DE102023203690A1 - Method for heating inlet valves of turbines and quick-closing valve for carrying out the method - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Anfahren einer Dampfturbinenanlage (1) und Anwärmen wenigstens eines Regelventils (2) der Dampfturbinenanlagen (1), wobei die Dampfturbinenanlage (1) wenigstens einen Dampferzeuger (3) umfasst, welche über wenigstens eine Rohrleitung (4), mit wenigstens einer Dampfturbine (5), fluidtechnisch verbunden ist, wobei innerhalb der Rohrleitung (4), in Strömungsrichtung hintereinander, wenigstens ein Schnellschlussventil (6) und das Regelventil (2) angeordnet sind und wobei vor dem Schnellschlussventil (6) innerhalb der Rohrleitung (4) wenigstens ein Anwärmventil (7) angeordnet ist, über das während des Anwärmvorgangs der Frischdampf abgeführt werden kann. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Schnellschlussventil zum Durchführen eines solchen erfindungsgemäßen Verfahrens. The invention relates to a method for starting up a steam turbine system (1) and heating up at least one control valve (2) of the steam turbine system (1), wherein the steam turbine system (1) comprises at least one steam generator (3) which is fluidically connected to at least one steam turbine (5) via at least one pipeline (4), wherein at least one quick-closing valve (6) and the control valve (2) are arranged one behind the other in the direction of flow within the pipeline (4), and wherein at least one heating valve (7) is arranged upstream of the quick-closing valve (6) within the pipeline (4), via which the fresh steam can be discharged during the heating process. Furthermore, the invention relates to a quick-closing valve for carrying out such a method according to the invention.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Anwärmen von Einströmventilen von Turbinen nach den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1 sowie ein Schnellschlussventil zum Durchführen eines solchen Verfahrens, nach Patentanspruch 2.The invention relates to a method for heating inlet valves of turbines according to the features of
Werden kalte Bauteile mit heißem Dampf beaufschlagt, so kommt es zur Filmkondensation an der Oberfläche bei Sattdampftemperatur. Durch den hohen Wärmeübergang bilden sich bei dickwandigen Bauteilen hohe thermomechanische Spannungen aus. Diese gilt es im Zuge der Lebensdauer und mechanischen Integrität der Komponenten zu begrenzen, in dem der Dampfdruck langsam gesteigert wird.If cold components are exposed to hot steam, film condensation occurs on the surface at saturated steam temperature. Due to the high heat transfer, high thermomechanical stresses form in thick-walled components. These must be limited over the service life and mechanical integrity of the components by slowly increasing the steam pressure.
Um die Turbinenregelventile mittels gesteuertem Druckaufbau schonend anwärmen zu können, muss der Frischdampfdruck beim Anwärmen reguliert werden. Bisherige Turbinenschutzsysteme und Anfahrschrittketten sehen vor, dass das Anwärmen der Ventile erst starten kann, wenn der Frischdampfdruck bereits ein hohes Niveau erreicht hat, um Sperrdampf bereitzustellen und die Turbine zu evakuieren. Zum Anwärmen der Regelventile muss nachträglich der Frischdampfdruck abgesenkt werden. Dazu ist bisweilen immer ein separater Frischdampfschieber erforderlich, der Turbine und Kessel separiert und über dessen Bypassleitung ein gesteuerter Druckaufbau realisiert werden kann.In order to be able to gently warm up the turbine control valves using controlled pressure build-up, the fresh steam pressure must be regulated during warm-up. Previous turbine protection systems and start-up step chains stipulate that the warm-up of the valves can only start when the fresh steam pressure has already reached a high level in order to provide sealing steam and evacuate the turbine. In order to warm up the control valves, the fresh steam pressure must be subsequently reduced. This sometimes always requires a separate fresh steam slide valve that separates the turbine and boiler and can be used to achieve a controlled pressure build-up via its bypass line.
Als Alternative zu den Frischdampfschieber werden die Ventile elektrisch vorgewärmt, um den gesteuerten Druckaufbau zu umgehen.As an alternative to the main steam valves, the valves are preheated electrically to avoid the controlled pressure build-up.
Die zuvor beschriebenen Möglichkeiten zum Anwärmen von Einströmventilen benötigen zusätzliche Bauteile und sind daher kostenintensiv.The previously described options for heating inlet valves require additional components and are therefore cost-intensive.
