Dampfvolumens, der durch
die Verminderung des Dampfdrucks verursacht wird, extrem
groß sein. Das ist vom wirtschaftlichen Standpunkt recht
ungünstig.
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(2) Die Dampftemperatur steigt an den Auslaßöffnungen
der Nacherhitzer 6 und 9 der ersten und zweiten Stufe
wegen der ansteigenden Dampfdurchflußleistungen langsam
an. Dadurch verlängert sich die für den Start des
Dampferzeugers erforderliche Zeit.
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(3) Generell sollte die Temperatur des einer
Dampfturbine zuzuführenden Dampfes im Hinblick auf die
Temperatur des Turbinenmetalls weder zu hoch noch zu
niedrig sein. Das bedeutet, daß die Turbine durch den
Dampf angetrieben werden muß, nachdem die
Dampftemperatur auf die adäquate Temperatur erhöht worden ist,
anderenfalls wird der Dampf zu heiß. Das wiederum
erfordert eine Feinregelung des Anstiegs der
Dampftemperatur an den Auslaßöffnungen des Überhitzers und der
Nacherhitzer, so daß ein gleichzeitiger Beginn der
Dampfzufuhr zu den Turbinen T&sub1;, T&sub2; und T&sub3; möglich ist.
Bei dem beschriebenen Startsystem läßt sich jedoch eine
derart feine Regelung zum Anstieg der Dampftemperatur
nur äußerst schwer durchführen, da sich eine unabhängige
Regelung der Dampfdurchflußleistungen für den Überhitzer
und die Nacherhitzer, weil der Dampf sukzessive durch
den Überhitzer 3, den Nacherhitzer 6 der ersten Stufe
und den Nacherhitzer 9 der zweiten Stufe fließt, nicht
durchführen läßt.
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(4) Das Einsprühen von Wasser aus dem Überhitzer 3 in
den überhitzten Dampf zwecks Kühlung der Nacherhitzer 6
und 9 erfordert Aufmerksamkeit, damit der Dampf nicht
naß wird und die Dampftemperatur nach dem Einsprühen des
Wassers abfällt. Darüberhinaus entsteht durch das
Einsprühen von Kühlwasser in den überhitzten Dampf die
Tendenz, daß ein Überschuß an nacherhitztem Dampf mit
einem unpraktisch niedrigen Druck erzeugt wird.
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Fig. 7 zeigt ein weiteres System zum Starten eines
Dampferzeugers, der auch ein Nacherhitzungssystem mit
zwei Stufen aufweist. In dieser Figur werden dieselben
Bezugsziffern zur Bezeichnung derselben Elemente wie
der Elemente aus Fig. 5 verwendet, und eine genaue
Beschreibung dieser Elemente erfolgt nicht. Bei diesem
System ist ein Auslaßventil 19 für überschüssigen Dampf
in einer Nebenleitung der Leitung zwischen dem
Sicherheitsventil 12 der Höchstdruckturbine und dem
Nacherhitzer 6 der ersten Stufe vorgesehen. Das Auslaßventil 19
für überschüssigen Dampf ist zum Ablassen des für den
Nacherhitzer 6 der ersten Stufe überschüssigen Dampfes
vorgesehen. Gleichermaßen ist ein Auslaßventil 20 für
überschüssigen Dampf zum Ablassen des überschüssigen
Dampfes für den Nacherhitzer 9 der zweiten Stufe in
einer Leitung vorgesehen, die eine Nebenleitung der
Leitung zwischen dem Sicherheitsventil 13 der
Hochdruckturbine und dem Nacherhitzer 9 der zweiten Stufe ist.
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Fig. 8A und 8B sind schematische Darstellungen der
Kennlinien des Temperaturanstiegs und der
Dampfdurchflußverhältnisse, die in der gleichen Weise angeben
sind, wie die oben beschriebenen Fig. 6A und 6B. Obwohl
der Dampfdurchfluß am Auslaß des Überhitzers 3 durch das
Einsprühen von Wasser aus der Wassersprühleitung 16a
erhöht wird, vermindert sich die
Strömungsgeschwindigkeit des dem Nacherhitzer 6 der ersten Stufe
zuzuführenden Dampfes, weil der Überschußdampf durch das
Dampfauslaßventil 19 an der Einlaßseite des Nacherhitzers 6 der
ersten Stufe abgelassen wird. Eine Steigerung des
Dampfdurchflusses wird auch am Auslaß des Nacherhitzers
6 der ersten Stufe infolge des Einsprühens von Wasser
aus der Sprühwasserleitung 16b beobachtet, jedoch wird
der Durchfluß des dem Nacherhitzer 9 der zweiten Stufe
zuzuführenden Dampfes durch ein Ablassen des
Überschußdampfes durch das Dampfauslaßventil 20 vermindert.
