CH317255A - Dampfkraftanlage mit Zwischenüberhitzer - Google Patents

Description

  <B>Dampfkraftanlage</B>     mit        Zwischenüberhitzer       Die     Erfindung    bezieht, sich auf eine       Dani:pfkraftanlage    mit einem Dampferzeuger       und    einem direkt beheizten     Zwischenüber-          hitzer    zwischen Teilen einer Turbinenanlage.

    Sie ist     gekennzeichnet    durch einen dem  direkt     beheizten:        Zwischenüberhitzer    vorge  schalteten, indirekt     beheizten        Regulier-Zwi-          sehenüberhitzer.    Mit Hilfe der Erfindung ist  es möglich, bei beliebigen Dampfkraftanlagen  - gleichgültig ob sie einen     Zwangdurchlauf-          Dampferzeuger    oder einen auf andere Weise       betriebenen    Kessel besitzen - die Temperatur  des zwischenüberhitzten Dampfes zu     regeln.     



  Es sind bereits verschiedene     Möglichkeiten     bekannt, um die Temperatur von zwischen  überhitztem Dampf auf einem     gewünschten     Wert zu halten. So. verwendet man beispiels  weise Schwenkbrenner, mit deren Hilfe die  Zone     stärkster    Erwärmung in dem Dampfer  zeuger verlagert werden kann.

   Eine     Ver-          seliwenkungder    Brenner hat aber gleichzei  tig einen starken Einfluss auf sämtliche  andern Heizflächen, so     dass        zusätzliche    Regel:       einriehtungen    an andern Stellen eingebaut       sein    müssen.     Insbesondere    lassen sieh nicht       zwei        Zwisehenüberhitzer    gleichzeitig durch  die Schwenkbrenner regeln.

   Man hat auch  schon     Zwisehenüberhitzer    in voneinander ge  trennten Zügen in dem     Rauchgaskana:l,        wel-          ehe    durch     Rauchgasklappen    mehr oder     weni-          ,rer    stark verschlossen werden können, ange  ordnet. Hierbei soll die unterschiedliche       Menre    des durchtretenden Rauchgases die    Temperaturregelung in den     Zwischenüberhit-          zern    bewirken.

   Diese Anordnung ist kostspie  lig und erfüllt ihren Zweck bei modernen An  lagen nur unvollkommen, bei denen wegen  des besseren thermischen Wirkungsgrades die       Zwischenüberhitzer    im Bereich der     Strah-          lungswärmeübertragung    -     also        in.    oder nahe  der Brennkammer - angeordnet sein müssen.  Man kann auch den     Zwischenüberhitzer    aus  zwei Teilen aufbauen und zwischen     die    Teile  einen Dampfkühler schalten. Hierbei müssen  allerdings für die Unterbringung     dieser    Kühl  wärme besondere     Einrichtungen    oder Schal  tungen vorgesehen werden.

   Ein     Einspritzen     von Wasser in den     Zwischenüberhitzer    kommt  nicht in Frage. Dies würde den thermischen  Wirkungsgrad herabsetzen, weil     das    einge  spritzte Wasser verdampft und erhitzt wer  den müsste, ohne dass es in dem Hochdruck  teil der Turbinenanlage Arbeit leistet. Ausser  dem besteht, bei dieser Methode die Gefahr  von     Lberhitzer-    und Turbinenversalzungen.  



  Schaltet man dagegen gemäss der Erfin  dung dem direkt beheizten     Zwischenüberhit          zer    einen indirekt beheizten     Regulier-Zwi-          schenüberhitzer    vor, der insbesondere mit aus  dem Dampferzeuger entnommenen und in     den.     Dampferzeuger zurückgeleiteten Dampf     be-          lieizt    werden kann, so lässt sieh die Tempera;       tur    des zwischenüberhitzten Dampfes auf     eine     einfache Art regeln.

