<B>Einrichtung zum Antrieb von Hilfsmaschinen in einer</B> Hochdruck-Dampfkraftanlage. Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Antrieb von Hilfsmaschinen in einer Hoclidruek-Dampfkraftanlage, in der eine Speisepumpe von einer Hilfsmaschine ange trieben wird und bei abnehmender Belastung der Anlage mit. verminderter Drehzahl arbeitet.
Bekanntlich spielt bei IIoehdruck-Dampf- kraftanlagen die Grösse der Eigenbedarfs- leistung, das heisst die im Zusammenhange mit den Eigenbedarfsantrieben aufzuwendende Leistung, eine erhebliche Rolle, liegt doch z. B.
der Eigenbedarf einer modernen Hoehdruck- Dampfkraftanlage mit 65 bis 80 at Kessel druck je nach Bauweise der Kessel und Feue- run-sart etwa. zwisehen q und 81/o der er zeugten Höehstleistung, was den Brennstoff kostenanteil entsprechend belastet. Folglich ist es wichtig, dass der Antrieb der Eigen bedarfsversorgung neben der Forderung nach Sicherheit vor allem auch die Forderung nach bestmöglicher Wirtschaftlichkeit. erfüllt.
Um dem Reehnung zu tragen, ist. es schon bekannt, für den Antrieb der Speisepumpen, die neben den Kühlwasserpumpen und den Dainpfkesselgebläsen die grössten Energiever- brauelier von Dampfkraftanlagen sind, an Stelle eines elektrischen Antriebes eine Hilfs- danipfturbine vorzusehen.
Auch ist. allgemein bekannt, dass sieh er hebliehe Leistungsersparnisse bei Teillasten er zielen lassen, wenn für den Antrieb der Speise pumpen an Stelle eines solchen mit konstanter Drehzahl ein Antrieb mit Drehzahlverstel lung vorgesehen wird. Die Verwirklichung dieses Gedankens ist. insbesondere dann mög lich, wenn der Antrieb durch eine Hilfsdampf turbine erfolgt.
Dabei können zweckmässig die Dampfeinlassorgane einer solchen Hilfs- dainpfturbine von einem Differenzdruckregler eingestellt werden, das heisst von einem Regler, der die Differenz des Druckes vor und nach dem Speiseventil des Kessels der Dampfkraft anlage konstant hält, welches Speiseventil je nach der Belastung der Anlage von einem andern Regler verstellt wird.
Um die Eigenbedarfsleistung einer Hoch druck-Dampfkraftanlage auch bei Teilbela stungen auf ein -Mindestmass herabzudrüeken, treibt nun gemäss vorliegender Erfindung die die Speisepumpe betätigende Hilfsmasehine noch einen Hilfsgenerator an, dessen Frequenz bei sinkender Leistung der Dampfkraftanlage abnimmt und der mindestens einen Motor zum Antreiben einer weiteren Hilfsmaschine der Anlage, bei der eine Drehzahlsenkung bei ab nehmender Leistung der Anlage ebenfalls er wünscht ist, mit Strom speist.
Die zum Antreiben der Speisepumpe und des Hilfsgenerators dienende Hilfsmaschine kann eine mit der Hauptturbine der Anlage entnommenem Dampf betriebene Dampftur bine, eine mit Feuergasen oder mit unter Druck befindlichem Naturgas gespeiste Gas turbine, eine Heissluftturbine oder selbst. eine Dieselmaschine sein.
Der Hilfsgenerator kann z. B. Motoren mit Strom speisen, die eine Kühlwasserpumpe bzw. eine Kondensatpumpe oder anderweitige Hilfs- pumpen der Dampfkraftanlage antreiben. Da bei ist nicht nur die bei Teillasten für den Antrieb dieser Hilfspumpen verbrauchte Lei stung verhältnismässig klein, sondern bei Teil lasten wird auch die unerwünschte Druck erhöhung am Austritt der Hilfspumpen, wie sie sieh z. B. bei konstanter Pumpendrehzahl und Drosselung mittels eines nach dem Druck stutzen eingebauten Schiebers ergibt, vermin dert. Im Zusammenlange mit der Kühl wasserpumpe lässt sich noch der weitere Vor teil erzielen, dass bei Teillasten eine selbst tätige Anpassung der Kühlwassermenge an die Abdampfmenge der Turbogruppe erfolgt.
Ähnlich wie für die verschiedenen Hilfs pumpen von Dampfkraftanlagen liegen die Verhältnisse auch für die Gebläse der Kessel einrichtung und für die Kühlventilatoren des Nutzleistungsgenerators, bei denen die Strö mungswiderstände mit dem Quadrat der Ge schwindigkeit der Fördergase, also angenähert mit dem Quadrat der Belastung der betref fenden Hilfsgruppe wachsen.