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Es ist ersichtlich, daß dadurch, daß die
Dampfauslaßventile 19 und 20 zum Ablassen des überschüssigen Dampfes
für die Nacherhitzer 6 und 9 der ersten und zweiten
Stufe vorgesehen sind, es durch eine geeignete Regelung
des Auslaßdurchflusses des Dampfes durch diese Ventile
19, 20 möglich ist, adäquate Regelungen der
Dampfdurchflußleistungen im Überhitzer und in den Nacherhitzern
sowie der Zeit für den Anstieg der Dampftemperatur am
Auslaß jedes Nacherhitzers 6 und 9 der ersten und
zweiten Stufe zu erreichen, so daß die vorerwähnten
Probleme (1) bis (3) beseitigt werden.
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Es ist erforderlich, daß die Temperatur des in jeden
Nacherhitzer 6 und 9 fließenden Dampfes zum Einhalten
der Beschränkung der Solltemperatur des Nacherhitzers
ausreichend niedrig aufrechterhalten wird. Daher ist das
Einsprühen von Wasser in das Sicherheitsventil 12 der
Höchstdruckturbine und das Sicherheitsventil 13 der
Hochdruckturbine wesentlich. Allerdings wird durch das
Einsprühen von Wasser in diese Sicherheitsventile
überschüssiger Dampf produziert. Das trifft auch für das
in Fig. 5 gezeigte System zu. In den meisten Fällen ist
der Durchfluß des durch den Überhitzer 3 strömenden
Dampfes wesentlich größer als der Dampfdurchfluß, der
zur Regelung des Temperaturanstiegs des Nacherhitzers 9
der ersten Stufe erforderlich ist. Um nun die Temperatur
dieser großen, durch den Überhitzer 3 strömenden
Dampfmenge zu senken, ist es erforderlich, das
Kühlwasser mit einem hohen Durchfluß einzusprühen. Es wird
daher eine große Menge Dampf erzeugt und somit die
Menge des überschüssigen Dampfes gesteigert, was sehr
unpraktisch ist.
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Daraus folgt, daß das in Fig. 7 gezeigte System
irrational und unwirtschaftlich ist, denn es gibt hier
eine drastische Zunahme des Dampfdurchflusses infolge
des Einsprühens von Wasser mit hohem Durchfluß, und
sofort danach wird ein beträchtlicher Teil des Dampfes
als überschüssiger Dampf abgelassen. Darüberhinaus
müssen bei dem in Fig. 7 gezeigten System das
Fassungsvermögen des Sicherheitsventils 12 der
Höchstdruckturbine, des dafür erforderlichen Sprühwassersystems und
des Dampfauslaßventils 19 zum Auslassen des
überschüssigen Dampfes für den Nacherhitzer groß sein.
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Fig. 9 zeigt ein weiteres System zum Starten eines
Dampferzeugers, der ein Nacherhitzersystem mit zwei
Stufen aufweist. Zur Bezeichnung derselben Elemente, wie
der in Fig. 5 gezeigten, werden dieselben Bezugsziffern
verwendet und es erfolgt keine genaue Beschreibung
dieser Elemente. Das in Fig. 9 gezeigte Startsystem
verwendet zwei Nebenleitungen der Hauptdampfleitung
zwischen dem Überhitzer 3 und dem Abstellventil 4 der
Höchstsdruckturbine. Eine der Leitungen weist ein erstes
Sicherheitsventil 21 auf, das die Höchstdruckturbine T&sub1;
umgeht, während die andere Leitung ein zweites
Sicherheitsventil 22 aufweist, das die Höchstdruckturbine T&sub1;
umgeht. Der Dampf aus dem Überhitzer 3 wird in zwei
Ströme aufgeteilt, wobei der eine Strom durch das erste
Sicherheitsventil 21 dem Nacherhitzer 6 der ersten Stufe
und der andere Strom durch das zweite Sicherheitsventil
22 dem Nacherhitzer 9 der zweiten Stufe zugeführt wird.
