DE1230436B

DE1230436B - Once-through boiler with a device for reducing stress in flange connections of circulation pumps

Info

Publication number: DE1230436B
Application number: DED45893A
Authority: DE
Inventors: Fritz Eilers; Theodor Terhart
Original assignee: Deutsche Babcock and Wilcox Dampfkesselwerke AG
Current assignee: Deutsche Babcock and Wilcox Dampfkesselwerke AG
Priority date: 1964-11-21
Filing date: 1964-11-21
Publication date: 1966-12-15

Description

Zwangdurchlaufkessel mit Einrichtung zum Spannungsabbau in Flanschverbindungen von Umwälzpumpen Die Erfindung betrifft einen Zwangdurchlaufkessel mit einer Einrichtung zum Spannungsabbau in Flanschverbindungen der Umwälzpumpen der Schwachlast- oder Warmstarteinrichtungen.Once-through boiler with a device for stress relief in flange connections of circulating pumps The invention relates to a once-through boiler with a device for stress relief in flange connections of the circulation pumps of the low-load or Warm start devices.

Zwangdurchlaufkessel werden bekanntlich für die Inbetriebnahme mit Umwälzpumpen für Schwachlast-bzw. Warmstarteinrichtungen versehen, welche im normalen Betrieb ausgeschaltet sind. Dabei treten zwischen diesen beiden Betriebszuständen große Temperaturunterschiede an den Flanschverbindungen auf. Bei ausgeschalteter Pumpe fällt die Temperatur der Pumpenflansche praktisch bis auf Raumtemperatur ab. Andererseits haben Messungen ergeben, daß derartige Flanschverbindungen der Umwälzpumpen in einem Zeitraum von beispielsweise 2 Minuten von etwa 301 C auf etwa 2001 C erwärmt werden, wenn die Pumpe in Betrieb geht. Es hat sich hierbei herausgestellt, daß Undichtigkeiten an den Flanschverbindungen des Sang- und Druckstutzens der Umwälzpumpen auftreten können, welche beträchtliche Betriebsstörungen zur Folge haben. Auch die Anordnung neuer Schweißringdichtungen und die Auswechslung der Bolzenschrauben durch solche von höchster Qualität und andere Maßnahmen können nur kurzzeitig die Betriebsstörungen aufheben, ohne jedoch das übel an der Wurzel zu treffen. Abgesehen von den inneren Spannungen bei den genannten unzulässigen Temperaturgradienten hinkt die Erwärmung der Bolzenschrauben erheblich nach. Dadurch ergibt sich eine überschreitung der Elastizitätsgrenze dieser Bolzenschrauben, so daß sie nicht mehr die erforderliche Schließkraft aufbringen können. Infolge dessen ergeben sich undichte Flanschverbindungen und in Verbindung damit Betriebsunterbrechungen.As is known, once-through boilers are used for commissioning with circulating pumps for low-load or low-load applications. Warm start devices are provided, which are switched off during normal operation. Large temperature differences occur at the flange connections between these two operating states. When the pump is switched off, the temperature of the pump flange practically drops to room temperature. On the other hand, measurements have shown that such flanges are heated the circulating pumps in a period of for example 2 minutes from about 301 C to about 2001 C when the pump is in operation. It has been found here that leaks can occur at the flange connections of the Sang- and discharge nozzle of the circulation pumps, which can result in considerable operational malfunctions. The arrangement of new welding ring seals and the replacement of the stud bolts with those of the highest quality and other measures can only temporarily eliminate the malfunctions, but without affecting the root cause. Apart from the internal stresses in the above-mentioned impermissible temperature gradients, the heating of the stud bolts lags considerably. This results in the elastic limit of these stud bolts being exceeded, so that they can no longer apply the required closing force. As a result, there are leaky flange connections and, in connection therewith, business interruptions.