Auf den beiliegenden Zeichnungen sind verschiedene beispielsweise Ausführungsfor men des Erfindungsgegenstandes in verein fachter Darstellungsweise veranschaulicht, und zwar zeigt: Fig. 1 eine Hochdruck-Dampfkraftanlage, in der die Hilfsmaschine, welche die Speise pumpe und einen Hilfsgenerator antreibt, mit aus der Hauptturbine der Anlage entnom menem Dampf betrieben wird, Fig. 2 eine Ausführungsform, in welcher die Hilfsmaschine, welche die Speisepumpe und einen Hilfsgenerator antreibt, mit Heiss luft betrieben wird, Fig.3 eine der Fig. 2 ähnliche Ausfüh rungsform, mit.
dem Unterschied jedoch, dass der Lufterhitzer nicht als besonders gefeuerter Erhitzer ausgebildet, sondern im Feuerraum der Kesseleinrichtung der Dampfkraftanlage untergebracht ist, und Fig. 4 zeigt eine vierte Ausführungsform, bei welcher die die Speisepumpe und einen Hilfsgenerator antreibende Hilfsmaschine eine Gasturbine ist, die mit Abgasen eines unter Druck stehenden Lufterhitzers betrieben wird. In Fig. 1 bezeichnet 1.
die Iloelldruek- und 2 die Niederdruekturbine einer Hoehdruek- Dampfkraftanlage, deren Kesseleinrichtung mit dem Bezugszeichen 3 belegt ist. 4 bezeich net ein dieser Kesseleinrichtung 3 zugeord netes Gebläse, das von einem Hilfsmotor 5 an getrieben wird. Im weiteren bezeichnet 6 eine Speisepumpe, die Kondensat aus einem Speise wasserspeieher und Entgaset 7 ansaugt und durch eine durch den Linienzug 8 angedeutete Leitung in die Kesseleinrichtung 3 fördert. Nach erfolgter Inbetriebsetzung der Anlage steht der Speicher und Entgaset 7 unter Druck. Ferner bezeichnet 9 ein von der Be lastung der Anlage gesteuertes Speiseventil.
das in die Leitung 8 eingebaut ist.. Die Speisepumpe 6 wird von einer Hilfsdampf- turbine 10 angetrieben. Während der Periode des Anfahrens bei kleiner Belastung und beim Abstellen der Dampfkraftanlage erhält diese Hilfsdampfturbine 10 Dampf durch eine Lei tung 11 und über ein Einstellventil 1.2 aus dem Speicher 7, während sie bei normalen Betriebsverhältnissen mit aus der Hoehdruek- turbine 1 entnommenem Dampf betrieben wird. In die betreffende Entnahmeleitung 13 ist ein einstellbares Ventil 1-I eingebaut.
Die Einlassventile 12 und 14 stehen miteinander in Wirkungsverbindung, und sie werden von einer Regeleinrichtung 15 so eingestellt, dass die Druckdifferenz vor und hinter dem. ge steuerten Speiseventil 9 bei allen Belastungen der Dampfkraftanlage konstant bleibt.
Die Hilfsdampfturbine 10 treibt auch noch einen als Drehstromgenerator ausgebildeten Hilfsgenerator 16 an, dessen Frequenz bei sin kender Leistung der Dampfkraftanlage ab nimmt und der an ein Ililfslletz 28 angeschlos sen ist. An dieses Hilfsnetz 28 variabler Fre quenz ist mindestens ein Motor zum Antrei ben einer weiteren Hilfsmaschine, bei der eine Drehzahlsenkung bei abnehmender Leistung, der Anlage ebenfalls erwünscht ist, ange schlossen.
Im besonderen sind bei der gezei-- ten Ausführunr.;sforni an das Hilfsnetz 28 einmal der bereits erwähnte Motor 5 zum An treiben des Kesselgebläses -1 und sodann Mo toren 17, 18, 19 und 20 angeschlossen. Von diesen treibt der Motor<B>1.7</B> die Kühlwasser pumpe 21 für den Kondensator 22 der Dampf kraftanlage an. Der Motor 18 treibt eine der Speisepumpe 6 vorgeschaltete Kondensat- pumpe 23 an, die das Kondensat durch ein Leistungssystem, welches durch den gestri chelten Linienzug 24 angedeutet ist, in den Speisewasserspeicher und Entgaser 7 fördert.
