Verfahren zum Betrieb einer Dampfkraftanlage Das Patent betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer Dampfkraftanlage mit Zwangs- durchlaüdampferzeuger und nachgeschalteter Turbinenanlage, bei welcher im Vollastbetrieb zur Vorwärmung des flüssigen Arbcitsmittels Anzapfdampf aus der Turbinenanlage entnom men wird. Es betrifft ferner eine Dampfkraft anlage zur Ausführung des Verfahrens.
Es ist bekannt, durch Vorwärmung des Arbeitsmittels den thermischen Wirkungsgrad einer Dampfkraftanlage zu erhöhen. Zu die sem Zweck wird beispielsweise den Turbinen Anzapfdampf entnommen, und damit das Speisewasser beheizt.
Dieses Verfahren bewährt sieh beim Nor malbetrieb einer Dampfkraftanlage, versagt jedoch beim Teillastbetrieb, da der Druck des Arbeitsmittels irr den einzelnen Turbinen stufenetwa proportional mit der abnehmenden Last sinkt. Damit fällt auch die Temperatur, bei welcher das Arbeitsmittel in den Vor wärmern kondensiert, und die Vorwärmung des Arbeitsmittels wird ungenügend.
Es ist der Zweck des erfindungsoemässen Verfahrens, diesen geschilderten Nachteil mindestens grösstenteils zu beseitigen.
Das Verfahren ist dadurch gekennzeich net, dass man bei Betriebszuständen, bei wel chen Anzapfdampf zur Erreichung der ver langten Temperatur des flüssigen Arbeits mittels nicht zur Verfügung steht, als min destens teilweisen Ersatz Entnahmedampf aus dem Rohrsystem des Dampferzeugers ab zweigt.
Die Dampfkraftanlage zur Ausführung des Verfahrens ist gekennzeichnet durch ein Entnahmeleitungssystem, welches an eine Stelle des Dampferzeuger-Rohrsystems vor der Überhitzerheizfläche angeschlossen ist und ebenfalls zu Vorwärmern führt, und schliess lieh durch Steuerorgane sowohl in dem An zapfdampfleitungssystem als auch in dem Entnahmeleitungssystem, welche bei ungenü gender Erwärmung des flüssigen Arbeitsmit- tehs Entnahmedampf in Vorwärmer einströmen lassen.
Bei dem erfindungsgemässen Verfahren kann man zw eckmässigerweise die Menge des Entnahmedampfes in Abhängigkeit vom Druck in den durchströmten Vorwärmern regeln, bei spielsweise so, dass in jedem Vorwärmer der verlangte Druck möglichst aufrecht erhalten wird.
Unter einem Speisewasservorwärmer wird jede Anordnung verstanden, in der Speise wasser vorgewärmt werden kann, also sowohl Oberflächen- als auch Mi"schvorwärmer. Zu letzteren zählt beispielsweise der Speisewasser behälter, der zur Speisewasservorwärmung verwendet werden kann, indem Arbeitsmittel aus dem Rohrsystem bzw.
den Turbinen di rekt in ihn geleitet wird. Es ist hierbei gleich gültig, ob der Speisewasserbehälter einen Ent- gaseraufsatz besitzt oder nicht. Im folgenden werden zwei Ausführungs beispiele der Dampfkraftanlage nach der Er findung an Hand von Zeichnungen besehrie- hen. Gleichzeitig wird an diesen Anlagen das erfindungsgemässe Verfahren beispielsweise erläutert.
In der Dampfkraftanlage gemäss Fig. 1 wird das Speisewasser aus dem Kondensator 1 mittels Kondensatpumpe 2 durch die Leitung 3 und die Speisewasservorwärmer 4, 5 und 6 in den Speisewasserbehälter 7 gefördert. Von dort aus führt eine Leitung 8 über die Speise- wv asserpumpe 9 und die Speisewasservorwär mer 10, 11, 12 und 13 zu einem rauchgas beheizten Vorwärmer 14 des Dampferzeugers. Anschliessend strömt das Arbeitsmittel durch einen weiteren Speisewasservorwärmer 15, das Differenzdruck-Regelventil 16 und das Speise ventil 17 in die Heizfläche 18, in der die Um wandlung von Wasser in Dampf stattfindet und die zur Auskleidung der Brennkammer verwendet wird.
