CH320887A - Verfahren zum Betrieb einer Dampfkraftanlage mit Zwischendampfentnahme zur Speisewasservorwärmung - Google Patents

Description

  Verfahren zum Betrieb einer Dampfkraftanlage mit     Zwischendampfentnahme     zur     Speisewasservorwärmung       Die Erfindung bezieht sich auf ein Ver  fahren zum Betrieb einer Dampfkraftanlage  mit     Zwischendampfentnahme    zur     Speisewas-          servorwärmung    und auf eine Dampfkraft  anlage zur Ausführung des     Verfahrens.    Das  Verfahren ist besonders für solche Anlagen  geeignet, die mit überkritischem Druck betrie  ben werden.  



  Uni einen     geiten    Wirkungsgrad erzielen zu  können, ist es bei Anlagen dieser Art zweck  mässig, die     Speisewasservorwärmung    auf über  i00      G    zu steigern, wobei der     Heizdampfdruck     in der letzten     Wärmestufe    bereits über 100     at     betragen muss.

   Infolge der grösseren spezifi  schen Wärme des     Speisewassers    bei höheren  Temperaturen und infolge des geringeren       Wärmegefälles    zwischen     Heizdampf    und       Speisewasser    kann die     Heizdampfmenge    in der  letzten     Voxwvärmstufe    bis zu     201/o    der Frisch  dampfmenge betragen.

   Es ergibt sich nun die  Frage, auf welche Weise die grosse Menge des  in den     Speisewasservorwärmern,    anfallenden       Heizdampfkondensates    unter den besonderen  Druck- und Temperaturverhältnissen in den  Kreislauf des     Speisewassers        zurüekgeführt     werden     kann.     



  Bisher arbeitete man vielfach mit Kon  denstöpfen, durch die das Kondensat in einen  auf tieferem     Druekniveau    liegenden Behälter       abresehleust        wurde.    Dies ist jedoch wegen des  hier auftretenden hohen     Drnekgefälles    nicht  möglich, da. der     Kondenstopf    einem starken    Verschleiss ausgesetzt wäre, abgesehen davon,  dass die in dem Kondensat bei der Entspan  nung freiwerdende Energie an dieser ungün  stigen Stelle in Wärme umgesetzt wird.  



  Es ist auch bekannt, das     Heizdampfkon-          densat    mit Hilfe von Pumpen in den Speise  wasserkreislauf     zurüekzufördern.    Dies     ist    im  vorliegenden Fall nur mit Hilfe von Kolben  pumpen möglich, die jedoch infolge der be  trächtlichen     Druckdifferenz    sehr teuer wer  den und einen grossen Platz beanspruchen.  



  Weiterhin ist. schon vorgeschlagen wor  den, das     Heizdampfkondensat    in eine entspre  chende Druckstufe der     Kesselspeisepumpe    zu  rückzuführen. Da jedoch für hohe Speise  drücke im allgemeinen Pumpen mit topfarti  gem Gehäuse verwendet werden, sind solche  Rückführungen konstruktiv äusserst schwierig  anzubringen.  



  Gemäss der Erfindung werden diese Schwie  rigkeiten umgangen, indem mindestens das  aus der     Vorwärmstufe    höchsten Druckes an  fallende Kondensat unter Abgabe nutzbrin  gender Leistung entspannt und an einer Stelle  geringeren Druckes dem     Speisewassersystem     zugeleitet wird. Damit bei der Entspannung  keine zu starke Dampfbildung auftritt, ist es       zweckmässig,    das     Kondensat    vor seiner Ent  spannung mittels des Speisewassers zu kühlen.  



  Vorzugsweise ist. eine     Wasserturbine    in den  Weg des     Kondensates    des Entnahmedampfes       -esehaltet        und    mit     mindestens    einer Nutz-           leistungsmaschine    gekuppelt. Hierfür     wird     insbesondere eine Freistrahlturbine benutzt,  weil diese bei den     vorliegenden    Drücken und  Wassermengen über einem grossen Leistungs  bereich einen     verhältnismässig        geiten        Wir-          kungsgrad    besitzt.

   Zum andern ist die Bau  grösse auch bei grossen zu     verarbeitenden     Drücken sehr     gering.    Das schliesst jedoch nicht  aus, dass beispielsweise auch eine     Francistur-          bine    verwendet werden kann. Da die     Menge     des anfallenden Kondensates schwanken kann,  benutzt man vorteilhaft eine     Einrichtung    zum  Regeln des Düsenquerschnittes der Freistrahl  turbine, welche von der     Menge    des anfallen  den Kondensates beeinflusst wird. Dies kann  mechanisch, elektrisch oder insbesondere     hv-          drauliseh    geschehen.  



