DE1015818B - Zwangstrom-Dampferzeuger fuer sehr hohe Betriebsdruecke, insbesondere fuer ueberkritischen Druck - Google Patents

Description

• Zwangstrom-Dampferzeuger für sehr hohe Betriebsdrücke, insbesondere für überkritischen Druck Eine der Schwierigkeiten, die sic-h beim Zwangstrom-Dampferzeuger für sehr hohe Drücke, vor allem bei übearkritischern Druck, ergeben, liegt in der Beherrschung der Rohrwandstärken. je höher der Druck ist, um so, gröfl-er muß die Wandstärke der Rohre sein. Es darf aber ein gewisser Rohrdu;rchm,c,s,ser nicht überschritten werden. Das zwingt zur Anwendung einer 2rhöhten Zahl von parallel geschalteten Rohren entsprechend kleineren Durchmessers.
• Wenn der Zwangdurchlaufkessel eine bestimmte Dampfmenge bei einem bestimmten Druck liefern soll, so ist hierfür eine bestimmte Spei,sepumpenleistung aufzuwenden, da ja die Speisepumpe nicht nur Mittel zur Speisewasserförderung, sondern gleichzeitig Mittel zur Druckerhöhung ist. Die Speisepumpenleistung ist also durch die Auslegungswerte des X.,-ssc"ls bzstimmt. Der Druckabfall innerhalb des Durchlaufsystems ist aber eine Funk-tic>n des Rohrwid-erstandes, der uni so größer wird, je kleiner der Rohrquerschnitt der einzelnen Rohre ist. Ein Kessel mit cincr Vielzahl enger Rohre wird. also einen größeren Druckverlust ergeben als ein Kessel mit weniger Rohren entsprechend größeren Querschnitts. Hiervon ausgehend soll genläß der Erfindung der Zwangstrom-Dampferzeuger in zwei Heizflächensysizme verschiedenen Druckes aufgeteilt werden. In einürn crsten System steht er unter dem Druck der Sp#cis-,puinipe, und zwar- unter einem Druck, der wesentlich unter dein Betriebsdruck liegt. Der eigentlich,: Beitriebsdruck wird. erst in einem zweiten, strömungsmäßig nachgeschalteten Durchflußsystem dem eine: Druckerhöhungspumpe vorgeschaltet ist. Der Arbeitsdiuck des Kessels wird also k 11,cht wie bisher an der Was.sereintrittsseite durch die "C'ssel-speisepumpe hergestellt sondern erst in einem zv.-c,ittn Teilsystem, Es ist an sich bereits ein Verfahren. zur Nutzbarmachung ursprünglich schon vorhandener Kesselanlagen für niederen Druck mit später eingebauten Höchstdruckkesseln bekanntgeworden, beidern gleichfalls von zwei Keisselspeisepumpen Gebrauch gemacht wird, von denen die eine, nämlich die ursprünglich zur, Schaffung des Druckes im Niederdruckkessel dient, während die zweite zum Aufbau des im Ilochdruckkessel notwendigen Druckes vorges.,hen ist.
• Deiri-e"#-,niiber handelt es sich bei dem Dampferzeti,.-"2r nach der Erfindung aber nicht darum, eine solche Behelfslösung, unter Verwendung bereits vorliandc-ii-er zu schaffen, sondern es wird beewußt --in,- Aufteilung eines neu zu erstellenden Kessels in einen Kesselteil mit vollem Betriebsdruck und uInen zweiten l#-,.-ssel-teil mit unter diesem Betriebsdruck lic,gen,d#;:7n Druck vorgenommen. Weiterhin ist bei dem Dampferzeuger nach der Erfindung der mit geringerem Druck arbeitende Teil selbst ein Kesselteil, während bei dein bekannten Verfahren der ursprünglich vorhandene Kessel lediglich als Vorwärmer für den Hochdruckkessel Verwendung findet.
• Die Aufteilungs,stelle, legt man zweckmäßig zwisehen die Zone, in der die Ve.rdampfung beendet ist, und den ersten Überhitzer, wobei sich grundsätzlich nichts ändert, wenn der Dampf vor der Druckerhöhungspumpe schwach überhitzt ist. Hierdurch erzielt man den großen Vorteil, daß man im ersten Teil des Durchflußsystems infolge der geringeren D-ruckbeanspruchung Rohre größeren Querschnitts wählen kann, was sich insbesondere im Strahlungsraum günstig auswirkt. Die notwendigen großen Wandstärkrin bzw. kleineren Rohrdurchmesser beschränIzen sich dann auf den zweitenTeil des Systems, der insbesondere Überhitzer ist.
