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Kraftwerk mit kombiniertem Zyklus. - Dokument DE69018693T2
 
PatentDe  


Dokumentenidentifikation DE69018693T2 07.09.1995
EP-Veröffentlichungsnummer 0398070
Titel Kraftwerk mit kombiniertem Zyklus.
Anmelder Westinghouse Electric Corp., Pittsburgh, Pa., US
Erfinder Pavel, James, Lake Mary, Florida 32746, US;
Richardson, Bennie Lee, Winter Park, Florida 37292, US;
Myers, Gerald Arthur, Longwood, Florida 32779, US
Vertreter Schroeter Fleuchaus Lehmann & Gallo, 81479 München
DE-Aktenzeichen 69018693
Vertragsstaaten CH, DE, FR, GB, IT, LI, NL
Sprache des Dokument En
EP-Anmeldetag 30.04.1990
EP-Aktenzeichen 901082560
EP-Offenlegungsdatum 22.11.1990
EP date of grant 19.04.1995
Veröffentlichungstag im Patentblatt 07.09.1995
IPC-Hauptklasse F01K 9/02
IPC-Nebenklasse F01K 23/10   F01K 13/02   

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung betrifft ganz allgemein Kraftwerke mit kombiniertem Zyklus mit Gasabscheidern, und insbesondere mit Gasabscheidern vom Sprühwannen-Typ.

Kraftwerke mit kombiniertem Zyklus sind wohl bekannte Konstruktionen zur wirtschaftlichen Erzeugung von elektrischem Strom mittels Gas- und Dampfturbinen. Kurz beschrieben, arbeitet der Prozeß innerhalb eines Kraftwerks mit kombiniertem Zyklus mit einer oder mehrerer Gasturbinen (die auch als "Verbrennungsturbinen" bezeichnet werden), um nicht nur direkt durch die zugeordneten elektrischen Generatoren Strom zu erzeugen, sondern auch die Erzeugung zusätzlicher Elektrizität durch eine Dampfturbine zu unterstützen. Das heißt, die aus der Gasturbine austretenden Abgase liefern Abwärme, die zur Erzeugung von Dampf zum Antrieb der Dampfturbine benutzt wird.

Auf diese Weise wird die in den Abgasen der Gasturbine sonst vergeudete Abwärme wirkungsvoll genutzt. Derartige Kraftwerke mit kombiniertem Zyklus beinhalten im allgemeinen auch einen oder mehrere Wärmerückgewinnungs-Dampfgeneratoren (auch HRSG oder einfach "Dampfgeneratoren" genannt) und einen Kondensator, der zur Aufnahme des verbrauchten Dampfes mit der Dampfturbine verbunden ist, um ihn in ein Kondensat zur Ruckführung zum Dampfgenerator umzuwandeln.

Ein typischer Dampfgenerator beinhaltet einen Gasabscheider, der die folgenden Funktionen vorsieht. Die Primärfunktion eines Gasabscheider ist, das zur Erzeugung von Dampf im Dampfgenerator verwendete Speisewasser zu "entgasen" Gase, in der Regel Sauerstoff, die mit dem Speisewasser mitgerissen werden, werden durch bekannte Mittel in derartigen Gasabscheidern entfernt. Gasabscheider haben aber noch die folgenden Sekundärfunktionen: (1) sie erwärmen das Speisewasser auf eine Temperatur, die ausreicht, die Korrosion von Niedrigtemperaturabschnitten des Dampfgenerators zu verhindern; (2) sie sind eine Wasserquelle, die genügend Kapazität und Gesamtdruck hat, um die Forderungen der Dampfkesselspeisepumpen während des stationären Betriebs und des Übergangsbetriebs des Kraftwerks mit kombiniertem Zyklus zu erfüllen; und (3) sie bieten einen Ort, an dem thermische Energie niedriger Höhe in Form von Heißwasser oder Niederdruckdampf wirkungsvoll zur Verbesserung des Gesamtwirkungsgrads des Kraftwerks mit kombiniertem Zyklus genutzt werden kann.

Ein Gasabscheider vom Sprühwannen-Typ wird meistens in Kraftwerken mit kombiniertem Zyklus verwendet. Mit einem Sprühwannen-Gasabscheider wird das Abscheiden von Gas in zwei Stufen erzielt. Kondensat aus dem Kondensator wird zuerst durch Sprühdüsen zerstäubt und auf einen Punkt in der Nähe der Sättigungstemperatur aufgeheizt. Diese erste Stufe erzeugt auf diese Weise Bedingungen und einen Oberflächenbereich, die für das leichte Entweichen der gelösten Luft notwendig ist. Danach wird auf der Wannenstufe eine zusätzliche Entgasung erzielt, wobei das Kondensat durch eine Reihe von Wannen nach unten fließt, während Wasserdampf im Gegenstrom strömt um die Gase aus der Flüssigkeit auszuwaschen. Herkömmlicherweise verlassen Gase und Wasser die oberste Wanne und strömen zum Sprühabschnitt. Danach kondensiert der Wasserdampf, während er das einströmende Kandensat aufheizt, und die Gase werden oben aus dem Gasabscheider nach außen abgeleitet.

Ein Gasabscheidersystem in einem Kraftwerk mit kombiniertem Zyklus ist typischerweise aus zwei gesonderten Gefäßen aufgebaut. Eines dieser Gefäße ist der Gasabscheider selbst, während das andere Gefäß ein Speicherbehälter ist. Entgastes Wasser aus der untersten Wanne des Gasabscheiders fließt durch ein Fallrohr direkt in den Speicherbehälter, um darin einen Flüssigkeitsfüllstand beizubehalten. Der für den Gasabscheider nötige Wasserdampf kann durch Entnahme von Dampf aus dem Raum über diesem Flüssigkeitsfüllstand innerhalb des Speicherbehälters durch Steigleitungen gewonnen werden, obwohl oft auch Niederdruckdampf aus einer anderen, externen Quelle zu diesem Zweck in den Gasabscheider eingespeist wird.

In Sprühwannen-Gasabscheidern können interne Teile ausfallen (z.B. die Sprühdüsen und -wannen), wodurch ihre Fähigkeit zur Durchführung ihrer Primärfunktion der Entgasung erheblich beeinträchtigt wird. Wenn Ausfälle im Gasabscheider eines Kraftwerks mit kombiniertem Zyklus auftreten, wird das Speisewasser durch bekannte Alternativmethoden entgast, wie z.B. Entgasung im Kondensator, Entgasung des Zusatzwassers oder chemisches Ausspülen durch Einspritzen von Hydrazin oder sonstigen bekannten Chemikalien, die zum Entfernen von Sauerstoff verwendet werden.

Diese alternativen Entgasungsverfahren sind jedoch über den gesamten Betriebsbereich eines Kraftwerks mit kombiniertem Zyklus nicht so wirkungsvoll oder wirtschaftlich wie die herkömmliche Sprühwannen-Gasabscheidung. Sie können über Zeiträume eingesetzt werden, die kurz genug sind, daß die Auswirkung auf Korrosion der Dampfkesselrohre und erhöhte chemische Kosten nicht ins Gewicht fallen, aber über längere Zeiträume diktieren die erhöhten Kosten und potentiellen Risiken, die mit dem Betrieb eines Kraftwerks mit kombiniertem Zyklus ohne Gasabscheider verbunden sind, daß ein ausgefallener Gasabscheider zur Reparatur abgeschaltet werden muß.

Die Reparatur eines Gasabscheiders erfordert normalerweise jedoch das Abschalten des ganzen Kraftwerks mit kombiniertem Zyklus. Das kommt daher, daß Speisewasser ohne einen funktionstüchtigen Gasabscheider nicht mit geeigneter Temperatur, Menge und Druck geliefert werden kann, auch wenn zeitweilig durch die oben erläuterten Verfahren eine ausreichende Entgasung erzielt werden kann.

Dementsprechend ist es die allgemeine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Kraftwerk mit kombiniertem Zyklus bereitzustellen, das auch mit einem defekten Gasabscheider betrieben werden kann. Im einzelnen bedeutet das eine Anordnung, die immer noch die Sekundärfunktionen ausführen kann, die typischerweise von einem Gasabscheider ausgeführt werden, auch wenn der Gasabscheider zwecks Reparatur außer Betrieb ist.

