EP1031788A2 - Verfahren zum Anfahren eines Zwangdurchlauf-Abhitzekessels und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents

Verfahren zum Anfahren eines Zwangdurchlauf-Abhitzekessels und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens Download PDF

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EP1031788A2
EP1031788A2 EP00810061A EP00810061A EP1031788A2 EP 1031788 A2 EP1031788 A2 EP 1031788A2 EP 00810061 A EP00810061 A EP 00810061A EP 00810061 A EP00810061 A EP 00810061A EP 1031788 A2 EP1031788 A2 EP 1031788A2
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EP
European Patent Office
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steam
waste heat
line
heat boiler
water
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Withdrawn
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EP00810061A
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English (en)
French (fr)
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EP1031788A3 (de
Inventor
Erhard Dr. Liebig
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GE Vernova GmbH
Original Assignee
ABB Alstom Power Switzerland Ltd
Alstom Schweiz AG
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Publication date
Application filed by ABB Alstom Power Switzerland Ltd, Alstom Schweiz AG filed Critical ABB Alstom Power Switzerland Ltd
Publication of EP1031788A2 publication Critical patent/EP1031788A2/de
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F22B—METHODS OF STEAM GENERATION; STEAM BOILERS
    • F22B35/00—Control systems for steam boilers
    • F22B35/06—Control systems for steam boilers for steam boilers of forced-flow type
    • F22B35/14—Control systems for steam boilers for steam boilers of forced-flow type during the starting-up periods, i.e. during the periods between the lighting of the furnaces and the attainment of the normal operating temperature of the steam boilers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F22B—METHODS OF STEAM GENERATION; STEAM BOILERS
    • F22B1/00—Methods of steam generation characterised by form of heating method
    • F22B1/02—Methods of steam generation characterised by form of heating method by exploitation of the heat content of hot heat carriers
    • F22B1/18—Methods of steam generation characterised by form of heating method by exploitation of the heat content of hot heat carriers the heat carrier being a hot gas, e.g. waste gas such as exhaust gas of internal-combustion engines
    • F22B1/1807—Methods of steam generation characterised by form of heating method by exploitation of the heat content of hot heat carriers the heat carrier being a hot gas, e.g. waste gas such as exhaust gas of internal-combustion engines using the exhaust gases of combustion engines
    • F22B1/1815—Methods of steam generation characterised by form of heating method by exploitation of the heat content of hot heat carriers the heat carrier being a hot gas, e.g. waste gas such as exhaust gas of internal-combustion engines using the exhaust gases of combustion engines using the exhaust gases of gas-turbines
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F22—STEAM GENERATION
    • F22B—METHODS OF STEAM GENERATION; STEAM BOILERS
    • F22B35/00—Control systems for steam boilers
    • F22B35/007—Control systems for waste heat boilers

Definitions

  • the invention relates to a method for starting one with a steam consumer within one Working fluid circuit related forced flow waste heat boiler, one vaporizer and at least has a superheater section in which waste heat boiler a working fluid from its liquid state is converted into its vapor state.
  • the invention further relates to one with Steam consumers within a water / steam cycle related forced flow waste heat boiler with an evaporator and at least one superheater section to carry out the procedure.
  • the invention is based on the object To create methods of the type mentioned, which a short start-up time of a steam consumer allowed. Another task is a once-through waste heat boiler or a water / steam cycle to carry out of the procedure.
  • this is achieved by the arrangement a separator inside the waste heat boiler the at least one superheater section or in the working fluid circuit achieved, which enables the Waste heat boiler or the working fluid circuit before starting to the separator with the working fluid State filled that the liquid phase of the working fluid in the waste heat boiler or in the working fluid circuit circulated and then the heat input initiated will that after the onset of steam formation a Separation between the vapor phase and the liquid phase Phase of the working fluid after the mentioned superheater section is carried out in the separator, the liquid Phase continued and the steam to a container is directed.
  • the requirements are met of the steam consumer is the supply of the steam to the named Containers prevented and the steam to the steam consumer fed.
  • the otherwise long dry and therefore uncooled Permanent superheater heating surfaces can, according to the invention at least partially for preheating and vaporizing the Heat transfer medium can be used during start-up.
  • Figure 1 shows purely schematically a water / steam cycle 25 with a once-through waste heat boiler 1, for example on the exhaust gas side of a gas turbine Exhaust gas heat utilization downstream with the heating gas inlet 28 and the hot gas outlet 29.
  • the once-through waste heat boiler 1 can also be other waste heat intensive Downstream processes for waste heat recovery.
  • To the A once-through waste heat boiler 1 includes an economizer section 2, an evaporator section 3 and a superheater section 4.
  • An outlet line goes from superheater section 4 5, followed by a connecting line 18, to the steam turbine 6, which is coupled to a generator 12 is in which connection line 18 a main shut-off device 7 is arranged.
  • An outflow line closes at the separator 8 11 with a control element 24 for removing the separated liquid phase of the working fluid, here water.
  • the Control element 24 located in the discharge line 11 is used in combination with a level display, not shown in the separator 8 for level control in the separator 8. How with the line 23 is indicated, that is by the Outflow line 11 flowing water to the once-through waste heat boiler 1 returned. That through the exhaust pipe 11 flowing water can enter the Forced-flow waste heat boiler 1 various not shown Components of the water / steam circuit 25, such as e.g. heat exchangers, pumps, fittings, etc. flow through.