• Ma,n kann die beiden Durchlaufsysteme mit der zwischengeschalteten Druckerhöhungspumpe unmittelbar hintereinanderschalten, sofern nur die Fördermengen der bei-den Pumpen gleich sind, d. h. so-fern die Druckerhöhungspumpe jeweils die von der Speisepumpe, kommende, Arbeitsmittelmenge weiterfördert. Um etwaige Mengen-unterschiede der Förderung auszugleichen, kann es indessen zweckmäßig sein, hinter das erste Teilsystem einen Speicher (Trommel) einzuschalten, der eine etwaige Überschuß-menge des ersten Systierns vorüb,-r,-,eliennd aufnehmen und. eine etwaige Minderrnenge vorübergehend decken kann. Es braucht das nUT eine verhältnismäßig kleine Trommel zu sein. Auch regeltechnisch kann die neue, Anordnung Vorteile haben. Wenn ein Zwangdurchlaufkessel nicht mit anderen EC-esseln parallel arbeitet, sondern jeweils so viel Dampf zu liefern hat, wie die angeschlossene Turbine entsprechend ihrem Belastungszustand gerade benötigt, so. ist es nicht immer ganz einfach, Kessell-eistung und Turhinenbelastung schnell genug aufeinander abzustimmen. Die Schwierigkeiten sind bekannt und brauchen hier nicht im einzelnen erörtert zu werden. -#,7erwendet man jedoch gemäß der Erfindung die Druckerhöhungspumpe zusammen mit dem erwähnten Speicher und schafft man die Möglichkeit, die Druckerhöhungspumpe, die ja an sich fördermäßig mit der Speisepumpe gleichlaufen muß, getrennt zu regeln, so läßt sich hiermit eine, gute Anpassung der Dampflieferung an die Turbinenbelastung schaffen. Steigt b2ispiels-,veise dieLast plötzlich an, so gibt man zunächst in, bekannter Weise über den Kesselrügler ein Kommando, auf Wasser und Brennstoff, um die Dampfmenge zu vergrößern. Man kann aber jetzt gleichzeitig die-Druckerhöhungspumpeschneller laufen lassen, die dann. aus dem Speicher eine entsprechend große Dampfmenge entnimmt. Da die Durchlaufzeit des übrigen Heizflächensystems hierbei ausgeschaltet ist, tritt die bisher nicht vermeidbare Verzögerung in der Auswirkung des Regelbefehls nicht oder jedenfalls nicht mehr im bisherigen Maße ein. Bei plötzlicher Verminderung der TurbinenbeJastung läßt man Z3 dann die Druckerhöhungspumpe entsprechend weniger Z, fördern. _Man kann im üb.rigen die gleiche Regelung auch ohne Anwendung des Speichers durchführen, wenn es zulässig ist, den Druck im ersten Teilsystem um einen gewissen Betrag abzusenken oder ansteigen zu lassen..
• Das erste Teil#ys#tcm braucht nicht im Zwangdurchlauf betrieben zu werden, sondern kann auch ein Zwangtimlaufsystem sein. In diesem Falle! wird der erwähnte Speicher durch die Trommel gebildet, die zur Trcnnung des erzeugten Dampfes von der Umlauf--wassermenge erforderlich ist. Es wird auf dieseWeise die Möglichkeit geschaffen" einen Zwan,-umla-uflzessel mit überkritischem Enddruck zu betreiben. Es ist sogar möglich, unter bestimmten Voraussetzungen die Druckerhöhungspumpe auch beim Naturuinlauf kessel anzuwenden, falls bei diesem die Herabsetzung des Betriehsdruckes vor allem im Strablungsteil Vorteile bringt.