Unter Berücksichtigung dieser Aufgabe betrifft die vorliegende Erfindung ein Kraftwerk mit kombiniertem Zyklus mit einem Gasabscheider-Subsystem mit Primär- und Sekundärfunktionen und mit einem Gasabscheider und einem Speicherbehälter, wobei die Primärfunktion normalerweise vom Gasabscheider durchgeführt wird und das Entgasen von Speisewasser für die Verwendung im Kraftwerk mit kombiniertem Zyklus beinhaltet und die Sekundärfunktion die Zufuhr von Speisewasser umfaßt, wobei der Gasabscheider Mittel beinhaltet, mit denen der Gasabscheider im Normalfall an den Speicherbehälter und an das Kraftwerk mit kombiniertem Zyklus als ein normal funktionierender Teil desselben angekoppelt werden kann, dadurch gekennzeichnet, daß Abtrennmittel zum Abtrennen des Gasabscheiders vom Speicherbehälter und vom Kraftwerk mit kombiniertem Zyklus während dessen Betriebs vorhanden sind, und daß alternative Mittel zum Leiten der gesamten Wärmeenergiezufuhr zum Gasabscheiden und zur Kondensatumleitung mit dem Speicherbehälter gekoppelt sind, um die Primär- und Sekundärfunktionen durchzuführen, wenn der Gasabscheider von dem Kraftwerk mit kombinierten Zyklus während dessen Betriebs durch das Abtrennmittel abgetrennt ist.

Die Primärfunktion des Gasabscheiders ist das Entgasen des Kondensats. Sekundärfunktionen beinhalten das Heizen des Speisewassers in ausreichender Menge, um Korrosion kritischer Teile des Dampfgenerators zu verhindern und eine Speisewasserquelle mit ausreichender Kapazität und Gesamtdruck vorzusehen, um die Forderungen der Dampfkesselspeisepumpe während des stationären Betriebs und des Übergangsbetriebs der Anlage zu erfüllen und einen Ort zur Zufuhr ausgewählter Mengen Wärmeenergie zur Verbesserung der Gesamtleistung bereitzustellen. Mit dem Gasabscheider ist im allgemeinen ein Speicherbehälter gekoppelt.

Eine derartige Kopplung wird in erster Linie gebildet durch das Abtrennmittel mit dem Fallrohrmittel, das Flanschmittel mit einem Blindflansch beinhaltet, der dazu ausgelegt ist, in das Fallrohrmittel eingeführt zu werden, um selektiv die Aufnahme des entgasten Kondensats im Speicherbehälter zu verhindern, und Kondensatumleitmittel, um die Aufnahme des Kondensats im Gasabscheider zu verhindern und die Aufnahme des Kondensats im Speicherbehälter zu ermöglichen.

Mittel zur Zufuhr von Wärmeenergie in den Speicherbehälter sind ebenfalls vorhanden, wobei die Wärmeenergiezufuhr geregelte Mengen aufgeheiztes Kondensat aus dem Dampfgenerator bedeutet, und geregelte Mengen Trockendampf in den Speicherbehälter eingespeist werden können. Auch der Speicherbehälter ist mit dem Gasabscheider durch ein Dampfsteigrohrmittel verbunden, welches es ermöglicht, daß der in den Speicherbehälter eingeführte Trockendampf von dem Gasabscheider aufgenommen wird. Wie das Fallrohrmittel beinhaltet das Dampfsteigrohrmittel ein Flanschmittel mit einem Blindflansch, der so ausgelegt ist, daß er in das Dampfsteigrohrmittel eingeführt werden kann, um selektiv diese Aufnahme des Trockendampfs im Gasabscheider zu verhindern.

Auf diese Weise ist der Gasabscheider so eingerichtet, daß er von einem Kraftwerk mit kombiniertem Zyklus im Betrieb abgetrennt werden kann, einfach durch Verwenden bekannter alternativer Verfahren zur Entgasung des Speisewassers, Abschalten der Wärmeenergiezufuhr zum Gasabscheider, Einschalten des Kondensatumleitmittels, damit das Kondensat direkt in den Speicherbehälter eintreten kann und der Kondensatstrom zum Gasabscheider unterbrochen wird, indem die Blindflansche in die Fallrohrmittel und in das Dampfsteigrohrmittel eingesetzt werden, um den Gasabscheider vom Speicherbehälter zu trennen, und Betreiben des mit dem Speicherbehälter verbundenen Wärmeenergiezufuhrmittels, um die Sekundärfunktionen eines Gasabscheiders auszuführen. Wenn die notwendigen Reparaturen am defekten Gasabscheider durchgeführt sind, können die oben genannten Schritte in umgekehrter Reihenfolge durchgeführt und der Gasabscheider wieder in Betrieb genommen werden, ohne daß eine signifikant Störung der Gesamtleistung des laufenden Kraftwerks mit kombiniertem Zyklus auftritt.

Die vorliegende Erfindung wird besser verständlich durch die nachstehende Beschreibung einer beispielhaften, bevorzugten Ausführungsform und anhand der begleitenden Zeichnungen; in diesen ist

Figur 1 ein Signalflußplan eines typischen Kraftwerks mit kombiniertem Zyklus;

Die Figuren 2A, 2B und 2C, die wie dargestellt, zusammenhängen, zeigen detailliert die Flußverbindungen zwischen einer einzelnen Gasturbine, einer einzelnen Dampfturbine und eines einzelnen Wärmerückgewinnungs-Dampfgenerators des Kraftwerks mit kombinierten Zyklus auf dem in Figur 1 dargestellten bisherigen Stand der Technik; und

Figur 3 illustriert als Diagramm ein verbessertes Gasabscheider- und Speicherbehältergerät, das erfindungsgemäß den Betrieb eines in den Figuren 1, 2A, 2B und 2C dargestellten Kraftwerks mit kombinierten Zyklus ermöglicht, auch wenn das Kraftwerk einen defekten Gasabscheider hat.

Mit Bezug auf die Zeichnungen, in denen gleiche Bezugszahlen jeweils gleiche bzw. entsprechende Teile in den verschiedenen Ansichten bezeichnen, wird in Figur 1 ein Signalflußplan eines erfindungsgemäßen elektrischen Kraftwerks mit kombiniertem Zyklus 10 dargestellt.

Wie bei herkömmlichen elektrischen Kraftwerken mit kombiniertem Zyklus beinhaltet das Kraftwerk 10 eine oder mehrere Verbrennungs- bzw. Gasturbinen 12. Geeignete solche Turbinen 12 sind Turbinen der Baureihe W-501, hergestellt vom Zessionar der vorliegenden Erfindung. Jede Gasturbine 12 treibt einen dazugehörigen Stromgenerator 14 an, der durch eine Welle 16 mit der Gasturbine 12 gekoppelt ist.

Verbrennungsluft tritt durch ein Eintrittsleitschaufel- Stellmittel 18 zum Verstellen der Eintrittsleitschaufeln (nicht dargestellt) der Gasturbinen 12 in die einzelnen Gasturbinen 12 ein. Eine solche Verstellung der Eintrittsleitschaufeln einer Gasturbine zu verschiedenen Zwecken ist wohl bekannt (z.B. US-Patent Nr. 3, 891, 915, US-Patent Nr. 3,973,391 und US-Patent Nr. 4,308,463).

In die Gasturbine 12 eintretende Luft wird dann komprimiert, um einen geeigneten Kraftstoff zu verbrennen, der mittels eines Kraftstoffsteuer- oder "Drosselventils" 20 der Gasturbine zugeführt wird. Diese Verbrennung produziert, wie ebenso wohl bekannt ist, Hochtemperaturabgas, das optional von der Gasturbine 12 durch einen Nachbrenner 22 und durch einen Wärmerückgewinnungs-Dampfgenerator 24 geführt und schließlich in die Atmosphäre abgeblasen wird.

Wo sie installiert sind, beinhalten die Nachbrenner 22 einen Brennermechanismus (nicht dargestellt) zur weiteren Temperaturerhöhung des Gasturbinenabgases, bevor es in den Dampfgenerator 24 eintritt, wobei dem Brennermechanismus mittels zusätzlicher Kraftstoffsteuer- oder "Drosselventile" 26 zusätzlicher Kraftstoff zugeführt wird. Die Primärwärmequelle für den Dampfgenerator 24 ist jedoch die Gasturbine 12.

Das heißt, die Nachbrenner 22 funktionieren als zusätzliche Wärmequelle zur Zufuhr zusätzlicher Wärme, wenn erforderlich. Bei einem durchschnittlichen Kraftstoffverbrauch werden daher etwa 80% des Kraftstoffs in der Gasturbine 12 und etwa 20% des Kraftstoffs im Nachbrenner 22 verbraucht.

Wie bei anderen derartigen elektrischen Kraftwerken mit kombiniertem Zyklus üblich, beinhaltet das Werk 10 auch mindestens eine Dampfturbine 28, die von dem in den Dampf generatoren 24 erzeugten Dampf betrieben wird, und die wiederum einen weiteren Stromgenerator 14 antreibt, der durch eine weitere Welle 16 mit der Dampfturbine 28 gekoppelt ist. Auf diese Weise ist jeder der in Figur 1 dargestellten drei Stromgeneratoren 14 zur Stromerzeugung ausgelegt.