   Vorzugsweise     benutzt     man eine Regeleinrichtung, die den Regulier  Zwischenüberhitzer in Abhängigkeit von der      Temperatur des     zwischenüberhitzten    Dampfes       beeinflusst.    Für die     Beeinflussung    des     Regll-          9ier-Zwischenüberhitzers    gibt es viele Mög  lichkeiten. Als besonders zweckmässig wird  eine     Einrichtung    zum Einspritzen von Wasser  in das     Dampferzeuger-Rohrsystem    angesehen,  um damit die Temperatur des Heizdampfes  für den     Regulier-Zwischenüberhitzer    zu be  einflussen. Diese Einrichtung kann automa  tisch oder von Hand betätigt werden.

   Eine  andere     empfehlenswerte        Lösung    besteht:     in     einer     Umgehungsleitung,    durch die ein Teil  des     Heizdampfes    an dem     Regulier-Zwischen-          überhitzer    vorbei geleitet werden kann, und  in einem     Durchflussregelorgan    in dieser Um  gehungsleitung.

   Anderseits kann auch eine  Umgehungsleitung, durch die ein Teil des       zwisehenzuüberhitzenden    Dampfes an dem       Regulier-Zwischenüberhitzer    vorbei geleitet  werden kann,     und    ein     Durchflussregelorgan     in dieser Umgehungsleitung verwendet wer  den.  



  Der Heizdampf für den     Regulier-Zwi-          schenüberhitzer    kann an einer Stelle des       Dampferzeugerrohrsystems        entnommen    wer  den, an welcher der     Heizdampf    eine Tempe  ratur besitzt, die die     Verwendung    von     ferri-          tisehem    Stahl     als    Material für den     Regulier-          Zwise-henüberhitzer    gestattet.

   Die Aufteilung  des     Zwischenüberhitzers    in einen direkt be  heizten und in einen indirekt beheizten Teil  kann dann derart geschehen, dass der     Regu-          lier-Zwischenüberhitzer        aus    mehr oder minder  hoch legiertem,     ferritischem    Stahl bestehen  kann, während lediglich der direkt beheizte       Zwischenüberhitzer    aus wesentlich teurerem,  hitzebeständigem Stahl, beispielsweise     auste-          nitisehem    Stahl hergestellt werden muss.

   Der  Heizdampf müsste also an einer Stelle aus       dem        Dampferzeugerrohrsystem        abgeführt    wer  den, an der er - je nach dem     Legieinings-          grad    des     ferritischen    Stahls - eine Tempe  ratur     unter    oder höchstens von 550  C be  sitzt. Eine weitere     Vereinfachung    lässt sieh  noch dadurch erzielen, dass der     Regulier-          Zwischenüberhitzer    aus niedrig legiertem  Stahl besteht und als     Schweisskonstruktion     ausgeführt ist. Niedrig     legierter    Stahl besitzt.

      höchstens 0,5     0/6        Molybdän    und geringe Spu  ren Chrom, er braucht nur bei etwa. 650 bis  700  C spannungsfrei, nicht dagegen bei höhe  ren Temperaturen normalisierend geglüht  zu werden. Obwohl bei     Verwendung    niedrig       legiert.er,        ferritiseher    Stähle die Heizdampf  ternperatur für den indirekt beheizten     Zwi-          sehenüberhitzer        unterhalb    500  C liegen muss,  ist.

   es ohne Schwierigkeiten möglich, mit dem  direkt beheizten     Zwisehenüberhitzer    die not  wendige Temperatursteigerung auf den     ae-          wünsehtenWert    zu erzielen, ohne dass dieser  zu grosse Abmessungen     annimmt    - auch  wenn er derart im     Dampferzeuger    angeord  net ist, dass er     gegen    die Flammenstrahlung  abgeschirmt ist. Dies würde     beispielsweise    im       Rauchgaskanal    der Fall sein, also in einem  Gebiet, wo die Temperatur der     Feuerungs-          gase    bereits etwas abgesunken ist..

   Auf diese  Weise ist aber der direkt beheizte     Zwischen-          überhitzer    während des     Anfahrens    und bei       Schwachlastbetrieb    auch ohne besondere Küh  lung nicht mehr gefährdet. Es können also  alle     Seha.ltungen    in     Fortfall    kommen, die bis  her zum Schutze des     Zwisehenüberhitzers    not  wendig waren.  



