DE818361C - Vorrichtung zur selbsttaetigen Regelung des Wasserflusses einer Dampfkraftanlage - Google Patents

Vorrichtung zur selbsttaetigen Regelung des Wasserflusses einer Dampfkraftanlage

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DE818361C
DE818361C DEA880A DEA0000880A DE818361C DE 818361 C DE818361 C DE 818361C DE A880 A DEA880 A DE A880A DE A0000880 A DEA0000880 A DE A0000880A DE 818361 C DE818361 C DE 818361C
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DE
Germany
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water
condensate
steam
expansion tank
condenser
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Expired
Application number
DEA880A
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English (en)
Inventor
Josef Broggi
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
BROWN AG
BBC Brown Boveri France SA
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BROWN AG
BBC Brown Boveri France SA
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F22STEAM GENERATION
    • F22DPREHEATING, OR ACCUMULATING PREHEATED, FEED-WATER FOR STEAM GENERATION; FEED-WATER SUPPLY FOR STEAM GENERATION; CONTROLLING WATER LEVEL FOR STEAM GENERATION; AUXILIARY DEVICES FOR PROMOTING WATER CIRCULATION WITHIN STEAM BOILERS
    • F22D3/00Accumulators for preheated water

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Control Of Steam Boilers And Waste-Gas Boilers (AREA)