Überhitzter Dampf wird der Dampfturbine 28 in wirkungsvoller Weise, die nachfolgend detaillierter beschrieben wird, aus beiden Dampfgeneratoren 24 zugeführt. Ein vorgegebener Massenstrom dieses überhitzten Dampfs wird durch geeignete Rohre 30 von den Dampfgeneratoren 24 zur Dampfturbine 28 geführt und durch entsprechende Sperrventile 32 und ein Dampfdrosselventil 34 gesteuert. Auch ist im Werk 10 ein Umgehungspfad 36 vorhanden, der dann zum Einsatz kommt, wenn eine gewählte Menge des überhitzten Dampfes um die Dampfturbine 28 herumgeleitet werden muß. Dieser Umgehungspfad 36 beinhaltet ein Dampfturbinen-Umgehungsventil 38, einen Heißdampfkühler 40 und geeignete Rohrleitungen. Jeder der Dampfgeneratoren 24 ist auch mit einem Dampfablaß versehen, der von einem Ablaßventil 42 gesteuert wird.

Der Dampf, der von der Dampfturbine 28 bei der Erzeugung mechanischer Kraft zum Antrieb des an sie gekoppelten Stromgenerators 14 verbraucht wird, wird ebenso wie der Dampf aus dem Heißdampfkühler 40 zu einem Kondensator 44 geleitet. In der typischen dargestellten Anordnung zirkuliert Kühlwasser aus einer Quelle (nicht dargestellt) fortlaufend in den und aus dem Kondensator 44, um den Dampf in Wasser oder "Kondensat" zurückzuverwandeln. Es können auch andere Kondensatortypen wie luftgekühlte oder schlauchmündungsgekühlte Kondensatoren verwendet werden. Zum Schließen der Schleife wird das Kondensat in der Folge durch eine Kondensatpumpe 46 durch entsprechende Kondensat-Durchsatzsteuerventile 48 zu jedem Dampfgenerator 24 zurückgeführt.

Der Gesamtbetrieb des Kraftwerks 10 wird durch ein herkömmliches Steuersystem 50 geregelt, die typischen Steuersignalleitungen sind gestrichelt dargestellt. In bezug auf den Automatisierungsgrad regelt das Steuersystem 50 von oben nach unten: (1) Steuerung der Kraftwerkkoordination; (2) automatische Bedienersteuerung; (3) analoge Bedienersteuerung; und (4) manuelle Steuerung. Bei Betrieb auf höchster Steuerebene (d.i. Steuerung der Kraftwerkskoordination) koordiniert das Steuersystem 50 automatisch die Einstellungen der Eintrittsleitschaufeln (nicht dargestellt) mittels des Eintrittsleitschaufel-Positioniermittels 18, die Kraftstoff- Steuerventile 20 und 26, das Dampfdrosselventil 34 und das Dampfturbinen-Umleitventil 38.

Zwar sind viele geeignete Steuersysteme bekannt, jedoch geben die folgenden Patente Steuersysteme an, die für den Einsatz in Stromkraftwerken mit kombiniertem Zyklus geeignet sind: US-Patent Nr. 3, 866, 108; US-Patent Nr. 3,919,623; US-Patent Nr. 3,955,358; US-Patent Nr. 3,953,966; US-Patent Nr. 3,974,645; US-Patent Nr. 3,975,634; US-Patent Nr. 3,975,902; US-Patent Nr. 4,028,884; US-Patent Nr. 4,031,404; US-Patent Nr. 4,032,793; US-Patent Nr. 4,047,005; US-Patent Nr. 4,118,635; US-Patent Nr. 4,201,924; US-Patent Nr. 4,283,634; US-Patent Nr. 4,380,146; und US-Patent Nr. 4,455,614, von denen jedes auf den Zessionar der vorliegenden Erfindung übertragen wurde und hier durch Querverweis eingeschlossen ist.

Es muß an dieser Stelle bemerkt werden, daß das oben beschriebene Kraftwerk 10 in der Lage ist, in jeder der folgenden Konfigurationen zu arbeiten: (1) Einsatz beider Gasturbinen 12 mit der Dampfturbine 28; oder (2) Einsatz nur einer Gasturbine 12 mit der Dampfturbine 28; oder (3) Einsatz beider Gasturbinen 12 ohne Dampfturbine 28; oder (4) Einsatz nur einer Gasturbine 12 ohne Dampfturbine 28. Da mindestens eine der Gasturbinen 12 zur Dampferzeugung eingesetzt werden muß, ergibt sich daraus, daß die Dampfturbine alleine nicht arbeiten kann.

Um die Vorteile des Betriebs eines elektrischen Stromkraftwerks mit kombiniertem Zyklus auszuschöpfen, muß mindestens eine Gasturbine 12 mit der Dampfturbine 28 zusammen eingesetzt werden. Jedoch kann, wenn eine der Gasturbinen 12 nicht in Betrieb ist oder zu Wartungszwecken abgeschaltet wird, der Dampfgenerator 24, der der stillgelegten Gasturbine 12 zugeordnet ist, auch durch Schließen des jeweiligen Sperrventils 32 und Kondensat-Durchsatzventils 48 abgeschaltet werden.

Wenn andererseits die Dampfturbine 28 nicht eingesetzt oder zu Wartungszwecken abgeschaltet ist, kann der von den Dampfgeneratoren 24 erzeugte Dampf durch Schließen des Dampfdrosselventils 34, Öffnen des Dampfturbinen-Umgehungsventils 38 und Leiten des Dampfes zum Kondensator 44 durch den Heißdampfkühler 40 und die Umleitungsrohre umgeleitet werden. Als Alternative kann, wenn die Dampfturbine 28 nicht eingesetzt oder zu Wartungszwecken abgeschaltet wird, jeder der beiden Dampfgeneratoren 24, oder auch beide, durch richtiges Einstellen der Sperrventile 32, Ablaßventile 42 und Kondensat-Durchsatzsteuerventile 48 abgelassen und entlüftet werden.

Mit Bezug auf die Figuren 2A-2C sind verschiedene Bedingungen zwischen einer einzelnen Gasturbine 12, einer einzelnen Dampfturbine 28 und einem einzelnen Dampfgenerator 24 des in Figur 1 dargestellten Kraftwerks 10 mit spezifischen Elementen (z.B. Pumpen, Ventile, Durchflußgeber, etc.) auf ähnliche Weise dargestellt wie in den US-Patenten Nr. 3,953,966 oder 3,965,675, wobei jedes auf den Zessionar der vorliegenden Erfindung übertragen wurde und hier durch Querverweis eingeschlossen ist.

Wie in Figur 2A dargestellt ist, wird Kondensat aus dem Kondensator 44 (Figur 1) über ein Kondensatrohr 54, ein Durchflußelement 56, das Kondensat-Steuerventil 48 und ein Rückschlagventil 58 in einen Gasabscheider 52 eingespeist. Ein Durchflußgeber 60 wirkt mit dem Durchflußelement 56 zusammen, um ein elektrisches Signal zu liefern, das die Höhe der Kondensatdurchsatzrate durch das Durchflußelement 56 anzeigt. Das Durchflußelement 56 sieht eine Verengung im Flußpfad vor und der Durchflußgeber 60 mißt die Druckänderung in der Verengung. Wie wohl bekannt ist, zeigt diese Druckänderung die Durchsatzrate an. So bilden Durchflußelement 56 und Durchflußgeber 60 einen wohlbekannten Durchflußmessertyp zum Messen des Flüssigkeitsdurchsatzes.

Der Gasabscheider 52 sieht sowohl eine Speisewasserheizfunktion als auch eine Gasabscheidefunktion vor und ist vom Sprühwannentyp oder Strahlwannentyp. Wie bei herkömmlichen typischen Sprühwannen-Gasabscheidern, wird das aus dem Rückschlagventil 58 eintretende Kondensat mittels Sprühdüsen 59 (Figur 3) in eine Wannenstruktur 61 (Figur 3) gesprüht, die auch Dampf aus den Niederdruck-Verdampferrohren 62 aufnimmt, wie nachstehend noch genauer beschrieben wird. Das im Gasabscheider 52 gesammelte Wasser oder Kondensat strömt dann zu einem Niederdruck-Speisewasser-Speicherbehälter 64, der u.a. als Speicherreservoir 52 für den Gasabscheider 52 dient. Wasser aus diesem Speicherbehälter 64 strömt durch ein Rohr 66, eine Niederdruck-Umwälzpumpe 68, ein elektrisches Reserveheizgerät 70, die Niederdruck-Verdampferrohre 62 und ein Rohr 72 zu einem Dampfeinlaß in die Wannenstruktur 61 innerhalb des Gasabscheiders 52. Die Niederdruck-Umwälzpumpe 68 liefert den gewünschten Flüssigkeitsdurchsatz, und die Niederdruck-Verdampferrohre 62 in der Schachtstruktur 74 besorgen die Umwandlung des Wassers in Dampf. Dieser Dampf wird durch das Rohr 72 zum Gasabscheider 52 geführt, um das aus dem Rückschlagventil 58 in den Gasabscheider 52 eintretende Gas aufzuheizen. Das erbringt einen wesentlichen Teil der gewünschten Speisewassererwärmung.