Die Erfindung bezweckt die Schaffung einer einfachen Einrichtung zur Verhinderung derartiger Betriebsunterbrechungen. Die konstruktive Lösung der gestellten Aufgabe besteht darin, daß zwischen der Kesselheizfläche und der Umwälzpumpe der Schwachlasteinrichtung, insbesondere zwischen dem Austritt des Vorverdampfers und der Druckleitung der Umwälzpumpe der Schwachlasteinrichtung eine Anwärmleitung angeordnet ist, durch welche ein aus der Heizfläche abgezweigter Teilstrom des Hochdrucksystems in die Druckleitung der Umwälzpumpe geleitet wird. Dieser Teilstrom in der Leitung hält die Pumpe und ihre Flansche nach Abschaltung der Pumpe unter Temperaturen von etwa 300 bis 340' C, so daß bei dieser verhältnismäßig konstanten Temperatur keine plötzlichen Temperaturwechsel und Wärmeschocks, wie oben geschildert, mehr auftreten können. Bei Inbetriebnahme der Pumpe ist der Temperatursprung etwa 40 bis 501 C und somit unerheblich. Die Dehnung der Flansche und Bolzenschrauben erfolgt in einem entsprechend harmonischen Verhältnis. Ein weiteres Merkmal der Erfindung besteht darin, daß die den Flanschen der Umwälzpumpe über die Anwärinleitung zugeführte Teilmenge dem Kessel wieder zugeführt wird. Auf diese Weise bleibt der Teilstrom ohne Verluste dem gesamten Kreislauf erhalten.The invention aims to provide a simple device for preventing such operational interruptions. The structural solution to the problem is that between the boiler heating surface and the circulation pump of the low-load device, in particular between the outlet of the pre-evaporator and the pressure line of the circulation pump of the low-load device, a heating line is arranged through which a partial flow of the high-pressure system branched off from the heating surface into the pressure line the circulation pump. This partial flow in the line keeps the pump and its flanges below temperatures of about 300 to 340 ° C after the pump has been switched off, so that at this relatively constant temperature no sudden temperature changes and thermal shocks, as described above, can occur. When the pump is started up, the temperature jump is around 40 to 501 C and is therefore insignificant. The expansion of the flanges and bolts takes place in a correspondingly harmonious relationship. Another feature of the invention is that the partial quantity fed to the flanges of the circulating pump via the supply line is fed back to the boiler. In this way, the partial flow is retained in the entire cycle without losses.

Ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes ist in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend näher beschrieben.An embodiment of the subject matter of the invention is shown in the drawing and is described in more detail below.

Der Dampferzeuger, in welchem die Einrichtung gemäß der Erfindung zur Anwendung kommt, besteht aus dem Vorwärmer 1, dem Vorverdampfer 2, dem daran anschließenden Endverdampfer 3 und dem überhitzer 4. Hinter dem Endverdampfer 3 zweigt eine Leitung 5 zum Abscheideflansch 6 ab, welcher über die Leitung 7 mit dem Kreislauf wieder verbunden ist und über die Umwälzpumpe 8 die Schwachlasteinrichtung speist. An den Flanschen der Umwälzpumpe treten bei dem Wechsel zwischen Betrieb und Außerbetriebnahme infolge der unzulässigen Temperaturgradienten die erwähnten undichten Flanschverbindungen auf, welche ihrerseits Betriebsstörungen verursachen. Gemäß der Erfindung ist daher zwischen dem Austritt des Vorverdampfers 2 und der Druckleitung 13 der Umwälzpumpe 8 eine Anwärmleitung 10 angeordnet, durch welche ein hinter dem Vorverdampfer 2 abgezweigter Teilstrom des Hochdrucksystems in die Druckleitung 13 der Umwälzpumpe 8 geleitet wird. Dieser Teilstrom gewährleistet eine verhältnismäßig konstante Temperatur im Gebiet der Flansche, so daß keine Undichtigkeiten mehr auftreten können. Da beim Anlaufen der Pumpe 8 eine Druckerhöhung im Druckstutzen gegenüber dem Druck am Austritt des Vorverdampfers 2 eintritt, ist in der Anwärmleitung 10 eine Rückschlagklappe 11 hinter dem Ventil 12 vorgesehen, welche den nun überflüssigen Wärmefluß absperrt.The steam generator, in which the device according to the invention is used, consists of the preheater 1, the pre-evaporator 2, the adjoining final evaporator 3 and the superheater 4. Behind the final evaporator 3 , a line 5 branches off to the separation flange 6 , which via the Line 7 is reconnected to the circuit and feeds the low-load device via the circulation pump 8. The above-mentioned leaky flange connections occur on the flanges of the circulating pump when changing between operation and shutdown due to the impermissible temperature gradient, which in turn cause operational malfunctions. According to the invention, a heating line 10 is therefore arranged between the outlet of the pre-evaporator 2 and the pressure line 13 of the circulation pump 8 , through which a partial flow of the high-pressure system branched off behind the pre-evaporator 2 is passed into the pressure line 13 of the circulation pump 8 . This partial flow ensures a relatively constant temperature in the area of the flanges, so that no more leaks can occur. Since when the pump 8 starts up, the pressure in the pressure nozzle increases compared to the pressure at the outlet of the pre-evaporator 2, a non-return valve 11 is provided in the heating line 10 behind the valve 12, which shuts off the now superfluous heat flow.