Der Motor 19 betätigt eine einem Vorwärmer- system 25 zugeordnete Hilfskondensatpumpe 26, und der Motor 20 treibt eine Hilfskon- densat.pumpe 32 an. Ein Motor 27, welcher nicht an das den Motoren 5, 17, 18, 19 und 20 gemeinsame Hilfsnetz 28 angeschlossen ist, treibt eine einem zweiten Vorwärmersystem 29 zugeordnete Hilfskondensatpumpe 30 an. Der Abdampf der Hilfsturbine 10 wird in einem Hilfskondensator 31 niedergeschlagen, aus dem das Kondensat von der bereits erwähnten Hilfspumpe 32 angesaugt und durch eine ebenfalls in gestrichelten Linien dargestellte Leitung 33 in das Leitungssystem 24 gefördert wird.
Der Abdampf der Hilfsdampfturbine 10 kann gewünschtenfalls mindestens teilweise in nicht gezeigter Weise auch in einem Speise wasservorwärmer der Dampfkraftanlage nie dergeschlagen werden. Ferner kann der Hilfs generator 16 in nicht gezeigter Weise einen Motor mit Strom speisen, der mindestens einen Kühlventilator für den Nutzleistungsgenerator 30 der Dampfkraftanlage antreibt. Im wei teren kann der Hilfsgenerator einen Motor mit Strom speisen, der eine nicht gezeigte Kohlenmühle, welche der Kesseleinrichtung 3 zugeordnet ist, antreibt.
In den Fig. 2 bis 4 sind Ausführungsfor men gezeichnet, bei denen von der in der Kesseleinrichtung der Hochdruek-Dampfkraft- anlage benötigten Verbrennungsluft ein gewis ser Anteil verdichtet und nach einer anschlie ssenden Erhitzung in einer Heissluftturbine entspannt wird. Die Verhältnisse sind dabei so getroffen, dass diese Heissluftturbine einmal die Verdichtungsarbeit für jenen Verbren nungsluftanteil deckt.
Daneben wird durch die Heissluftturbine selbst, oder dann durch eine Gasturbine, in welcher einem besonders gefeuerten, der Heissluftturbine zugeordneten Lufterhitzer entströmende Abgase entspannt werden, noch höchstens eine Leistung erzeugt, welche praktisch dem Leistungsbedarf minde stens des Teils der Hilfsmaschinen der Dampf kraftanlage entspricht, für die eine Drehzahl senkung bei abnehmender Leistung der Anlage ebenfalls erwünscht ist. Nachstehend werden diese in den Fig. 2, 3 und 4 dargestellten Aus führungsformen einzeln noch eingehender be schrieben.
In Fig.2 bezeichnet 40 die Hauptturbine einer Hochdruck-Dampfkraftanlage, der Be triebsdampf durch eine Leitung 41 aus einer Kesseleinrichtung 42 zuströmt. Diese Haupt turbine 40 treibt einen Nutzleistungsgenerator 43 an. 44 bezeichnet eine Speisepumpe, welche aus einem Speisewasserspeicher und Entgaser 45 Kondensat ansaugt und durch eine Lei tung 46 in ein Röhrensystem der Kesselein richtung 42 fördert. Der Antrieb der Speise pumpe 44 erfolgt durch eine Hilfseinrichtung, welche einen Verdichter 47, ein Heizsystem 48, eine Heissluftturbine 49 und einen besonders gefeuerten Erhitzer 50 aufweist.
Etwa ein Drittel der Verbrennungsluft, welche in der mit Überdruck in der Brennkammer arbeiten den Kesseleinrichtung 42 benötigt wird, wird vom Hilfsverdichter 47 aus der Umgebung angesaugt, dann im Heizsystem 48, welches im Erhitzer 50 untergebracht ist, durch in direkte Wärmezufuhr auf höhere Temperatur gebracht und anschliessend in der Hilfsheiss luftturbine 49 entspannt. Die Abluft der letzteren gelangt in den Erhitzer 50. Die in diesem besonders gefeuerten Lufterhitzer 50 erzeugten Verbrennungsgase strömen durch eine Leitung 51 in die Brennkammer der Dampfkesseleinrichtung 42, wo sie sich mit dem von einer Kohlenmühle 511 herkommen den Brennstoff mischen.
Die Hilfsheissluftturbine 49 treibt. ausser dem Verdichter 47 und der Speisepumpe 44 noch einen Hilfsgenerator 52 an, dessen Fre quenz bei sinkender Leistung der Dampf kraftanlage abnimmt und der Strom an ein Netz 62 mit variabler Frequenz abgibt. An dieses Netz 62 sind Motoren 53, 54, 55 und 56 angeschlossen, die verschiedene Hilfsmaschi nen der Dampfkraftanlage antreiben. So treibt der Motor 53 einen Ventilator 57 an, welcher die Abgase aus der Kesseleinrichtung 42 ab saugt. Der Motor 54 treibt einen Verdichter 58 an, welcher den übrigen Teil der in der Brennkammer der Kesseleinrichtung 42 noch benötigten Verbrennungsluft fördert; die Druckleitung <B>581</B> dieses Verdichters 58 ist an die weiter oben erwähnte Leitung 51 ange schlossen.