  • a possibly existing reheater would be present Bypass concept in bypass mode does not have steam flowing through it, i.e. not cooled because the live steam is directly in the capacitor / hotwell 14 is derived.
  • At the condenser / hotwell 14 closes the condensate / feed water line 15 on, via which the condensate / feed water to Forced-flow waste heat boiler 1 is returned.
  • the condensate / feed water before entering the once-through waste heat boiler 1 different components of the Water / steam circuit 25, such as pumps, Flow through heat exchangers, fittings, etc.
  • control element 24 and that in the separator 8 existing level control is during filling but also during start-up, for example specified level range met.
  • the main shut-off device 7 in the connecting line 18 is closed, the branch shut-off device 10 in the branch line 9 is open.
  • the superheater 4 during starting up as an economizer for preheating, after reaching the saturation conditions as an evaporator and operated as superheater only after saturated steam.
  • the regulation of the fresh steam temperature at the outlet of the superheater takes place via the feed water mass flow at the entrance to the once-through waste heat boiler 1, where the evaporation end point within the heating surfaces is moved. This can cause the superheater to exit stable steam temperatures with little overheating be driven, which is ultimately an early and quick start of the steam turbine.
  • the steam turbine can be used in extreme cases be started with saturated steam.
  • the evaporation end point in this case lies at the end of the superheater heating surfaces.
  • FIG. 2 shows an embodiment according to which the outlet line 5 directly to the separator 8 runs.
  • a steam supply line runs from the separator 8 17 to the steam turbine 6, in which the main shut-off device 7 is arranged.
  • the separator 8 is the separator 8 as Outflow line 11 defined line for separated Water connected through which discharge line 11 that Water, as indicated by the arrow in line 23 is returned to the once-through waste heat boiler 1 becomes.
  • the bypass line branches in front of the main shut-off element 7 13 in which the branch shut-off device 10 is arranged is which bypass line 13 to the condenser / hotwell 14 runs.
  • the main shut-off device 7 is opened and the branch shut-off device 10 closed, whereby the steam to Steam turbine 6 can flow and this is started.
  • the steam turbine 6 by the arrangement of the separator 8 within the water / steam cycle already started with saturated steam be when the once-through waste heat boiler 1 at the outlet only delivers wet steam.
  • the arrangement of the separator according to that in the Figure 3 shows the same arrangement Fig. 1.
  • the bypass line 13 does not run here directly to the capacitor / Hotwell 14, but in the to the reheater 16 leading cold reheater line 26.
  • the hot reheater line 27 in which a low-pressure shut-off device 19 is arranged is to the low pressure part of the steam turbine 6.
  • From the hot reheater line 27 branches a bypass line 20 with a bypass shut-off device 21, which bypass line 20 runs to the capacitor / hotwell 14. Consequently is with this version with a cooled reheater the live steam generated in bypass operation the reheater 16 into the condenser / hotwell 14 derived.
  • the control of the shut-off devices 7, 10, 19 and 21 is carried out according to the same method as in the previous ones described versions. Shut-off devices 7, 19 are opened and the shut-off devices 10, 21 are closed, once the steam meets the requirements of the steam turbine 6 corresponds.
  • the arrangement of the separator 8 according to the in the embodiment shown in Figure 4 corresponds to that 2.
  • the Reheater 16 analogous to the embodiment according to FIG. 3 flows through the steam in bypass operation.
  • the start-up procedure corresponds to that of the embodiment according to FIGS. 3 and need not be described again.
  • the start-up is the same as with the Fig. 1 described method, with the exception that in Bypass operation, i.e. until the requirements are met the steam turbine 6 corresponding steam steam does not flow through second superheater section 22 and not cooling. That means that if that third branch shut-off device 10 closed and the main shut-off device 7 are opened, the steam turbine 6 flowing steam through the second superheater section 22 additional heat is supplied, which makes this steam additional is overheated.
  • Figure 6 also shows an embodiment with a once-through waste heat boiler 1, the two superheater sections 4 and 22, the separator 8 with respect to the flow direction of the steam between the first superheater section 4 and the second superheater section 22 is arranged.
  • Approach takes place analogously for execution according to FIG. 2, but with the exception that before the steam flowing through the separator 8 the entry into the steam turbine 6 by the second Superheater section 22 continues to be supplied with heat.
  • FIG. 7 The embodiment of Figure 7 is the same 3 to compare. That means in bypass operation the reheater 16, 16a becomes steam flows through.
  • the branch of the branch line 9 with the Branch shut-off device 10 takes place analogously to FIG. 5 between the first superheater section 4 and the second superheater section 22, and in front of the main shut-off device 7. Also here is the steam when starting the steam turbine 6 additional heat due to the second superheater section 22 fed.
  • the embodiment according to FIG. 8 again has two Superheater sections 4 and 22, the steam analog 6 after the first superheater 4 is fed to the separator 8 through the line 5.
  • the steam is bypassed by the reheater 16, 16a to the capacitor / hotwell 14.
  • the shut-off devices 7 and 19 initially still closed and the shut-off devices 10 and 21 open, so that the bypass operation via the reheater 16, 16a takes place. If the steam reaches parameters that meet the requirements of the steam turbine 6, the Shut-off devices 7 and 19 opened and the shut-off devices 10 and 21 closed, allowing steam from the second superheater section 22 flows to the steam turbine, the steam additional heat due to the second superheater section 22 is fed.