  Die Erfindung beschränkt sieh nietet auf       Anlagen    mit einem     einzi--en        Zwisehenüber-          hitzer.    Wenn die     Anla-e        mindestens    zwei  direkt beheizte     Zwischenüberhitzer    besitzt, so  kann mindestens einem der direkt beheizten       Zwischenüberhitzer    ein indirekt beheizter     Re-          gulier-Zwischenüberhit.zer    vorgeschaltet sein.

    Der zweite direkt beheizte     Zwischenüberhit.zer     kann beispielsweise durch Schwenkbrenner  oder ebenfalls mit Hilfe eines vorgeschalteten,  indirekt beheizten     Regulier-Zwischenüberhit-          zers    geregelt werden.  



  Ein     Ausführungsbeispiel    des Erfindungs  gegenstandes ist in der     Zeichnung        dargestellt.     Während     Fig.    1 eine     Danipfkraftanla.ge    mit       Zwan.gdurehlauf-Dampferzeuger,    zwei Turbi  nen und einem zwischen diese geschalteten,  direkt, beheizten     Zwisehenüberhitzer    und  einem indirekt beheizten     Regulier-Zwisehen-          überhitzer    schematisch zeigt, geben die     Fig.    2  und 3 Ausschnitte aus dem Dampferzeuger      mit weiteren Möglichkeiten zur Regelung des       Regulier-Zwischenüberhitzers    an.  



  Das Arbeitsmittel. wird aus dem Konden  sator 1. mittels der     Kondensatpumpe    2 durch  die Leitung 3 in den Speisewasserbehälter 4       ,refördert.    Von dort. aus bringt die Speise  pumpe ö das Arbeitsmittel auf Betriebsdruck  und fördert es weiter :

  durch die Zuleitung 6  in eine erste,     rauchgasbeheizte    Heizfläche 7   den.      Ecoriomiser     -, danach in eine zweite       Heizfläche    8, in der die Umwandlung von  Wasser in Dampf stattfindet,     und        a.nsehlie-          ssend    durch eine Leitung 9 in eine dritte       Heizflä.ehe    10 - einen     ersten        Überhitzer.    Von  dort aus strömt das Arbeitsmittel durch die  Leitung 11 in die Primärseite des indirekt- be  heizten     Regulier-Zwischenüberhitzers    12,

   wei  ter durch die Leitung 13 in die vierte     Heiz-          fläelie    14 - den     Endüberhitzer    - und       seliliesslieh    durch die Leitung 15 in den     Hoch-          (Ii-uelzteil    16 der Turbinenanlage.

   Danach ge  langt das Arbeitsmittel über die Leitung 17  in die Sekundärseite des     indirekt        beheizten          re--tilier-Zwischenüberhitzers    12, weiter in  den direkt beheizten     Zwischenüberhitzer    18  und über die Leitung 19 in den     Niederdruek-          teil    20 der     Turbinenanlage,    um schliesslich  durch die Leitung 21 in den     Kondensator    zu  rückzuströmen.

   Der     Hochdruekteil    16 und der       Niederdritekteil    20 der Turbinenanlage sitzen  auf     einer    gemeinsamen     IATelle    und treiben den       elektrischen    Generator 22.  



  Für die Regelung des indirekt beheizten       he-ulier-Zwischenüberhitzers    12 gibt es ver  schiedene Möglichkeiten. Am vorteilhaftesten  ist es, aus der Zuleitung 6 über die Einspritz  leitung 23 Wasser zu entnehmen und dieses in  die Leitung 9 hinter der Heizfläche 8 einzu  spritzen, wobei die     Einspritzmenge    von der       Stelluna-    des     Durehflussregelorgans    24 ab  hängt.

   Die Regeleinrichtung<B>25,</B> die das       Durchflussrege-lorgan    24 steuert, kann von  einer     Temperaturmessstelle    kurz hinter der  Einmündung der     Einspritzleitung    23 in die       Leitung    9 und von einer     Messstelle    27 am       Austritt    des direkt beheizten     Zwischenüber-          liitzers    18 beeinflusst sein.