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Fig. 10A und 10B sind schematische Darstellungen, die
die Kennlinien des Temperaturanstiegs des Dampfes und
der Verhältnisse des Dampfdurchflusses in der gleichen
Weise wie in den Fig. 6A, 6B, und 8A, 8B darstellen. Es
ist ersichtlich, daß die Dampfleitung vom Überhitzer 3
in zwei weitere Leitungen aufgeteilt wird, wobei in
einer dieser Leitungen Wasser aus der Sprühwasserleitung
16a in das erste Sicherheitsventil 21 eingesprüht wird,
so daß der Dampfdurchfluß am Auslaß des Nacherhitzers 6
der ersten Stufe erhöht wird, und in der anderen Leitung
das Wasser aus der Sprühwasserleitung 16b in das zweite
Sicherheitsventil 22 eingesprüht wird, so daß der
Dampfdurchfluß am Auslaß des Nacherhitzers 9 der zweiten
Stufe erhöht wird. Die Dampfdurchflußleistungen sind
jedoch an den Auslaßöffnungen der Nacherhitzer 6 und 9
kleiner als diejenigen in den in den Fig. 5 und 7
gezeigten Startsystemen, weil Teile des Dampfes vom
Überhitzer 3, wie aus Fig. 10B ersichtlich ist, diesen
Nacherhitzern zugeführt werden. Das bedeutet, der
Dampfdurchfluß ist am Auslaß des Überhitzers 3 größer
als an den Auslaßöffnungen der Nacherhitzer 6 und 9 der
ersten und zweiten Stufe, so daß, wie aus Fig. 10A
ersichtlich ist, der Dampf am Auslaß des Überhitzers 3
eine längere Zeitspanne für seine Erwärmung benötigt.
Bei diesem System wird der Dampf aus dem Überhitzer 3 in
zwei Ströme aufgeteilt, wobei ein Strom dem Nacherhitzer
6 der ersten Stufe und der andere Strom dem Nacherhitzer
9 der zweiten Stufe zugeführt wird. Diese Anordnung ist
zur Verhinderung der Erzeugung überschüssigen Dampfes
beim Start des Dampferzeugers wirksam. Bei diesem System
gibt es jedoch das Problem, daß ein beträchtlich hoher
Dampfdurchfluß im Überhitzer 3 aufrechterhalten werden
muß, um die Zufuhr von Dampf zu den Nacherhitzern der
ersten und zweiten Stufe bei Durchflußleistungen zu
sichern, die groß genug sind, um einen Brand dieser
Nacherhitzer zu verhindern. Folglich ist es unmöglich,
die Funktion des Sicherheitsventils 11 des Überhitzers
zur Regelung des Dampftemperaturanstiegs am Auslaß des
Überhitzers 3 voll zu nutzen, wodurch es zu einer
Verzögerung des Dampftemperaturanstiegs am Auslaß des
Überhitzers 3 kommt.
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FR-A-1 152 151 und FR-A-1 272 052 offenbaren ein
Dampferzeugerstartsystem für einen Dampferzeuger, der
ein Dampferzeugungsrohr, einen Überhitzer und
Nacherhitzer aufweist, wobei der Überhitzer ein Einlaßteil zur
Aufnahme von Dampf, ein Überhitzerteil zum Überhitzen
des aufgenommenen Dampfes und ein Auslaßteil umfaßt,
durch den der überhitzte Dampf abgelassen wird, wobei
das Dampferzeugerstartsystem eine
Dampfentnahmevorrichtung zur Entnahme von Dampf aus Teilen des Überhitzers,
die nicht der Auslaß sind, und eine
Dampfzufuhrvorrichtung zur Zufuhr des Dampfes zu den Nacherhitzern umfaßt.
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US-A-2 900 792 offenbart eine Dampfkraftanlage mit einem
Zwangsumlauf-Dampfgenerator, die dadurch gekennzeichnet
ist, daß der in ein Mischteil strömende Dampf sich in
einer Dampf-Flüssig-Phase befindet. Daher ist der dem
Nacherhitzer zuzuführende Dampf gesättigter Dampf, und
es braucht eine lange Zeit, um die Temperatur des
Nacherhitzers zu steigern, da der dem Nacherhitzer
zuzuführende Dampfstrom klein und begrenzt ist.
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Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine
Dampferzeugerstartanlage vorzusehen, in der eine leichte Regelung
des Anstiegs der Dampftemperatur im Überhitzer und in
den Nacherhitzern gewährleistet ist, während das
Fassungsvermögen der Elemente der Startanlage gesenkt
wird, wodurch die oben beschriebenen Probleme des
Standes der Technik vermieden werden.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die
beanspruchte Dampferzeugerstartanlage gelöst.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Fig. 1 ist eine graphische Darstellung des
Dampfflußplans einer ersten Ausführungsform
der Anlage der Erfindung zum Starten eines
Dampferzeugers mit einem zweistufigen
Nacherhitzersystem;
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Fig. 2A und 2B sind graphische Darstellungen der
Dampftemperaturanstiegskennlinien und der
Durchflußverhältnisse in der in Fig. 1 gezeigten
Dampferzeugerstartanlage;
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Fig. 3 und 4 sind Dampfflußpläne einer zweiten bzw.