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Abstract

Ein Separator (8) ist nach dem Überhitzerabschnitt (4) des Zwangdurchlauf-Abhitzekessels (1) angeordnet. Von einer Austrittsleitung (5), die vom Überhitzerabschnitt (4) zur Dampfturbine (6) verläuft, ist eine Abzweigleitung (9) abgezweigt, die zum Separator (8) verläuft. Vom Separator (8) verläuft eine Ausströmleitung (11) für abgeschiedenes Wasser zum Zwangdurchlauf-Abhitzekessel (1). Der im Separator (8) abgeschiedene Dampf kann durch eine Bypassleitung (13) zum Kondensator/Hotwell (14) strömen. Zum Anfahren des Zwangdurchlauf-Abhitzekessels (1) wird dieser mit Wasser gefüllt, das Wasser durch den Separator (8) und die Ausströmleitung (11) im Zwangdurchlauf-Abhitzekessel (1) bzw. Wasser-/Dampf-Kreislauf kreislaufgeführt und die Wärmezufuhr eingeleitet. Das Hauptabsperrorgan (7) vor der Dampfturbine (6) ist dabei geschlossen, das Abzweigabsperrorgan (10) in der Abzweigleitung (9) vor dem Separator (8) ist offen. Bei einsetzender Bildung von Dampf strömt dieser aus dem Separator (8) durch die Bypassleitung (13) zum Kondensator (14). Entspricht der Dampf den Anforderungen der Dampfturbine (6), werden das Hauptabsperrorgan (7) geöffnet und das Abzweigabsperrorgan (10) geschlossen, womit ein frühzeitiges Anfahren der Dampfturbine (6) sichergestellt ist.

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Anfahren eines mit einem Dampfverbraucher innerhalb eines Arbeitsmittelkreislaufes in Verbindung stehenden Zwangdurchlauf-Abhitzekessels, der einen Verdampfer und mindestens einen Überhitzerabschnitt aufweist, in welchem Abhitzekessel ein Arbeitsmittel von seinem flüssigen Zustand in seinen dampfförmigen Zustand umgewandelt wird.
Die Erfindung betrifft weiter einen mit einem Dampfverbraucher innerhalb eines Wasser-/Dampf-Kreislaufes in Verbindung stehenden Zwangdurchlauf-Abhitzekessel mit einem Verdampfer und mindestens einem Überhitzerabschnitt zur Durchführung des Verfahrens.
Stand der Technik
Bei Kraftwerken, die eine Dampferzeugungsanlage und eine Dampfturbine aufweisen, besteht zunächst generell das Bestreben nach Realisierung kurzer Anfahrzeiten, unabhängig davon, ob es sich um ein reines Dampfkraftwerk oder eine Kombianlage handelt. Entscheidend ist die Zeitdauer bis am Kesselaustritt stabil Dampf zur Verfügung steht, der den Anforderungen der Dampfturbine genügt. Bekannte Ausbildungen von Kesseln entsprechen diesen Anforderungen nur ungenügend.
Von besonderer Bedeutung ist das Anfahren von Kessel und Dampfturbine im Zusammenhang mit Kombikraftwerken, welche die Abgaswärme der Gasturbine zur Dampferzeugung im Abhitzekessel nutzen. Gasturbinen sind heute in der Lage in deutlich weniger als einer Stunde aus dem kalten Zustand in den Nennlastbetrieb zu fahren.
Einer derart schnellen Temperaturauflastung können Abhitzekessel mit Umlauf-Trommelverdampfer durch die dickwandigen Bauteile der Trommel oft nur eingeschränkt folgen. Abhitzekessel nach dem Prinzip des Zwangdurchlaufverdampfers mit einem Separator zwischen Verdampfer und Überhitzer können bereits bei mittleren Drücken bis ca. 80 bar stabile Betriebszustände erreichen. Durch die dem Separator nachgeschalteten Überhitzer liegen die Temperaturen am Austritt des Abhitzekessels für ein schnelles Anfahren einer Dampfturbine jedoch zu hoch.
Die Zeit für das Anfahren einer Dampfturbine hängt aber wesentlich von den Dampftemperaturen ab. Je niedriger die Dampftemperatur beim Anfahren gehalten werden kann, um so schneller lässt sich die Dampfturbine anfahren. Aus diesem Grund besteht die Aufgabe, Abhitzekessel in Kombination mit Wasser-/Dampf-Kreisläufen zu entwickeln, welche der Gasturbine beim Anfahren verzögerungsfrei folgen, schnell stabile Betriebszustände erreichen und der Dampfturbine frühzeitig Dampf mit niedrigen Temperaturen zum Anfahren bereitstellen.
Darstellung der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, welches eine kurze Anfahrzeit eines Dampfverbrauchers erlaubt. Eine weitere Aufgabe ist, einen Zwangdurchlauf-Abhitzekessel bzw. einen Wasser-/Dampf-Kreislauf zur Durchführung des Verfahrens zu schaffen.
Erfindungsgemäss wird dies durch die Anordnung eines Separators innerhalb des Abhitzekessels nach dem mindestens einen Überhitzerabschnitt bzw. im Arbeitsmittelkreislauf erreicht, welcher ermöglicht, dass der Abhitzekessel bzw. der Arbeitsmittelkreislauf vor dem Anfahren bis zum Separator mit dem Arbeitsmittel in flüssigem Zustand gefüllt, dass die flüssige Phase des Arbeitsmittels im Abhitzekessel bzw. im Arbeitsmittelkreislauf kreislaufgeführt und danach die Wärmezufuhr eingeleitet wird, dass nach dem Einsetzen der Bildung von Dampf eine Trennung zwischen der dampfförmigen Phase und der flüssigen Phase des Arbeitsmittels nach dem genannten Überhitzerabschnitt im Separator durchgeführt wird, die flüssige Phase weiter kreislaufgeführt und der Dampf zu einem Behälter geleitet wird. Beim Erreichen der Anforderungen des Dampfverbrauchers wird die Zufuhr des Dampfes zum genannten Behälter unterbunden und der Dampf dem Dampfverbraucher zugeführt.