  Die     -glasserturbine    kann mit einer elektri  schen     Maschine    gekuppelt sein. Auf diese  Weise kann die     erzeugte    Leistung beispiels  weise an ein     elektrisches    Netz     abgegeben    wer  gen. Zusätzlich kann an die     Wasserturbine     auch die Speisepumpe der Dampfkraftanlage       gekuppelt    sein, so dass die nun als     Antriebs-          motor    für die Speisepumpe dienende elek  trische Maschine durch die Wasserturbine  unterstützt wird.  



  Der Austritt der Wasserturbine kann mit  dem Speisewasserbehälter verbunden sein.  Wenn der Speisewasserbehälter - wie allge  mein üblich - oberhalb der Speisepumpe  steht und die     Wasserturbine    mit der Speise  pumpe gekuppelt ist, so treibt die Wassertur  bine     vorzugsweise    eine Pumpe, die das ent  spannte Kondensat in den Speisewasserbehäl  ter fördert.  



  Ein Ausführungsbeispiel der     Dampfkraft-          anlage-    zur Durchführung des Betriebsverfah  rens wird an Hand der Zeichnung näher er  läutert.  



  Das in dem Kessel 1 verdampfte und     über-          liitzte    Arbeitsmittel wird in den Hochdruck  teil 2 der Turbine und - gegebenenfalls -nach  einer Zwischenüberhitzung - in den Nieder  druckteil 3 der Turbine geleitet. Die Turbine  treibt     -einen    elektrischen Generator 4.

   Das  entspannte Arbeitsmittel strömt in den Kon-         densator    5     und    wird von dort mit Hilfe der       Kondensatpunipe    6 über die     Speisewasserc-or-          wärmer    7 und 8 in den     Speisewasserbehälter    9       fepumpt.    Von dort.

   aus     wird    das Arbeitsmit  tel über die     Zuleitung    10 mittels der Speise  pumpe 11 und über eine     Aivahl    von     Speise-          wasservorwärmern    - nämlich die parallel       Vesehalteten        Speisewasservorwärmer    12 und  13 sowie die     Speisew        asservorwärmer    14, 15  und 16 - erneut, in den Kessel 1 geleitet.  



  Die     Speisewasservorwärmer    werden durch       Anzapfdampf,    welcher der Turbine entnom  men wird, beheizt. Der aus den Stufen gerin  geren Druckes entnommene Dampf strömt  über die     Entnahmeleitungen    17 und 18 in die       Vorwärmer    7 und 8, von denen aus das Kon  densat über die Leitung 19 in den Konden  sator     geführt    wird.

   Der     Entnahmedampf    mit  dem höchsten Druck wird über die     Leitung    20  in den     Speisewasservoiwärmer    16 geleitet, an  den sieh der Behälter 21. anschliesst, in dem  sieh das anfallende Kondensat sammeln kann,  worauf es über die     Speisewasseivorwärmer    15  und 12 der     Wasserturbine    22 zugeführt wird  und deren Schaufelrad 23     beaufsehlagt.    In  gleicher     Weise,    wird über die Leitung 24 Zwi  schendampf entnommen und in dem     Speise-          wasservorwärmer    14 kondensiert,

   worauf das  Kondensat aus dem Behälter 25 über den       Speisewasservorwärm.er    13 ebenfalls der     Was-          serturbine    22     zugeführt    wird und deren       Schaufelrad    26     beaufsehlagt.    Die Wassertur  bine ist mit dem Antriebsmotor 27 für die  Speisepumpe 11     gerippelt    und     gibt    damit ihre  Leistung direkt an     die!    Speisepumpe ab. Wei  terhin treibt die     Wasserturbine    über ein     Ke-          gelradgetriebe    28 eine Förderpumpe 29, mit.

    welcher das entspannte Kondensat über die       Leitung    30 in den Speisewasserbehälter 9 ge  pumpt werden kann. Eine     Leitung    31 dient.  dem Druckausgleich in den beiden Dampf  räumen der Wasserturbine 22 und des Speise  wasserbehälters 9.  



  Die Düsennadeln 32 und 32 werden mit  Hilfe der     Reglerübertragting    34 und 35 der  art gesteuert, dass das durch den entsprechen  den     Düsenquerschnitt    ausströmende Konden-           sat    in Abhängigkeit der durch die Wasser  standsmesser 36 und 37 in den Behältern 25  und 21 bestimmten Menge des angesammelten       Kondensates    verändert. wird.  



  Die Durchmesser der     Sehaufelräder        \'3          und    26 der     Wasserturbine    sind verschieden       Uross    und     beriicksiehtigen    damit den     unter-          schiedlirhen        Druck,    unter dem das Kondensat       zugeführt    wird.