dritten Ausführungsform der
Dampferzeugerstartanlage der Erfindung;
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Fig. 5 ist ein Dampfflußplan einer bekannten
Dampferzeugerstartanlage zum Starten eines
Dampferzeugers mit einem zweistufigen
Nacherhitzer;
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Fig. 6A und 6B sind graphische Darstellungen, die die
Dampftemperaturanstiegskennlinien und die
Durchflußverhältnisse bei der in Fig. 5
gezeigten Dampferzeugerstartanlage zeigen;
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Fig. 7 ist ein Dampfflußplan einer weiteren
bekannten Dampferzeugerstartanlage zum
Starten eines Dampferzeugers, mit einem
zweistufigen Nacherhitzersystem;
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Fig. 8A und 8B sind graphische Darstellungen, die die
Dampftemperaturanstiegskennlinien und die
Durchflußverhältnisse bei der in Fig. 7
gezeigten Dampferzeugerstartanlage zeigen;
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Fig. 9 ist ein Dampfflußplan einer weiteren
bekannten Dampferzeugerstartanlage zum
Starten eines Dampferzeugers, mit einem
zweistufigen Nacherhitzersystem;
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Fig. 10A und 10B sind graphische Darstellungen, die die
Dampftemperaturanstiegskennlinien und die
Durchflußverhältnisse bei der in Fig. 9
gezeigten bekannten Dampferzeugerstartanlage
zeigen und
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Fig. 11 bis 15 zeigen graphische Darstellungen
verschiedener Ausführungsformen der erfindungsgemäßen
Dampferzeugerstartanlage.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Im folgenden werden die bevorzugten Ausführungsformen
der Erfindung unter Bezug auf die beigefügten
Zeichnungen erläutert.
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Fig. 1 ist ein Dampfflußplan einer ersten
Ausführungsform der Dampferzeugerstartanlage der Erfindung zum
Starten eines Dampferzeugers mit einem zweistufigen
Nacherhitzersystem. In dieser Figur werden dieselben
Bezugsziffern zur Bezeichnung derselben Elemente, wie
der in Fig. 5 gezeigten verwendet, und zur Vermeidung
von Wiederholungen erfolgt keine genaue Beschreibung
dieser Elemente. Wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, weist
die Dampferzeugerstartanlage ein Kühldampfmischteil 23
auf, in dem der aus dem Sicherheitsventil 11 des
Überhitzers strömende Dampf und der aus dem
Sicherheitsventil 12 der Höchstdruckturbine strömende Dampf
gemischt werden. Der Auslaß des Kühldampfmischteils 23
verzweigt sich zu drei Leitungen, wobei die erste
Leitung ein Kühldampfzufuhrventil 24 des Nacherhitzers
der ersten Stufe zum Zuführen des Kühldampfes zum
Nacherhitzer 6 der ersten Stufe, die zweite Leitung ein
Kühldampfzufuhrventil 25 des Nacherhitzers der zweiten
Stufe zum Zuführen des Kühldampfes zum Nacherhitzer 9
der zweiten Stufe und die dritte Leitung ein
Auslaßventil
26 für den überschüssigen Kühldampf zum Ablassen des
Kühldampfes in die Kondensatniederschlagsleitung
aufweist.
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Der Betrieb dieser Ausführungsform wird nun unter Bezug
auf Fig. 2A und 2B, die in der gleichen Weise, wie die
Fig. 6A, 6B, 8A, 8B und 10A, 10B dargestellt sind,
erläutert.
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Wie bereits erläutert, sind das Abstellventil 4 der
Höchstdruckturbine, das Abstellventil 7 der
Hochdruckturbine und das Abstellventil 10 der Mitteldruckturbine
geschlossen. Der Dampf aus dem Dampfseparator 2 wird in
zwei Abzweigungen geleitet, wobei eine dieser
Abzweigungen zum Überhitzer 3 und die andere zum
Sicherheitsventil 11 des Überhitzers führt. Der verzweigte Dampfstrom
aus dem Überhitzer 3 wird durch das Sicherheitsventil 12
der Höchstdruckturbine in den Kühldampfmischer 23
geführt, wo er mit dem Dampf aus dem Sicherheitsventil
11 des Überhitzers gemischt wird. Kühlwasser aus der
Sprühwasserleitung 16a wird in das Sicherheitsventil 12
der Höchstdruckturbine gesprüht. Daher entspricht der
Durchfluß des Dampfes im Kühldampfmischteil 23 der Summe
aus der im Dampferzeuger erzeugten Dampfmenge und der in
das Ventil 12 aus der Sprühwasserleitung 16a
eingesprühten Wassermenge, wie aus Fig. 2B ersichtlich ist.