Der Motor 55 treibt die Haupt kondensatpumpe 59 und der Motor 56 die Kühlwasserpumpe 61 der Dampfkraftanlage an. Der Gruppe: Verdichter 47, Hilfsheiss luftturbine 49, Speisepumpe 44 und Hilfs generator 52 ist noch ein Motor 63 zugeordnet, der von einem besonderen Netz 64 gespeist wird und so zum Anfahren dieser Gruppe dienen kann.
Bei der in Fig.2 gezeigten Ausführungs form sind .die Verhältnisse so gewählt, dass die von der Hilfsheissluftturbine 49 erzeugte Leistung normalerweise gerade den Leistungs verbrauch des Verdichters 47, der Speise pumpe 44 und der Motoren 53, 54, 55 und 56 deckt.
Unter Umständen kann es bereits genügen, wenn nur ein Teil der Abluft der Hilfsheiss- luftturbine 49 in den Lufterhitzer 50 geleitet. wird; ebenfalls kann es schon genügen, wenn nur ein Teil der in diesem Erhitzer 50 erzeug ten Verbrennungsgase in den Brennraum der Kesseleinrichtung 42 übergeführt wird. Fer ner kann die Abluft der Hilfsheissluftturbine 49 in nicht gezeigter Weise mindestens teil weise zur Zwischenüberhitzung des in der Dampfkraftanlage erzeugten Dampfes ver wendet werden.
Die in Fig.3 gezeigte Ausführungsform unterscheidet sich von der in Fig. 2 gezeigten im wesentlichen nur darin, dass ein Heiz- system 65, in welchem der von einem Ver dichter 66 aus der Umgebung angesaugte Teil der in der Brennkammer der Kesseleinrich tung 67 benötigten Verbrennungsluft durch indirekte Wärmezufuhr zu erhitzen ist, um hernach in einer Hilfsheissluftturbine 68 ent spannt ztt werden, nicht in einem besonders gefeuerten Lufterhitzer,
sondern im Feuer raum der Kesseleinriehtung 67 selbst unterge bracht ist, was eine Vereinfaehung der An lage und auch des Betriebes ermöglicht. Der Vollständigkeit halber sei noch erwähnt, dass in Fig. 3 das Bezugszeichen 69 eine Speise pumpe und 70 einen Hilfsgenerator bezeichnet. Letzterer wird, wie übrigens auch der Ver dichter 66, von der Hilfsheissluftturbine 68 an getrieben.
In Fig.4 bezeichnet<B>71</B> einen Verdichter. welcher einen Teil der in der Brennkammer der Kesseleinrichtung 72 benötigten Verbren nungsluft aus der Umgehung ansaugt und in ein Heizsystem 73 fördert; letzteres ist. in einem besonders gefeuerten Erhitzer 74 unter gebracht. Die in diesem Erhitzer 74 durch indirekte Wärmezufuhr auf höhere Tempera tur gebrachte, verdichtete Luft wird in einer Hilfsheissluftturbine 75 entspannt. Die der Turbine 75 zuströmende Illeissluftmene ist so bemessen, dass die von dieser Turbine erzeugte Leistung gerade ausreicht, um den Verdichter 71 anzutreiben.
Ein Teil der vom Verdiehter 77. verdichteten Luft wird vor dem Heizsv stein 73 abgezweigt und gelangt durch eine Leitung 76 in den Feuerraum des Erhitzers 74, so dass dieser Feuerraum unter Druck steht. Die in letzterem erzeugten Verbrennungsgase gelan gen in eine Gasturbine 77, wo sie entspannt werden. Die Gasturbine 77 treibt eine Speise pumpe 78 und einen Hilfsgenerator 79 an; letzterer entspricht. dem Hilfsgenerator 52 der Fig. 2 bzw. dem Hilfsgenerator 70 der Fig. 3. Die Abgase der Gasturbine 77 gelangen durch eine Leitung 80 in eine Leitung 81, an die auch die Abluftleitung 82 der Heissluftturbine 75 angeschlossen ist.
Die Leitung 87. mündet in die Brennkammer der Kesseleinrichtung 7'', welche somit mit. Überdruck arbeitet. Sowohl die Abluft. der Heissluftturbine 75 als auch die Abgase der Gasturbine 77 dienen in dieser Brennkammer als Verbrennungsluft. Die in dieser Brennkammer im weiteren noch be nötigte Verbrennungsluft wird von einem Ver dichter 83 durch eine Leitung 84 in die er wähnte Leitung 81 gefördert. In Verbindung mit. der Hilfsgasturbine 77 ist noch eine BZ-- passleitung 85 mit eingebautem Ventil 86 vor gesehen, welche eine Verbindung zwischen Ein tritts- und Austrittsleitung dieser Gasturbine 77 herzustellen gestattet.