      Würde beispielsweise die Temperatur des       zwischenüberhitzten    Dampfes beim Verlassen  des     direkt    beheizten     Zwischenüberhitzers    18       absinken,    so würde die     Temperaturmessstelle     27 die     Regeleinzichtting    25 und damit. das       Durchflussregelorgan        2-1    derart steuern,     da.ss     eine     geringere    Wassermenge in die     Leitung     9 eingespritzt wird.

   Das Arbeitsmittel würde  in dem ersten     überhitzer    10 stärker erwärmt  werden, könnte eine grössere Wärmemenge an  den     zwischenzuüberhitzenden    Dampf abgeben  und damit dessen Temperatur erhöhen. Damit  die Temperatur des in den     Hoehdruckteil    der  Turbine eintretenden Dampfes die gewünschte  Temperatur hat, wird man zweckmässiger  weise eine weitere     Regeleinrichtung    einbauen,  beispielsweise eine zweite Einspritzleitung, die  Wasser in die Leitung 13     einspritzt.        Umge,     kehrt würde das     Durchflussregelo.rgan    24  weiter öffnen, wenn die Temperatur an der       Messstelle    27 ansteigen würde.

   Die     Tempera-          turmessstelle    26 dient in erster Linie der ,Sta  bilisierung der     Einspritzregehtng.     



  Da der indirekt beheizte     Zwisehenüberhit-          zer    12     vorzugsweise    aus     ferritischem    Stahl,  insbesondere aus niedrig legiertem,     ferriti-          schem    Stahl in     Schweisskonstruktion        besteht,     wird man die Aufteilung der     Überhitzerheiz-          flächen    10 und 14 derart wählen,

   dass die  Temperatur des den ersten     überhitzer    10 ver  lassenden Dampfes im     Normalbetrieb        eine    zu  lässige Temperatur von     beispielsweise    500   nicht überschreitet.     Selbstverständlicl    besitzt  die Anlage noch (nicht dargestellte)     ,Schutz-          einrie-htungen,    .die ein Überschreiten dieser  Dampftemperatur in dem     Zwischenüberhitzer     12 verhindern.  



  In     Fig.    2 ist eine weitere Möglichkeit. der  Beeinflussung des     Regulier-Zwiselienüberhit-          zers    12     dargestellt.    Eine Umgehungsleitung  28 verbindet die Leitungen 11     und    13 auf der  Primärseite des     Reulier-Zwisehenüberhitzers     12 miteinander. In dieser Umgehungsleitung  28 befindet sich ein     Durchflussregelorgan    29,  welches in Abhängigkeit von der Temperatur  an der     Messstelle    27 geregelt wird.

   Bei stei  gender Temperatur des     zwischenüberhitzten     Dampfes öffnet das     Durchflussregelorgan    29      stärker und lässt einen grösseren Teil des  Hochdruckdampfes an dem     Zwischenüberhit-          zer    12     vorbeiströmen.    Die geringere     Menge     des     Heizdampfes    bewirkt eine     Temperatur-          verminderwig    des     zwischenüberhitzten        Dan"p-          fes.    Umgekehrt wird das     Durelülussregelorgan     29 weiter schliessen,

   wenn die Temperatur     des     zwischenüberhitzten Dampfes absinkt.  



  Eine dritte Variante zur     Regelung    des Re  gulier-Zwisehenüberhitzers 12     ist-    in     Fig.    3  dargestellt. Dort kann der     zwischenzuüber-          hitzende    Dampf durch eine     Umgehungslei-          tung    30 an dem     Regulier-Zwischenüberhitzer     12     sekundärseitig        vorbeiströmen.    Ein Durch  flussregelorgan 31 in dieser Leitung wird in  Abhängigkeit von der Temperatur an der       llessstelle    27 geregelt.

   Bei steigender Tempe  ratur des zwischenüberhitzten Dampfes öffnet  das     Durchflussregelorgan    31 stärker. Ein Teil  des     zwischenzuüberhitzendenDampfes    gelangt  ohne vorherige     Zwischenüberhitzung    in dem       Regulier-Zwischenüberhitzer    12 in den direkt  beheizten     Zwischenüberhitzer    18, so dass die  Temperatur der- gesamten Dampfmenge am  Austritt. aus dem     Zwischenüberhitzer    18 sinkt.       Umgekehrt    wird das     Durchflussregelorgan    31  weiter schliessen, wenn die     Temperatur    des  zwischenüberhitzten Dampfes abfällt.  