   Beträgt beispielsweise bei einem        e-elidruck    von 7     at    im Speisewasserbehälter       #)    der Druck in der     Entnahmeleitung    20 etwa  12.5     at    und der Druck in der Entnahmeleitung  24 etwa. 40     at,    so wäre bei 3000 U/min der  Durchmesser des     Sehaufelrades    23 nur 50 cm  und der des     Sehaufelrades    26 nur 25 cm.  Hierbei wird deutlich,     da.ss    auch bei grossen       Kondensatmengen    die Abmessungen der Was  serturbine gering bleiben.  



  Das Kondensat soll möglichst tief durch  das     Speisewasser        gekühlt    werden, damit bei  der Entspannung nur eine geringe     Dampfbil-          dinl;g    auftritt. Dies ist dann der Fall, wenn  die Temperatur des die     Speisewasselvolwär-          mer    12 und 13 verlassenden Kondensates  nicht     seht.,    viel höher als die Temperatur im  Innern der     Wasserturbine    ist, die ja gleich  der     Sättigungstemperatur    bei dem im Speise  wasserbehälter und im Innern der Wasser  turbine herrschenden Druck ist.

   Aus diesem  (,',rund     muss    die Kühlung des     Kondensates    aus  dem Behälter 21 in zwei Stufen - nämlich in  den     @peisewasservorwärmern    15 und 12 -     ge-          schellen.    Benutzte man lediglich den     Vorwär-          lner    15, so     würde    die     Abkühlung    nicht aus  reichen.

   Benutzte man lediglich den     Vorwär-          nier    1.2, so wäre das Speisewasser bereits zu  stark     erwärmt,    so dass es schwierig wäre, den       Elitilalimedampf    aus der Leitung 24     mi        kon-          densleren.     



  Das     ellilldtingsgemässe        Verfahren    ist für  sämtliche Arten. von Dampfkraftanlagen zu  verwenden, sofern sie eine Zwischendampf  entnahme zur     Speisewasservorwärmung    besit  zen. Es spiel keine Rolle, ob es sieh um     Zwang-          durchlauf-    oder um Umlaufkessel handelt. Es  ist unerheblich, in wie viele Teile die Turbine  aufgeteilt ist. Als     Speisewasservorwärmer       wird man     Oberfläehenv        orwärlner    verwenden.  Die dargestellten     Vorwärmer    sind jedoch nur  schematisch anzusehen, ohne dass dadurch ihre  besondere     Konstruktion    festgelegt ist.

   Im  übrigen wird eine     ausgeführte    Anlage mit  wesentlich mehr     Vorwärmern,    als hier ange  deutet ist, ausgerüstet sein. Es sei noch ver  merkt, dass man die     Wasserturbine    mit einem  Sicherheitsregler     ausriisten    kann, der in Funk  tion tritt und die Düsen verschliesst, wenn  die Drehzahl der Wasserturbine einen Grenz  wert überschreitet.

Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE 1.. Verfahren zum Betrieb einer Dampf kraftanlage mit Zwischendampfentnahme zur Speisewasservorwärmung, dadurch gekenn zeichnet, dass mindestens das aus der V or- wärmstufe höchsten Druckes anfallende Kon densat -unter Abgabe nutzbringender Leistung entspannt und an einer Stelle geringeren Druckes dem Speisewassersystem zugeleitet wird. 1I. Dampfkraftanlage zur Ausführung des Verfahrens nach Patentanspruch I, gekenn zeichnet durch eine Wasserturbine,

   welche in den Weg des Kondensates des Entnahme dampfes geschaltet ist und welche mit minde stens einer Nntzleistungsmaschine gekuppelt ist. UNTERANSPRÜCHE 1. Verfahren nach Patentanspruch I, da durch gekennzeichnet, dass das Kondensat vor seiner Entspannung mittels des Speisewassers gekühlt wird. 2. Dampfkraftanlage nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass eine Frei strahlturbine in den Weg des Kondensates ge schaltet ist. 3. Dampfkraftanlage nach Unteranspruch 2, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zum Regeln des Düsenquerschnittes der Freistrahl- turbine, welche von der Menge des anfallen den Kondensates beeinflusst wird. 4.

   Dampfkraftanlage nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass die Wasser- turbine mit einer elektrischen iNIasehine ge kuppelt ist. 5. Dampfkraftanlage nach Unteranspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Wasser turbine zusätzlich mit der Speisepumpe der Dampfkraftanlage gekuppelt ist. 6. Dampfkraftanlage nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass der Austritt der Wasserturbine mit dem Speisewasserbehäl ter verbunden ist.