Ausgehend vom zuvor beschrieben Stand der Technik ist es daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zum Anfahren einer Dampfturbinenanlage und Anwärmen wenigstens eines Einströmventils der Dampfturbinenanlagen bereit zu stellen, welches einfach und ohne zusätzlichen Aufwand durchzuführen ist. Des Weiteren ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Schnellschlussventil zum Durchführen des Verfahrens bereit zu stellen.Based on the previously described prior art, it is therefore the object of the present invention to provide a method for starting up a steam turbine system and heating at least one inlet valve of the steam turbine system, which can be carried out simply and without additional effort. Furthermore, it is the object of the present invention to provide a quick-closing valve for carrying out the method.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird durch die Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs 1 und das erfindungsgemäße Schnellschlussventil wird durch die Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs 2 gelöst.The method according to the invention is solved by the features of
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Anfahren einer Dampfturbinenanlage und Anwärmen wenigstens eines Einströmventils der Dampfturbinenanlagen, wobei die Dampfturbinenanlage wenigstens einen Dampferzeuger umfasst, welche über wenigstens eine Rohrleitung, mit wenigstens einer Dampfturbine, fluidtechnisch verbunden ist, wobei innerhalb der Rohrleitung, in Strömungsrichtung hintereinander, wenigstens ein Schnellschlussventil und ein Regelventil angeordnet sind und wobei vor dem Schnellschlussventil innerhalb der Rohrleitung wenigstens ein Anwärmventil angeordnet ist, über das während des Anwärmvorgangs der Frischdampf abgeführt werden kann zeichnet sich durch die nachfolgenden Verfahrensschritte aus:
- - Anfahren des Dampferzeugers bei geschlossenem Schnellschluss- und Regelventil;
- - Bereitstellen von Frischdampf mittels des Dampferzeugers;
- - Messen der Dampfparameter des bereitgestellten Frischdampfes;
- - Öffnen des Schnellschlussventils bei Erreichen eines vorgegebene Mindestdrucks, wobei das Regelventil weiterhin geschlossen bleibt:
- - Kontinuierliches Messen der Temperatur des Regelventils;
- - Schließen und Öffnen des Schnellschlussventils in Abhängigkeit von der Temperatur des Regelventils, wobei beim Erreichen einer vorgegebenen Höchsttemperatur des Regelventils das Schnellschlussventil schließt und beim Unterschreiten einer vorgegeben Mindesttemperatur des Regelventils öffnet;
- - Anfahren der Dampfturbine bei Erreichen vorgegebener Frischdampfparameter (Dampf, Temperatur, Überhitzung...).
- - Starting up the steam generator with the quick-closing and control valve closed;
- - Provision of fresh steam by means of the steam generator;
- - Measuring the steam parameters of the fresh steam provided;
- - Opening the quick-closing valve when a specified minimum pressure is reached, while the control valve remains closed:
- - Continuous measurement of the temperature of the control valve;
- - Closing and opening of the quick-closing valve depending on the temperature of the control valve, whereby the quick-closing valve closes when a predetermined maximum temperature of the control valve is reached and opens when a predetermined minimum temperature of the control valve is undercut;
- - Start-up of the steam turbine when specified fresh steam parameters are reached (steam, temperature, superheat...).
Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht ein frühzeitiges Öffnen des Schnellschlussventils und damit ein gemeinsames Anwärmen von Dampferzeuger, Rohrleitungen und Turbinenventilen.The method according to the invention enables early opening of the quick-closing valve and thus joint heating of the steam generator, pipes and turbine valves.
Mit Beginn des Druckaufbaus beim Anfahren des Dampferzeugers wird das Schnellschlussventil nach Erreichen eines Mindestdruckes geöffnet und das Regelventil durch den langsamen Druckaufbau des Dampferzeugers gemeinsam mit den Rohrleitungen vorgewärmt.When the pressure begins to build up when the steam generator is started up, the quick-closing valve is opened after a minimum pressure is reached and the control valve is preheated together with the pipes by the slow pressure build-up of the steam generator.
Da bei dem erfindungsgemäßen Verfahren lange Dampf am Regelventil ansteht, muss der Wärmeeintrag in das Turbinengehäuse begrenzt werden, um ungleichmäßige Erwärmung und Verkrümmung zu vermeiden. Dies wird realisiert, indem das Schnellschlussventil während der Anwärmprozedur geschlossen wird, sobald das Regelventil auf eine vorgebbare Höchsttemperatur angewärmt ist. Beim Unterschreiten einer ebenfalls vorgebaren Mindesttemperatur wird das Schnellschlussventil erneut geöffnet. Durch abwechselndes Öffnen und Schließen des Schnellschlussventil während des Anfahrens der Dampfturbinenanlage, wird eine annähernd konstante Temperatur im Regelventil erreicht.Since steam is present at the control valve for a long time in the method according to the invention, the heat input into the turbine housing must be limited in order to avoid uneven heating and distortion. This is achieved by closing the quick-closing valve during the heating procedure as soon as the control valve has warmed up to a predefined maximum temperature. If the temperature falls below a minimum temperature, which can also be predefined, the quick-closing valve is opened again. By alternately opening and closing By opening the quick-closing valve during start-up of the steam turbine plant, an almost constant temperature is achieved in the control valve.
Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht es, das Schnellschlussventil sehr frühzeitig zu öffnen, ohne dass die Turbine Schaden nimmt und Kompromisse beim Turbinenschutz eingegangen werden müssen.The method according to the invention makes it possible to open the quick-closing valve very early without damaging the turbine and without having to make compromises in turbine protection.
Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht es, das der Frischdampfschieber entfallen kann, was zu erheblichen Kosteneinsparungen führt.The method according to the invention makes it possible to eliminate the need for the fresh steam valve, which leads to considerable cost savings.
Durch ein gemeinsames Anwärmen ist die Gesamtanfahrzeit insgesamt schneller als bei herkömmlichen Verfahren.By heating up together, the overall start-up time is faster than with conventional methods.
Das erfindungsgemäße Schnellschlussventil zum Durchführen eines Verfahrens, nach Anspruch 1, zeichnet sich dadurch aus, dass das Schnellschlussventil nicht nur mit Federkraft, sondern auch mittels Teilhubmagnetventil geschlossen werden kann. Das Schnellschlussventil schließ damit nicht wie im regulären Betrieb schlagartig gegen Federkraft, sondern wird langsam geschlossen, wodurch ein schonendes Öffnen und Schließen des Schnellschlussventils gewährleistet wird.The quick-closing valve according to the invention for carrying out a method according to
Weitere Vorteile der Erfindung, die einzeln oder miteinander einsetzbar sind, werden nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels erläutert. Es zeigt:
-
1 : Eine erfindungsgemäße Dampfturbinenanlage.
-
1 : A steam turbine plant according to the invention.
Die Figur zeigen lediglich den schematischen und nicht zwangsläufig maßstabsgerechten Aufbau. Es werden im Wesentlichen nur die für die Erfindung notwendigen Bauteile dargestellt.The figures show only the schematic structure and are not necessarily to scale. Essentially, only the components necessary for the invention are shown.
Der Anfahrprozess und das Anwärmen des Regelventils (2) werden im Folgenden anhand der wesentlichen Verfahrensschritte erläutert. Zunächst wird der Dampferzeuger, bei geschlossenem Schnellschluss- und Regelventil (6, 2) angefahren. Mit Beginn des Druckaufbaus beim Anfahren des Dampferzeugers wird das Schnellschlussventil (6) nach Erreichen eines Mindestdruckes geöffnet und das Regelventil (2) wird bei langsamen Druckaufbau gemeinsam mit den Rohrleitungen (4) vorgewärmt. Da hierbei lange Dampf am Regelventil (2) ansteht, muss der Wärmeeintrag in das Turbinengehäuse begrenzt werden, um ungleichmäßige Erwärmung und Verkrümmung zu vermeiden. Dies wird realisiert, indem das Schnellschlussventil (2) während der Anwärmprozedur geschlossen wird, sobald das Regelventil (2) eine vorgegebene Höchsttemperatur erreicht und das Schnellschlussventil (2) wieder geöffnet wird, sobald das Regelventil eine vorgegeben Mindesttemperatur unterschreitet. Hierdurch kann das Regelventil während des Anwärmvorgangs innerhalb eines vorgegebenen Temperaturbereichs gehalten werden. Beim Erreichen vorgegebener Frischdampfparameter (Dampf, Temperatur, Überhitzung...) wird das Regelventil (2) geöffnet und die Dampfturbine angefahren.The start-up process and the heating of the control valve (2) are explained below using the main process steps. First, the steam generator is started with the quick-closing and control valve (6, 2) closed. When the pressure builds up when the steam generator starts up, the quick-closing valve (6) is opened after a minimum pressure has been reached and the control valve (2) is preheated together with the pipes (4) as the pressure builds up slowly. Since steam is present at the control valve (2) for a long time, the heat input into the turbine housing must be limited in order to avoid uneven heating and warping. This is achieved by closing the quick-closing valve (2) during the heating procedure as soon as the control valve (2) reaches a specified maximum temperature and opening the quick-closing valve (2) again as soon as the control valve falls below a specified minimum temperature. This allows the control valve to be kept within a specified temperature range during the heating process. When the specified fresh steam parameters (steam, temperature, superheat...) are reached, the control valve (2) is opened and the steam turbine is started.
Mit dem vorgestellten Verfahren kann die Dampfturbinenanlage (1) ohne Frischdampfschieber angefahren werden, wenn Dampfturbine (5) und Dampferzeuger (3) gemeinsam angefahren werden. Unter bestimmten Voraussetzungen kann der Frischdampfschieber (8) ganz entfallen, was zu erheblichen Kosteneinsparungen führt.
Durch das gemeinsame Anwärmen ist die Gesamtanfahrzeit insgesamt schneller als bei herkömmlichen Verfahren.With the method presented, the steam turbine plant (1) can be started up without a main steam valve if the steam turbine (5) and steam generator (3) are started up together. Under certain conditions, the main steam valve (8) can be omitted entirely, which leads to considerable cost savings.
Due to the joint warm-up, the overall start-up time is faster than with conventional methods.
Claims (2)
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