Description

  • Vorrichtung zur selbsttätigen Regelung des Wasserflusses einer Dampfkraftanlage In Dampfkraftanlagen ist es längst üblich, im Wasserkreislauf zwischen Kondensator und Dampfkessel einen größeren Speisewasserbehälter aufzustellen, weil, besonders in den alten Anlagen, die Speisung des Kessels mit Unterbrechungen erfolgte. Bei einer bestimmten Maschinenleistung ist der Rauminhalt des Behälters bedingt durch die Länge der Unterbrechungen in der Kesselspeisung, welche ihrerseits abhängt vom Wasserinhalt des Kessels. Alte Kessel mit im Verhältnis zur Leistung großem Wasserinhalt bedingen große Speisewasserbehälter. Im Sinne einer Faustregel wurde beispielsweise festgelegt, daß der Wasservorrat für eine halbe Stunde Vollastbetrieb genügen müsse.
  • In älteren Anlagen, in welchen nur eine bescheidene Speisewasservorwärmung stattfand, konnte der Behälter nach dem letzten Vorwärmer an den Wasserkreislauf angeschlossen werden, ohne daß dadurch der Druck in diesem Behälter allzu hoch gestiegen wäre. Der Behälterdruck muß mindestens so hoch sein wie der Siededruck des darin enthalttnen Wassers. In modernen Hochdruckanlagen wird aus Ersparnisgründen die Vorwärmung des Speisewassers auf Zoo ° C und darüber getrieben, was verhältnismäßig sehr hohe Behälterdrucke bedingt. Einer Vorwärmtemperatur von 200°C entspricht ein Behälterdruck von etwa 16 ata und einer solchen von 220'C gar ein Behälterdruck von etwa 24 ata. Beträgt beispielsweise die Einheitsleistung 50000 kW, so ergibt sich ein Behälterinhalt von etwa ioo m8. Gefäße dieser Größe für die erwähnten hohen Drucke sind kaum noch wirtschaftlich tragbar; aber selbst wenn der Behälterinhalt auf etwa 50 m9 herabgesetzt würde, so ergäben sich bei großen Wandstärken schwere und teure Behälter. Dazu kommen noch teure Gebäudekonstruktionen, da aus betriebstechnischen Gründen die Behälter hoch über der Speisepumpe angeordnet werden müssen.
  • In letzter Zeit war es üblich, den Speisewasserbehälter im Wasserkreislauf vor den letzten Vorwärmern anzuordnen. Bei dieser Anordnung ergeben sich dabei einerseits Vorwärmer, die unter Kesseldruck stehen und die deshalb, einschließlich der nötigen Umgehungsleitungen und Armaturen, kostspielig sind. Anderseits sind solche Hochdruckvorwärmer der augenblicklichen Belastung der zugehörigen Turbine nicht eindeutig zugeordnet, sobald mehrere Turbogruppen parallel laufen. Es kann d ann der Fall eintreten, daß durch die Vorwärmer- einer schwach belasteten Gruppe, die durch Anzapfdampf mit niedrigem Druck beheizt werden, verhältnismäßig große Kondensatmengen hindurchfließen, die dann schlecht vorgewärmt werden.
  • Gegenstand der Erfindung ist nun eine Vorrichtung zur selbsttätigen Regelung des Wasserflusses einer Dampfkraftanlage mit Anzapfdampfspeisewasservorwärmern, die gekennzeichnet ist durch einen an den Wasserkreislauf nach den Vorwärmern angeschlossenen Heißwasserausgleichbehälter mit kleinstmöglichem, durch die Schwankung des Wasserinhalts des Dampfkessels zwischen Leerlauf und Vollast bei unverändertem mittlerem Wasserstand desselben gegebenem Raumihhalt, von welchem Ausgleichbehälter aus, in Abhängigkeit von seinem Wasserstand, die den Zu- und Abfluß von Kondensat regelnden Ventile eines an den Wasserkreislauf vor den Vorwärmern angeschlossenen Kondensatspeichers mit im Verhältnis zum Ausgleichbehälter großem Rauminhalt ferngesteuert werden.
  • Zweckmäßigerweise erfolgt die Fernsteuerung der Zu- und Abflußventile des Kondensatspeichers durch elektrischen Strom. Es ist ferner angezeigt, das aus dem Kondensatspeicher abfließende Kondensat über den Kondensator dem Wasserkreislauf zuzuführen. Zwecks guter Entlüftung dieses aus dem Kondensatspeicher in den Kondensator fließenden Wassers ist es auch angebracht, dessen Temperatur ständig etwas höher zu halten als die Kondensattemperatur im Kondensator.
  • In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Vorrichtung gemäß der Erfindung schematisch dargestellt. An Hand dieser Zeichnung sei die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung näher erläutert.
  • Der im Dampfkessel i erzeugte Dampf treibt die Turbine 2 mit angekuppeltem Generator 3 und wird im Kondensator 4 niedergeschlagen. Das Kondensat wird im Normalbetrieb von der Kondensatpumpe 5 durch eine Anzahl von Vorwärmern gefördert, hier beispielsweise durch vier Anzapfdampfspeisewasservorwärmer 6, 6', 6" und 6"', welche durch die Leitungen 7, 7', 7", 7"' mit Dampf aus der Turbine 2 beheizt werden. Die Speisepumpe 8 fördert im Normalbetrieb das anfallende, vorgewärmte Kondensat wieder in den Dampfkessel 1. Der erfindungsgemäß vorgesehene Heißwasserausgleichbehälter 9, von welchem aus der Zu- und Abfluß von Kondensat zu bzw. aus einem Kondensatspeicher 17 geregelt wird, ist durch die Leitung io nach dem letzten Vorwärmer an den Wasserkreislauf angeschlossen. Dieser Ausgleichbehälter könnte als Durchflußbehälter ausgebildet sein, er kann aber auch, wie hier beispielsweise gezeigt, durch eine Abzweigung an den Wasserkreislauf angeschlossen sein. Der Ausgleichbehälter hat im Verhältnis zum Kondensatspeicher einen sehr kleinen Rauminhalt. Die untere Grenze der zulässigen Größe seines Rauminhalts ist gegeben durch die Schwankung des Wasserinhalts des Dampfkessels zwischen Leerlauf und Vollast bei unverändertem mittlerem Wasserstand desselben. Für einen modernen Hochdruckkessel von beispielsweise etwa ioo t/h Wasserverdampfung, der mit oberen und unteren Trommeln versehen ist, dürfte der Wasserinhalt des Ausgleichbehälters etwa 6m3 betragen. Die Schwankung des Wasserinhalts des Dampfkessels soll durch den Ausgleichbehälter aufgenommen werden, in welchem der Wasserspiegel entsprechend der Kesselbelastung bis zu einem Höchststand bzw.Tiefststand steigt bzw. fällt. Die Grenzlagen des Wasserstandes im Ausgleichbehälter sind durch Schwimmerregler i i und 12 festgelegt. Der Regler ii ist so angeordnet, daß er bei voller Kesselbelastung gerade noch nicht anspricht; ebenso soll der Regler 12 bei niedrigster Kesselbelastung gerade noch nicht ansprechen. Sind im Normalbetrieb nur kleine Schwankungen der Belastung der Anlage zu berücksichtigen, so kann der Rauminhalt des Ausgleichbehälters entsprechend kleiner bemessen werden. Die Dampfleitung 32 dient zur Aufrechterhaltung eines Dampfpolsters im Ausgleichbehälter 9.