Wärme zum Gasabscheiden und Aufheizen des Speisewassers wird entweder von einer Kombination aus Zwischendampfentnahme, wobei der Dampf durch ein Zwischendampfrohr 82, ein Rückschlagventil 84, ein motorbetriebenes Sperrventil 86 und ein Dampfrohr 88 in den Gasabscheider 52 eingespeist wird, oder aus den Niederdruck-Abgasvorwärmerrohren 62 und Rückführfluß aus dem Abgasvorwärmer 90 gewonnen. Die Wärmemenge aus den Abgasvorwärmern ist in der Regel ausreichend, und der Zwischendampf kann abgeschaltet werden.

Der Gasabscheider 52 ist mit einem Niederdruck-Entlüftungsventil 92 versehen, das von einem Stellglied 94 vom Magnettyp betätigt wird, das von geeigneten Steuersignalen aus dem Steuersystem 50 (Figur 1) gesteuert wird. Während des normalen Betriebs ist das Entlüftungsventil 92 voll geöffnet, damit Luft aus dem Gasabscheider 52 entweichen kann. Der Gasabscheider 52 ist auch mit einem Drucksicherheitsventil 96 versehen. Der Gasabscheider 52 ist ferner mit einem weiteren Druckmindermechanismus versehen, der ein Rückschlagventil 98 und ein Abblasventil 100 beinhaltet, wobei die Auslaßseite des letzteren über ein Rohr 102 mit einem Hilfs-Dampfumleitrohr 104 verbunden ist, durch welches Dampf in den Heißdampfkühler 40 und Kondensator 44 rückgeführt werden kann. Wenn der Druck im Gasabscheider 52 den vorgegebenen Solldruckwert übersteigt (z.B. 100 lb/sq.inch), öffnet sich das Abblasventil 100 und läßt den Dampf im Gasabscheider 52 zurück in den Kondensator 44 entweichen. Unter anderem verhindert diese Anordnung ein Durchschlagen des Sicherheitsventils 96.

Ein Druckgeber 106 erfaßt den Druck im Gasabscheider 52 und liefert ein Signal, das den Druckwert anzeigt. Füllstandschalter 108 und 110 überwachen den Wasserfüllstand im Speicherbehälter 64, wobei Schalter 108 ein elektrisches Warnsignal erzeugt, wenn der Wasserfüllstand zu hoch ist, und Schalter 110 ein elektrisches Warnsignal erzeugt, wenn der Wasserfüllstand zu niedrig ist. Ein Füllstandgeber 112 erzeugt ein elektrisches Signal, das den wahren Wasserfüllstand im Behälter 64 anzeigt.

Im Speicherbehälter 64 gespeichertes Dampfkesselspeisewasser wird mit Hilfe einer Haupt-Dampfkesselspeisepumpe 114 durch die Abgasvorwärmerrohre 90 in der Schachtstruktur 74 gepumpt. Die Eingangsseite der Dampfkesselspeisepumpe 114 ist durch ein Speisewasserrohr 116 mit dem Speicherbehälter 64 verbunden. Die Ausgangsseite der Dampfkesselspeisepumpe 114 ist über ein Rückschlagventil 118, ein motorbetriebenes Trennventil 120 und ein Speisewasserrohr 122 mit der Eingangsseite der Abgasvorwärmerrohre 90 verbunden. Das Ventil 120 ist während des normalen Betriebs geöffnet. Der Elektromotor zum Antrieb der Dampfkesselspeisepumpe 114 hat eine Nennleistung von 1250 PS. Ein Drucksicherheitsventil 124 liegt zwischen der Ausgangsseite der Pumpe 114 und dem Speicherbehälter 64. Ein Druckschalter 126 überwacht die Druckdifferenz in der Dampfkesselspeisepumpe 114 und erzeugt ein elektrisches Warnsignal, wenn diese Druckdifferenz unter eine gewünschte untere Grenze fällt. Ein weiterer Druckschalter 128 überwacht den Druck im Speisewasserrohr 122 und erzeugt ein elektrisches Warnsignal, wenn dieser Druck unter einen gewünschten unteren Wert absinkt.

Eine Reserve-Dampfkesselspeisepumpe 130 ist parallel mit der Haupt-Dampfkesselspeisepumpe 114 und den Ventilen 118 und 120 verbunden, wobei die Ausgangsseite der Reservepumpe 130 über ein Rückschlagventil 132 und ein motorgetriebenes Trennventil 134 mit dem Speisewasserrohr 122 verbunden ist, das zum Eingang der Abgasvorwärmerrohre 90 führt. Während des normalen Betriebs des Dampfgenerators 24 ist die Reservepumpe 130 abgeschaltet und das Trennventil 134 geschlossen. Der Elektromotor zum Antrieb der Reservepumpe 130 hat eine Nennleistung von 25 PS. Die Reservepumpe 130 wird eingesetzt, wenn der Dampfgenerator 24 entweder mit einsatzbereiten Reserven oder im Gefrierschutzmodus läuft. In diesem Fall wird die Haupt-Dampfkesselspeisepumpe 114 abgeschaltet und ihr Trennventil 120 geschlossen. Ein Drucksicherheitsventil 136 ist mit der Ausgangsseite der Reservepumpe 130 und zurück zum Speicherbehälter 64 verbunden. Ein Druckschalter 138 überwacht den Druckunterschied innerhalb der Reserve-Dampfkesselspeisepumpe 130 und erzeugt ein elektrisches Warnsignal, wenn der Druckunterschied zu gering ist.

Ein manuell betätigtes Ablaßventil 140 ist zur Entleerung des Gasabscheiders 52 und des Speicherbehälters 64 vorgesehen, wenn der Dampfgenerator 24 zur Wartungzwecken oder aus anderen erwünschten Gründen abgeschaltet werden muß. Ein manuell betätigtes Entlüftungsventil 142 ist mit dem Abgasvorwärmer-Speisewasserrohr 122 verbunden um Luft aus dem System abzulassen, wenn der Dampfgenerator 24 abgeschaltet und das System mit einem Stickstoffpolster gefüllt wird. Während des normalen Betriebs sind das Ablaßventil 140 und das Entlüftungsventil 142 geschlossen.

Während des Normallastbetriebs pumpt die Haupt-Dampfkesselspeisepumpe 114 Speisewasser durch die Abgasvorwärmerrohre 90, wobei das Speisewasser aus dem Speicherbehälter 64 kommt. Unter typischen Spitzenlastbedingungen hat das den Speicherbehälter verlassende Speisewasser eine Temperatur von etwa 120ºC (250ºF). Da das Speisewasser durch die Abgasvorwärmerrohre 90 fließt, wird es bis auf 5ºF unter seiner Sättigungstemperatur erwärmt, d.h. die Temperatur, bei der es unter dem gegebenen Druck zu sieden beginnt. Unter typischen Spitzenlastbedingungen hat das die Abgasvorwärmerrohre verlassende Speisewasser eine Temperatur von etwa 300ºC (570ºF).

Mit Bezug auf Figur 2B fließt das die Abgasvorwärmerrohre 90 verlassende Speisewasser an zwei verschiedene Orte. Zuerst strömt ein Teil des Speisewassers durch ein Rohr 144, ein Strömungselement 146, ein Speisewasser-Steuerventil 148, ein Rückschlagventil 150 und ein Rohr 152 zum Speisewasser-Behälterbereich 154a einer vertikalen Dampftrommel 154. Der Rest des die Abgasvorwärmerrohre 90 verlassenden heißen Speisewassers fließt über ein Rohr 144, ein Strömungselement 156, ein Rücklaufsteuerventil 158 und ein Rohr 160 zurück zum Gasabscheider 52, in dem es zum Teil zum Aufheizen des in den Gasabscheider 52 einströmenden Kondensats beiträgt.