Das Arbeitsmittel strömt wei ter durch eine Messblende 19 in der Leitung 20 zu der Heizfläche 21 - einen ersten Über- hitzer -, anschliessend durch die Leitung 22 zu der Heizfläche 23 - den Endüberhitzer - und weiter über die Leitung 24, das Dampf ventil 25 und das Schnellschlüss- und Regel ventil 26 in die Turbine 27, die einen Gene rator 28 antreibt. Die Turbine 27 kann auch aus mehreren Teilen bestehen, wobei gegebe nenfalls der Dampf zwischenüberhitzt wird. Nach seiner Entspannung strömt das Arbeits mittel durch die Leitung 29 zurück in den Kondensator 1, um dort zu kondensieren. Die Regelung der Dampfmenge und Dampftemperatur geschieht in bekannter Weise.
Das Speiseventil 17 wird durch die Druckdifferenz-Messstelle 30 an der Blende 19 und durch die Temperatur-Messstelle 31 hinter der Heizfläche 18 beeinflusst. Das Druckdifferenzventil 16 wird so eingestellt, dass am Speiseventil 17 ein konstanter Druck abfall auftritt. Zwischen den Ventilen 16 und 17 zweigt eine Leitung 32 ab, durch die Ar beitsmittel über die Leitung 33 hinter der Heizfläche 18 und durch die Leitung 34 hin- ter der Heizfläche 21 unmittelbar in das Rohrsystem des Dampferzeugers eingespritzt werden kann.
Die Einspritzmenge wird in der Leitung 33 durch das Durehfluss-Regelorgan 35, welches von Temperatur-Messstellen 36 und 37 vor bzw. hinter der Heizfläehe 21 gesteuert wird, und in der Leitung 34 durch das Durch fluss-Regelorgan 38, welches von den Tempe- ratur-Messstellen 39 und 40 vor bzw. hinter der Heizfläche 23 gesteuert wird, eingestellt. Eine Druckmessstelle 41 regelt das Dampf ventil 25.
Beim Anfahren, wenn der Druck am Austritt ans dem Dampferzeuger noch zu gering ist, bleibt das Dampfventil 25 geschlos sen, dafür ist das Bypassventil 42 geöffnet und das Arbeitsmittel kann über die Bypass- leitung 43 direkt in den Kondensator 1 fliessen.
Im Normalbetrieb strömt Anzapfdampf aus der Turbine 27 durch die Leitungen 44 in die Speisewasservorwärmer 4, 5 und 6 und kondensiert unter Wärmeabgabe an das Speise wasser, worauf das Kondensat durch die Lei tungen 45 über die Kondenstöpfe 46 und wei ter durch die Leitung 47 in den Kondensator 1 fliessen kann. In gleicher Weise wird durch die Leitungen 48 Anzapfdampf aus der Tur bine 27 in die Hoehdruck-Speisewasservorwär- mer 10, 11. und 12 geleitet.
Der Dampf kann hier ebenfalls unter Wärmeabgabe an das Speisewasser kondensieren, worauf das Kon densat durch die Leitungen 49 und die Kon denstöpfe 50 und weiter über die Leitmig 51 in den Speisewasserbehälter 7 abfliessen kann. Schliesslich führt noch eine Anzapfdampflei- tung 52, die mit einer Rüel@schlagkappe 53 versehen ist, direkt in den Speisewasserbehäl ter 7.
)V enn das Speisewasser mit. Hilfe der Vor- wärmung durch den Anzapfdampf nicht ge nügend stark erhitzt.
wird - also beispiels weise beim Anfahren und beim Sehwachlast- betrieb -, kann über die Entnahmeleitung 54 an einer hinter der am stärksten beheizten Bone des Dampferzeugers liegenden Stelle im- mittelbar aus dem Rohrsz-stem Arbeitsmittel zur Vorwärmung des Speisewassers abgeführt. werden.
Das Durchfliiss-Regelorgan 55 in der Entnahmeleitung 54, welches die entnommene Arbeitsmittelmenge regelt, wird von dem Druck im Speisewasservorwärmer 15 bzw. in der zu diesem Vorwärmer führenden Leitung 56 beeinflusst. Von der Entnahmeleitung 54 führt eine Zweigleitung 57 zu dem Speise- wasservonvärmer 13. Das Durchfluss-Regel organ 58, welches die dem Speisewasservor wärmer 13 zugeführte Arbeitsmittelmenge regelt, wird vom Druck in dem Vorwärmer 13 beeinflusst. Wenn das Arbeitsmittel unter Wärmneabgabe an das zuströmende Speise wasser in den Vorwärmern 13 und 15 konden siert ist, kann es über die Kondenstöpfe 59 und die Leitung 60 in den Vorwärmer 12 und weiter in den Speisewasserbehälter 7 abfliessen.