  • Der in jeder Dampfkraftanlage benötigte größere und jederzeit sofort verfügbare Vorrat an Kondensat wird im Kondensatspeicher 17 gespeichert. Dieser Speicher ermöglicht es auch, bei Bedarf größere Konderisatmengen aus dem Wasserkreislauf abzulassen und zu speichern, beispielsweise wenn der Wasserinhalt eines Kessels entleert werden soll. Die Hauptmenge des vorrätigen Kondensats wird gemäß der vorgesehenen Anordnung bei verhältnismäßig tiefer Temperatur gespeichert. Der Speicher 17 könnte offen sein und das Kondensat könnte dementsprechend unter Atmosphärendruck stehen. Bei dieser Anordnung würde sich aber das Kondensat mit Luft sättigen. Es ist deshalb vorteilhafter, einen geschlossenen Behälter vorzusehen und diesen durch eine Leitung 22 mit Blende 23 an den Vakuumraum des Kondensators anzuschließen.
  • Der Kondensatspeicher 17 ist durch eine Leitung 13 mit Regelventilen 14 an den Wasserkreislauf angeschlossen; die Abzweigung der Leitung 13 ist im Wasserkreislauf vor dem ersten Vorwärmer 6 vorgesehen. Obschon das Kondensat im Behälter 17 über die Leitung 22 dauernd entlüftet wird, ist es vorteilhaft, es mit Hilfe einer Leitung 15 mit Regelventil 16 über den Kondensator 4 dem Wasserkreislauf zuzuführen, da so eine letzte restlose Entlüftung stattfinden kann. Die Regelventile 14 und 16 in den Kondensatleitungen zum und vom Behälter 17 sind von den Schwimmerreglern ii und 12 des Ausgleichbehälters 9 ferngesteuert. Die Übertragung der Regelungsimpulse erfolgt vorteilhaft auf elektrischem Wege.
  • Es ist selbstverständlich möglich, den Speicherbehälter 17 mit Rücksicht auf den Kondensator 4 und unter Berücksichtigung der Temperatur- bzw. Druckunterschiede, die zwischen Speicherinhalt und Kondensat im Kondensator auftreten können, so anzuordnen, daß das aus dem Speicher abfließende Kondensat ohne Mithilfe einer Pumpe über den Kondensator dem Wasserkreislauf zufließt. Für eine gute Entlüftung des aus dem Speicher dem Kondensator zufließenden Kondensats ist es vorteilhaft, dessen Temperatur ständig etwas höher zu halten als die Kondensattemperatur im Kondensator. Zu diesem Zweck ist es angebracht, alles aus Entwässerungen anfallende Kondensat in den Speicher 17 zu leiten, was durch die Entwässerungsleitungen 21 angedeutet ist. Für den Fall, daß diese Wärme nicht ausreichen würde, ist es vorteilhaft, eine zusätzliche Heizleitung18 mit Regelventil i9 vorzusehen, welch letzteres von einem Druckregler 2o gesteuert wird. Durch diese Leitung, die zweckmäßig von der untersten Anzapfleitung 7 abzweigt, wird dem Kondensat im Speicher bei Bedarf Heizdampf zugeführt.
  • Die Betriebssicherheit des Dampfkessels verlangt, daß in keinem Fall seine Versorgung mit Speisewasser versagen darf. Mit Rücksicht hierauf sind sehr zuverlässig wirkende Schwimmerregler ii und 12 vorzusehen. Außerdem ist es angebracht, den Wasserstandsanzeiger des Ausgleichbehälters 9 in an sich bekannter Weise mit Alarmkontakten zu versehen. Um die Betriebssicherheit noch weiter zu erhöhen, kann schließlich auch noch eine von einer Dampfturbine 27 angetriebene Kesselspeisepumpe 28 vorgesehen werden, die selbsttätig einspringt, wenn der Wasserspiegel im Dampfkessel einen vorbestimmten Tiefstand zu unterschreiten droht. Diese Notpumpe saugt direkt durch die Leitung 3o aus dem Speicher 17. Ihre Antriebsturbine 27 erhält Kesseldampf durch die Leitung25 mit Regelventi126,welchesvom Schwimmerregler 29 geöffnet wird, wenn im Kessel der tiefste zulässige Wasserstand erreicht wird. Um das Anspringen der Pumpe zu erleichtern, wird im Bedarfsfall der Speicher 17 durch die Abdampfleitung 31 der Dampfturbine 27 unter Druck gesetzt. Der höchstzulässige Druck im Speicher ist begrenzt durch das Sicherheitsventil 24, das ins Freie abbläst.
  • Die Wirkungsweise der beschriebenen Vorrichtung ist die folgende: Der Wasserspiegel im Ausgleichbehälter 9 steht normalerweise in einer der Kesselbelastung entsprechenden Lage zwischen den Schwimmerreglern ii und 12. Steigt der Wasserspiegel höher, so bedeutet dies, daß im Wasserkreislauf der Anlage augenblicklich ein Überschuß an Wasser vorhanden ist. Hat der Wasserspiegel den festgesetzten Höchststand erreicht, so wird durch den Schwimmerregler ii das Ventil 14 in Leitung 13 betätigt, wodurch `'Wasser aus dem Kreislauf in den Speicherbehälter 17 abgelassen wird. Das Ventil 14 wird erst wieder geschlossen, wenn der Wasserspiegel im Ausgleichbehälter 9 sich der durch die Kesselbelastung gegebenen Normallage nähert.
  • Befindet sich umgekehrt aus irgendeinem Grunde zuwenig Wasser- im Kreislauf, so fällt der Wasserspiegel im Ausgleichbehälter g. Sinkt der Wasserspiegel auf den festgelegten tiefsten Stand, so betätigt der Schwimmerregler 12 das Ventil 16 in der Leitung 15, und es strömt Wasser aus dem Kondensatspeicher 17 in den Kondensator 4 und damit auch in den Kreislauf. Auch das Ventil 16 wird erst wieder geschlossen, wenn der Wasserspiegel im Ausgleichbehälter 9 sich der durch die Kesselbelastung gegebenen Normallage nähert.