Während des Normallastbetriebs werden das Speisewasser- Steuerventil 148 und das Rücklaufsteuerventil 158 automatisch koordiniert gesteuert, um den Wasserdurchsatz durch die Abgasvorwärmerrohre 90 konstant zu halten. Wenn z.B. weniger Wasser vom Speisewasserbehälter 154a benötigt wird (niedriger Lastpegel), zirkuliert mehr Wasser über das Ventil 158 zurück zum Gasabscheider 52, wobei das Verhältnis so ist, daß der Wasserstrom durch das Rohr 144 konstant gehalten wird. Wenn der durch die Dampfturbine 28 erzeugte Strom ansteigt (Figur 1), ist ein stärkerer Abgasvorwärmer-Wasserdurchsatz zum Speisewasserbehälter 154a erwünscht.

Ein Durchflußgeber 162 und ein Temperaturelement 164 sind dem Speisewasser-Strömungselement 146 zugeordnet, wobei der Durchflußgeber 162 ein elektrisches Signal liefert, das den Speisewasserdurchsatz durch das Strömungselement 146 anzeigt, und das Temperaturelement 164 die Temperaturkompensation für das Durchsatzsignal vorsieht. Auf ähnliche Weise sind ein Durchflußgeber 166 und ein Temperaturelement 168 dem Rückflußweg-Strömungselement 156 zugeordnet, wobei der Durchflußgeber 166 ein elektrisches Signal liefert, das den Durchsatzwert des zum Gasabscheider 52 zurückfließenden Wassers anzeigt, und das Temperaturelement 168 eine Temperaturkompensation für das Durchsatzsignal liefert. Ein manuell bedientes Ablaßventil 170 ist mit dem Speisewasserrohr 144 zum Zwecke des Entleerens der Abgasvorwärmerrohre 90 verbunden, wenn der Dampfgenerator 24 abgestellt werden muß. Während des normalen Betriebs ist das Ablaßventil 170 geschlossen.

Das heiße, nahezu siedende Speisewasser im Speisewasserbehälter 154a wird mittels einer Hochdruckumwälzpumpe 174 durch einen elektrischen Reserveheizer 176 und ein Rohr 178 durch die Verdampferrohre 172 gepumpt. Wenn das heiße Speisewasser durch die Hochdruckverdampferrohre 172 fließt, wird es in Dampf umgewandelt, der dann über ein Rohr 180 in dem Feuchtigkeitsabscheiderabschnitt 154b der Dampftrommel 154 geleitet wird. Unter typischen Spitzenlastbedingungen hat der aus den Hochdruckverdampferrohren 172 austretende Dampf eine Temperatur von etwa 300ºC (575ºF).

Der elektrische Heizer 176 wird als Reserve und für Frostschutzzwecke verwendet, wenn die Gasturbine 12 nicht in Betrieb ist. Wenn die Gasturbine 12 nicht in Betrieb ist und der Dampfgenerator 24 im einsatzbereiten Reservemodus steht, wird der Heizer 176 durch einen Druckschalter 182 zur Beibehaltung des richtigen Dampfdrucks in der Dampftrommel 154 gesteuert. Mit anderen Worten, der Druckschalter 182 stellt den Heizer 176 an, wenn der Dampftrommeldruck unter den gewünschten Mindestwert abfällt. Wenn andererseits das Kraftwerk 10 über einen längeren Zeitraum abgeschaltet wird und der Kraftwerksbediener beschließt, im Dampfgenerator 24 keinen Dampf zu erzeugen, dann wird der Heizer 176 durch einen Temperaturschalter 184 zum Halten des Wassers in der Dampftrommel 154 über dem Gefrierpunkt gesteuert. Die Hochdruckumwälzpumpe 174 muß in jedem dieser Betriebsmodi für den Heizer 176 eingeschaltet und betrieben werden.

Der Feuchtigkeitsabscheiderabschnitt 154b der Dampftrommel 154 nimmt den Naßdampf aus den Hochdruckverdampferrohren 172 auf und entzieht dem Dampf praktisch das gesamte Restwasser. Der so entstehende Trockendampf verläßt den Feuchtigkeitsabscheider 154b und wird über ein Dampfrohr 186 zu den in der Schachtstruktur 74 befindlichen Überhitzerrohren 188 geleitet. Unter typischen Spitzenlastbedingungen hat der den Feuchtigkeitsabscheider 154b verlassende Trockendampf eine Temperatur von etwa 300ºC (575ºF) und einen Druck von etwa 90kg/cm² (1330 lb/sq.inch) (absolut).

Ein Druckgeber 190 erzeugt ein elektrisches Signal, das den Dampfdruck an den Ausgängen des Feuchtigkeitsabscheiders 154b anzeigt. Ein Hochdruck-Entlüftungsventil 192 ist mit der Dampfleitung 186 unter anderem zum Zwecke des Ablassens eines Teils des Dampfes verbunden, falls der Fall eintritt, daß der Dampfdruck im Inneren der Dampftrommel 154 zu hoch wird. Während des normalen Betriebs ist das Entlüftungsventil 192 geschlossen. Die Dampftrommel 154 ist auch mit einem oder mehreren Drucksicherheitsventilen versehen, die zwecks Vereinfachung der Darstellung nicht gezeigt werden.

Eine Dampfleitung 194 führt vom Hauptdampfrohr 186 zu einem Gasabscheider-Drucksteuerventil 196, das seinerseits mit einem zusätzlichen Dampfeinlaß des Gasabscheiders 52 verbunden ist. Das Steuerventil 196 wird durch eine Drucksteuerung 198 gesteuert, die auf den Druck im Gasabscheider 52 anspricht. Drucksteuerung 198 und Steuerventil 196 bewirken die Beibehaltung des gewünschten Dampfdrucks im Gasabscheider 52 bei Teillasten des Kraftwerks 10. Wenn der Dampfdruck im Gasabscheider 52 unter den gewünschten Wert abfällt, öffnet das Drucksteuerventil 198 das Ventil 196, um den Druck wieder auf die gewünschte Höhe hochzufahren. Das geschieht meistens bei Teillasten von weniger als 80%, denn in diesem Fall wird der Zwischendampf dem Gasabscheider 52 zugeführt.

Eine Stickstoffgaszufuhr 200 ist über ein Stellgliedbetriebenes Stickstoff-Einlaßventil 202 und ein Rückschlagventil 204 mit dem Hauptdampfrohr 186 verbunden. Während des normalen Betriebs ist das Stickstoff-Einlaßventil 202 geschlossen, und kein Stickstoff gelangt in das Dampfsystem. Während das Entleerens und Entlüftens des Dampfgenerators 24 und dem Übergang in den Trockenstatus ist das Ventil 202 geöffnet. Das Stickstoffventil 202 öffnet sich mehr oder weniger als letzter Schritt in diesem Prozeß und das Stickstoffgas wird dem Dampfsystem als Ersatz für den Dampf zugeführt, der während des Entleerungs- und Entlüftungsvorgangs im System kondensiert. Unter anderem minimiert das das anschließende Rosten bzw. Verzundern der Dampftrommel 154, der Verdampfer- und Überhitzerrohre 172 und 188 und anderer Teile des Dampfgenerators 24.

Der Speisewasserbehälterabschnitt 154a der Dampftrommel 154 ist mit einem Hochfüllstandanzeigeschalter 206, einem Tieffüllstandanzeigeschalter 208 und einem Füllstandgeber 210 ausgerüstet. Schalter 206 erzeugt ein elektrisches Warnsignal, wenn der Wasserfüllstand im Behälter 154a zu hoch wird, während Schalter 208 ein elektrisches Warnsignal erzeugt, wenn der Wasserfüllstand zu niedrig wird. Der Füllstandgeber 210 erzeugt ein elektrisches Signal zur Anzeige des wahren Wasserfüllstands im Behälter 154a. Das Wasserfüllstandssignal aus dem Füllstandgeber 210 wird auf ein (nicht dargestelltes) Steuergerät übertragen, das das Speisewassersteuerventil 148 zur Beibehaltung eines in etwa konstanten Wasserfüllstand im Speisewasserbehälter 154a steuert.

Wenn der Trockendampf aus der Dampftrommel 154 durch die Überhitzerrohre 188 strömt, wird er um weitere 300º bis 400ºF aufgeheizt. Unter typischen Spitzenlastbedingungen hat der in eine Hauptdampfauslaßleitung 212 strömende überhitzte Dampf eine Temperatur von 510ºC (952ºF) und einen Druck von etwa 90 kg/cm² (1277 lb/sq.inch) (absolut). Während des normalen Betriebs des Kraftwerks 10 strömt dieser überhitzte Dampf über eine Hauptdampfauslaßleitung 212, Sperrventil 32, Dampfrohr 34 und Dampfturbinenventile 35a, 35b, 308a und 308b zum Hauptdampfeinlaß der Dampfturbine 28 (Figur 1). In der Hauptdampfauslaßleitung 212 sind in Reihe geschaltet ein Strömungselement 216 und ein Rückschlagventil 218. Ein Durchflußgeber 220 und ein Temperaturelement 222 (zur Temperaturkompensation des Durchflußgebers 220) sind dem Strömungselement 216 zugeordnet, wobei der Durchflußgeber 220 ein elektrisches Signal erzeugt, das den Wert des Ausgangsdampfdurchsatzes für den Dampfgenerator 24 anzeigt. Während des Normallastbetriebs ist das Haupt-Dampfsperrventil 32 natürlich ganz geöffnet.