Als weiteres Regelorgan ist ein Regelventil 14 sowie ein Druckschieber 15 und eine Rückschlagklappe 16 in der Druckleitung 13 vorgesehen.A control valve 14 as well as a pressure slide 15 and a non-return valve 16 in the pressure line 13 are provided as a further control element.

Bei Betrieb der Schwachlasteinrichtung fördert die Umwälzpumpe 8 über die Druckleitung 13 zurück in den Kreislauf des Dampferzeugers, wobei die Rückschlagklappe 11 den Zulauf zum Austritt des Vorverdampfers 2 verhindert. Im normalen Betrieb ist die Umwälzpumpe 8 der Schwachlasteinrichtung ausgeschaltet, wobei die Armaturen 14, 15 und 16 geschlossen sind. Daher sinkt die Temperatur an den Flanschverbindungen der Umwälzpumpe 8 praktisch bis auf Raumtemperatur ab. Bei geöffnetem Ventil 12 strömt nun gemäß der Erfindung über die Anwärmleitung 10 aufgewärmtes Medium des Dampferzeugers über die Druckleitung 13 der Pumpe 8 in umgekehrter Richtung durch die Pumpe 8, wodurch die früher gefährdeten Pumpenflansche auf konstant hoher Temperatur gehalten werden.When the low-load device is in operation, the circulating pump 8 feeds back into the circuit of the steam generator via the pressure line 13 , the non-return valve 11 preventing the inlet to the outlet of the pre-evaporator 2. In normal operation, the circulation pump 8 of the low-load device is switched off, the fittings 14, 15 and 16 being closed. Therefore, the temperature at the flange connections of the circulation pump 8 drops practically to room temperature. With the valve 12 open, according to the invention, medium of the steam generator warmed up via the heating line 10 flows via the pressure line 13 of the pump 8 in the opposite direction through the pump 8, whereby the previously endangered pump flanges are kept at a constant high temperature.

Die umfährten Teilmengen können von der Abscheideflansche 6 über die Leitung 17 zweckentsprechend in den Kreislauf des Dampferzeugers -zurückgeführt werden.The bypassed partial quantities can be fed back into the circuit of the steam generator from the separating flange 6 via the line 17.

Claims

Claims: 1. Forced once-through boiler with device for stress relief in flange connections of the circulation pumps of the low-load or warm-start devices, characterized in that between the boiler heating surface and the circulation pump of the low-load device, in particular between the outlet of the pre-evaporator (2) and the pressure line (13) of the circulation pump (8) of the low-load device, a heating line (10) is arranged through which a partial flow of the high pressure system branched off from the heating surface is passed into the pressure line (13) of the circulating pump (8) .

2. Device according to claim 1, characterized in that the portion fed to the flanges of the circulating pump (8) via the heating line (10) is fed back to the boiler via the line (17) . 3. Device according to claims 1 and 2, characterized in that a non-return valve (11) is provided in the heating line (10).