DE1111213B - Aus einem Dampferzeuger und einer mehrstufigen Kraftmaschine bestehende Dampfkraftanlage - Google Patents

Description

• Aus einem Dampferzeuger und einer mehrstufigen Kraftmaschine bestehende Dampfkraftanlage Die Erfindung betrifft eine aus einem Dampferzeuger und einer mehrstufigen Kraftmaschine bestehende Dampfkraftanlage mit mindestens bei zwei verschiedenen Druckstufen stattfindender Zwischenüberhitzung des teilweise entspannten Arbeitsmittels, für deren eine mindestens ein rauchgasbeheizter Zwischenüberhitzer und für deren andere mindestens ein dampfbeheizter Zwischenüberhitzer vorgesehen sind.
• Bei einer solchen bekannten Anlage wird für die bei der niedrigeren Druckstufe stattfindende Zwischenüberhitzung. teilentspannter Dampf aus einer höheren Druckstufe der Kraftmaschine verwendet, um lange, große Durchmesser aufweisende Niederdruckleitungen zu vermeiden, die notwendig wären, wenn der Niederdruckdampf auch in einem rauchgasbeheizten W ärmeaustauscher zwischenüberhitztwürde. Diese Anlage hat unter anderem den Nachteil, daß die Zwischenüberhitzungstemperatur des Niederdruckdampfes begrenzt ist durch die Temperatur des teilentspannten Dampfes aus der Hochdruckstufe. Weiter besteht beim Anfahren des Dampferzeugers für den rauchgasbeheizten Zwischenüberhitzer die Gefahr, daß er verbrennt, wenn man ihn trocknen läßt. Wenn man dagegen den rauchgasbeheizten Zwischenüberhitzer beim Anfahren überschwemmt, besteht die Gefahr, daß Wasser in die Turbine eintritt.
• Es ist auch eine Dampfkraftanlage bekannt, bei der teilentspannter Dampf zwecks Zwischenüberhitzung in einer Druckstufe einen rauchgasbeheizten Zwischenüberhitzer, einen mit aus dem Dampferzeuger entnommenem Dampf beaufschlagten, als Kühl- oder Heizfläche dienenden Wärrneaustauscher und einen rauchgasbeheizten Zwischenüberhitzer nacheinander durchströmt. Es ist auch eine mit bei einer Druckstufe stattfindender Zwischenüberhitzung arbeitende Dampfkraftanlage bekannt, deren Naturumlaufdampferzeuger in zwei Teile unterteilt ist, von denen der eine den Überhitzer und der andere Teil den Zwischenüberhitzer enthält.
• Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zu Grunde, bei einer Dampfkraftanlage, insbesondere für Hochdruckdampf, mit bei mindestens zwei Druckstufen stattfindender Zwischenüberhitzung, eine Anordnung zu treffen, mit deren Hilfe es möglich ist, die Anlage gefahrlos und schnell in Betrieb zu setzen und durch die die Erstellungs- und Betriebskosten der Anlage verhältnismäßig niedrig bleiben. Erfindungsgemäß ist die neue Dampfkraftanlage gekennzeichnet durch einen an sich bekannten, in zwei Teile unterteilten Dampferzeuger, dessen Teile je für sich betriebsfähig sind und dessen einer Teil in an sich bekannter Weise den rauchgasbeheizten Zwischenüberhitzer enthält, während der andere in an sich bekannter Weise den Dampf für den dampfbeheizten Zwischenüberhitzer liefert.
• Durch diese Anordnung wird es möglich, die Anlage schnell und ohne Gefahr für den rauchgasbeheizten Zwischenüberhitzer anzufahren, indem zunächst der Kesselteil in Betrieb genommen wird, von dessen Arbeitsmittel der dampfbeheizte Zwischenüberhitzer beaufschlagt ist und indem der andere, den rauchgasbeheizten Zwischenüberhitzer enthaltende Kesselteil erst in Betrieb gesetzt wird, wenn der erste Kesselteil Dampf vom gewünschten Betriebszustand liefert, der dann nach dem Aufheizen der Turbine den rauchgasbeheiztenZwischenüberhitzer kühlend durchströmt. Die Erstellungskosten der neuen Anlage bleiben dadurch niedrig, daß die beiden je für sich betriebsfähigen Teile des Dampferzeugers im wesentlichen gleich aufgebaut sind, denn beide Teile enthalten Vorwärmer, Verdampfer und überhitzer. Der rauchgasbeheizten Zwischenüberhitzerheizfläche im einen Teil entspricht eine nach der Wärmeabgabe im dampfbeheizten Zwischenüberhitzer bemessene zusätzliche Hochdruckheizfläche im anderen Teil des Dampferzeugers. Dadurch vereinfachen sich die Berechnungen und das Herstellen der Pläne und Zeichnungen für den Dampferzeuger.
• Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung von zwei Ausführungsbeispielen, in Verbindung mit der Zeichnung und den Unteransprüchen. Es zeigt in schematischer Darstellung Fig. 1 eine Dampfkraftanlage mit zweifacher Zwischenüberhitzung und Fig. 2 eine gleiche Anlage wie Fig. 1, jedoch mit zusätzlicher Zwischenüberhitzung durch teilweise entspannten Dampf.
