DE1248677B - Verfahren zum Anfahren eines Zwangdurchlauf Dampferzeugers - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

F22b

κη[ί Deutsche Kl.: 13 g - 9

Nummer: 1248 677

Aktenzeichen: H 510101 a/13 g

Anmeldetag: 2. Dezember 1963

Auslegetag: 31. August 1967

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Anfahren eines Zwangdurchlauf-Dampferzeugers.

Bekannt ist ein Verfahren zum Anfahren eines Zwangdurchlauf-Dampferzeugers, an dessen Überhitzereinlaß eine Sicherheitsleitung mit Druckbegren- zungsventil angeschlossen und an dessen Kesselaustritt eine Turbinenumgehungsleitung mit druckgesteuertem Ventil vorgesehen ist, über die das Anfahren des Kessels erfolgt, wobei die Heizleistung gesteuert wird, um. die Spitzenwerte des Wasseraus-Stoßes beim Anfahren klein zu halten.

Wie in Fachkreisen bekannt, ist beim Anfahren von Anlagen mit Zwangsdurchlauf-Dampferzeugern das Auftreten einer »Wasserpfropfen«-Bildung nur schwer zu vermeiden, die zu einem heftigen Wasserausstoß Anlaß gibt und in der Anfahr- bzw. Turbinenumgehungsleitung die Verwendung von Leitungen größerer Durchmesser und »Schluckfähigkeit« bedingt, als sie erforderlich wären, wenn eine derartige »Propfenbildung« nicht auftreten könnte, ao Durch diese stärkeren Leitungen wird die Wirtschaftlichkeit der Anlage beeinträchtigt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein neues Verfahren zum Anfahren eines Zwangdurch-, lauf-Dampferzeugers zu schaffen, bei dem das Auftreten einer Pfropfenbildung, d. h. eines meist mit erheblicher Drucksteigerung verbundenen heftigen Wasserausstoßes während des Anfahrvorganges zumindest weitgehend vermieden wird.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, den Anfahrvorgang einer Krafterzeugungsanlage mit zumindest einem Zwangdurchlauf-Dampferzeuger in der Weise durchzuführen, daß Spitzenwerte des Ausströmens von Kesselwasser infolge einer »Pfropfenbildung« durch automatische Steuerung der Brennstoffzufuhr zum Kessel so niedrig gehalten werden, daß die Aufnahmefähigkeit von Umgehungsleitungen ganz wesentlich kleiner gemacht werden kann als bisher.

Ausgehend von dem bekannten Verfahren zum Anfahren eines Zwangdurchlauf-Dampferzeugers ist das Verfahren gemäß der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungsbewegung des Druckbegrenzungsventils abgefühlt und dann, wenn die Öffnungsbewegung dieses Ventils größer ist als ein vorbestimmter Wert, die Heizleistung der Kesselfeuerung entsprechend der Öffnungsbewegung bzw. auf einen vorher bestimmten Wert verringert wird und daß gleichzeitig mit der Schließbewegung des Druckbegrenzungsventils ein Zurückführen der Brennstoffzufuhr auf den normalen Wert erfolgt.

Zweckmäßig wird das in der Umgehungsleitung Verfahren zum Anfahren eines
Zwangdurchlauf-Dampferzeugers

Anmelder:

Hitachi, Ltd., Tokio

Vertreter:

Dipl.-Ing. R. Beetz

und Dipl.-Ing. K. Lamprecht, Patentanwälte,

München 22, Steinsdorfstr. 10

Als Erfinder benannt:

Zensuke Tamura, Hitachi-shi (Japan)

Beanspruchte Priorität:

Japan vom 4. Dezember 1962 (53 658)

der Turbine angeordnete Umgehungsventil in der gleichen Weise wie das Druckbegrenzungsventil abgefühlt und für die Steuerung der Heizleistung verwendet;'^:.' /'·

Der Vorteil der Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt einerseits in der erhöhten Sicherheit des Anfahrbetriebes und andererseits in der Möglichkeit, die Querschnitte der Leitungen und Steuerorgane im Zuge der Umgehungs- oder Anfahrleitung der Anlage zu verkleinern.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines Durchführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens, das an Hand der Zeichnung erläutert wird; es zeigt

Fig. 1 eine schematische Anordnung einer Dampfkraftanlage mit einem Durchlauf dampf kessel, bei der die Erfindung angewendet wird,

F i g. 2 ein Diagramm, das die Zusammenhänge zwischen der in der Zeiteinheit ausfließenden Wassermenge oder des sonstigen Betriebsmediums der Anlage und der in der Zeiteinheit dem Kessel zugeführten Heizleistung oder Brennstoffmenge wiedergibt, und zwar einerseits für den Fall einer bekannten Anlage und andererseits für die erfindungsgemäße Durchführung des Anfahrvorganges mit etwa Vs Last bei der Anläge gemäß Fig. 1,

Fig. 3 ein Diagramm ähnlich Fig. 2, in dem die Beziehung zwischen der Öffnung des in der Um-

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gehungsleitung angeordneten Ventils und der Heiz-; leistung des Kessels bzw. der Brennstoffzufuhr zur Kesselfeuerung bei einem erfindungsgemäß ausgeführten Anfahrvorgang dargestellt ist.

