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Einrichtung zur Entsalzung eines Durchlaufdampferzeugers mit kritischem
oder überkritischem Druck Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Entsalzung
eines Durchlaufdampferzeugers mit kritischem oder überkritischem Druck und mehreren
parallel geschalteten, der Salzablagerung ausgesetzten Rohrsträngen, wobei diese
Rohrstränge in Strömungsrichtung des Arbeitsmittels hinter der Salzablagerungszone
mit Absperrorganen versehen und vor diesen an die Rohrstränge ebenfalls mit Absperrorganen
versehene Anzapfleitungen angeschlossen sind.
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Bekanntlich wird bei mit unterkritischem Druck betriebenen Dampfkraftanlagen
einer Salzablagerung im Dampferzeuger dadurch entgegengewirkt und eine Entsalzung
des ganzen im Kreislauf befindlichen Arbeitsmittels dadurch erzielt, daß das Arbeitsmittel
am Ende des Verdampferteiles in einem Flüssigkeitsabscheider in eine flüssige und
eine dampfförmige Phase getrennt wird, wobei die flüssige Phase aus dem Dampferzeuger
abgeschieden wird. Die im Arbeitsmittel befindlichen Salze verbleiben zum überwiegenden
Teil in der flüssigen Phase und können mit dieser aus dem Kreislauf entfernt werden.
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Bei kritischem oder überkritischem Druck im Dampferzeuger versagt
diese Entsalzungsmethode, da kein eindeutiger Unterschied mehr besteht zwischen
der flüssigen und der dampfförmigen Phase des Arbeitsmittels und vor allem, weil
der übergang von der einen Phase zur anderen nicht mehr sprunghaft, sondern stetig
erfolgt. Die bei einem Zwangdurchlaufdampferzeuger in der übergangszone,
d. h. der Zone mit relativ starkem Anstieg des spezifischen Volumens in der
Umgebung des kritischen Punktes, ausfallenden und sich an den Rohrwänden niederschlagenden
Salze müssen deshalb von Zeit zu Zeit durch Ausspülen entfernt werden.
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Die für Dampferzeuger mit niedrigerem Druck bekannte Maßnahme, eine
Durchspülung durch besonders zugeführtes Arbeitsmittel mit noch höherem Druck, wie
er im betreffenden Rohrstrang herrscht, durchzuführen, ist bei Dampferzeugem mit
kritischem oder überkritischem Druck nicht anwendbar, da die Löslichkeit der Salze
mit zunehmendem Druck und zunehmender Temperatur abnimmt. Durch eine solche Maßnahme
würden dem betreffenden Rohrstrang sogar noch weitere Salze zugeführt werden, anstatt
diese zu entfernen.
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Eine wirksame Spülung der abgelagerten Salze ist bei kritischen oder
überkritischen Dampferzeugem nur durch Drucksenkung an der betreffenden Stelle des
Dampferzeugers möglich. Das geschieht bekanntlich z. B. in der Weise, daß jeder
Rohrstrang des Dampferzeugers am Ende der Salzablagerungszone mit einem Einwegabsperrorgan,
das ein Rückströmen des Mediums verhindert, und mit einer vor diesem angeordneten
Ausspülleitung versehen ist, die es erlaubt, das den Rohrstrang durchströmende Arbeitsmittel
abzuleiten, wobei der Druck im betreffenden Rohrstrang während des Spülvorganges
ins unterkritische Gebiet abgesenkt wird. Auf diese Weise wird der betreffende Rohrstrang
von Naßdampf durchströmt, die in diesem abgelagerten Salze werden gelöst und durch
die Spülleitung aus dem Dampferzeuger und damit aus dem Kreislauf des Arbeitsmittels
entfernt.
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Die zur Ausspülung der Rohrstränge benötigte Menge an Arbeitsmittel
kann unter Umständen recht erheblich sein, und es muß angestrebt werden, daß der
durch den Spülvorgang entstehende Energieverlust so klein wie möglich bleibt, daß
also ein möglichst großer Teil des im zur Spülung verwendeten Arbeitsmittel enthaltenen
Wärme- und eventuell auch Druckgefälles wieder zurückgewonnen wird. Andererseits
soll der Spülvorgang die Arbeitsweise des Kessels und der nachgeschalteten Turbine
so wenig wie mög-]ich stören, d. h, die Temperatur und Menge des vom Dampferzeuger
abgegebenen Frischdampfes so wenig wie möglich beeinflussen.