Je nach der Ein stellun- des Ventils 86 kann eine kleinere oder grössere Menge der aus dem Feuerraum des Erhitzers 74 entströmenden Heizgase die Hilfsgasturbine 77 umgehen, womit sich deren Leistungsabgabe beeinflussen lässt. Das in die Bppassleitung 85 eingebaute Ventil 86 steht mit einer Reglereinrichtung 87 in '@'irkungs- verbindung, mit deren Hilfe sich die Druck differenz vor und hinter dem gesteuerten Speiseventil 88 der Kesseleinrichtung 72 kon stant halten lässt.
Der Vollständigl@eit halber sei noch er wähnt, class 89 eine Leitung bezeichnet, durch welche die Abgase der Kesseleinrichtung 72 abströmen können. Ferner bezeichnet 90 einen Motor, der sich mit der Hilfsheissluft turbine 75 kuppeln lässt und an ein beson deres Netz 91 angeschlossen ist, so dass er, sowohl zum Anfahren der Gruppe 71, 75 als auch zur Abgabe von Verdichterleistung dienen kann, falls einmal die Luftturbine 75 nicht, restlos die Leistung aufbringen sollte, welche der Hilfsv erdichter 71 verbraucht.
Die Abgase der Hilfsgasturbine 77 brau chen nicht restlos in den Brennraum der Kes seleinrichtung 72 übergeführt zu werden; sie können nämlich mindestens teilweise zur Zwi schenüberhitzung des in der Dampfkraftanlage erzeugten Dampfes ausgenutzt werden.
Wenn die Kesseleinriehtung der Dampf kraftanlage mit Überdruck in der Brennkam- mer arbeitet, so kann die Hilfsgasturbine, welche die Speisepumpe und den Hilfsgenera tor antreibt, auch mit mindestens einem Teil der aus der Brennkammer der Kesseleinrich tung entströmenden Gasen betrieben werden.
In Hochdruek-Dampfkraftanlagen der hier in Frage kommenden Art wird zuweilen als Brennstoff ein unter Druck stehendes Natur gas verwendet. In einem solchen Falle emp fiehlt es sich, einen Teil dieses Naturgases vor der Einführung in die Kesseleinriehtung in einer Hilfsgasturbine zu entspannen, welche die Speisepumpe der Dampfkraftanlage und den Hilfsgenerator antreibt, der Strom an Motoren liefert, die weitere Hilfsmaschinen der Anlage anzutreiben haben. Dabei kann es zweckmässig sein, das unter Druck stehende, als Brennstoff dienende Naturgas vor seiner Entspannung in der Hilfsgasturbine in einem Wärmeaustauscher zu erhitzen, was z. B. in der Kesseleinrichtung der Dampfkraftanlage meschehen kann.
Schliesslich sei noch erwähnt, dass die Hilfsmaschine, welche die Speisepumpe und den plilfsa-enerator antreibt, auch als Diesel maschine ausgebildet sein kann.
Die beschriebenen Einrichtungen zum An trieb von Hilfsmaschinen in Hochdruck- Dampfkraftanlagen ermöglichen, den Gesamt wirkungsgrad solcher Anlagen zu erhöhen, wobei die eigentliche Dampfkraftanlage in allen ihren Hauptelementen unverändert blei ben kann. Dabei lässt sich die Leistungsabgabe der Hilfsmaschine, welche ausser der Speise pumpe auch noch einen Hilfsgenerator an treibt, an den Leistungsbedarf verschiedener Hilfsmasehinen der Anlage durch Regelung der durch jene Hilfsmaschine strömenden Ar beitsmittelmenge und der dieser 'Menge zu geführten Wärme gut. anpassen.
<B> Device for driving auxiliary machines in a </B> high-pressure steam power plant. The invention relates to a device for driving auxiliary machines in a Hoclidruek steam power plant, in which a feed pump is driven by an auxiliary machine and with decreasing load on the system. reduced speed works.
It is well known that in high-pressure steam power plants the size of the self-consumption power, that is to say the power to be expended in connection with the self-consumption drives, plays a significant role. B.
the own requirements of a modern high-pressure steam power plant with 65 to 80 at boiler pressure, depending on the design of the boiler and type of firing, for example. between q and 81 / o of the maximum output generated, which puts a corresponding burden on the fuel cost. Consequently, it is important that the drive for self-supply needs not only the requirement for security, but also, above all, the requirement for the best possible economic efficiency. Fulfills.