Ein Teil des im Kühldampfmischteil 23 gemischten
Kühldampfes wird über das Kühldampfzufuhrventil 24 des
Nacherhitzers der ersten Stufe in den Nacherhitzer 6 der
ersten Stufe eingeleitet, ein weiterer Teil des
Kühldampfes wird durch das Kühldampfzufuhrventil 25 des
Nacherhitzers der zweiten Stufe in den Nacherhitzer 9
der zweiten Stufe eingeleitet. Wenn überschüssiger
Kühldampf vorhanden ist, wird er über das Auslaßventil
26 für überschüssigen Dampf in die
Kondensatniederschlagsleitung
15 abgelassen.
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Das Sicherheitsventil 11 des Überhitzers ist zur
Regelung der dem Überhitzer 3 zuzuführenden
Dampfstrommenge derart ausgeführt, daß die Dampftemperatur am
Auslaß des Überhitzers 3 in einem vorgegebenen Zeitraum
auf eine vorgegebene Größe ansteigt. In gleicher Weise
regelt das Kühldampfzufuhrventil 24 des Nacherhitzers
der ersten Stufe den dem Nacherhitzer 6 der ersten Stufe
zuzuführenden Dampfdurchfluß derart, daß die
Dampftemperatur am Auslaß des Nacherhitzers 6 der ersten Stufe in
einem vorgegebenen Zeitraum auf eine vorgegebene Größe
ansteigt, während das Kühldampfzufuhrventil 25 des
Nacherhitzers der zweiten Stufe den dem Nacherhitzer 9
der zweiten Stufe zuzuführenden Dampfdurchfluß derart
regelt, daß die Dampftemperatur am Auslaß des
Nacherhitzers der zweiten Stufe während eines vorgegebenen
Zeitraums auf eine vorgegebene Größe ansteigt. Falls
aufgrund der Regelung des Durchflusses durch die
entsprechenden Ventile überschüssiger Dampf erzeugt
wird, wird dieser überschüssige Dampf durch das
Auslaßventil 26 für den überschüssigen Dampf abgelassen.
In der Zwischenzeit werden das Sicherheitsventil 12 der
Höchstdruckturbine, das Sicherheitsventil 13 der
Hochtdruckturbine und das Sicherheitsventil 14 der
Mitteldruckturbine derart betrieben, daß im Überhitzer
3, im Nacherhitzer 6 der ersten Stufe und im
Nacherhitzer 9 der zweiten Stufe vorgegebene Dampf drücke
aufrechterhalten werden.
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Gemäß dieser Anordnung können die
Dampfdurchflußleistungen nicht nur im Überhitzer, sondern auch im
Nacherhitzer der ersten Stufe und im Nacherhitzer der zweiten
Stufe durch einen unabhängigen Betrieb des
Sicherheitsventils des Überhitzers, des Kühldampfzufuhrventils
des Nacherhitzers der ersten Stufe und des
Kühldampfzufuhrventils des Nacherhitzers der zweiten Stufe optimal
geregelt werden, bis das Auslaßventil für den
überschüssigen Dampf vollständig geschlossen ist. Daher läßt sich
die Regelung des Temperaturanstiegs des Dampfes im
Überhitzer und den zwei Nacherhitzern leicht
durchführen, so daß es möglich ist, die für einen Anstieg der
Dampftemperaturen auf die vorgegebenen Größen im
Überhitzer und den Nacherhitzern erforderlichen
Zeitspannen im wesentlichen aneinander anzugleichen, wie
in Fig. 2A gezeigt ist. Darüberhinaus können die
Dampfdurchflußleistungen in den entsprechenden
Nacherhitzern von Null bis zu einem ziemlich hohen Wert
geändert werden, so daß die Dampftemperaturen an den
Auslaßöffnungen der entsprechenden Nacherhitzer in einem
großen Bereich geregelt werden können, obwohl die Anzahl
der Ventile vergleichsweise klein ist. Da des weiteren
das Kühlen der Nacherhitzer durch den Dampf erfolgt, der
am Überhitzer vorbeigeleitet wurde, und er daher eine
vergleichsweise niedrige Temperatur aufweist, wird die
erforderliche einzusprühende Wassermenge entsprechend
vermindert, so daß das Fassungsvermögen der
Systemelemente verringert werden kann. Da weiterhin das Kühlen
der Nacherhitzer durch Dampf einer niedrigen Temperatur
erfolgt, der von der Einlaßseite des Überhitzers
entnommen wurde, gibt es weniger Teile, die dem
überhitzten Dampf ausgesetzt sind, und der Durchfluß
des überhitzten Dampfes wird verringert, so daß die oben
genannten Probleme, die mit dem Einsprühen von
Kühlwasser in den überhitzten Dampf zusammenhängen, beseitigt
werden.