Die Druckregler der Durchiluss-Regel- organe 55 und 58 werden auf einen bestimm ten Druck eingestellt. Wird vom Normal betrieb auf den Schwachlastbetrieb übergegan gen, so sinkt der Druck an den Ansehlussstellen der Anzapfdampfleitungen 48 und 44 etwa proportional mit der sinkenden Dampfmenge. Der Anzapfdampf kondensiert also in den Vorwärmern mit einer geringeren, diesem Druck entsprechenden Temperatur. Infolge dessen wird das Speisewasser weniger stark vorgewärmt und der thermische Wirkungs grad der gesamten Anlage sinkt.
Wenn das Speisewasser eine geringere Temperatur hat, ist aber die Temperaturdifferenz zwischen dem aus dem Rohrsystem entnommenen Heizdampf für die Speisewasservorwärmer 13 und 15 und dem Speisewasser grösser. Das Speisewasser kann eine grössere Wärmemenge als vorher aufnehmen. Deshalb kondensiert eine grössere Menge des aus dem Rohrsystem entnommenen Arbeitsmittels, und der Druck in den beiden Vorwärmern 13 und 1.5 sinkt. Sofort öffnen die Durchfluss-Regelorgane 58 und 55 in einem stärkeren Masse, so dass bei verminder ter Vorwärmung durch den Anzapidampf automatisch eine vermehrte Vorwärmung durch das aus dem Rohrsystem entnommene Arbeitsmittel eintritt.
Wird die Dampfkraft anlage mit unterkritischem Druck betrieben, so kann das Durchiluss-Regelorgan 55 gegebe nenfalls in Fortfall kommen, da der zum Vor- wärmer 15 gehörende Kondenstopf 59 eine ähnliche Regelung vornimmt.
Von der Entnahmeleitung 54 zweigst noch eine weitere Leitung 61 ab, die sieh mit der Anzapfdampfleitung 52 verbindet. Ein Durch fluss-Regelorgan 62, welches vom Druck im Speisewasserbehälter 7 bzw. in der Zweiglei tung 61 beeinflusst wird, regelt die durch die Zweigleitung 61 hindurchtretende Arbeits mittelmenge. Weiterhin befindet sich eine Riickschlagklappe 63 in dieser Leitung. Der Druckregler für das Durchfluss-Regelorgan 62 arbeitet in Verbindung mit den Rücksehlag klappen 53 und 63 in der Weise, dass ein ein stellbarer Druck in dem Speisewasserbehälter 7 konstant gehalten wird, sofern nicht der Anzapfdampf in der Leitung 52 einen Druck über dem eingestellten Wert hat. In diesem Fall ist das Durchfluss-Regelorgan 62 und die Rücksehlagklappe 63 geschlossen.
Sinkt der Druck des Anzapfdampfes aber unter den ein gestellten Wert, so schliesst die Rückschlag klappe 53 und das Durehfluss-Regelorgan 62 und die Rückschlagklappe 63 öffnen sieb derart, dass der Druck im Speisewasserbehäl ter 7 etwa konstant bleibt. Man braucht also nicht zu befürchten, dass der Druck im Speise wasserbehälter 7 unter den atmosphärischen Druck absinkt, wodurch Luft in das Rohr system eindringen könnte.
Für Notfälle ist ein Abblasventil 64 an der Entnahmeleitung 54 vorgesehen. Weiterhin ist eine Abblasleitung 65 zwischen Speisewas serbehälter 7 und Kondensator 1 angeordnet, die durch das Durchiluss-Regelorgan 66 geöff net wird, sobald dem Druck im Speisewasser- behälter 7 einen zulässigen Wert überschreitet.
Die in Fig. 2 dargestellte Dampfkraft anlage entspricht in ihrem Aufbau der soeben beschriebenen Dampfkraftanlage. Lediglich;die Entnahmeleitung 54 ist mit den Anzapf- dampfleitungen 48 verbunden, so dass die gleichen Speisewasservorwärmer 10, 11 und 12 sowohl vom Anzapfdampf als auch von dem aus dem Rohrsystem entnommenen Arbeits mittel beheizt werden können.
Von der Ent nahmeleitung 54 zweigen die Zweigleitungen 67, 68 und 69 ab und münden in die drei An- zapfdampfleitungen 48. Die durch die Leitung 68 durchtretende Arbeitsmittelmenge wird durch das Durchfluss-Regelorgan 70, die durch die Leitung 69 durchtretende Arbeitsmittel menge durch das Durchfluss-Regelorgan 71 geregelt. Beide Organe 70 und 71 sind in ähn licher Weise wie das Durchfluss-Regelorgan 62 in der Leitung 61 vom Druck im entsprechen den Speisewasservorwärmer bzw. der zuge hörigen Leitung beeinflusst. Die gesamte, aus dem Rohrsystem entnommene Arbeitsmittel menge wird durch das Durchfluss-Regelorgan 55 gesteuert, welches vom Druck in dem in Speisewasser-Durchflussrichtungletzten Speise wasservorwärmer 12 beeinflusst ist.