To bear the rejection is. It is already known to provide an auxiliary Danipt turbine instead of an electric drive for the drive of the feed pumps, which, in addition to the cooling water pumps and the Dainpfkesselgebläsen, are the largest energy consuming units in steam power plants.
Also is. It is well known that he can see significant power savings at partial loads if a drive with speed adjustment is provided for driving the feed pumps instead of such a constant speed drive. The realization of this thought is. especially possible, please include if the drive is carried out by an auxiliary steam turbine.
The steam inlet organs of such an auxiliary steam turbine can expediently be set by a differential pressure regulator, that is to say by a regulator that keeps the pressure difference upstream and downstream of the feed valve of the boiler of the steam power plant constant, which feed valve depends on the load on the plant another controller is adjusted.
In order to reduce the self-consumption of a high-pressure steam power plant to a minimum level even with partial loads, the auxiliary machine operating the feed pump now drives an auxiliary generator, the frequency of which decreases when the steam power plant's power drops, and the at least one motor to drive another Auxiliary machine of the system, in which a speed reduction with decreasing power of the system, he also wants, feeds with electricity.
The auxiliary machine used to drive the feed pump and the auxiliary generator can be a steam turbine operated with the main turbine of the system, a gas turbine fed with fire gases or pressurized natural gas, a hot air turbine or even a diesel machine.
The auxiliary generator can, for. B. feed motors with electricity that drive a cooling water pump or a condensate pump or other auxiliary pumps of the steam power plant. Since not only is the Lei stung consumed at partial loads for driving these auxiliary pumps relatively small, but at partial loads, the unwanted pressure increase at the outlet of the auxiliary pumps, as you can see z. B. at constant pump speed and throttling by means of a built-in slide after the pressure port results, vermin changed. In conjunction with the cooling water pump, the further advantage can be achieved that, at partial loads, the amount of cooling water is automatically adapted to the amount of exhaust steam from the turbo group.
Similar to the various auxiliary pumps in steam power plants, the conditions for the blowers of the boiler equipment and for the cooling fans of the power generator, in which the flow resistances are equal to the square of the speed of the conveying gases, i.e. approximate to the square of the load on the relevant components Help group grow.
On the accompanying drawings, various exemplary Ausführungsfor men of the subject invention are illustrated in a simplified manner of representation, namely: Fig. 1 shows a high-pressure steam power plant in which the auxiliary machine, which drives the feed pump and an auxiliary generator, is removed from the main turbine of the system Menem steam is operated, Fig. 2 shows an embodiment in which the auxiliary machine which drives the feed pump and an auxiliary generator is operated with hot air, Fig.3 an embodiment similar to that of FIG. 2, with.
the difference, however, is that the air heater is not designed as a specially fired heater, but is housed in the combustion chamber of the boiler device of the steam power plant, and FIG. 4 shows a fourth embodiment in which the auxiliary machine driving the feed pump and an auxiliary generator is a gas turbine, which with exhaust gases a pressurized air heater is operated. In Fig. 1, 1 denotes.
the Iloelldruek turbine and 2 the low-pressure turbine of a high-pressure steam power plant, the boiler device of which is given the reference number 3. 4 denotes a boiler device 3 zugeord netes fan, which is driven by an auxiliary motor 5 on. In the following, 6 denotes a feed pump which sucks in condensate from a feed water storage and degassing 7 and conveys it through a line indicated by the line 8 into the boiler device 3. After the system has been commissioned, the storage and degassing unit 7 is under pressure. Furthermore, 9 denotes a load valve controlled by the loading of the system.
which is built into the line 8. The feed pump 6 is driven by an auxiliary steam turbine 10. During the period of start-up with low load and when the steam power plant is switched off, this auxiliary steam turbine 10 receives steam through a line 11 and via an adjusting valve 1.2 from the memory 7, while it is operated under normal operating conditions with steam taken from the high-pressure turbine 1. An adjustable valve 1-I is built into the relevant extraction line 13.
The inlet valves 12 and 14 are operatively connected to one another, and they are set by a control device 15 so that the pressure difference before and after the. ge controlled feed valve 9 remains constant for all loads on the steam power plant.
The auxiliary steam turbine 10 also drives an auxiliary generator 16 designed as a three-phase generator, the frequency of which decreases when the power of the steam power plant sinks and which is connected to an Ililfslletz 28. To this auxiliary network 28 of variable Fre quency is at least one motor for Antrei ben another auxiliary machine, in which a speed reduction with decreasing power, the system is also desired, is connected.
