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Patent Searching and Data


Title:
METHOD AND DEVICE FOR REMOVING WATER FROM A STEAM PLANT
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2005/068905
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a method and device (1) for removing water from a steam plant (2) and to a steam plant (2) with which, according to the degree of impurity of a number of partial volumes of water, a separate collection of the relevant partial water volumes is carried out.

Inventors:
WULFF RAINER (DE)
SCHOETTLER MICHAEL (DE)
WALLMANN ANJA (DE)
Application Number:
PCT/EP2004/010936
Publication Date:
July 28, 2005
Filing Date:
September 30, 2004
Export Citation:
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Assignee:
SIEMENS AG (DE)
WULFF RAINER (DE)
SCHOETTLER MICHAEL (DE)
WALLMANN ANJA (DE)
International Classes:
F01K21/06; F01K23/10; F22B37/48; F22B37/50; F22B37/54; (IPC1-7): F22B37/48; F01K21/06
Foreign References:
US4319895A1982-03-16
US3008295A1961-11-14
BE515097A
US6155054A2000-12-05
US4319895A1982-03-16
US3008295A1961-11-14
Other References:
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 1997, no. 07 31 July 1997 (1997-07-31)
HITZEL H ET AL: "KONDENSATREINIGUNG MIT SEPARATEN KATIONEN- UND ANIONENAUSTAUSCHERN FUER DAS DIREKT LUFTGEKUEHLTE KRAFTWERK MATIMBA DER ESKOM", VGB KRAFTWERKSTECHNIK, VGB KRAFTWERKSTECHNIK GMBH. ESSEN, DE, vol. 70, no. 2, 1 February 1990 (1990-02-01), pages 138 - 145, XP000161705, ISSN: 0372-5715
Attorney, Agent or Firm:
SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT (München, DE)
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Claims:
Patentansprüche
1. Verfahren zur Entwässerung bei einer Dampfkraftanlage (2), dadurch gekennzeichnet, dass entsprechend dem Grad an Verunreinigung einer Anzahl an Teilwassermengen eine getrennte Sammlung der betreffenden Teilwassermengen durchgeführt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einem Überhitzer (4 ; 15,16, 17) und/oder ei ner Dampfleitung (11 ; 18,19, 20) eine weitere Menge an Wasser entnommen und einem Speicherbehälter, insbesondere für sauberes Wasser (8,9, 10) zugeführt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die weitere Menge an Wasser einem WasserDampfkreislauf der Dampfkraftanlage (2) ohne vorherige Wasseraufberei tung zugeführt wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einer Dampftrommel (4 ; 12,13, 14) eine Menge an Wasser entnommen und einer Wasseraufbereitung (6) zu geführt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das der Dampftrommel (4 ; 12,13, 14) entnommene Wasser einer ersten WasserDampfTrennung unterzogen und das ab getrennte Wasser der Wasseraufbereitung (6) zugeführt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der abgetrennte Dampf und die dem mindestens einen Über hitzer (4 ; 15, 16, 17) und/oder der Dampfleitung (11 ; 18, 19,20) entnommenen weitere Menge an Wasser einer zweiten WasserDampfTrennung zugeführt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das bei der zweiten WasserDampfTrennung abgetrennte Wasser dem Speicherbehälter (9) zugeführt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der bei der zweiten WasserDampfTrennung abgetrennte Dampf einem Kondensator (7) zugeführt wird.
9. Verfahren nach Anspruch 3 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass das in dem Speicherbehälter (8,9, 10) enthaltene Wasser von der Umgebungsluft isoliert aufbewahrt wird.
10. Vorrichtung (1) zur Entwässerung bei einer Dampfkraftan lage (2), dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Speicherbehälter (5,8, 9, 10, 21) zum Speichern von Teilwassermengen vorgesehen sind, die so angeordnet sind, dass Teilwassermengen mit unterschiedlichen Graden an Verunreinigungen getrennt voneinander aufsammelbar sind.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Dampftrommel (4 ; 12,13, 14) und ein Was seraufbereitungsmittel (6) zum Aufbereiten von verunrei nigtem Wasser vorgesehen sind, wobei die mindestens eine Dampftrommel (4 ; 12, 13, 14) und das Wasseraufbereitungs mittel (6) zum Zuführen einer der mindestens einen Dampf trommel (4 ; 12,13, 14) entnommenen Menge an Wasser mit einander verbunden sind.
12. Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Überhitzer (4 ; 15,16, 17) und/oder eine Dampfleitung (11 ; 18, 19,20) vorgesehen sind, die je weils mit einem Speicherbehälter (8,9, 10) zum Zuführen einer dem mindestens einen Überhitzer (4 ; 15, 16, 17) und/oder der Dampfleitung (11 ; 18,19, 20) entnommenen weiteren Menge an Wasser verbunden sind.
13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass ein erstes Trennmittel (5) zur WasserDampfTrennung des der mindestens einen Dampftrommel (4 ; 12,13, 14) entnom menen Wassers vorhanden ist, wobei das erste Trennmittel (5) zum Zuführen von abgetrenntem Wasser mit dem Wasser aufbereitungsmittel (6) und zum Zuführen des abgetrennten Dampfes mit einem zweiten Trennmittel (8) zur Wasser DampfTrennung verbunden ist.
14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Trennmittel (8) zum Zuführen des abgetrennten Wassers mit dem Speicherbehälter (9) und zum Zuführen des abgetrennten Dampfes mit einem Kondensator (7) verbunden ist.
15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Speicherbehälter (8,9, 10) geschlossene Behälter sind.
16. Dampfkraftanlage mit einer Vorrichtung nach einem der An sprüche 10 bis 15.
Description:
Beschreibung Verfahren und Vorrichtung zur Entwässerung bei einer Dampf- kraftanlage Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Entwässerung bei einer Dampfkraftanlage. Die vorliegende Erfindung betrifft weiterhin eine Dampfkraftanla- ge.