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Zusammenfassend ermöglicht es die beschriebene erste
Ausführungsform der Erfindung, daß die Dampftemperaturen
an den Auslaßöffnungen des Überhitzers und der
Nacherhitzer
unabhängig geregelt werden.
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Fig. 3 zeigt eine zweite Ausführungsform der
Dampferzeugerstartanlage der Erfindung. In dieser Figur werden
zur Bezeichnung derselben Elemente, wie der in Fig. 1
gezeigten, dieselben Bezugsziffern verwendet, und es
erfolgt keine Beschreibung dieser Elemente, um
Wiederholungen zu vermeiden. Diese Ausführungsform weist ein
Kühldampfzufuhrhilfsventil 27 des Nacherhitzers der
ersten Stufe auf (im folgenden "erstes Hilfsventil 27"
genannt), das zum Empfang des Dampfes aus dem Auslaß des
Überhitzers 3 und zum Zuführen des Dampfes zum
Nacherhitzer 6 der ersten Stufe ausgeführt ist. Das erste
Hilfsventil 27 ist derart ausgeführt, daß ihm Kühlwasser
aus der Sprühwasserleitung 16a zugeführt wird. Diese
Ausführungsform weist auch ein Sicherheitsventil 28 der
Höchstdruckturbine auf, das parallel zum ersten
Hilfsventil 27 mit dem Auslaß des Überhitzers 3 derart
verbunden ist, daß der Dampf von dort in die
Kondensatniederschlagsleitung 15 abgelassen wird. Darüberhinaus
ist ein Kühldampfhilfszufuhrventil 29 des Nacherhitzers
der zweiten Stufe (im folgenden "zweites Hilfsventil 29"
genannt) derart ausgeführt, daß es den Dampf aus dem
Auslaß des Nacherhitzers 6 der ersten Stufe aufnimmt,
und den Dampf dem Nacherhitzer 9 der zweiten Stufe
zuführt. Das zweite Hilfsventil 29 ist derart
ausgeführt, daß ihm Kühlwasser aus der Sprühwasserleitung
16b zugeführt wird. Bezugsziffer 30 bezeichnet ein
Ventil, das parallel zum zweiten Hilfsventil 29 derart
angeordnet ist, daß es den Dampf aus dem Auslaß des
Nacherhitzers 6 der ersten Stufe aufnimmt, und ihn in
die Kondensatniederschlagsleitung 15 abgibt.
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Der Betrieb dieser Ausführungsform wird wie folgt
beschrieben. Während der Dampferzeuger gestartet wird,
wird der Dampfstrom aus dem Dampfseparator 2 in den
Überhitzer 3, das Kühldampfzufuhrventil 24 des
Nacherhitzers der ersten Stufe, das Dampfzufuhrventill 25 des -
Nacherhitzers der zweiten Stufe und das Auslaßventil 26
für den überschüssigen Kühldampf abgeleitet. Der aus
dem Überhitzer 3 aus tretende Dampf wird dann weiter in
einen Dampfstrom, der dem ersten Hilfsventil 27
zugeführt wird, sowie in einen Dampfstrom aufgeteilt,
der dem Sicherheitsventil 28 der Höchstdruckturbine
zugeführt wird. Der in das erste Hilfsventil 27
eingeleitete Dampf wird durch Wasser, das aus der
Sprühwasserleitung 16a eingesprüht wird, gekühlt, und
der gekühlte Dampf wird mit dem Dampf aus dem
Kühldampfzufuhrventil 24 des Nacherhitzers der ersten Stufe
gemischt. Sodann wird der gemischte Dampf in den
Nacherhitzer 6 der ersten Stufe geleitet. Der Dampf aus
dem Nacherhitzer 6 der ersten Stufe wird in einen
Dampfstrom, der dem zweiten Hilfsventil 29 zugeführt
wird, und in einen weiteren Dampfstrom aufgeteilt, der
dem Sicherheitsventil 30 der Hochdruckturbine zugeführt
wird. Der in das zweite Hilfsventil 29 eingeleitete
Dampf wird durch Wasser, das aus der Sprühwasserleitung
16b eingesprüht wird, gekühlt, und der gekühlte Dampf
wird mit dem Dampf aus dem Kühldampfzufuhrventil 25 des
Nacherhitzers der zweiten Stufe gemischt. Der gemischte
Dampf wird dann dem Nacherhitzer 9 der zweiten Stufe
zugeführt.