• Gemäß Fig. 1 ist ein nach dem Zwangdurchlaufprinzip ausgebildeter Kessel 1 in zwei Hälften 2 und 3 unterteilt. Jede Kesselhälfte ist für sich beheizbar. Dies kann entweder dadurch geschehen, daß die beiden Hälften durch eine gegebenenfalls aus Kesselrohren bestehende Wand voneinander getrennt sind und in jeder Hälfte mindestens eine von der anderen unabhängig betreibbare Feuerung vorgesehen ist, oder daß auf eine Trennwand verzichtet wird und eine gegebenenfalls in mehrere schwenkbar angeordnete Brenner unterteilte, regelbare und in bezug auf die Rohrsysteme einstellbare Feuerung vorgesehen ist. Bei der zuletzt erwähnten Anordnung wird beim Anfahren mindestens ein Teil der Brenner auf das Rohrsystem in der in Fig. 1 rechten Kesselhälfte 2 gerichtet, während bei Normalbetrieb alle Brenner so eingestellt sind, daß die Rohrsysteme beider Hälften gleichmäßig befeuert sind. Die Rohrsysteme der beiden Kesselhälften 2 und 3 sind mit je einer Speiseregelstation 4 bzw. 5 versehen, die jeweils in an sich bekannter Weise aus einem Speiseregelorgan 6 bzw. 7 und einem Druckdifferenzventil8 bzw. 9 bestehen. Jedes Rohrsystem der beiden Kesselhälften 2 und 3 weist außerdem eine Dampfdruckregelstation 10 bzw. 11 auf. Vor den Speiseregelstationen 4 und 5 und hinter den Dampfdruckregelstationen 10 und 11 sind die Rohrsysteme der beiden Kesselhälften zusammengefaßt. Die gemeinsame Frischdampfleitung 12 führt über eine Turbinenregelstation 13 zu einer ersten Druckstufe 14 einer mehrstufigen Turbinenanlage, die einen elektrischen Generator 15 antreibt. Von der ersten Druckstufe 14 führt eine Leitung 16 zu einem in der Kesselhälfte 3 untergebrachten, rauchgasbeheizten, ersten Zwischenüberhitzer 17, dessen Austritt über eine Leitung 18 und ein Ventil 19 mit einer zweiten Druckstufe 20 der Turbinenanlage verbunden ist. Von der zweiten Stufe 20 führt eine Leitung 21 zu einem zweiten, in der Nähe der Turbinenanlage aufgestellten Zwischenüberhitzer 22, der vom Hochdruckdampf aus dem Rohrsystem der Kesselhälfte 2 beheizt ist. Der Austritt des Zwischenüberhitzers 22 ist über eine Leitung 23 und ein Ventil 24 mit einer dritten Druckstufe 25 der Turbinenanlag° verbunden. Von der Stufe 25 führt eine Leitung 26 in die letzte, doppelflutig ausgebildete Druckstufe 27 der Turbinenanlage. Diese Stufe 27 ist mit einem Kondensator 29 verbunden, von dem aus eine Kondensatleitung 30 über eine Kondensatpumpe 31. und drei Kondensatvorwärmer 32 zu einem Entgaser 33 führt. Der Entgaser 33 ist über eine Leitung 34 mit den beiden Speiseregelstationen 4 und 5 des Dampferzeugers 1 verbunden. In der Leitung 34 sind in Reihe zwei Speisepumpen 35 und 36 eingebaut, sowie drei Speisewasservorwärmer 37. Die Speisewasservorwärmer 37 und die Kondensatvorwärmer 32 werden durch Anzapfdampf aus der Turbinenanlage beheizt; die Verbindungsleitungen hierfür sind der übersichtlichkeit halber weggelassen. Die Speisepumpe 36 wird über einen Elektromotor 38 mit konstanter Drehzahl angetrieben, die Pumpe 35 dagegen von einem Elektromotor 39 unter Zwischenschaltung eines Getriebes 40, mit dessen Hilfe die Antriebsdrehzahl der Pumpe 35 geändert werden kann. An die Kondensatleitung 30 ist zwischen der Kondensatpumpe 31 und dem ersten Kondensatvorwärmer 32 ein Kondensatausgleichsbehälter 41 angeschlossen. Die Rohrsysteme der beiden Kesselhälften 2 und 3 sind mit je einer Bypaßleitung 42 bzw. 43 ausgerüstet, die hinter den zugehörigen Bypaßventilen 44 bzw. 45 zu einer gemeinsamen Leitung 46 zusammengefaßt sind, die über einen Anfahrkühler 47 in den Kondensator 29 führt. Zwischen den Leitungen 12 und 16 ist eine die erste Druckstufe 14 der Turbinenanlage umgehende Bypaßleitung 48 mit Ventil 49 und zwischen der Leitung 18 und der Leitung 46 eine die restlichen Druckstufen 20, 25 und 27 der Turbinenanlage umgehende Bypaßleitung 50 mit Ventil 51 vorgesehen.