Die Fi g. 1 zeigt die grundsätzliche Anordnung oder »Schaltung« einer typischen Krafterzeugungsanlage mit einem Durchlauf dampf kessel; die Anlage enthält eine Speisewasserpumpe 1 für die Speisung eines Wasserrohrkessels 2 unter hohem Druck, einen Ü

ßen Durchflußquerschnitten ausgelegt und es wird ein Überhitzerumgehungsventil 5 vorgesehen, das den Druck in dem Durchlaufkesselsystem ständig gleichhält. Dieses Umgehungsventil ist ein Druckbegren-5 zungsventil und derart ausgelegt, daß es sich beim übermäßigen Ansteigen des Druckes im Kesselsystem stärker öffnet, um den Druckanstieg zu verhindern. Dieses Ventil wirkt im normalen Betrieb der Kesselanlage als Sicherheitsventil; über dieses

Überhitzer 3 zur Erzeugung überhitzten Hochdruck- io Ventil gelangt das stoßartig ausgetriebene Wasser dampfes, eine von diesem Dampf über ein Haupt- vom Auslaß des Kessels über einen Auffangbehälventil 17 gespeiste Turbine 11/ einen Kondensator ter 8 in den Kondensator 12. Unter Berücksichtigung 12, eine Kondensatpumpe 13 und einen Entgaser 14, einer solchen »Pfropfenbildung«, d.h. einer plötzder vor der Speisewasserpumpe 1 in die Kondensat- ' liehen Zunahme der aus dem Kessel kommenden leitung eingeschaltet ist. Vor der Pumpe 1 kann noch 15 Wassermenge je Zeiteinheit, werden die .Schluckein nicht dargestellter Speisewasservorwärmer ange- fähigkeit des Ventils 5 und der Rohrleitungen ordnet sein, der das Speisewasser durch Auslaß- oder üblicherweise sehr groß gewählt, was eine unwirt-Abzapfdampf aufheizt. : schaftliche Auslegung ergibt.

Die Kraftanlage nach F i g. 1 ist außerdem mit Eine derartige »Pfropfenbildung« in Zwangdurcheiner Überhitzer- und Turbinenumgehungsleitung 20 lauf-Dampfkesselanlagen während der Anfahrperiode versehen, die den Einlaß und Auslaß des Überhit- der Anlage wird in der Hauptsache durch die zers 3 mit dem Kondensator verbindet; in diesen , Druckänderung in dem Dampfkessel, die Menge des Leitungszügen befinden sich ein Überhitzerumge- in dem Kessel befindlichen Wassers und der Einhungsventil 5, ein Turbinenumgehungsventil 7, die stellung der Brennstoffzufuhr zu der Kesselfeuerung Verbindungsleitung 6, ein Auffangbehälter 8, eine 25 beeinflußt; insbesondere wirkt sich die Einstellung Leitung 18 mit einem Überströmventil 9, durch das oder Regelung der Brennstoffzufuhr zu der Kessel-Dampf aus dem Auffangbehälter 8 in den Dampf- feuerung aus.

raum des Kondensators 12 strömen kann und eine Wenn .eine solche »Pfropfenbildung« während des

Leitung 19 mit einem Ablaßventil 10, durch das Anfahrens auftritt, ist es möglich, durch Herab-Heißwasser aus dem Auffangbehälter in den Heiß- 30 setzen der Brennstoffzufuhr und gleichzeitiges Auf-

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des Kondensators 12 geleitet

rechterhalten des Wasserausflusses aus dem Kessel während eines längeren Zeitraumes die Spitzenwerte des Wasserausstoßes zu verringern, wie dies die F i g. 2 zeigt.

Unter Berücksichtigung der Möglichkeiten für eine geeignete Feuerführung wird gemäß der vorliegenden Erfindung ein Anfahrverfahren für Zwangdurchlauf-Dampfkesselanlagen vorgeschlagen, bei dem die oben geschilderte »Pfropfenbildung« zumin-

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wassersarnmelraum
wird.