Eine solche Dampfkraftanlage enthält üblicherweise eine oder mehrere Dampftrommeln mit zugehörigen Verdampfern, mit denen, insbesondere in unterschiedlichen Druckniveaus, Dampf erzeugt wird, der einer Dampfturbine zugeführt werden kann. Verunrei- nigungen im Wasser-Dampf-Kreislauf der Dampfkraftanlage müs- sen entfernt werden. Eine Aufkonzentration der Verunreinigun- gen entsteht in der Dampftrommel. Aufgrund der Entnahme von Sattdampf aus der Dampftrommel verbleiben nicht-flüchtige Substanzen in der Dampftrommel. Diese nicht-flüchtigen Sub- stanzen werden durch Abschlämmen aus dem Kreislauf entfernt.

Weiterhin fallen insbesondere während des An-und Abfahrens der Dampfkraftanlage im Wasser-Dampfkreislauf Abwässer und Dampf durch Entwässerungen an, die zwar keine Verunreinigun- gen enthalten, aber dennoch weitestgehend verworfen und nicht weiter genutzt werden. Dabei gehen dem Kreislauf Wasser ver- loren, das durch Zusatzwasser, sogenanntes Deionat, wieder zugeführt werden muss. Das nachgespeiste Deionat hat hohe Sauerstoff-und Kohlendioxidgehalte, die eine Entgasung des Deionates erfordern, wodurch die Anfahrzeit der Dampfkraftan- lage verlängert wird. Des Weiteren entstehen Kosten und die Umwelt wird belastet.

Es ist bekannt, dass bei der Dampftrommel eines einzelnen Druckniveaus das abgeschlämmte Wasser in einem Abscheiderbe- hälter entspannt und Wasser und Dampf voneinander getrennt werden. Der abgetrennte Dampf wird anschließend bei niedrigem Druck in einen Sammeltank zur Entgasung und zur Aufwärmung

von darin enthaltenem Wasser weiter geleitet. Das abgetrenn- te, verunreinigte Wasser wird in einer Wasseraufbereitungsan- lage behandelt und anschließend dem Wasser-Dampfkreislauf wieder zugeführt. Es ist weiterhin bekannt, dass Entwässerun- gen aus Dampfleitungen direkt oder über Abscheiderflaschen dem Turbinenkondensator zugeführt werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, auf technisch ef- fektive Weise ein Entwässern bei einer Dampfkraftanlage zu ermöglichen, wobei die Belastung der Umwelt gering sein soll.