• Beim Anfahren der Dampfkraftanlage wird zunächst nur die in der Zeichnung rechte Kesselhälfte 2 in Betrieb gesetzt, wobei das Speisewasser über die Speiseregelstation 4 in den Vorwärmerteil, den Verdampferteil und den Vorüberhitzerteil des Rohrsystems strömt, durch den zweiten Zwischenüberhitzer 22, den Endüberhitzerteil, die Bppaßleitung 42, 46 und den Anfahrkühler 47 in den Kondensator 29 und von da schließlich durch die Leitungen 30 und 34 zurück zum Kessel. Wenn in der Kesselhälfte 2 die überhitzungstemperatur erreicht ist, wird mit einem Teil des Dampfes die erste Druckstufe 14 der Turbinenanlage aufgeheizt und gleichzeitig die Kesselhälfte 3 in Betrieb genommen. Der aus der Stufe 14 austretende Dampf kühlt dann zusammen mit dem restlichen, durch die Bypaßleitung 48 strömenden Dampf den rauchgasbeheizten, ersten Zwischenüberhitzer 17 in der Kesselhälfte 3. Der aus dem Zwischenüberhitzer 17 austretende Dampf heizt dann die übrigen Stufen der Turbinenanlage auf oder strömt - gegebenenfalls nur zum Teil - durch die Bypaßleitung 50, 46 zum Anfahrkühler 47. Wenn auch die linke Kesselhälfte 3 ihre überhitzungstemperatur erreicht hat, kann die Turbinenanlage hochgefahren werden.
• Die in Fig. 2 dargestellte Dampfkraftanlage ist im wesentlichen gleich aufgebaut wie die Anlage nach Fig. 1. Abweichend davon ist, daß in die von der zweiten Druckstufe 20 der Turbinenanlage kommende Leitung 21 ein Zwischenüberhitzer 55 eingeschaltet ist, der von dem teilweise entspannten Dampf aus der ersten Druckstufe 14 der Turbinenanlage beheizt wird. Der teilweise entspannte und in dem Zwischenüberhitzer 55 abgekühlte Dampf wird dann über die Leitung 16' zu dem rauchgasbeheizten, ersten Zwischenüberhitzer 17 in der Kesselhälfte 3 geleitet. Durch das Einschalten des Zwischenüberhitzers 55 wird es möglich, die Zwischenüberhitzungstemperaturen zwischen der ersten und der zweiten Druckstufe und der zweiten und der dritten Druckstufe bei gleichen Belastungen der beiden Kesselhälften 2und3 auszugleichen. Die Primärseiten der beiden dampfbeheizten Zwischenüberhitzer 22 und 55 sind mit Bypaßventilen 56 bzw. 57 versehen, wodurch die Regelmöglichkeit für die Zwischenüberhitzertemperaturen durch Ändern der dem jeweiligen Zwischenüberhitzer zuströmenden Dampfmenge erhöht wird.
• Unter bestimmten Umständen kann beim Anfahren oder bei ähnlichen Zuständen der Anlage ohne angekuppelten Generator auch die gesamte Dampfmenge durch die Bypaßleitungen 48 und 50 an der Turbinenanlage vorbeigeführt werden.

Claims (4)

1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Aus einem Dampferzeuger und einer mehrstufigen Kraftmaschine bestehende Dampfkraftanlage mit mindestens bei zwei verschiedenen Druckstufen stattfindender Zwischenüberhitzung des teilweise entspannten Arbeitsmittels, für deren eine mindestens ein rauchgasbeheizter Zwischenüberhitzer und für deren andere mindestens ein dampfbeheizter Zwischenüberhitzer vorgesehen sind, gekennzeichnet durch einen an sich bekannten, in zwei Teile unterteilten Dampferzeuger, dessen Teile je für sich betriebsfähig sind und dessen einer Teil in an sich bekannter Weise den rauchgasbeheizten Zwischenüberhitzer enthält, während der andere in an sich bekannter Weise den Dampf für den dampfbeheizten Zwischenüberhitzer liefert.
2. 2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der rauchgasbeheizte Zwischenüberhitzer in bekannter Weise zwischen der ersten und der zweiten Druckstufe und der vom Dampf aus dem Dampferzeuger beheizte Zwischenüberhitzer zwischen der zweiten und dritten Druckstufe der Kraftmaschine angeordnet sind.
3. 3. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß außer dem vom Dampf aus dem anderen Kesselteil beheizten Zwischenüberhitzer ein an sich bekannter, vom teilweise entspannten Dampf aus einer Stufe der Kraftmaschine beheizter Zwischenüberhitzer vorgesehen ist.
4. 4. Anlage nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der vom teilweise entspannten Dampf aus einer Kraftmaschinenstufe beheizte Zwischenüberhitzer in der Zuführleitung für das Arbeitsmittel angeordnet ist, das im vom Dampf aus dem anderen Kesselteil beheizten Zwischenüberhitzer zwischenüberhitzt wird. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Auslegeschrift Nr. 1029 010; schweizerische Patentschrift Nr. 322 433; britische Patentschrift Nr. 781750.