Claims (4)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Vorrichtung zur selbsttätigen Regelung des Wasserflusses einer Dampfkraftanlage mit Anzapfdampfspeisewasservorwärmern, gekennzeichnet durch einen an den Wasserkreislauf nach den Vorwärmerli angeschlossenen Heißwasserausgleichbehälter mit kleinstmöglichem, durch die Schwankung des Wasserinhalts des Dampfkessels zwischen Leerlauf und Vollast bei unverändertem mittlerem Wasserstand desselben gegebenem Rauminhalt, von welchem Ausgleichbehälter aus, in Abhängigkeit von seinem Wasserstand, die den Zu- und Abfluß von Kondensat regelnden Ventile eines an den Wasserkreislauf vor den Vorwärmern angeschlossenen Kondensatspeichers mit im Verhältnis zum Ausgleichbehälter großem Rauminhalt ferngesteuert werden.
  2. 2. Vorrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Fernsteuerung der Zu- und Abflußventile des, Kondensatspeichers durch elektrischen Strom erfolgt.
  3. 3. Vorrichtung nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das aus dem Kondensatspeicher abfließende Kondensat über den Kondensator dem Wasserkreislauf zugeführt wird.
  4. 4. Vorrichtung nach Anspruch i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwecks guter Entlüftung des aus dem Kondensatspeicher abfließenden Kondensats dessen Temperatur ständig etwas höher gehalten wird als die Kondensattemperatur im Kondensator.
DEA880A 1949-04-25 1950-02-24 Vorrichtung zur selbsttaetigen Regelung des Wasserflusses einer Dampfkraftanlage Expired DE818361C (de)

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US4129004A (en) * 1976-03-09 1978-12-12 Deutsche Babcock Aktiengesellschaft Method and apparatus for the storage of energy in power plants

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