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Dokumentenidentifikation DE202006002481U1 24.05.2006
Titel Rohrleitungsanordnung
Anmelder RWE Power AG, 45128 Essen, DE;
ALSTOM Technology Ltd, Baden, CH
Vertreter Kierdorf, T., Dipl.-Ing., Pat.-Anw., 51429 Bergisch Gladbach
DE-Aktenzeichen 202006002481
Date of advertisement in the Patentblatt (Patent Gazette) 24.05.2006
Registration date 20.04.2006
Application date from patent application 15.02.2006
IPC-Hauptklasse F22B 37/14(2006.01)A, F, I, 20060215, B, H, DE
IPC-Nebenklasse F22B 31/00(2006.01)A, L, I, 20060215, B, H, DE   

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft eine Rohrleitungsanordnung an einem Dampferzeuger mit Zwischenüberhitzerkreislauf, wobei die Rohrleitungsanordnung wenigstens Frischdampfleitungen und Zwischenüberhitzerleitungen umfasst, wobei die Frischdampfleitungen über schaltbare Ventile an den Zwischenüberhitzerkreislauf angeschlossen sind, so dass bedarfsweise Frischdampf in den Zwischenüberhitzerkreislauf abgelassen werden kann, wobei ein Rohrleitungsabschnitt von einer Ventile umfassenden Armatur in den Zwischenüberhitzerkreislauf als Abdampfstrecke ausgebildet ist.

In modernen konventionellen Kraftwerken wird mit Hilfe der Verbrennung von fossilen Brennstoffen und der dadurch frei werdenden Wärme Dampf erzeugt, der mittels Dampfturbinen über Generatoren in elektrischen Strom umgewandelt wird.

Zur Erzielung höherer Wirkungsgrade ist man dazu übergegangen, die Betriebstemperaturen der Dampfsysteme, insbesondere die Frischdampftemperatur, anzuheben. Nach heutigem Stand der Technik wird Frischdampf mit einer Temperatur von etwa 600°C erzeugt, was etwa 70°C höher ist als bei etwas älteren Kraftwerken. Die verhältnismäßig hohen Dampftemperaturen bringen eine Reihe von Auslegungsproblemen bezüglich der Rohrleitungsanordnung mit sich.

Es ist beispielsweise üblich, die Frischdampfleitungen unter Zwischenschaltung von sog. Hochdruckumleitstationen über eine Abdampfstrecke mit dem Zwischenüberhitzerkreislauf zu verbinden, damit bei Ausfall einer Turbine der Frischdampf in den Zwischenüberhitzerkreislauf eingespeist werden kann. Der 600 °C heiße Frischdampf mit einem Druck von etwa 275 bar wird mit Hilfe der Hochdruckumleitstationen auf einen Druck von etwa 50 bis 60 bar entspannt. Darüber hinaus muss der Frischdampf auf die Temperatur der kalten Zwischenüberhitzung von etwa 360°C abgekühlt werden. Die Abkühlung erfolgt mittels einer in der oder den Hochdruckumleitstationen integrierten oder nachgeschalteten Einspritzung von Wasser. Dem Schutz der nachfolgenden Rohrleitungen gegen Schäden durch unzulässige Temperaturüberschreitung bei Ausfall der Einspritzung ist wegen der erhöhten Frischdampftemperatur besondere Aufmerksamkeit zu schenken.

Eine Erhöhung der Dampftemperatur von etwa 70°C und eine Erhöhung des Dampfdruckes von etwa 50 bar gegenüber älteren Dampferzeugungsanlagen zieht verhältnismäßig hohe Rohrleitungskosten nach sich.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, das Rohrleitungssystem eines Dampferzeugers der vorbezeichneten Art so auszulegen, dass ein sicherer Betrieb des Dampferzeugers bei verhältnismäßig moderatem Aufwand für die Auslegung der Rohrleitungsanordnung möglich ist.

Die Aufgabe wird gelöst durch eine Rohrleitungsanordnung nach Oberbegriff von Anspruch 1, die sich dadurch auszeichnet, dass die Abdampfstrecke n parallele Rohrleitungsabschnitte umfasst, dass die Anzahl n der parallelen Rohrleitungsabschnitte vorzugsweise der Anzahl der angeschlossenen Frischdampfleitungen entspricht, und dass wenigstens ein Teil der parallelen Rohrleitungsabschnitte stromabwärts zusammengeführt sind.