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Auch diese Ausführungsform ermöglicht es, das
Fassungsvermögen der Elemente des Systems zu verringern und
beseitigt die Probleme, die sonst durch das Einsprühen
von Kühlwasser in den überhitzten Dampf entstehen
würden. Darüberhinaus kann bei dieser Ausführungsform
die Regelung des Anstiegs der Dampftemperatur leicht
durchgeführt werden, obwohl die Regeloperation selbst
kompliziert sein kann, weil im Vergleich mit der
vorbeschriebenen Ausführungsform eine größere Anzahl von
Ventilen zum Einsatz kommt. Es ist auch anzumerken, daß,
wenn der Dampfdurchfluß vom Dampfseparator 2 geringer
ist als der gesamte, zum Kühlen der beiden Nacherhitzer
erforderliche Dampfdurchfluß, es möglich ist, den
Kühldampf mit Hilfe des zweiten Hilfsventils 29 für
beide Nacherhitzer gemeinsam zu nutzen, so daß die
Durchflußleistungen, die zum Kühlen der beiden
Nacherhitzer erforderlich sind, in beiden Nacherhitzern
aufrechterhalten werden.
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Fig. 4 zeigt eine dritte Ausführungsform der
Dampferzeugerstartanlage der Erfindung. Bei dieser Figur werden
dieselben Bezugsziffern zur Bezeichnung derselben
Elemente, wie derjenigen, die in Fig. 3 gezeigt werden,
verwendet, und zur Vermeidung von Wiederholungen erfolgt
keine Beschreibung dieser Elemente. Die dritte
Ausführungsform weist anstelle des ersten Hilfsventils 27 und
des Höchstdrucksicherheitsventils 28, die in der in Fig.
3 gezeigten zweiten Ausführungsform verwendet wurden,
ein Sicherheitsventil 32 der Höchstdruckturbine auf.
Ebenfalls fehlt in der dritten Ausführungsform das
Auslaßventil 26 für den überschüssigen Kühldampf. Das
Sicherheitsventil 32 der Höchstdruckturbine ist direkt
mit der Kondensatniederschlagsleitung verbunden.
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Der Dampfstrom vom Dampfseparator 2 wird in den
Überhitzer 3, das Kühldampfzufuhrventil 24 des
Nacherhitzers der ersten Stufe und das Kühldampfzufuhrventil
25 des Nacherhitzers der zweiten Stufe abgeleitet. Der
durch den Überhitzer 3 fließende Dampf wird durch das
Sicherheitsventil 32 der Höchstdruckturbine mit einer
derartigen Durchflußleistung geregelt, daß am Auslaß des
Überhitzers 3 ein vorgegebener Dampfdruck
aufrechterhalten
wird. Der dem Kühldampfzufuhrventil 24 des
Nacherhitzers der ersten Stufe zugeführte Dampf wird dem
Nacherhitzer 6 der ersten Stufe zugeführt, während der
dem Kühldampfzufuhrventil 25 des Nacherhitzers der
zweiten Stufe Zuge führte Dampf dem Nacherhitzer 9 der
zweiten Stufe zugeführt wird. Die Kühldampfzufuhrventile
24 und 25 der ersten und zweiten Stufe werden derart
geregelt, daß eine zum Kühlen des Nacherhitzers 6 der
ersten Stufe ausreichend hohe Dampfdurchflußleistung
aufrechterhalten wird. Dadurch entsteht wiederum die
Tendenz, daß dem Nacherhitzer 9 der zweiten Stufe wenig
Kühldampf zugeführt wird. Diese Verminderung des
Kühldampfes wird wiederum dadurch kompensiert, daß der
Dampfdurchfluß durch das Einsprühen von Kühlwasser in
den durch das zweite Hilfsventil 29 strömenden Dampf
erhöht wird, so daß der Nacherhitzer 9 der zweiten Stufe
auf jeden Fall gekühlt wird.
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Es ist ersichtlich, daß die dritte Ausführungsform
Vorteile mit sich bringt, die denjenigen gleichen, die
man bei der zweiten Ausführungsform erzielt, während
weniger Ventile als bei der ersten und zweiten
Ausführungsform verwendet werden. Darüberhinaus ist es nicht
erforderlich, Kühlwasser in das Sicherheitsventil der
Höchstdruckturbine einzusprühen, wodurch wiederum die
Notwendigkeit von Gegenmessungen entfällt, die sonst im
Hinblick auf die Wärmebelastung, die durch das
Aufsprühen von Wasser auf das dicke Sicherheitsventil der
Höchstdruckturbine entsteht, durchgeführt werden
müssen.