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Das geschieht erfindungsgemäß dadurch, daß die ADzapfleitungen in
eine gemeinsame Spülleitung münden, in welcher sich in an sich bekannter Weise
mindestens
ein Vorwärmer des Arbeitsmittels befindet und daß die Betätigung der Absperrorgane
in den Anzapfleitungen derart erfolgt, daß jeweils immer aus einer gleichen
Anzahl von Rohrsträngen, mindestens jedoch einem Rohrstrang, Arbeitsmittel in die
Spül-
leitung strömt.
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Erfindungsgemäß wird also eine gleichmäßige Entnahme des zur Spülung
dienenden Arbeitsmittels mit Rücksicht auf die Kesselreinigung vorgenommen.
Zugleich hat diese gleichmäßige Entnahme den Vorteil, daß auch die Ausnutzung der
in diesem Arbeitsmittel enthaltenen Wärme in einem Wärmeübertrager kontinuierlich
erfolgen kann und dadurch ebenfalls keine Regelschwierigkeiten hervorruft. Durch
die erfindungsgemäße Maßnahme wird somit ein Schutz des Dampferzeugers gegen Salzablagerungen
erzielt mit gleichzeitiger Ausnutzung der im Arbeitsmittel enthaltenen Wärme, bei
jeglicher Vermeidung von Unregelmäßigkeiten der Regelung des Dampferzeugers.
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In den Zeichnungen sind einige Ausführungsbeispiele des Erfindungsgedankens
schematisch dargestellt. Es zeigt Fig. 1 eine Dampfkraftanlage mit zylindrischer
Spülung des Dampferzeugers, wobei das Spülmittel Vorwürmern des Arbeitsmittels zugeführt
wird, und Fig. 2 und 3 eine Anlage, bei der das Spülmittel in die flüssige
und die dampfförrnige Phase getrennt wird.
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Bei der in der Fig. 1 dargeßtellten Dampfkraftanlage wird das
Arbeitsmittel aus einem Kondensator 1 durch eine Niederdruckspeisepumpe 2
über Niederdruckvorwärmer 3, 3 a in einen Behälter 4 gefördert. Aus
dem Behälter 4 wird das Arbeitsmittel durch eine Hochdruckspeisepumpe
5 über Hochdruckvorwärmer 6, 6 a einem Durchlaufdampferzeuger
7 zugeführt. Von diesem gelangt er über einen Überhitzer 8 in die
erste Turbinenstufe 9, in die zweite Turbinenstufe 10 und aus dieser
wieder in den Kondensator 1 zurück. Im Dampferzeuger 7 sind die einzelnen
Robrstränge 11 an ihrem Ende mit Einweg-Absperrorganen 12 versehen, die so
angeordnet sind, daß sie das Rückfließen des Arbeitsmittels verhindern. Hinter dem
Absperrorgan 12 ist ein Sammler 13 angeordnet, aus welchem das Arbeitsmittel
über eine Rohrleitung 14 weiteren Rohrsträngen 15, die bereits außerhalb
der Salzablagerungszone liegen, zugeführt wird. An jeden der Rohrstränge
11 ist über ein Ab-
sperrorgan 16 eine Spülleitung
17 angeschlossen, durch die das bei einem Spülvorgang abgeleitete Arbeitsmittel
dem Hochdruckvorwürmer 6a zugeführt wird. Aus dem Hochdruckvorwärmer 6a wird das
Arbeitsmittel durch eine Rohrleitung 18 dem Niederdruckvorwärmer
3 a zugeführt, gelangt von diesem in eine Rohrleitung 19, in einen
Verdampfer 20, welcher zur Aufbereitung von Arbeitsmittel durch Destillation dient,
und kann von diesem durch die Leitung 21 abgeschlämmt werden. Die Rohrleitung
18 ist durch eine mit einem Mengenbegrenzungsorgan 22 versehene Rohrleitung
23 mit dem Behälter 4 verbunden.