Während des Anfahrvorganges der Kesselanlage nach F i g. 1 wird Speisewasser mit einem Durchsatz entsprechend etwa Vs der normalen Kesselbelastung 35 durch die Speisewasserpumpe 1 in den Kessel hinein bzw. durch ihn hindurch gespeist: Da jedoch die Nutzenergie des in dem Kassel 2 erzeugten Dampfes

gering ist, kann der Dampf noch nicht in die Turbine g pg

11 geführt werden. Bis der erzeugte Dampf die zum 40 .dest sehr weitgehend vermieden werden kann. Erfin-Betrieb der Turbine notwendige Energie erreicht hat, dungsgemäß wird während des Anfahrvorganges der

Ü Dampfkesselanlage der Ausflußwasserdurchsatz an

dem Überhitzerumwegventil 5 abgefühlt, das in der

gg Turbinenumgehungsleitung 6 liegt; der Wert dieses

hitzer 3 überbrückt werden. Das erzeugte Wasser- 45 Wasserdurchflusses wird einem die Brennstoffzufuhr Dampf-Gemisch wird unmittelbar dem Kondensator regelnden Brennstoffventil 16 als Steuergröße zu-

geführt und dieses Ventil wird derart gesteuert, daß es den Brennstoffdurchlaß in Abhängigkeit von dem

gg Wasseraustritt aus dem Kessel herabsetzt oder auf

unerwünschte »Propfenbildung«, verbunden mit hef- 50 einen vorherbestimmten Wert verringert. Auf diese tigern Wasserausstoß aus dem Kessel, auf. Weise wird die von dem Ventil 16 gesteuerte Brenn-

Beim Anfahren des Kessels 2 ist die Wärmeauf- stoffzufuhr zu einem Brenner 15 verringert; ist auf nähme zunächst an den durch Strahlung beheizten diese Weise die »Pfropferibildung« vermieden, so Wasserrohrwänden im Kesselfeuerungsraum beson- wird die Brennstoffzufuhr zu dem Brenner auf den ders hoch, und bevor das Wasser im Hauptteil des 55 normalen Zustand, d. h. auf den für etwa ein Drittel Kessels Siedetemperatur erreicht hat, tritt bereits in Kesselbelastung bestimmten Wert, wieder eingestellt, den stark beheizten Wasserrohren des Kessels eine Die oben erläuterte Wirkungsweise des erfindungsstarke Volumenvergrößerung ein. Infolgedessen ent- gemäßen Anfahrverfahrens wird nunmehr unter Behält der erzeugte Dampf, der aus dem Kesselauslaß zugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Die austritt, einen großen Anteil an Wasser, dessen Tem- 60 zusätzliche Öffnungsbewegung des Dmckbegrenperatur noch unterhalb der Siedetemperatur liegt; zungsventils 5 und des entsprechenden Ventils 7 wird d. h., es wird eine größere Wassermenge plötzlich selbsttätig abgefühlt. Wenn der Wasserausfluß am ausgestoßen (was oben als »Pfropfenbildung« be- Kesselauslaß schnell von dem zunächst im wesentzeichnet wurde). Um bei'üblichen oder bekannten liehen gleichbleibenden Wert (vgl. Fig. 2) plötzlich Kesselanlagen den mit einer solchen »Pfropfenbil- 65 ansteigt und sich das Ventil demgemäß weiter öffnet, dung« verbundenen Druckanstieg und starken Was- wird die Zunahme der Öffnungsbewegung und die serausstoß zu vermeiden, werden der Überhitzer 3 Steigerung der Vergrößerung der Wasserausfluß- und die Umgehungsleitung 6 der Turbine 11 mit gro- menge unter Ausnutzung der Öffnungsbewegung des

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wird ein Ventil 4 am Einlaß des Überhitzers oder das Hauptturbinenventil 17 geschlossen, wodurch die Turbinen und gegebenenfalls auch der Überhi bbk

12 über die oben erwähnte Umwegleitung zugeführt, so daß sich ein Kreislauf durch den Kessel ergibt. In dieser Phase des Anfahrvorganges tritt oft eine

Ventils als Steuergröße für die Heizleistung benutzt. Entsprechend dem abgefühlten Wert oder in Abhängigkeit von einer vorher festgelegten Grenze für die Öffnungsbewegung des Ventils wird dem Brennstoffventil 16 ein Befehl zur Bewegung in Schließrichtung erteilt, wodurch die Brennstoffzufuhr auf dasjenige Niveau verringert wird, das in F i g. 2 mit einer gestrichelten Linie angegeben ist, und die Spitzenwerte des Wasserausstoßes am Auslaß des Dampfkessels gehen auf die mit einer gestrichelten Linie eingezeichneten Werte des Flüssigkeitsausflusses zurück. Entsprechend verringert sich auch der Wasserausfluß in den Auffangbehälter 8 über die Umwegleitung.

Wenn der Wasserausfluß wieder abnimmt und demgemäß das Ventil 5 sich zu schließen beginnt, wird die Brennstoffzufuhr auf den für das Anfahren unter ein Drittel Belastung zuvor eingestellten Wert heraufgesetzt, um eine Verzögerung des Anfahrvorganges zu vermeiden.