In particular, the already mentioned motor 5 for driving the boiler fan -1 and then motors 17, 18, 19 and 20 are connected to the auxiliary network 28 in the embodiment shown. Of these, the motor <B> 1.7 </B> drives the cooling water pump 21 for the condenser 22 of the steam power plant. The motor 18 drives a condensate pump 23 connected upstream of the feed pump 6, which pumps the condensate through a power system, which is indicated by the dashed line 24, into the feed water storage tank and degasser 7.
The motor 19 actuates an auxiliary condensate pump 26 assigned to a preheater system 25, and the motor 20 drives an auxiliary condensate pump 32. A motor 27, which is not connected to the auxiliary network 28 common to motors 5, 17, 18, 19 and 20, drives an auxiliary condensate pump 30 assigned to a second preheater system 29. The exhaust steam from the auxiliary turbine 10 is precipitated in an auxiliary condenser 31, from which the condensate is sucked in by the auxiliary pump 32 already mentioned and conveyed into the conduit system 24 through a conduit 33 also shown in dashed lines.
The exhaust steam of the auxiliary steam turbine 10 can, if desired, at least partially in a manner not shown in a feed water preheater of the steam power plant never be beaten. Furthermore, the auxiliary generator 16 can feed a motor with electricity in a manner not shown, which drives at least one cooling fan for the useful power generator 30 of the steam power plant. In white direct the auxiliary generator can feed a motor with electricity, which drives a coal mill, not shown, which is assigned to the boiler device 3.
In FIGS. 2 to 4, embodiments are drawn in which a certain proportion of the combustion air required in the boiler device of the high-pressure steam power plant is compressed and, after subsequent heating, is expanded in a hot air turbine. The conditions are such that this hot air turbine covers the compression work for that part of the combustion air.
In addition, the hot air turbine itself, or then a gas turbine, in which a specially fired, the hot air turbine associated with exhaust gases escaping exhaust gases are expanded, generated at most a power that practically corresponds to the power requirement at least of the part of the auxiliary machines of the steam power plant, for a speed reduction with decreasing performance of the system is also desirable. Below, these in Figs. 2, 3 and 4 illustrated embodiments are individually described in more detail be.
In FIG. 2, 40 denotes the main turbine of a high-pressure steam power plant, the operating steam flowing through a line 41 from a boiler device 42. This main turbine 40 drives a power generator 43. 44 denotes a feed pump which sucks in condensate from a feed water storage tank and degasser 45 and conveys it through a line 46 into a pipe system of the Kesselein device 42. The feed pump 44 is driven by an auxiliary device which has a compressor 47, a heating system 48, a hot air turbine 49 and a specially fired heater 50.
About a third of the combustion air, which is required in the boiler device 42 working with overpressure in the combustion chamber, is sucked in from the environment by the auxiliary compressor 47, then brought to a higher temperature in the heating system 48, which is housed in the heater 50, by direct heat supply and then relaxed in the auxiliary hot air turbine 49. The exhaust air from the latter reaches the heater 50. The combustion gases generated in this specially fired air heater 50 flow through a line 51 into the combustion chamber of the steam boiler device 42, where they mix with the fuel coming from a coal mill 511.
The auxiliary hot air turbine 49 drives. In addition to the compressor 47 and the feed pump 44, an auxiliary generator 52 is connected, the frequency of which decreases as the power of the steam power plant decreases and the current is supplied to a network 62 with a variable frequency. Motors 53, 54, 55 and 56 are connected to this network 62 and drive various auxiliary machines of the steam power plant. The motor 53 drives a fan 57, which sucks the exhaust gases from the boiler device 42. The motor 54 drives a compressor 58 which conveys the remaining part of the combustion air still required in the combustion chamber of the boiler device 42; the pressure line <B> 581 </B> of this compressor 58 is connected to the line 51 mentioned above.
The motor 55 drives the main condensate pump 59 and the motor 56 drives the cooling water pump 61 of the steam power plant. The group: compressor 47, auxiliary hot air turbine 49, feed pump 44 and auxiliary generator 52 is also assigned a motor 63 which is fed by a special network 64 and can thus be used to start this group.
In the embodiment shown in FIG. 2, the ratios are selected so that the power generated by the auxiliary hot air turbine 49 normally just covers the power consumption of the compressor 47, the feed pump 44 and the motors 53, 54, 55 and 56.
Under certain circumstances, it can already be sufficient if only part of the exhaust air from the auxiliary hot air turbine 49 is passed into the air heater 50. becomes; It can also be sufficient if only part of the combustion gases generated in this heater 50 is transferred into the combustion chamber of the boiler device 42. Fer ner, the exhaust air of the auxiliary hot air turbine 49 can be used in a manner not shown at least partially for reheating the steam generated in the steam power plant.