Weiterhin sind in den Leitungen 67, 68 und 69 die Rück sehlagklappen 72, in den Anzapfdampfleitun gen 48 die Rücksehlagklappen 73 und in den Anzapfdampfleitungen 44 die Rücksehlag klappen 74 cingebaut.
Das Arbeitsmittel kann der Entnahmelei tung 54 von einer Stelle direkt hinter der in oder nahe der Brennkammer angeordneten Heizfläche 18 oder auch über eine am Ende des Dampferzeuger-Rohrsystems abzweigende Leitung 75 zugeführt werden. Die Ventile 76 und 77 gestatten die wahlweise Einschaltung einer der beiden Entnahmestellen.
Im Betrieb wird jeder Druckregler für die Durchflussorgane 55, 62, 70 und 71 auf einen festen Wert eingestellt. Sinkt der Druck des Anzapfdampfes in den Leitungen 48 und 52, beispielsweise bei Schwachlastbetrieb, unter diesen eingestellten Wert, so öffnen alle ge nannten Durchfluss-Regelorgane derart, dass der eingestellte Druck in den Speisewasser vorwärmern 10, 11 und 12 sowie in dem Speisewasserbehälter 7 konstant gehalten wird, während die Rückschlagklappen 73 und 53 schliessen. Insbesondere beim. Anfahren wird der ein gestellte Druckwert dem für die Speisewasser vorwärmer zulässigen Höchstwert entsprechen.
Auf diese Weise ist es möglich, die maximale Arbeitsmittelmenge, deren Wärmeinhalt das zuströmende Speisewasser aufnehmen kann, aus dem Rohrsystem zu entnehmen, während der restliche Teil des Arbeitsmittels nach Küh lung der Überhitzerheizfläehen 21 und 23 über die Bypassleitung 43 in den Kondensator 1 abgeleitet werden kann. Um möglichst schnell anfahren zu können, ist es von Vorteil, zu Beginn des Anfahrens das Arbeitsmittel durch die Leitung 75 am Ende des Dampferzeuger- Rohrsystems zu entnehmen, da es hier bereits früher höhere Temperaturen erreicht als un mittelbar hinter der Heizfläche 18.
Es ist besonders zweckmässig, wenn die Druckregler nach dem Anfahren derart einge stellt werden, dass sie nicht gleichzeitig, son dern nacheinander die zugehörigen Durch fluss-Regelorgane öffnen. Beispielsweise kann das Durchfluss-Regelorgan 55 bei einem Druck öffnen, der etwa 600%e des Anzapfdampf druckes in der ersten Leitung 48 bei Normal last entspricht.
Das Durchfluss-Regelorgan 70 könnte bei 50 % des Normalwertes des Anzapf dampfdruckes in der zweiten Leitung 48, das Durchfluss-Regelorgan 71 bei 40 % des Nor malwertes des Anzapfdampfdruekes in der dritten Leitueng 48 und das Durchfluss-Regel organ 62 bei 30% des Normalwertes des An- zapfdampfdruekes in der Leitung 52 öffnen. Auf diese Weise ist ein feinstufiger Übergang vom Normallast zum Schwaehlastbetrieb mög lich, weil verschiedene Speisewasservoiwä.rmer gleichzeitig sowohl vom Anzapfdiampf als von aus dem Rohrsystem entnommenen Dampf be heizt werden.
Die beiden d'argestelten Dampfkraftanla gen dienen lediglich der Erläuterung des Er- findungsgegenstandes. Es sind viele Abwand lungen möglich. Insbesondere wird die Zahl der Speisewasservorwärmer wesentlich grösser sein.
Es ist beispielsweise auch nicht immer nötig, bei den zwei Gruppen von Speisewasser- vorwärmern. gemäss Fig. 1 einen arbeitsmittel beheizten Speisewasservorwärmer hinter einem rauchgasbeheizten Vorwärmer anzuordnen. Ebenso kann das Arbeitsmittel an einer an dern als der dargestellten Stelle aus dem Rohrsystem abgeführt werden, wenn dort das Arbeitsmittel eine entsprechend hohe Tempe ratur besitzt.