Die sonst lange trocken und damit ungekühlt bleibenden Überhitzerheizflächen können erfindungsgemäss mindestens teilweise zum Vorwärmen und Verdampfen des Wärmeträgers während des Anfahrens eingesetzt werden.
Ein mit einem Dampfverbraucher in Verbindung stehender Zwangdurchlauf-Abhitzekessel mit mindestens einem Überhitzerabschnitt bzw. ein entsprechender Wasser/Dampf-Kreislauf zur Durchführung des Verfahrens zeichnet sich durch einen Separator aus, der in Durchlaufrichtung des den Abhitzekessel bzw. den Wasser-/Dampf-Kreislauf durchströmenden Arbeitsmediums nach dem mindestens einen Überhitzerabschnitt angeordnet ist.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
In den Zeichnungen sind vereinfachte Kreislaufschemas zur beispielsweisen Erläuterung der Erfindung dargestellt. Es sind nur die für das Verständnis der Erfindung notwendigen Elemente, z.B. Absperrorgane, gezeichnet.
  • Fig. 1 zeigt stark vereinfacht ein Kreislaufschema zur Illustration einer ersten Ausführung der Erfindung;
  • Fig. 2 zeigt stark vereinfacht ein Kreislaufschema zur Illustration einer zweiten Ausführung der Erfindung;
  • Fig. 3 zeigt eine Variante der Ausführung nach Fig. 1, bei welcher Dampf durch einen Zwischenüberhitzer dem Kondensator/Hotwell zugeführt wird;
  • Fig. 4 zeigt eine Variante der Ausführung nach Fig. 2, bei welcher Dampf durch einen Zwischenüberhitzer dem Kondensator/Hotwell zugeführt wird;
  • Fig. 5 zeigt eine Variante der Ausführung nach Fig. 1, mit zwei Überhitzerabschnitten;
  • Fig. 6 zeigt eine Variante der Ausführung nach Fig. 2 mit zwei Überhitzerabschnitten;
  • Fig. 7 zeigt eine Variante der Ausführung nach Fig. 3 mit zwei Überhitzerabschnitten; und
  • Fig. 8 zeigt eine Variante der Ausführung nach Fig. 4 mit zwei Überhitzerabschnitten.
    • Wege zur Ausführung der Erfindung
    Gleiche Elemente sind in allen Figuren mit derselben Bezugsziffer bezeichnet.
    Die Figur 1 zeigt rein schematisch einen Wasser-/Dampf-Kreislauf 25 mit einem Zwangdurchlauf-Abhitzekessel 1, beispielsweise abgasseitig einer Gasturbine zur Abgaswärmenutzung nachgeschaltet mit dem Heizgaseintritt 28 und dem Heizgasaustritt 29. Der Zwangdurchlauf-Abhitzekessel 1 kann jedoch auch anderen abwärmeintensiven Prozessen zur Abwärmenutzung nachgeschalten sein. Zum Zwangdurchlauf-Abhitzekessel 1 gehören ein Economizerabschnitt 2, ein Verdampferabschnitt 3 und ein Überhitzerabschnitt 4. Vom Überhitzerabschnitt 4 geht eine Austrittsleitung 5, gefolgt von einer Anschlussleitung 18, zur Dampfturbine 6, die mit einem Generator 12 gekoppelt ist, in welcher Anschlussleitung 18 ein Hauptabsperrorgan 7 angeordnet ist.
    Vor dem Hauptabsperrorgan 7 zweigt von der Austrittsleitung 5 eine zu einem Separator 8 verlaufende Abzweigleitung 9 ab, in welcher ein Abzweigabsperrorgan 10 angeordnet ist.
    Am Separator 8 schliesst eine Ausströmleitung 11 mit einem Regelorgan 24 zur Abführung der separierten flüssigen Phase des Arbeitsmittels, hier Wasser, an. Das in der Ausströmleitung 11 befindliche Regelorgan 24 dient in Kombination mit einer nicht dargestellten Niveauanzeige im Separator 8 zur Niveauregelung im Separator 8. Wie mit der Leitung 23 angedeutet ist, wird das durch die Ausströmleitung 11 strömende Wasser zum Zwangdurchlauf-Abhitzekessel 1 zurückgeführt. Das durch die Ausströmleitung 11 strömende Wasser kann vor dem Eintritt in den Zwangdurchlauf-Abhitzekessel 1 verschiedene nicht dargestellte Komponenten des Wasser-/Dampf-Kreislaufes 25, wie beispielsweise Wärmeübertrager, Pumpen, Armaturen usw. durchströmen.
    Weiter erstreckt sich vom Separator 8 eine Bypassleitung 13 zum Kondensator/Hotwell 14. Ein eventuell vorhandener Zwischenüberhitzer wäre beim vorliegenden Bypasskonzept im Bypassbetrieb nicht von Dampf durchströmt, d.h. nicht gekühlt, da der Frischdampf direkt in den Kondensator/Hotwell 14 abgeleitet wird. Am Kondensator/Hotwell 14 schliesst die Kondensat-/Speisewasserleitung 15 an, über welche das Kondensat/Speisewasser zum Zwangdurchlauf-Abhitzekessel 1 zurückgeführt wird.