The embodiment shown in FIG. 3 differs from that shown in FIG. 2 essentially only in that a heating system 65, in which the part sucked in from the surroundings by a compressor 66, is required in the combustion chamber of the boiler device 67 Combustion air is to be heated by indirect heat supply in order to be subsequently relaxed in an auxiliary hot-air turbine 68, not in a specially fired air heater,
rather, it is housed in the combustion chamber of the boiler unit 67 itself, which enables the system and operation to be simplified. For the sake of completeness, it should also be mentioned that in FIG. 3 the reference numeral 69 denotes a feed pump and 70 denotes an auxiliary generator. The latter is, by the way, also the Ver denser 66, driven by the auxiliary hot air turbine 68 on.
In FIG. 4, <B> 71 </B> denotes a compressor. which sucks in part of the combustion air required in the combustion chamber of the boiler device 72 from the bypass and feeds it into a heating system 73; the latter is. placed in a specially fired heater 74 under. The compressed air brought to a higher tempera ture in this heater 74 by indirect heat supply is expanded in an auxiliary hot air turbine 75. The Illeissluftmene flowing into the turbine 75 is dimensioned such that the power generated by this turbine is just sufficient to drive the compressor 71.
Part of the air compressed by the condenser 77 is branched off in front of the heater block 73 and passes through a line 76 into the furnace of the heater 74, so that this furnace is under pressure. The combustion gases generated in the latter gelan conditions in a gas turbine 77, where they are expanded. The gas turbine 77 drives a feed pump 78 and an auxiliary generator 79; the latter corresponds. the auxiliary generator 52 of FIG. 2 or the auxiliary generator 70 of FIG. 3. The exhaust gases from the gas turbine 77 pass through a line 80 into a line 81 to which the exhaust air line 82 of the hot air turbine 75 is also connected.
The line 87 opens into the combustion chamber of the boiler device 7 ″, which is thus with. Overpressure works. Both the exhaust air. the hot air turbine 75 and the exhaust gases from the gas turbine 77 serve as combustion air in this combustion chamber. The combustion air that is still required in this combustion chamber is conveyed by a Ver denser 83 through a line 84 into the line 81 mentioned. Combined with. The auxiliary gas turbine 77 is also provided with a BZ pass line 85 with a built-in valve 86, which allows a connection to be established between the inlet and outlet lines of this gas turbine 77.
Depending on the setting of the valve 86, a smaller or larger amount of the heating gases flowing out of the combustion chamber of the heater 74 can bypass the auxiliary gas turbine 77, whereby its output can be influenced. The valve 86 built into the Bppassleitung 85 is in '@' connection with a regulator device, with the help of which the pressure difference upstream and downstream of the controlled feed valve 88 of the boiler device 72 can be kept constant.
For the sake of completeness, it should also be mentioned that class 89 denotes a line through which the exhaust gases of the boiler device 72 can flow. Furthermore, 90 denotes a motor that can be coupled to the auxiliary hot air turbine 75 and is connected to a special network 91, so that it can be used both to start up the group 71, 75 and to deliver compressor power, if the air turbine is used 75 should not, completely produce the power that the auxiliary compressor 71 consumes.
The exhaust gases from the auxiliary gas turbine 77 do not need to be transferred completely into the combustion chamber of the Kes seleinrichtung 72; namely, they can be used at least partially for inter mediate overheating of the steam generated in the steam power plant.
If the boiler unit of the steam power plant works with overpressure in the combustion chamber, the auxiliary gas turbine, which drives the feed pump and the auxiliary generator, can also be operated with at least some of the gases flowing out of the combustion chamber of the boiler unit.
In high-pressure steam power plants of the type in question here, a pressurized natural gas is sometimes used as fuel. In such a case, it is advisable to expand some of this natural gas in an auxiliary gas turbine before it is introduced into the boiler unit, which drives the feed pump of the steam power plant and the auxiliary generator, which supplies electricity to motors that have to drive other auxiliary machines in the plant. It can be useful to heat the pressurized natural gas used as fuel before it is expanded in the auxiliary gas turbine in a heat exchanger, which z. B. can meschehen in the boiler equipment of the steam power plant.
Finally, it should also be mentioned that the auxiliary machine that drives the feed pump and the plilfsa generator can also be designed as a diesel machine.
The facilities described for driving auxiliary machines in high-pressure steam power plants enable the overall efficiency of such plants to be increased, with the actual steam power plant remaining unchanged in all of its main elements. The power output of the auxiliary machine, which in addition to the feed pump also drives an auxiliary generator, can be adapted to the power requirements of various auxiliary machines in the system by regulating the amount of work medium flowing through that auxiliary machine and the amount of heat supplied to this amount. to adjust.