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Bei der in Fig. 1 dargestellten Einrichtung werden die Ventile
16 zyklisch betätigt, d. h., es ist jeweils immer eines von ihnen
offen. Durch die öffnung eines der Ventile 16 sinkt im betreffenden Rohrstrang
11
der Druck unter den kritischen Wert, und das Arbeitsmittel strömt in Form
von Naßdampf durch den Rohrstrang in die Spülleitung 17 ab. Dabei werden
die im betreffenden Rohxstrang 11 abgelagerten Salze gelöst und mitgerissen.
Das zur Spülung verwendete Arbeitsmittel übergibt nacheinander in den Vorwärinern
6 a, 3 a und im Verdampfer 20 die in ihm enthaltene Wärme an
das im Kreislauf befindliche Arbeitsmittel. Ein Teil des zur Spülung verwendeten
Arbeitsmittels kann durch die Rohrleitung 23 in einer durch das Mengenbegrenzungsorgan
22 einstellbaren Menge in den Kreislauf zurückgeführt werden.
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Durch die zyklische Bedienung der Absperrorgane 16 wird eine
gleichmäßige Arbeitsweise des Dampferzeugers erzielt, und die Ausgangstemperaturen
und Mengen des vom Dampferzeuger abgegebenen Dampfes bleiben durch die Spülung unbeeinflußt,
Dadurch, daß das zur Spülung verwendete Arbeitsmittel den Vorwärmern und dem Verdampfer
20 zugeführt wird, wird eine Rückführung eines beträchtlichen Teiles der in diesem
enthaltenen Wärmeenergie in den Kreislauf erzielt. Das ist auch beim in den Behälter
4 zurückgeführten Teil des zur Spülung verwendeten Arbeitsmittels der Fall.
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Bei der Einrichtung nach der Fig. 2 ist an die Spülleitung
17 ein Flüssigkeitsabscheider 50 angeschlossen, aus dem das dampfförmige
Arbeitsmittel durch eine Rohrleitung51 in den Hochdruckteil der Turbine eingespeist
wird. Das flüssige Arbeitsmittel wird aus dem Flüssigkeitsabscheider 50 durch
eine Rohrleitung 52 und eine Rohrleitung 53 mit einem Mengenbegrenzungsorgan
54 dem Behälter 4 zugeführt. Außerdem wird das flüssige Arbeitsmittel aus der Rohrleitung
52 in Abhängigkeit von der Höhe des Wasserspiegels im Flüssigkeitsabscheider
50 durch ein Absperrorgan 55 und eine Rohrleitung 56 dem Niederdruckvorwänner
3 a zugeführt und gelangt aus diesem durch eine Rohrleitung 57 in
ein nicht dargestelltes Abschlämmbecken.
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Durch das Abtrennen der flüssigen Phase des Spülmittels ün Flüssigkeitsabscheider
50 und die Einspeisung in die Turbinenstufe 9 wird der Druck des Arbeitsmittels
zur Leistung mechanischer Energie herangezogen. Die flüssige Phase wird
dann teilweise direkt dem Behälter 4 zugeführt, teilweise übergibt sie ihre
Wärme dem Arbeitsmittel im Niederdruckvorwärmer 3 a und wird abgeschlämmt.
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In der Fig. 3 ist eine insofern abgeänderte Einrichtung dargestellt,
als bei dieser die dem Flüssigkeitsabscheider 50 entnommen dampfförmige
Phase des Arbeitsmittels nicht der Turbine 9, sondern durch eine Rohrleitung
60 dem Hochdruckvorwärmer 6a zugeführt wird und von diesem durch eine Rohrleituno,
61 in den Behälter 4 gelangt.
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Es versteht sich, daß die erfindungsgemäße Einrichtung, obwohl diese
in erster Reihe für Dampferzeuger mit kritischem oder überkritischem Druck bestimmt
ist, auch bei Dampferzeugem mit unterkritischem Druck angewendet werden kann, falls
man z. B. aus irgendeinem Grunde auf einen im Hauptkreislauf des Arbeitsmittels
angeordneten Flüssigkeitsabscheider verzichten will.