Insbesondere soll kein verunreinigtes Wasser abgegeben und es soll sparsam mit dem Wasser umgegangen werden.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß mit einem Verfahren und ei- ner Vorrichtung zur Entwässerung bei einer Dampfkraftanlage gelöst, wobei entsprechend einem Grad an Verunreinigung einer Anzahl an Teilwassermengen eine getrennte Sammlung der betreffenden Teilwassermengen durchgeführt wird. Die Aufgabe ist ebenfalls mit einer Dampfkraftanlage gelöst, die eine er- findungsgemäße Vorrichtung aufweist. Gemäß der vorliegenden Erfindung wird vorteilhafterweise die Möglichkeit geschaffen, den Abwasseranfall deutlich zu reduzieren. Dadurch werden Um- weltauflagen leichter erfüllt. Außerdem muss weniger Deionat nachgefüllt werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren und die zugehörige Vorrichtung ist sowohl für Dampfkraftanlagen mit als auch ohne Dampftrom- mel (z. B. einem Zwangsdurchlaufkessel) anwendbar. Bei einer Dampfkraftanlage ohne Dampftrommel entfällt lediglich die Ab- schlämmung und/oder eine nachfolgende Reinigung.

Der Vorteil der Erfindung liegt insbesondere gegenüber einer Einleitung der Entwässerungen direkt in einen Kondensator darin, dass der Kondensator bei Stillstand der Dampfkraftan- lage nicht zur Aufnahme von Wasser oder Dampf genutzt werden muss. Bei Stillstand fallen besonders große Mengen an Entwäs-

serungskondensat an, die in den Wasser-Dampf-Kreislauf ge- führt werden.

Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird min- destens einer Dampftrommel eine Menge an Wasser (z. B. Trom- mel-Abschlämmung) entnommen und einer Wasseraufbereitung zu- geführt. Dadurch kann eine Reinigung eines Wasser-Dampf- Kreislaufes der Dampfkraftanlage und eine Einspeisung des wiedergewonnenen, sauberen Wassers erfolgen.

Vorteilhafterweise wird mindestens einem Überhitzer und/oder einer Dampfleitung eine weitere Menge an Wasser (z. B, Entwäs- serungskondensat oder-dampf) entnommen und einem Speicherbe- hälter zugeführt. Es wird somit gewährleistet, dass auch in diesen Komponenten angefallenes Wasser, das nicht von der Turbine verarbeitet werden kann, in den Kreislauf zurück ge- führt wird.

Diese weitere Menge an Wasser kann dem Wasser-Dampfkreislauf der Dampfkraftanlage ohne vorherige Wasseraufbereitung zuge- führt werden, so dass der Anfall von Abwasser klein gehalten werden kann.

In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird das der Dampftrommel entnommene Wasser einer ersten Was- ser-Dampf-Trennung unterzogen und das abgetrennte und aufkon- zentrierte Wasser der Wasseraufbereitung zugeführt. Der abge- trennte saubere Dampf und die dem mindestens einen Überhitzer und/oder der Dampfleitung entnommene weitere Menge an Wasser wird einer zweiten Wasser-Dampf-Trennung zugeführt. Dadurch kann die Menge an Wasser, die zu reinigen ist, minimiert wer- den.

Vorteilhafterweise wird das bei der ersten bzw. zweiten Was- ser-Dampf-Trennung abgetrennte Wasser dem Speicherbehälter zugeführt. Dieses Wasser ist sauber und muss nicht weiter

aufbereitet werden, um erneut in den Wasser-Dampfkreislauf eingespeist zu werden.