    Auch in diesem Fall kann das Kondensat /Speisewasser vor dem Eintritt in den Zwangdurchlauf-Abhitzekessel 1 verschiedene nicht dargestellte Komponenten des Wasser-/Dampf-Kreislaufes 25, wie beispielsweise Pumpen, Wärmeübertrager, Armaturen usw. durchströmen.
    Zum Beginn des Anfahrens des Zwangdurchlauf-Abhitzekessels 1 wird das System bis zum Separator 8 mit Wasser gefüllt, d.h. auch der Überhitzerabschnitt 4 ist mit Wasser gefüllt.
    Mittels des Regelorganes 24 und der im Separator 8 vorhandenen Niveauregelung wird während des Füllens aber auch beispielsweise während des Anfahrens ein vorgegebener Niveaubereich eingehalten.
    Das Hauptabsperrorgan 7 in der Anschlussleitung 18 ist geschlossen, das Abzweigabsperrorgan 10 in der Abzweigleitung 9 ist offen.
    Anschliessend wird über nicht weiter dargestellte Pumpeneinheiten der Umwälzbetrieb über den Zwangdurchlauf-Abhitzekessel 1 und den Separator 8 eingeleitet, bevor die Wärmezufuhr zum Zwangdurchlauf-Abhitzekessel 1 durch Inbetriebsetzung einer Gasturbine im Falle eines Kombikraftwerkes oder durch Inbetriebsetzung eines sonstigen Abgas auf hohem Temperaturniveau liefernden Prozesses beginnt.
    Das sich im Zwangdurchlauf-Abhitzekessel 1 erwärmende Wasser strömt im geschlossenen Kreislauf durch die Austrittsleitung 5 und die Abzweigleitung 9 in den Separator 8 und danach durch die Ausströmleitung 11, zum Zwangdurchlauf-Abhitzekessel 1 zurück. Eine Wärmeaufnahme des Wassers erfolgt somit auch im Überhitzerabschnitt 4 des Zwangdurchlauf-Abhitzekessels 1.
    Bei beginnender Bildung von Dampf erfolgt im Separator 8 die Trennung von Wasser und Dampf. Das Wasser wird zum Zwangdurchlauf-Abhitzekessel 1 zurückgeführt und der Dampf durch die Bypassleitung 13 dem Kondensator/Hotwell 14 zugeführt, dort kondensiert, um als Kondensat bzw. Speisewasser ebenfalls zum Zwangdurchlauf-Abhitzekessel 1 zurück gefördert zu werden.
    Von einem gewissen Zeitpunkt an strömt nur noch Dampf in der Austrittsleitung 5. Der Bypassbetrieb durch die Bypassleitung 13 wird jedoch so lange beibehalten, bis der in der Austrittsleitung 5 strömende Dampf den Anforderungen der Dampfturbine 6 entspricht.
    Entspricht der Dampf den Anforderungen der Dampfturbine 6, werden das Hauptabsperrorgan 7 geöffnet und das Abzweigabsperrorgan 10 geschlossen, so dass die Dampfturbine 6 angefahren werden kann.
    Erfindungsgemäss wird der Überhitzer 4 während des Anfahrens zuerst als Economizer zum Vorwärmen, nach Erreichen der Sättigungsbedingungen als Verdampfer und erst nach Sattdampfbeaufschlagung als Überhitzer betrieben. Die Regelung der Frischdampftemperatur am Austritt des Überhitzers erfolgt über den Speisewassermassenstrom am Eintritt in den Zwangdurchlauf-Abhitzekessel 1, wobei der Verdampfungsendpunkt innerhalb der Heizflächen verschoben wird. Dadurch können am Überhitzeraustritt stabil Dampftemperaturen mit nur geringer Überhitzung gefahren werden, was letztlich einen frühzeitigen und schnellen Start der Dampfturbine ermöglicht.
    Da die Austrittstemperatur am Zwangdurchlauf-Abhitzekessel 1 mit der Eintrittstemperatur an der Dampfturbine 6 identisch ist, kann die Dampfturbine im Grenzfall mit Sattdampf angefahren werden. Der Verdampfungsendpunkt liegt in diesem Fall am Ende der Überhitzerheizflächen.
    In den folgenden Figuren sollen gleiche Anlagen bzw. Komponenten und gleiche Verfahren wie beispielsweise der Umwälzbetrieb zu Beginn eines Anfahrvorganges nicht wiederholt erläutert werden.
    Die Figur 2 zeigt eine Ausführung gemäss welcher die Austrittsleitung 5 unmittelbar zum Separator 8 verläuft.
    Vom Separator 8 verläuft eine Dampfzufuhrleitung 17 zur Dampfturbine 6, in welcher das Hauptabsperrorgan 7 angeordnet ist. Weiter ist am Separator 8 die als Ausströmleitung 11 definierte Leitung für separiertes Wasser angeschlossen, durch welche Ausströmleitung 11 das Wasser, wie mit dem Pfeil in der Leitung 23 angedeutet ist, zum Zwangdurchlauf-Abhitzekessel 1 zurückgeführt wird. Vor dem Hauptabsperrorgan 7 zweigt die Bypassleitung 13 ab, in welcher das Abzweigabsperrorgan 10 angeordnet ist, welche Bypassleitung 13 zum Kondensator/Hotwell 14 verläuft.