Mit der Hauptdampfausgangsleitung 212 sind auch ein im Ruhezustand geschlossenes, manuell betätigtes Entlüftungsventil 224, ein Drucksicherheitsventil 224a, ein Temperaturelement 226 und ein Druckgeber 228 verbunden. Während des Normalbetriebs sind das Entlüftungsventil 224 und das zuvor beschriebene Ablaßventil 42 geschlossen. Das Temperaturelement 226 und ein Druckgeber 228 erzeugen elektrische Signale, die Temperatur und Druck des Dampfes in der Ausgangsleitung 212 anzeigen, und senden diese Signale zum Steuersystem 50.

In bestimmten Situationen ist das Haupt-Dampfsperrventil 32 geschlossen, und der vom Dampfgenerator 24 erzeugte Dampf wird zum Kondensator 44 über einen Hilfs-Dampfumleitpfad umgeleitet, der ein Rückschlagventil 230, ein motorbetriebenes Sperrventil 232 und eine Dampfleitung 234 beinhaltet, die zur Hilfs-Dampfumleitung 104 führt und mit dieser verbunden ist und mit dem Heißdampfkühler 40 in Verbindung steht. Diese besondere Anordnung, in der das Haupt-Dampfsperrventil 32 geschlossen und das Hilfs-Umleitsperrventil 232 geöffnet ist, wird z.B. zum Entleeren von Wasser aus der Dampfausgangsleitung 212 benutzt, wenn ein Dampfgenerator 24 anlaufen soll, nachdem der andere Dampfgenerator 24 bereits in Betrieb ist und Dampf an die Dampfturbine 28 liefert.

Der Dampfgenerator 24 beinhaltet ferner einen automatischen "Abschlämm"-Mechanismus zur Reduzierung der aufgebauten Mineralablagerungen an den Innenwänden der Hochdruckverdampferrohre 172. Dieser Abschlämmechanismus beinhaltet ein motorgesteuertes Abschlämm-Sperrventil 236 und ein Abschlämm- Steuerventil 238, die in Reihe zwischen dem Speisewasserablaßrohr 240 der Dampftrommel 154 und einem geeigneten Entleerungs- oder Abwasserauslaß 238a geschaltet sind. Im Normalbetrieb ist das Sperrventil 246 voll geöffnet.

Das Abschlämm-Steuerventil 238 wird durch ein Signal gesteuert, das von einem Leitfähigkeitsmeßelement 244 gesteuert wird, das kontinuierlich die Leitfähigkeit einer Probe des Dampftrommel-Speisewassers mißt, wobei diese Probe über das Sperrventil 238 und einen Kühler 246 zum Entleerungsausgang 238a strömt. Das Leitfähigkeitsmeßelement 244 ist mit der Ausgangsseite des Kühlers 246 verbunden, wobei der Kühler 246 die Funktion hat, die Speisewasserprobe auf eine für das Leitfähigkeitsmeßelement 244 geeignete Temperatur zu kühlen. Das Leitfähigkeitsmeßelement 244 wirkt mit einem Leitfähigkeitsgeber (nicht dargestellt) zusammen und erzeugt ein elektrisches Signal zur Anzeige der Leitfähigkeit, das an eine Leitfähigkeitssteuerung (nicht dargestellt) weitergeleitet wird, die das Abschlämm-Steuerventil 238 steuert.

Das Leitfähigkeitsmeßelement 244 erzeugt ein elektrisches Signal, das die elektrische Leitfähigkeit des durch das Dampftrornmelausgangsrohr 240 strömenden Speisewassers anzeigt. Die "Härte" d.i. der Mineralgehalt des Speisewassers im Dampftrommelausgangsrohr 240 bestimmen die Leitfähigkeit des Speisewassers. Je größer die Härte, d.i. der Mineralgehalt ist, desto höher ist die Leitfähigkeit.

Das Leitfähigkeitsmeßelement 244 und die ihr zugeordnete Leitfähigkeitssteuerung bewirken die Einstellung des Öffnungsgrads das Abschlämm-Steuerventils 238, so daß der Mineralgehalt des Speisewassers unter einem gewünschten Grenzwert gehalten wird. Wenn der Mineralgehalt des Speisewassers über den gewünschten Grenzwert ansteigt, wird das Abschlämm-Steuerventil 238 weiter geöffnet, um mehr Dampf trommel-Speisewasser in den Entleerungsauslaß 238a abzulassen. Dadurch sinkt der Wasserpegel im System. Das signalisiert wiederum einer Zusatzwasserpumpe (nicht dargestellt) und dem Zusatzwasserventil (ebenfalls nicht dargestellt), dem System frisches, demineralisiertes Wasser zuzuführen. Das bringt den Mineralgehalt des Wassers im System wieder auf die gewünschte Höhe.

Wie aus der obigen Beschreibung ersichtlich wird, beinhaltet der Dampfrückgewinnungsgenerator 24 nicht nur die Schachtstruktur 74 und die darin liegenden verschiedenen Kesselrohre 62, 90, 172 und 188, sondern auch den Gasabscheider 52, den Speicherbehälter 64, die Dampftrommel 154 und verschiedene sonstige Dinge 54-246, die in Verbindung damit betrachtet werden.

Mit besonderem Bezug auf Figur 2C wird ersichtlich, daß das Kraftwerk 10 (Figur 1) ferner ein Paar Systeme zur chemischen Behandlung, 248 und 250, zum Einspritzen verschiedener Chemikalien in jedes der dem ersten und dem zweiten Wärmerückgewinnungs-Dampfgenerator 24 zugeordneten Subsysteme zur Minimierung der Korrosion und des Aufbaus von Mineralablagerungen in den Kesselrohren 62, 90, 172 und 188, Dampf trommeln 154, Speicherbehälter 64 usw. beinhaltet. Das erste System zur chemischen Behandlung 248 ist primär einem Dampfgenerator 24 zugeordnet und das zweite System zur chemischen Behandlung 250 ist primär dem anderen Dampfgenerator 24 zugeordnet, obwohl es einen gewissen Grad Überlappung gibt, wie ersichtlich wird. Die besonderen Chemikalien, die in der Regel in die chemischen Behandlungssysteme 248 und 250 eingespritzt werden, sind Amin (oder Ammoniak), Hydrazin und Phosphate, wobei Amin mit "A", Hydrazin mit VFHIW und Phosphat mit "P" bezeichnet wird.

Das erste chemische Behandlungssystem 248 nimmt eine erste Flüssigkeitsprobe aus einem ersten Probenausgang S1 (Figur 2A), der sich am Speisewasserrohr 116 befindet, das vom Speicherbehälter 64 kommt, analysiert sie und spritzt dann automatisch die richtige Menge Amin (A1) und Hydrazin (H1) über den chemischen Einspritzeingang CH1 (Figur 2A), der auch am Speisewasserrohr 116 liegt, aber in Strömungsrichtung vor dem Probenausgang S1, in das System ein. Das erste chemische Behandlungssystem 248 nimmt auch eine zweite Flüssigkeitsprobe über den Probenausgang 52 (Figur 1), der mit dem Kondensatrohr 54 verbunden ist, das zum Gasabscheider 52 führt (Figur 2A), analysiert sie und spritzt dann automatisch die richtigen Mengen Amin (A2) und Hydrazin (H2) über den chemischen Einspritzeingang CH2 (Figur 1), der mit dem Kondensatrohr 54 in Strömungsrichtung unmittelbar vor dem Probenausgang S2 verbunden ist, in das System ein. Phosphat (P1) wird über einen Phosphateinspritzeingang P1 (Figur 2B) in das System eingespritzt, der am Speisewasserrohr 152 am Eingang zum Speisewasserbehälter 154a der Dampftrommel 154 liegt. Die Phosphateinspritzung wird manuell gesteuert. Die Einspritzfrequenz wird nach Untersuchung der Ergebnisse der chemischen Analysen, die automatisch von den in den chemischen Behandlungssystemen 248 und 250 enthaltenen Geräten ausgeführt und aufgezeichnet werden, vom Bediener in periodischen Abständen eingestellt.