Durch diese Maßnahme werden etwaige Schleichströmungen mit erhöhter Temperatur aus der vorgeschalteten Ventilanordnung durch die Zusammenführung paralleler Rohrleitungsabschnitte vermischt. Diese Art der Leitungsführung bewirkt beispielsweise bei der parallelen Führung von zwei Rohrleitungsabschnitten und Vereinigung dieser in ein Rohr eine Fehlerhalbierung und bedeutet eine erhöhte Sicherheit gegen Überhitzung der kalten Zwischenüberhitzung. Es ist daher nicht erforderlich, alle Schüsse der Abdampfleitungen für einen etwaigen Ausfall der Wassereinspritzung auszulegen.

Hierdurch ist es möglich, die Abdampfstrecke aus Abdampfleitungen unterschiedlicher Werkstoffqualität zusammenzusetzen, wobei die Leitungsqualität in Strömungsrichtung des in der Abdampfstrecke geführten Mediums etwa entsprechend dem Druck- und Temperaturgefälle von der Frischdampfseite zur Zwischenüberhitzerseite abgestuft sein kann.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Wandstärke der Abdampfleitungen in Strömungsrichtung gestuft reduziert ist. Sinnvoll ist es, unmittelbar im Bereich der Entspannung des Frischdampfes dickwandige Rohre zu verwenden, während die Wandstärke in Strömungsrichtung abnehmen kann. Insbesondere durch die Verwendung von dickwandigen Rohren im Bereich der Frischdampfentspannung wird die Eigenfrequenz der Rohrleitungen verringert, so dass bei der Entspannung des Frischdampfes entstehende Schwingungen nicht zu geräuschtechnisch ungünstigen Resonanzen führen können.

Ein erster Rohrleitungsabschnitt der Abdampfstrecke kann beispielsweise aus dickwandigem Rohr, bestehend aus dem Werkstoff X10CrWMoVNb9-2 bestehen. Dieser erste Rohrleitungsabschnitt besteht zweckmäßigerweise aus wenigstens zwei parallelen Zügen. Ein sich daran anschließendes, eine Gabelung bildendes Formstück kann beispielsweise aus einem Werkstoff mit der Bezeichnung 10CrMo9-10 bestehen. Ein weiterer Rohrleitungsabschnitt der Abdampfstrecke kann beispielsweise aus dem Werkstoff 13CrMo4-5 bestehen. Die sich hieran anschließende Zwischenüberhitzerleitung kann aus dem Werkstoff 16Mo3 bestehen.

Der Werkstoff des Formstücks ist dabei zweckmäßigerweise so gewählt, dass dieser sowohl mit dem Werkstoff X10CrWMoVNb9-2 als auch mit dem Werkstoff 13CrMo4-5 verschweißbar ist.

Der Rohrleitungsabschnitt umfassend mehrere parallele Züge kann eine in Strömungsrichtung abgestufte Wandstärke aufweisen, und zwar von dickwandig zu dünnwandig, wobei aus Schallschutzgründen die Wandstärke stromaufwärts etwa doppelt so dick ist, wie dies normalerweise bei der gegebenen Temperatur und dem gegebenen Druck des geförderten Mediums erforderlich wäre. Die parallelen Rohrleitungsabschnitte der Abdampfstrecke können beispielsweise stromaufwärts eine Wandstärke von 40 mm bei einer lichten Weite von 428 mm aufweisen, stromabwärts hingegen eine Wandstärke von 25 mm bei gleicher lichter Weite.

Zweckmäßigerweise sind je zwei parallele Rohrleitungsabschnitte einer Abdampfstrecke nach einer Teilstrecke über eine Gabelung zusammengeführt.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in der Figur dargestellten Ausführungsbeispiels erläutert.

Die Figur zeigt einen Ausschnitt einer Rohrleitungsanordnung 1 an einem Dampferzeuger, der nicht dargestellt ist. Als durchgezogene Linien sind die Frischdampfleitungen 2 dargestellt. Die gepunkteten und gestrichelten Linien stellen jeweils Zwischenüberhitzerleitungen 3 dar. Die strichpunktierten Linien stellen Einspritzwasserleitungen 4 dar, diese dienen zur Temperaturreduzierung in der Abdampfstrecke.

Bei normalem Betrieb des Dampferzeugers und der Turbine wird von dem Dampferzeuger Frischdampf über die Frischdampfleitung 2 zu der nicht dargestellten Turbine geführt. Die Frischdampfleitungen 2 werden von dem Dampferzeuger zunächst viertellastig (in vier Zügen, von denen nur zwei Züge an einer Seite des Dampferzeugers dargestellt sind) in Richtung Dampfturbine geführt. Die in der Figur dargestellten Frischdampfleitungen 2 werden später auf ihrem Weg in Richtung Dampfturbine zusammengeführt.