    Beim Anfahren des Zwangdurchlauf-Abhitzekessels 1 strömt erst nach Einsetzen der Verdampfung Dampf durch die Dampfzufuhrleitung 17. Solange der Zustand des Dampfes den Anforderungen der Dampfturbine 6 nicht genügt, ist das Hauptabsperrorgan 7 geschlossen und das Abzweigabsperrorgan 10 offen, so dass im Bypassbetrieb gefahren wird.
    Nachdem der durch die Dampfzufuhrleitung 17 strömende Dampf den Anforderungen der Dampfturbine 6 genügt, werden das Hauptabsperrorgan 7 geöffnet und das Abzweigabsperrorgan 10 geschlossen, womit der Dampf zur Dampfturbine 6 strömen kann und diese angefahren wird.
    Im vorliegenden Fall kann die Dampfturbine 6 durch die Anordnung des Separators 8 innerhalb des Wasser-/Dampf-Kreislaufs bereits mit Sattdampf angefahren werden, wenn der Zwangdurchlauf-Abhitzekessel 1 am Austritt erst Nassdampf liefert.
    Die Anordnung des Separators nach der in der Figur 3 gezeigten Ausführung gleicht der Anordnung nach Fig. 1. Jedoch verläuft hier die Bypassleitung 13 nicht unmittelbar zum Kondensator/Hotwell 14, sondern in die zum Zwischenüberhitzer 16 führende kalte Zwischenüberhitzerleitung 26. Vom heissen Ende des Zwischenüberhitzers 16 erstreckt sich die heisse Zwischenüberhitzerleitung 27, in welcher ein Niederdruckabsperrorgan 19 angeordnet ist, zum Niederdruckteil der Dampfturbine 6. Von der heissen Zwischenüberhitzerleitung 27 zweigt eine Bypassleitung 20 mit einem Bypassabsperrorgan 21 ab, welche Bypassleitung 20 zum Kondensator/Hotwell 14 verläuft. Somit wird bei dieser Ausführung mit gekühltem Zwischenüberhitzer der im Bypassbetrieb erzeugte Frischdampf über den Zwischenüberhitzer 16 in den Kondensator/Hotwell 14 abgeleitet. Die Steuerung der Absperrorgane 7, 10, 19 und 21 erfolgt nach dem gleichen Verfahren wie bei den vorgängig beschriebenen Ausführungen. Die Absperrorgane 7, 19 werden geöffnet und die Absperrorgane 10, 21 geschlossen, sobald der Dampf den Anforderungen der Dampfturbine 6 entspricht.
    Die Anordnung des Separators 8 gemäss der in der Figur 4 gezeigten Ausführung entspricht derjenigen der Fig. 2. Jedoch ist bei der Ausführung nach Fig. 4 der Zwischenüberhitzer 16 analog zur Ausführung nach Fig. 3 im Bypassbetrieb vom Dampf durchströmt. Das Anfahrverfahren entspricht demjenigen der Ausführung nach Fig. 3 und muss somit nicht nochmals beschrieben werden.
    Bei der Ausführung nach Figur 5 sind im Zwangdurchlauf-Abhitzekessel 1 zwei Überhitzerabschnitte 4 und 22 vorhanden. Die Abzweigleitung 9 mit dem Abzweigabsperrorgan 10, die zum Separator 8 verläuft, ist an einer Stelle zwischen dem ersten Überhitzerabschnitt 4 und dem Hauptabsperrorgan 7, welches vor dem zweiten Überhitzerabschnitt 22 angeordnet ist, abgezweigt. Vom zweiten Überhitzerabschnitt 22 strömt analog zu den bisherigen Ausführungen der Dampf zur Dampfturbine 6.
    Das Anfahren verläuft gleich dem anhand der Fig. 1 beschriebenen Verfahren, mit der Ausnahme, dass im Bypassbetrieb, d.h. bis zum Vorliegen eines den Anforderungen der Dampfturbine 6 entsprechenden Dampfes der zweite Überhitzerabschnitt 22 nicht von Dampf durchströmt und damit nicht gekühlt wird. Das heisst, dass wenn das dritte Abzweigabsperrorgan 10 geschlossen und das Hauptabsperrorgan 7 geöffnet werden, dem zur Dampfturbine 6 strömenden Dampf durch den zweiten Überhitzerabschnitt 22 zusätzlich Wärme zugeführt wird, wodurch dieser Dampf zusätzlich überhitzt wird.
    Die Figur 6 zeigt ebenfalls eine Ausführung mit einem Zwangdurchlauf-Abhitzekessel 1, der zwei Überhitzerabschnitte 4 und 22 aufweist, wobei der Separator 8 in bezug auf die Durchströmrichtung des Dampfes zwischen dem ersten Überhitzerabschnitt 4 und dem zweiten Überhitzerabschnitt 22 angeordnet ist. Das Anfahren erfolgt analog zur Ausführung nach der Fig. 2, jedoch mit der Ausnahme, dass dem den Separator 8 durchströmenden Dampf vor dem Eintritt in die Dampfturbine 6 durch den zweiten Überhitzerabschnitt 22 weiter Wärme zugeführt wird.
    Die Ausführung nach Figur 7 ist mit derjenigen der Fig. 3 zu vergleichen. Das heisst, im Bypassbetrieb wird der Zwischenüberhitzer 16, 16a von Dampf durchströmt. Die Abzweigung der Abzweigleitung 9 mit dem Abzweigabsperrorgan 10 erfolgt analog zur Fig. 5 zwischen dem ersten Überhitzerabschnitt 4 und dem zweiten Überhitzerabschnitt 22, und vor dem Hauptabsperrorgan 7. Auch hier wird beim Anfahren der Dampfturbine 6 dem Dampf durch den zweiten Überhitzerabschnitt 22 zusätzlich Wärme zugeführt.