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Bei den oben beschriebenen ersten, zweiten und dritten
Ausführungsformen wird der Dampf zum Kühlen der
Nacherhitzer an der Einlaßseite des Überhitzers
abgezogen. Das ist jedoch nicht unbedingt erforderlich,
und der Kühldampf kann auch an einem Mittelteil des
Überhitzers, das heißt an einem Teil zwischen der
Primär- und Sekundärüberhitzereinheit oder an einem Teil
zwischen der Sekundär- und Tertiäreinheit abgezogen
werden.
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Fig. 11 zeigt eine vierte Ausführungsform des
Dampferzeugerstartsystems der Erfindung. Bei dieser Figur
werden zur Bezeichnung derselben Elemente, wie in den
entsprechenden Figuren, die die erste bis dritte
Ausführungsform zeigen, dieselben Bezugsziffern
verwendet. Der Betrieb dieser vierten Ausführungsform
geht selbstverständlich aus der vorhergehenden
Beschreibung hervor. Diese vierte Ausführungsform bietet
zusätzlich zu den Vorteilen der ersten Ausführungsform
den Vorteil, daß ausreichend große
Dampfdurchflußleistungen für beide Nacherhitzer gewährleistet werden,
auch wenn die Dampferzeugungsleistung vergleichsweise
gering ist.
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Fig. 12 zeigt eine fünfte Ausführungsform der
Dampferzeugerstartanlage der Erfindung. Bei dieser Figur werden
zur Bezeichnung derselben Elemente, wie in den
entsprechenden Figuren, die die erste bis vierte
Ausführungsform zeigen, dieselben Bezugsziffern verwendet. Aus
denselben Gründen wie bei der vierten Ausführungsform
wird auch hier der Betrieb nicht beschrieben. Die fünfte
Ausführungsform bietet den Vorteil, daß die
Dampftemperaturen an den Auslaßöffnungen des Überhitzers und der
Nacherhitzer unabhängig geregelt werden können. Die
Ausführungsform ist vorzugsweise dann anwendbar, wenn
für die Nacherhitzer verschiedene Dampftemperaturen
erforderlich sind.
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Fig. 13 zeigt eine sechste Ausführungsform der
Dampferzeugerstartanlage
der Erfindung. Bei dieser Figur werden
zur Bezeichnung derselben Elemente, wie in den
entsprechenden Figuren, die die erste bis fünfte
Ausführungsform zeigen, dieselben Bezugsziffern verwendet. Wie bei
der vierten und fünften Ausführungsform wird auch hier
auf die Beschreibung des Betriebs dieser Ausführungsform
verzichtet. Neben den Vorteilen der fünften
Ausführungsform bietet die sechste Ausführungsform den Vorteil, daß
die Nacherhitzer sogar dann, wenn die
Dampferzeugungsleistung vergleichsweise gering ist, mit beträchtlich
hohen Durchflüssen an Kühldampf versorgt werden.
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Fig. 14 und 15 zeigen eine siebte und achte
Ausführungsform der Erfindung. Bei diesen Figuren werden zur
Bezeichnung derselben Elemente, wie in den
entsprechenden Figuren, die die ersten bis vierten
Ausführungsformen zeigen, dieselben Bezugsziffern verwendet. Die
Beschreibung kann auch hier aus denselben Gründen, wie
sie bereits oben genannt wurden, entfallen. Die siebte
und achte Ausführungsform bieten einfache und
zuverlässige Systemanordnungen und sind zur Verwendung in dem
Fall geeignet, in dem für beide Nacherhitzer
verschiedene Kühldampftemperaturen erforderlich sind.
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Wie beschrieben worden ist, ist erfindungsgemäß der
Kühldampf zum Kühlen der Nacherhitzer in der Hauptsache
Niedertemperaturdampf, der der Einlaßseite oder aus
einem Zwischenteil des Überhitzers entnommen worden ist.
Diese Anordnung gewährleistet eine einfache Regelung des
Temperaturanstiegs im Überhitzer und in den
Nacherhitzern und erlaubt eine Verminderung des Fassungsvermögens
der Elemente. Darüberhinaus entfällt die Notwendigkeit
von Gegenmessungen wegen der Probleme, die durch das
Einsprühen von Kühlwasser hervorgerufen werden, und es
entfällt auch das Risiko einer Erzeugung von
überschüssigem
Dampf mit einer niedrigen Temperatur.