In dem Diagramm der Fig. 2 zeigen die mit vollen Linien gezeichneten Kurven die gegenseitige Beziehung zwischen Heizleistung oder Brennstoffzufuhr und dem Flüssigkeitsdürchlaß oder -auslaß aus dem Kessel bei bekannten Anlagen, während die gestrichelten Kurventeile die Änderungen wiedergeben, die bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens eintreten.

Bei einer Anlage, die für die Anwendung des neuen Verfahrens ausgelegt ist, ergeben sich die in der Fig. 3 dargestellten Kurven, aus denen die »Kopplung« zwischen der Öffnungsweite des in der Umgehungsleitung versehenen Druckbegrenzungsventils und der Heizleistung oder Brennstoffzufuhr zu dem Kessel ersichtlich sind.

Aus beiden Kurvendarstellungen ist ohne weiteres zu entnehmen, daß bei einer durch eine beginnende Pfropfenbildung ausgelösten Verringerung der Heizleistung das Ausfließen oder Ausstoßen von Kesselflüssigkeit ganz erheblich verringert wird und die größte Öffnungsweite des Ventils in der Umgehungsleitung sowie die Größe der Umlaufleitungen ganz wesentlich herabgesetzt werden können, was sich als wirtschaftlich günstig erweist.

Eine für ein selbsttätiges Anfahren der Anlage gemäß Fig. 1 unter Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignete Steuerung ist in die Fig. 1 mit gestrichelten, lediglich die Funktionszusamenhänge wiedergebenden Linien eingezeichnet.

Der Beginn der Vergrößerung des Öffnens der Umwegventile S und/oder 7 wird automatisch abgefühlt oder festgestellt, und nur wenn die Öffnungsbewegung dieser Ventile besonders rasch einsetzt oder über einen vorherbestimmten Wert hinausgeht, wird die Brennstoffzufuhr zu dem Brenner 15 durch entsprechende Steuerung oder Beeinflussung des Brennstoffregelorgans 16 selbsttätig" gedrosselt. In der Praxis kann ein derartiges Steuersystem, wie es oben nur in groben Umrissen geschildert ist, unter Verwendung bekannter Steuerelemente und -schaltungen verwirklicht werden.

Wenn das Brennstoffzufuhrsystem eine verhältnismäßig große zeitliche Ansprechträgheit aufweist, beispielsweise dann, wenn Kohle als Feuerungsmaterial dient, kann die Temperatur eines Kesselteiles, der erfahrungsgemäß beim Anfahren des Kessels zuerst die Verdampfungstemperatur erreicht, zur Lieferung

ίο eines Vorauslösesignals benutzt werden, das die Verringerung der Brennstoffzufuhr einleitet oder vorbereitet.

In der soeben beschriebenen Weise kann bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens das Ausstoßen oder Ausfließen des Arbeitsmediums aus dem Kessel ganz erheblich verringert werden, so daß man in den Umwegleitüngen Rohre und Ventile mit erheblich kleineren Querschnitten vorsehen und. damit die Kosten verkleinern und die Wirtschaftlichkeit der Anlage erhöhen kann; außerdem kann eine »Pfropfenbildung« weitgehend vermieden oder unterdrückt werden, so daß sich das Anfahren der Anlage stetig und ohne Stöße oder Störungen durchführen läßt.

Claims (2)

Patentansprüche: :

1. Verfahren zum Anfahren eines Zwangdurchlauf-Dampferzeugers, an dessen Überhitzereinlaß eine Sicherheitsleitung mit Druckbegrenzungsventil angeschlossen ist und bei dem am Kesselaustritt eine Turbinenumgehungsleitung mit druckgesteuertem Ventil vorgesehen ist, über die das Anfahren des Kessels erfolgt, wobei die Heizleistung gesteuert wird, um die Spitzenwerte des Wasserausstoßes beim Anfahren klein zu halten, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungsbewegung des Druckbegrenzungsventils (5) abgefühlt und dann, wenn die Öffnungsbewegung dieses Ventils größer ist als ein vorbestimmter Wert, die Heizleistung der Kesselfeuerung (15) entsprechend der Öffnungsbewegung bzw. auf einen vorherbestimmten Wert verringert wird und daß gleichzeitig mit der Schließbewegung des Druckbegrenzungsventils (5) ein Zurückführen der Brennstoffzufuhr auf den normalen Wert erfolgt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das in der Umgehungsleitung der Turbine angeordnete Umgehungsventil (7) in der gleichen Weise wie das Druckbegrenzungsventil abgefühlt und für die Steuerung der Heizleistung verwendet wird.

In Betracht gezogene Druckschriften:

Zeitschrift »Brennstoff—Wärme—Kraft«,
November 1954, S. 427.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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