    Die Ausführung nach Figur 8 weist wieder zwei Überhitzerabschnitte 4 und 22 auf, wobei der Dampf analog zur Ausführung nach Fig. 6 nach dem ersten Überhitzer 4 durch die Leitung 5 dem Separator 8 zugeführt wird. Im Bypassbetrieb wird der Dampf durch den Zwischenüberhitzer 16, 16a dem Kondensator/Hotwell 14 zugeführt. Bei beginnender Dampferzeugung sind die Absperrorgane 7 und 19 zunächst noch geschlossen und die Absperrorgane 10 und 21 offen, so dass der Bypassbetrieb über den Zwischenüberhitzer 16, 16a erfolgt. Erreicht der Dampf Parameter, die den Anforderungen der Dampfturbine 6 genügen, werden die Absperrorgane 7 und 19 geöffnet und die Absperrorgane 10 und 21 geschlossen, so dass Dampf vom zweiten Überhitzerabschnitt 22 zur Dampfturbine strömt, wobei dem Dampf durch den zweiten Überhitzerabschnitt 22 zusätzlich Wärme zugeführt wird.
    Abschliessend sei zu den Bypässen vermerkt, dass diese an ihrem Austritt Dampfbedingungen zu bringen haben, welche den Bedingungen an den Dampfeinführungen in der kalten Zwischenüberhitzungsleitung 26 (Bypasskonzept mit gekühltem Zwischenüberhitzer) bzw. dem Kondensator 14 (Bypasskonzept mit ungekühltem Zwischenüberhitzer) entsprechen. In den Bypässen sind daher Druckreduzierungen und Wassereinspritzungen vorhanden, welche zur Erhaltung der Übersichtlichkeit nicht gezeichnet sind, da diese den Erfindungsgedanken nicht beeinflussen.
    Bezugszeichenliste
    1
    Zwangdurchlauf-Abhitzekessel
    2
    Economizerabschnitt
    3
    Verdampferabschnitt
    4
    erster Überhitzer(abschnitt)
    5
    Austrittleitung
    6
    Dampfverbraucher/Dampfturbine
    7
    Hauptabsperrorgan
    8
    Separator
    9
    Abzweigleitung
    10
    Abzweigabsperrorgan
    11
    Ausströmleitung
    12
    Generator
    13
    Bypassleitung
    14
    Behälter/Kondensator/Hotwell/Heizkondensator
    15
    Kondensat-/Speisewasserleitung
    16,16a
    Zwischenüberhitzer
    17
    Dampfzufuhrleitung
    18
    Anschlussleitung
    19
    Niederdruckabsperrorgan
    20
    Bypassleitung
    21
    Bypassabsperrorgan
    22
    zweiter Überhitzer(abschnitt)
    23
    Leitung
    24
    Regelorgan
    25
    Arbeitsmittelkreislauf/ Wasser-/Dampf-Kreislauf
    26
    kalte Zwischenüberhitzerleitung
    27
    heisse Zwischenüberhitzerleitung
    28
    Heizgaseintritt
    29
    Heizgasaustritt

    Claims (18)

    1. Verfahren zum Anfahren eines mit einem Dampfverbraucher (6) innerhalb eines Arbeitsmittelkreislaufes (25) in Verbindung stehenden Zwangdurchlauf-Abhitzekessels (1), der einen Verdampfer (3) und mindestens einen Überhitzerabschnitt (4) aufweist, in welchem Zwangdurchlauf-Abhitzekessel (1) ein Arbeitsmittel von seinem flüssigen Zustand in seinen dampfförmigen Zustand umgewandelt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Zwangdurchlauf-Abhitzekessel (1) bzw. der Arbeitsmittelkreislauf (25) vor dem Anfahren bis zu einem Separator (8) mit dem Arbeitsmittel im flüssigen Zustand gefüllt, dass die flüssige Phase des Arbeitsmittels im Zwangdurchlauf-Abhitzekessel (1) bzw. Arbeitsmittelkreislauf (25) kreislaufgeführt und danach die Wärmezufuhr eingeleitet wird, dass nach dem Einsetzen der Bildung von Dampf eine Trennung zwischen der dampfförmigen Phase und der flüssigen Phase des Arbeitsmittels nach dem genannten Überhitzerabschnitt (4) in einem Separator (8) durchgeführt wird, die flüssige Phase weiter kreislaufgeführt und der Dampf zu einem Behälter (14) geleitet wird.
    2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zufuhr des Dampfes zum genannten Behälter (14) beim Erreichen der Anforderungen des Dampfverbrauchers (6) unterbunden und der Dampf dann dem Dampfverbraucher (6) zugeführt wird.
    3. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Zwangdurchlauf-Abhitzekessel (1) einen ersten (4) und einen dem ersten folgenden, zweiten Überhitzerabschnitt (22) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennung der flüssigen Phase und der dampfförmigen Phase des Arbeitsmittels in einer Leitung (5, 17) zwischen dem ersten und dem zweiten Überhitzerabschnitt des Zwangdurchlauf-Abhitzekessels (1) erfolgt.
    4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennung der flüssigen Phase und der dampfförmigen Phase des Arbeitsmittels in einer Leitung (9, 13) zwischen dem Zwangdurchlauf-Abhitzekessel (1) und dem Behälter (14) erfolgt.