  Im Rahmen der Erfindung sind viele Ab  wandlungen denkbar.     Beispielsweise    kann die       Temperaturmessstelle    27 bereits zwischen den  beiden     Zwisehenüberhitzern    12 und 18 ange  ordnet sein. Die Turbinenanlage kann aus  mehr als zwei Teilen bestehen, so     da.ss        auch     entsprechend mehr     Zwischenüberhitzer    Ver  wendung finden, von welchen in     mindestens     einer der erwähnten Weise mit     Hilfe    eines       Regulier-Zwischenüberhitzers        -und    andere mit  Hilfe anderer     Einrichtungen    geregelt werden  können.

   Die Erfindung beschränkt sich auch  nicht auf einen hier dargestellten     Zwan--          durchlauf-Dampferzeuger,    sondern kann auch  in     Verbindung    mit     anders    betriebenen     Dampf-          arzeugern        verwendet    werden.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH Dampfkraftanlage mit einem Dampferzeu ger und einem direkt beheizten Zwischenüber- hitzer zwischen Teilen einer Turbinenanlage, gekennzeichnet durch einen dem direkt. be heizten Zwischenüberhitzer vorgeschalteten, indirekt beheizten Regulier-Zwisc-henüberhit- zer. UNTERANSPRÜCHE 1. Dampfkraftanlage nach Patentanspruch, gekennzeichnet durch eine Regeleinrichtung, die in Abhängigkeit von der Temperatur des zwischenüberhitzten Dampfes den R.egulier- Zwisehenüberhitzer beeinflusst. 2.

   Dampfkraftanlage nach Patentanspinich, dadurch gekennzeichnet, da1t') der Regulier- Zwischenüberhitzer mit ans dem Dampferzeu ger entnommenen und in den Dampferzeuger zurückgeleiteten Dampf beheizt. wird. 3. Dampfkraftanlage nach Patentanspruch, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zum Einspritzen von Wasser in das Dampferzeu- gerrohrsystem, uni damit die Temperatur des Heizdampfes für den Regulier-Zwischenüber- hitzer zu beeinflussen. 4.

   Dampfkraftanlage naeli Patentanspruch, gekennzeichnet durch eine U mgehungsleitung, durch die ein Teil des Heizdampfes an dein Regulier - Zwisehenüberhitzer vorbeigeleitet werden kann, und dureli ein Durehflussregel- organ in dieser Umgehung-s:eitung. 5.

   Dampfkraftanlage naeli Patentanspruch, gelzennzeiclinet dureli eine Unigeliun;@sleititna, durch die ein Teil des zwischenzuüberhitzen- den Dampfes an dem Regulier-Zwischenüber- hitzer vorbeigeleitet werden kann, und durch ein Durchflussregelorgan in dieser Umge hungsleitung. 6.

   Dampfkraftanlage nach Pa.tentansprueli, dadurch gel,ennzeiehnet, dass der Heizdampf für den Regulier-Zwisehenüberhitzer an einer Stelle des Dampierzeugerrolirs@-stems entnom inenwird, an welcher der Heizdampf eine Tem peratur besitzt, die die Verwendung von ferri- tischem Stahl als -Material für den Regulier- Zwischenüberhitzer gestattet. -7.

   Dampfkraftanlage nach Unteransprueli 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Regulier- Zwisehenüberhitzer aus niedrig legiertem, ferritisehem Stahl besteht und als Schweiss konstruktion ausgeführt ist. B. Dampfkraftanlage nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der direkt, be heizte Zwischenüberhitzer derart im Dampf erzeuger angeordnet ist, da.ss er gegen die Plammenstrahlung abgeschirmt ist. 9.

   Dampfkraftanlage nach Patentanspruch mit einer mindestens dreiteiligen Turbinen- anlüge und mindestens zwei, jeweils zwischen zwei Teile der Turbinenanlage geschalteten, direkt beheizten. Zwischenüberhitzern, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einem direkt beheizten Zwisehenüberhitzer ein indirekt be heizter Regulier - Zwischenüberhitzer vorge schaltet ist.