Nachdem nun die Einzelheiten bekannter herkömmlicher Kraftwerke mit kombiniertem Zyklus beschrieben wurden, wird mit Bezug auf Figur 3 ein erfindungsgemäßes Gasabscheider- Subsystem 260 dargestellt. Dieses verbesserte Subsystem 260 beinhaltet, wie die meisten Gasabscheider-Subsysteme, einen Gasabscheider 52 vom Sprühwannentyp und einen Speicherbehälter 64. Anders als bekannte Gasabscheider-Subsysteme jedoch leitet das Gasabscheider-Subsystem 260 die gesamte zugeführte thermische Energie direkt zum 5peicherbehälter 64 anstatt zum Gasabscheider 52.

D.h. das aufgeheizte Speisewasser aus der Abgasvorwärmer-Rückflußleitung 160 (Figur 2A) und die Niederdruck-Dampfleitung 194 (d.h. die "Befestigungs"-Leitung) sind direkt mit dem Speicherbehälter 64 verbunden, anstatt mit dem Gasabscheider 52. Auch eine Entspannungsdampfleitung 262 ist mit dem Speicherbehälter 64 gekoppelt.

Ein Kondensatumleitmittel 264 ist ebenfalls vorhanden, damit das aus dem Kondensator 44 (Figur 1) kommende Kondensat durch das Durchsatzsteuerventil 48 und das Rückschlagventil 58 entweder zum Gasabscheider 52 oder zum Speicherbehälter 64 geleitet werden kann. Ein Absperrventil 266 in einem ersten Zweig 268 des Kondensatumleitmittels 264 ermöglicht ein Anhalten des Kondensatstroms zum Gasabscheider 52, während ein weiteres Absperrventil 270 in einem zweiten Zweig 272 des Kondensatumleitmittels 264 ein Anhalten des Kondensatstroms zum Speicherbehälter 64 ermöglicht. Der zweite Zweig 272 des Kondensatumleitmittels 264 beinhaltet auch Zerstäubermittel 59' innerhalb des Speicherbehälters 64. Derartige Zerstäubermittel 59' können alle bekannten Mittel zum Zerstäuben des Kondensatstroms durch den zweiten Zweig 272 des Kondensatumleitmittels 264 beinhalten (z.B. dieselbe Sprühdüse, die im Gasabscheider 52 verwendet wird).

Damit das entgaste Kondensat von der untersten Wanne 61 im Gasabscheider 52 zum Speicherbehälter 64 fließen kann, ist zwischen ihnen ein Fallrohrmittel 274 vorgesehen. Das Fallrohrmittel 274 beinhaltet einfach große Rohre mit Flanschmitteln 276 mit einer Möglichkeit, darin einen Blindflansch 278 zu montieren. Auf ähnliche Weise, und damit während des Normalbetriebs Dampf aus dem Speicherbehälter 64 zum Entgasen des Kondensats in den Gasabscheider 52 eintreten kann, sind Dampfsteigrohrmittel 280 zwischen dem 5peicherbehälter 64 und dem Gasabscheider 52 vorgesehen. Solche Dampfsteigrohrmittel 280 beinhalten einfach, wie das Fallrohrmittel 274, große Rohre mit Flanschmitteln 276, einschließlich einer Möglichkeit, darin einen Blindflansch 278 zu montieren.

Herkömmlicherweise beinhaltet ein Speicherbehälter 64 Füllstandfühler- und -gebermittel 108, 110 und 112 (Figur 2A) zur Beibehaltung eines vorgegebenen Heißkondensatfüllstands, der vom Steuersystem 50 (Figur 1) auf bekannte Weise gesteuert wird. Der Speicherbehälter 64 beinhaltet erfindungsgemäß auch ein Entlüftungsmittel 282, das von einem Entlüftungsventil 284 gesteuert wird. Darüber hinaus beinhalten die Eingangsmittel für thermische Energie, die zum Speicherbehälter geleitet wird, erfindungsgemäß je ein Absperrventil 286 zum Sperren der entsprechenden thermischen Energiezufuhr.

Ein Verfahren zum Betrieb des erfindungsgemäßen Kraftwerks 10 mit kombiniertem Zyklus trotz Abschalten des Gasabscheiders 52 aus dem Betrieb wird nun anhand aller Figuren erklärt. Der Ausfall eines Gasabscheiders 52 wird auf bekannte Weise durch Bestimmung eines erhöhten Sauerstoffgehalts im Speisewasser erfaßt.

Unmittelbar danach wird durch eines oder durch beide chemische Behandlungssysteme 248, 250 die Einspritzrate von chemischen Sauerstoffaufnehmern vorgesehen. Gemäß einem wichtigen Aspekt der vorliegenden Erfindung ist dieser Schritt nötig, um den Sauerstoffgehalt des Speisewassers so weit wie möglich zu reduzieren, obwohl auch andere bekannte Entgasungsverfahren ohne Betrieb des Gasabscheiders 52 eingesetzt werden können.

Betriebstemperatur und -druck des ausgefallenen Gasabscheiders 52 werden dann durch Regeln der Steuerventile 158 und 196 für die Abgasvorwärmerumwälz- und -befestigungsleitungen in den Schließzustand reduziert. Dieser Schritt kann entweder durch Einstellen des Sollwerts der Gasabscheider-Drucksteuerung 198 (Figur 2A) oder durch direktes, ferngesteuertes/manuelles Schließen der Ventile 158 und 196 erfolgen. Kondensat aus dem Kondensator 44 (Figur 1) wird weiterhin durch den ausgefallenen Gasabscheider 52 über den ersten Zweig 268 des Kondensatumleitmittels 264 zur Unterstützung der Abkühlung des Gasabscheiders 52 zugeführt.

In jedem Fall schließen die Sperrventile 286 an jedem der thermischen Energieeingänge zum Speicherbehälter 64, nachdem Betriebstemperatur und -druck des ausgefallenen Gasabscheiders 52 den vorgegebenen Sicherheitspunkt erreicht haben. Der Entspannungsdampfeingang 262 aus dem Abschlämm-Entspannungstank wird durch zeitweises Schließen des Abschlämmens aus der Dampftrommel 154 (Figur 2B) und ggf. durch intermittierendes Abschlämmen fest gesperrt, um die Trommelwasserchemie während der erfindungsgemäßen Entgasungssperrvorgänge zu steuern.

Alle Entlüftungsventile 92, 96 am Gasabscheider 52 werden dann überprüft, ob sie offen sind, um sicherzustellen, daß das Subsystem unter Atmosphärendruck steht. Das Kondensat aus dem Kondensator 44 (Figur 1) kann weiterhin durch den ersten Zweig 268 des Kondensatumleitmittels 264 strömen, doch das Absperrventil 270 am zweiten Zweig 272 des Kondensatumleitmittels 264 wird dann auch geöffnet, damit das Kondensat durch die darin befindliche Sprühdüse 59' zum Speicherbehälter 64 geleitet werden kann. Dann wird das Absperrventil 266 im ersten Zweig 268 des Kondensatumleitmittels 264 geschlossen, während der Speicherbehälter 64 mit dem durch den zweiten Zweig 272 des Kondensatumleitmittels 264 rückgeführten Kondensat auf Füllstandsteuerung gehalten wird.

Jede Schraube (nicht dargestellt), die das Flanschmittel 276 im Fallrohrmittel 274 und im Dampfsteigrohrmittel 280 befestigen, wird gelockert, damit die Blindflansche 278 durch die Dampfsteigrohrmittel 278 und Fallrohrmittel 274 darin eingeführt werden können. Diese Blindflansche 278 sperren so den ausgefallenen Gasabscheider 52 vom Speicherbehälter 64 ab.

Alle Absperrventile 286 des thermischen Energieeingangsmittels zum Speicherbehälter 64 werden dann geöffnet, und normale Durchflüsse mit automatischer Steuerung durch das Steuersystem 50 (Figur 1) werden zwecks Beibehaltung von sicherer Betriebstemperatur und -druck im Speicherbehälter 64 wiederaufgenommen. Der ausgefallene Gasabscheider 52 kann dann zur Inspektion und ggf. Reparatur geöffnet werden.

Wenn die Reparaturen des ausgefallenen Gasabscheiders 52 abgeschlossen sind, werden die obigen Schritte in umgekehrter Reihenfolge durchgeführt. Der Speicherbehälter 64 wird zuerst auf Außendruck gebracht, gekühlt und vom Gasabscheider 52 durch Regeln der thermischen Energieeingangsmittel auf Schließen abgesperrt, weshalb das Kondensat hindurchfließen kann und der Kondensatfluß durch den ersten Zweig 268 des Kondensatumleitmittels 264 wieder aufgenommen, sowie das Entlüftungsventils 284 zur Entlüftung 282 des Speicherbehälters 64 wieder geöffnet wird.