    5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennung der flüssigen Phase und der dampfförmigen Phase des Arbeitsmittels in einer Leitung (5, 17) zwischen dem Zwangdurchlauf-Abhitzekessel (1) und dem Dampfverbraucher (6) erfolgt.
    6. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Zwangdurchlauf-Abhitzekessel (1) einen Zwischenüberhitzer (16) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennung der flüssigen Phase und der dampfförmigen Phase des Arbeitsmittels in einer Leitung (9, 13) zum Zwischenüberhitzer (16) erfolgt.
    7. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Dampfverbraucher (6) eine Dampfturbine (6) ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter (14) ein der Dampfturbine (6) folgender Kondensator/Hotwell bzw. Heizkondensator (14) ist.
    8. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Zwangdurchlauf-Abhitzekessel (1) einen Zwischenüberhitzer (16) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der erzeugte Dampf bis zum Erreichen der Anforderungen des Dampfverbrauchers (6) erst dem Zwischenüberhitzer (16) und anschliessend dem als Kondensator/Hotwell bzw. Heizkondensator ausgebildeten Behälter (14) zugeführt wird.
    9. Wasser-/Dampf-Kreislauf (25) einschliesslich einem mit einem Dampfverbraucher (6) innerhalb eines Wasser-/Dampf-Kreislaufes (25) in Verbindung stehenden Zwangdurchlauf-Abhitzekessel (1) mit mindestens einem ersten Überhitzerabschnitt (4), mit einer Austrittsleitung (5) für das mindestens einen Überhitzerabschnitt (4) durchströmende Arbeitsmedium, zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Separator (8), der in Durchlaufrichtung des den Zwangdurchlauf-Abhitzekessel (1) und den Wasser-/Dampf-Kreislauf (25) durchströmenden Arbeitsmediums nach dem mindestens einen Überhitzerabschnitt (4) angeordnet ist, durch ein vor dem Dampfverbraucher (6) angeordnetes Hauptabsperrorgan (7) zum Sperren oder Freigeben einer Zufuhr des Arbeitsmediums zum Dampfverbraucher (6) und einem nach dem mindestens einen Überhitzerabschnitt (4) in einer Abzweigleitung (9, 13) angeordnetes Abzweigabsperrorgan (10), welche Absperrorgane (7, 10) entsprechend der Fahrweise des Wasser-/Dampf-Kreislaufes (25) wechselweise in der Offen- bzw. Schliessstellung sind.
    10. Wasser-/Dampf-Kreislauf (25) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass am Separator (8) eine zum Zwangdurchlauf-Abhitzekessel (1) zurückführende Ausströmleitung (11) mit einem Regelorgan (24) für die abgetrennte flüssige Phase und eine Leitung (13, 17) für die abgetrennte Dampfphase anschliessen.
    11. Wasser-/Dampf-Kreislauf (25) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Abzweigleitung (9) von der Austrittsleitung (5) abgezweigt ist und zum Separator (8) verläuft.
    12. Wasser-/Dampf-Kreislauf (25) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Abzweigleitung (13) von der Leitung (17) für die abgetrennte Dampfphase abgezweigt ist.
    13. Wasser-/Dampf-Kreislauf (25) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass eine der Leitungen (13, 17) als Bypassleitung unmittelbar vom Separator (8) zu einem Behälter (14) des Wasser-/Dampf-Kreislaufes (25) verläuft, von welchem Behälter (14) eine Kondensat/Speisewasserleitung (15) zum Zwangdurchlauf-Abhitzekessel (1) zurück verläuft.
    14. Wasser-/Dampf-Kreislauf (25) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass an einer der Leitungen (13, 17) eine zu einem Zwischenüberhitzer (16, 16a) verlaufende kalte Zwischenüberhitzerleitung (26) anschliesst.
    15. Wasser-/Dampf-Kreislauf (25) nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass von der heissen Zwischenüberhitzerleitung (27) des Zwischenüberhitzers (16, 16a) eine Bypassleitung (20) abgezweigt ist, die zu einem Behälter (14) des Wasser-/Dampf-Kreislaufes (25) verläuft, von welchem Behälter (14) eine Kondensat-/Speisewasserleitung (15) zum Zwangdurchlauf-Abhitzekessel (1) zurück verläuft.
    16. Wasser-/Dampf-Kreislauf (25) nach Anspruch 9, wobei der Zwangdurchlauf-Abhitzekessel (1) einen ersten (4) und einen dem ersten folgenden zweiten Überhitzerabschnitt (22) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Abzweigleitung (9) von der Austrittleitung (5) an einer Stelle zwischen dem ersten (4) und dem zweiten Überhitzerabschnitt (22) abgezweigt ist.
    17. Wasser-/Dampf-Kreislauf (25) nach Anspruch 10, wobei der Zwangdurchlauf-Abhitzekessel (1) einen ersten (4) und einen dem ersten folgenden zweiten Überhitzerabschnitt (22) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass eine Dampfzufuhrleitung (17) für die abgetrennte Dampfphase an einer Stelle im Zwangdurchlauf-Abhitzekessel (1) zwischen dem ersten (4) und zweiten Überhitzerabschnitt (22) in den Zwangdurchlauf-Abhitzekessel (1) mündet.
    18. Wasser-/Dampf-Kreislauf (25) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Dampfverbraucher (6) eine Dampfturbine (6) und der Behälter (14) ein der Dampfturbine (6) folgender Kondensator/Hotwell bzw. Heizkondensator (14) ist.
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