• In den Fig. 1 und 2 #sind zwei Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes schematisch dargestellt. Fig. 1 zeigt einen Zwangdurchlaufkessel. Das Speisewasser wird durch eine, Speistpumpel über ein Regelorgan 2 gef Grdert, und zwar mit einem Druck, der wesentlich -unter dem Betriebsdruck der Kesselanlage liegt (beispielsweise 150At bei 300At Betriebsdruck). Es durchströmt den Ekonorniser 3, den Strahlungserhitzer 4 und schließlich die Rtstverdampfungsfläche 5 im Ratichgaszug, in der der noch nicht verdampfte Teil des Arbeitsmittels in Dampf übergeführt wird, so daß aus der Heizfläche 5 trocken gesättigter oder schwach überhitzter Dampf austritt. Um auf den, Betriebs,druck zu kommen, ist jetzt eine Druckerhöhungspumpe 7 nachgeschaltet, die den Druck des aus der Heizfläche 5 kommenden Dampfes auf den Betriehsdruck des Kessels erhöht, 8 und 9 sind nachgeschaltet-- übe#rhitzerheizfiäch-en, die, für den höheren Betricbsdruck ausgelegt sind, der in der Frischdampfleitung verlangt wird. DerKesseldruck wird durch ein in der Heißdarnpflcitung 10 angeordneten Ventil 11 auf dem geforderten Wert gehalten.
• Weiter zeigt Fig. 1 den bereits erwähnten Speicher (Trommel 12) hinter dem Heizflächenteil 5 vor der Druckerhöhungspumpe 7. Diese wird durch einen regelbarün Motor 13 angetrieben, dessen Regelmittel bei 14 schematisch angedeutet sind. Es kann naturgemäß jede andere bekannte Art der Speisewasser-oder Pumpenregelung angew..endet werden. Durch die Einführung einer solchen Regelung ist es möglich, die Förd---rmcnge der Druckerhöhungspumpe 7 gegenüber der der Speisepumpe 1 zu verändern, d. h. beispi.-##lsw,-ise bei Lastanstieg vorübergehend zu steigern und bei Lastabscii#kung zu verringern. Sollte im Speicher 12 Wasser anfallen, so kann man es beispielsweise übcr ein-en Kühler 15 zur Speisepurnpe 1 zurückführen oder in einen Speisewasserbehälter einf üh ren.
• In Fig. 2 ist die Anwendung der Erfindung auf einen Zwa,ngumlauflzcssel schematisch dargestellt. Die Trommel 12 ist hier erforderlich, um die im Umlaufsystem durch die Pumpe17 umgewälzte Arbeitsmittelmenge in Dampf und Flüssigkeit zu trennen. Das Speistwasser wird von der Pumpe 1 über Vorwärmer 16 und Ekonorniser 3 in die Trommel 12 gefördert, deren Druck- wesentlich unter dem Betriebsdruck der Kesselanlage liegt. Das der Trommel nachgeschaltete System höheren Druck-es ist das gleiche wie im Falle der Fig. 1.

Claims (1)

1. PATENTANSPROCHF- 1. Zwaligstrom-Dampferzeuger für sehr- hohe Betriebsdrücke, insbesondere für überkritischen Druck, dadurch gekennzeichnet, daß strörn-ungsmäßig hinter einen ersten Teil des Durchflußsystems, der von der Speisepumpe mit einem unter dem Betriebsdruck liegenden Druck betrieben wird, ein zweiter 'feil für den Betriebsdruck ge-schaltet ist und vor diesen zweiten Teil eine Druckerhöhungspumpe geschaltet ist, 2. Dampferzeuger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufteilungsstelle in die beiden Heizflächensysteme verschiedenen Druckes zwischen Verdampfungsteil und Überhitzer liegt. 3. D#ampferzcuger nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet daß hinter dem Verdampfungste-il, aber vor der Druckerhöhungspurnpe, in an sich bekannter Weise ein Speicher (Trommel) eingeschaltet ist. 4. Dampferzeuger nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckerhöliun,-spump-c getrennt regelbar ist. 5. Verfahren zum Betreiben eines Dampferzeugers nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das erste- als Zwangumlaufsystem ausgebildete Küsselsystem mit unterkritischem, das zweite, als Durchl#ufsystem ausgebildete, hinter der Druckerhöhungspumpe mit überkritischem Druck betrieben wird. In Betracht gezogene Druckschriften: Sch,%N"eizeriseli,e Patentschrift Nr. 108 566.