Die Blindflansche 278 werden dann aus jedem Fallrohrmittel 274 und Dampfsteigrohrmittel 280 ausgebaut, das Absperrventil 270 des zweiten Zweigs wird als nächstes geschlossen, und der normale automatische Betrieb des Kraftwerks 10 mit kombiniertem Zyklus wird mit dem wieder in Betrieb genommenen Gasabscheider 52 durch Hochfahren des Abgasvorwärmerumwälzventils 158 und Offenstellen des Ventils 196 wieder aufgenommen.

Offensichtlich sind im Lichte der obigen Lehren viele Modifikationen und Variationen der vorliegenden Erfindung möglich. Beispielsweise dienen das oben geoffenbarte Verfahren und Gerät nicht nur der Weiterführung der Sekundärfunktionen des Gasabscheiders, auch wenn er abgeschaltet wird, sondern ermöglichen auch einen gewissen Grad an Entgasung. Dementsprechend sind die chemischen oder sonstigen alternativen Verfahren und Geräte zur Sauerstoffaufnahme aus dem Speisewasser für die Durchführung der vorliegenden Erfindung nicht kritisch.

BESTIMMUNG DER IN DEN ZEICHNUNGEN BENUTZTEN BEZUGSZAHLEN
LEGENDE BEZUGSZAHL FIGUR GASBRENNER STROMGENERATOR IGV (Eintrittsleitschaufel) NACHBRENNER WÄRMERÜCKGEWINNUNGS-DAMPFGENERATOR DAMPFTURBINE HEISSDAMPFKÜHLER KONDENSATOR PUMPE STEUERSYSTEM GASABSCHEIDER NIEDERDRUCK-SPEICHERBEHÄLTER PUMPE HEIZER FEUCHTIGKEITSABSCHEIDER SPEISEWASSERVORRATSBEHÄLTER KÜHLER CHEMISCHES BEHANDLUNGSSYSTEM


Anspruch[de]

1. Ein Kraftwerk (10) mit kombiniertem Zyklus mit einem Gasabscheider-Subsystem mit Primär- und Sekundärfunktionen und mit einem Gasabscheider (52) und einem Speicherbehälter (64), wobei die Primärfunktion normalerweise vom Gasabscheider (52) durchgeführt wird und das Entgasen von Speisewasser für die Verwendung im Kraftwerk (10) mit kombiniertem Zyklus beinhaltet und die Sekundärfunktion die Zufuhr von Speisewasser umfaßt, wobei der Gasabscheider (52) Mittel beinhaltet, mit denen der Gasabscheider im Normalfall an den Speicherbehälter und an das Kraftwerk mit kombinierten Zyklus als ein normal funktionierender Teil desselben angekoppelt werden kann, dadurch gekennzeichnet, daß Abtrennmittel (266, 278) zum Abtrennen des Gasabscheiders (52) vom Speicherbehälter (64) und vom Kraftwerk (10) mit kombinierten Zyklus während dessen Betriebs vorhanden sind, und daß alternative Mittel (59, 160, 194, 262, 270, 272) zum Leiten der gesamten Wärmeenergiezufuhr zum Gasabscheiden und eine Kondensatumleitung mit dem Speicherbehälter (64) gekoppelt sind, um die Primär- und Sekundärfunktionen durchzuführen, wenn der Abgasabscheider (52) von dem Kraftwerk (10) mit kombiniertem Zyklus während dessen Betriebs durch die Abtrennmittel (266, 278) abgetrennt ist.

2. Ein Kraftwerk mit kombinierten Zyklus (10) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

die Sekundärfunktionen eine erste Funktion zum Aufheizen des Speisewassers auf eine Temperatur beinhalten, die ausreicht,

die Korrosion ausgewählter Punkte innerhalb des Kraftwerks mit kombiniertem Zyklus zu verhindern, eine zweite Funktion zum Bereitstellen einer Speisewasserquelle, die genügend Kapazität und Gesamtdruck für den statischen Betrieb und den Übergangsbetrieb des Kraftwerks mit kombiniertem Zyklus aufweist, und eine dritte Funktion, die einen Ort für das Einspeisen niedriger thermischer Energie in das Kraftwerk mit kombiniertem Zyklus zur Verbesserung seiner Gesamtleistung vorsieht.

3. Ein Kraftwerk mit kombiniertem Zyklus (10) gemäß Anspruch 2, gekennzeichnet durch Kondensatumleitmittel (260) zum Verhindern der Aufnahme von Kondensat durch den Gasabscheider (52) und zum Ermöglichen, daß der Speicherbehälter (64) das Kondensat-Energieeingabemittel (158, 160, 194, 196, 262, 286) aufnimmt, das dazu ausgelegt ist, gesteuerte Mengen erwärmten Kondensats und gesteuerte Mengen Trockendampf in den Speicherbehälter (64) einzuführen, eine Sprühdüse (59'), die mit dem Kondensatumleitmittel (260) im Speicherbehälter (64) zum Zerstäuben des Kondensats gekoppelt ist; Isoliermittel, beinhaltend Fallrohrmittel (274), die den Gasabscheider (52) mit dem Speicherbehälter (64) koppeln, um daraus das entgaste Kondensat aufzunehmen, wobei das Fallrohrmittel (274) Flanschmittel (276) mit einem Blindflansch (278) beinhaltet, der dazu ausgelegt ist, in das Fallrohrmittel (274) eingeführt zu werden, um wahlweise die Aufnahme von entgastem Kondensat im Speicherbehälter (64) zu verhindern; und Dampfsteigrohrmittel (280), die den Speicherbehälter (64) mit dem Gasabscheider (52) zur Aufnahme von Trockendampf aus dem Speicherbehälter (64) koppeln, wobei das Dampfsteigrohrmittel (280) Flanschmittel (276) mit einem Blindflansch (278) beinhaltet, der dazu ausgelegt ist, in das Dampfsteigrohrmittel (280) eingeführt zu werden, um wahlweise die Aufnahme von Trockendampf durch den Gasabscheider (52) zu verhindern, so daß der Gasabscheider (52) durch Einführen des Blindflansches (278) in das Fallrohrmittel (274) und das Dampfsteigrohrmittel (280) vom Kraftwerk mit kombiniertem Zyklus (10) während dessen Betriebs abgesperrt werden kann.

4. Ein Kraftwerk mit kombiniertem Zyklus gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Energieeingabemittel (158, 160, 194, 196, 262, 286) Mittel zur Eingabe von Entspannungsdampf beinhalten.

5. Ein Kraftwerk mit kombiniertem Zyklus gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Mittel zum Absperren des Gasabscheiders (52) ein Kondensatumleitmittel (264) mit ersten Ventilmitteln (48, 58) beinhaltet, die zur Steuerung des Kondensatfüllstands im Speicherbehälter (64) mit der Kondensatzufuhr gekoppelt sind, Rohrmittel (54), die in Strömungsrichtung nach dem ersten Ventilmittel (48) damit gekoppelt sind, einschließlich eines ersten Zweigs (268), der mit dem Gasabscheider (52) verbunden ist, und eines zweiten Zweigs (272), der mit dem Speicherbehälter (64) verbunden ist; zweite Ventilmittel (266) zur Steuerung der Kondensatzufuhr durch diesen ersten Zweig (268); dritte Ventilmittel (270) zur Steuerung der Kondensatzufuhr durch den zweiten Zweig (272); und Mittel (59'), die an ein Ende des zweiten Zweigs (272) innerhalb des Speicherbehälters (64) gekoppelt sind, um das dem Speicherbehälter (64) zugeführte Kondensat im wesentlichen zu zerstäuben

6. Ein Kraftwerk mit kombiniertem Zyklus gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten Ventilmittel (48, 58) beinhalten: ein Strömungssteuerventil (48), das zwischen einer voll geöffneten Position und einer voll geschlossenen Position ferngesteuert werden kann, und ein in Strömungsrichtung nach dem Strömungssteuermittel (48) angeordnetes Rückschlagventil (58), das dazu ausgelegt ist, die Zufuhr des Kondensats in einer Richtung durch die ersten Ventilmittel (48, 58), abgesehen von der Richtung zum Gasabscheider (52) hin, zu verhindern.

7. Ein Kraftwerk mit kombiniertem Zyklus gemäß Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Energieeingabemittel (158, 160, 194, 196, 262, 286) beinhaltet: Mittel (24, 158, 160, 286) zum Aufheizen des Kondensats und zur Rückführung desselben in den Speicherbehälter (64), die in einer Schleife mit dem Speicherbehälter (64) gekoppelt sind; Mittel (24, 194, 196, 286) zur Erzeugung von Dampf aus dem Speisewasser und zur Rückführung dieses so erzeugten Dampfes zu diesem Speicherbehälter (64), die in einer Schleife mit dem Speicherbehälter (64) gekoppelt sind; und Mittel (262, 286) zur Zufuhr von Entspannungsdampf in diesen Speicherbehälter (64).







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