Über Hochdruckumleitstationen mit Armaturen 6 sind die Frischdampfleitungen 2 unter Zwischenschaltung von Abdampfleitungen 5 an eine Zwischenüberhitzerleitung 3 angeschlossen. Die Hochdruckumleitstationen umfassen, wie vorstehend erwähnt, Armaturen 6 mit schaltbaren Ventilen sowie Drosseleinrichtungen, über die Frischdampf bei Turbinenstillstand in die Zwischenüberhitzerleitungen 3 abgelassen werden kann.

Der Dampfdruck in den Frischdampfleitungen 2 beträgt, wie vorstehend bereits erwähnt, etwa 275 bar, die Temperatur beträgt etwa 600°C. Bei Öffnen der Ventile wird der Frischdampf in dem vorstehend betriebenen Zustand über die Abdampfleitungen 5 in die Zwischenüberhitzerleitungen 3 abgelassen, in welchen ein Dampfdruck von etwa 50 bis 60 bar bei einer Temperatur von etwa 360°C vorherrscht. Hierbei handelt es sich um die kalte Zwischenüberhitzung, was den verhältnismäßig hohen Temperatur- und Drucksprung erklärt. Da die Temperaturdifferenz von 600°C auf etwa 360°C nicht durch eine Entspannung um 200 bar erzielbar ist, wird über die Einspritzwasserleitungen 4 Speisewasser in die Abdampfstrecke eingespritzt. Die Wassereinspritzung zwecks Reduzierung der Temperatur kann in den nicht näher bezeichneten Hochdruckumleitstationen oder auch stromabwärts der Armaturen 6 erfolgen.

Wie der Zeichnung zu entnehmen ist, umfasst die Abdampfstrecke in dem sich unmittelbar an die Armaturen 6 anschließenden Teil zwei parallele Abdampfleitungen 5, wobei jeder Frischdampfleitung 2 eine dieser Leitungen zugeordnet ist. Stromabwärts werden diese parallelen Rohrleitungen an einem eine Gabelung bildenden Formstück 7 zusammengeführt, wie dies eingangs bereits beschrieben wurde. Die beiden parallelen Rohrleitungszüge sind in Strömungsrichtung unmittelbar hinter den Armaturen 6 aus einem Werkstoff mit einer Wandstärke von 40 mm bei einer lichten Weite von etwa 428 mm ausgebildet. Stromabwärts der Armaturen schließen sich Rohrleitungsschüsse an, die eine reduzierte Wandstärke und/oder, wie vorstehend erwähnt, eine veränderte Materialbeschaffenheit aufweisen.

Mit 8 ist eine Drainageleitung zur Drainage des in den Abdampfleitungen 5 anfallenden Kondensats bezeichnet.

1Rohrleitungsanordnung 2Frischdampfleitungen 3Zwischenüberhitzerleitungen 4Einspritzwasserleitungen 5Abdampfleitungen 6Armaturen 7Formstück 8Drainageleitung

Anspruch[de]
  1. Rohrleitungsanordnung an einem Dampferzeuger mit Zwischenüberhitzerkreislauf, wobei die Rohrleitungsanordnung (1) wenigstens Frischdampfleitungen (2) und Zwischenüberhitzerleitungen (3) umfasst, wobei die Frischdampfleitungen (2) über schaltbare Ventile an den Zwischenüberhitzerkreislauf angeschlossen sind, so dass bedarfsweise Frischdampf in den Zwischenüberhitzerkreislauf abgelassen werden kann, wobei ein Rohrleitungsabschnitt von einer Ventile umfassenden Armatur (6) in den Zwischenüberhitzerkreislauf als Abdampfstrecke ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Abdampfstrecke n parallele Rohrleitungsabschnitte umfasst, dass vorzugsweise die Anzahl n der parallelen Rohrleitungsabschnitte der Anzahl der angeschlossenen Frischdampfleitungen (2) entspricht, und dass wenigstens ein Teil der parallelen Rohrleitungsabschnitte stromabwärts zusammengeführt sind.
  2. Rohrleitungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Abdampfstrecke aus Abdampfleitungen (5) unterschiedlicher Werkstoffqualität zusammengesetzt ist und dass die Leitungsqualität in Strömungsrichtung des in der Abdampfstrecke geführten Mediums etwa entsprechend dem Druck- und Temperaturgefälle von der Frischdampfseite zur Zwischenüberhitzerseite abgestuft ist.
  3. Rohrleitungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandstärke der Rohrleitungen der Abdampfleitungen (5) in Strömungsrichtung gestuft reduziert ist.
  4. Rohrleitungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass je zwei parallele Rohrleitungsabschnitte einer Abdampfstrecke nach einer Teilstrecke über eine Gabelung (7) zusammengeführt sind.
Es folgt ein Blatt Zeichnungen






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