Besonders vorteilhaft wird der bei der ersten bzw. zweiten Wasser-Dampf-Trennung abgetrennte Dampf einem Kondensator zu- geführt. Dadurch ist auf einfache Weise eine Rückführung des Dampfes in den Wasser-Dampfkreislauf gegeben.

Vorteilhafterweise wird das in dem Speicherbehälter enthalte- ne Wasser von der Umgebungsluft. isoliert aufbewahrt. Der Speicherbehälter ist also geschlossen. Ein Lufteinbruch bzw.

Lufteintrag kann nicht erfolgen. Dadurch findet im Wasser keine Sauerstoffanreicherung statt, wodurch eine aufwändige Entgasung vermieden und ein schnelles Anfahren der Dampf- kraftanlage ermöglicht wird.

Nachfolgend werden zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der beigefügten schematischen Zeichnungen näher erläu- tert. Es zeigen : Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemä- ßen Entwässerungsvorrichtung einer Dampfkraftanlage mit einer Dampftrommel und Fig. 2 ein zweites Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Entwässerungsvorrichtung der Dampfkraftanlage mit drei Dampftrommeln, die unterschiedliche Druckniveaus haben.

Im Folgenden werden für gleiche und gleichwirkende Elemente durchweg gleiche Bezugszeichen verwendet.

In der Fig. 1 ist ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfin- dungsgemäßen Entwässerungsvorrichtung 1 dargestellt, die Teil einer Dampfkraftanlage 2 zur Stromerzeugung ist. Die Entwäs- serungsvorrichtung 1 ist gegenüber der Atmosphäre abgeschlos- sen, um einen Lufteinbruch in den Wasser-Dampfkreislauf der

Dampfkraftanlage 2 zu verhindern. In der Fig. 1 dargestellte, verschiedene Komponenten der Dampfkraftanlage 2 sind mittels Leitungen zur Übertragung von Wasser oder Dampf miteinander verbunden. Gestrichelte Verbindungslinien bezeichnen Leitun- gen für verunreinigtes Wasser, strich-punktierte Verbindungs- linien bezeichnen Leitungen für sauberes Wasser und durchge- zogene Verbindungslinien Leitungen für sauberen Dampf.

Die Dampfkraftanlage 2 enthält eine oder mehrere Dampfturbi- nen 3, deren Dampf über einen Überhitzer zugeführt wird. In der Fig. 1 ist eine Kombination aus dem Überhitzer und einem Verdampfer mit dem Bezugszeichen 4 dargestellt. Die Entwässe- rungsvorrichtung 1 enthält einen Tank, der als Abscheiderbe- hälter 5 zur Wasser-Dampf-Trennung ausgestaltet ist. Ein Ein- gang des Abscheiderbehälters 5 ist über eine Leitung mit ei- nem Ausgang der Verdampfer/Überhitzer-Kombination 4 verbun- den. Über diese Leitung wird aus dem Überhitzer eine erste Teilwassermenge abgeschlämmten, verunreinigten Wassers in den Abscheiderbehälter 5 abgelassen und entspannt, um das Ab- schlämmwasser weiter aufzukonzentrieren und sauberes Wasser in Form von Dampf vom verunreinigten Wasser abzutrennen. Das im Abscheiderbehälter 5 abgetrennte, verunreinigte und weiter aufkonzentrierte Wasser wird über eine Leitung in einen Wie- deraufbereitungsbehälter in Gestalt eines Abschlämmtanks 21 befördert, und in einer Reinigungsanlage bzw. Wasseraufberei- tung 6 aufbereitet. Das aufbereitete Wasser kann zur Weiter- verwertung einem Kondensator 7 der Dampfkraftanlage 2 zuge- führt werden. Der im Abscheiderbehälter 5 abgetrennte Dampf enthält keine Verunreinigungen und wird in einen Tank einge- leitet. Der Tank 8 ist ein Entspannungs-und Kondensiertank, der mit der Verdampfer/Überhitzer-Kombination 4 verbunden ist und in den aus dem Überhitzer entwässertes, sauberes Wasser als zweite Teilwassermenge eingeleitet wird_ Der Tank 8 ist mit einem so genannten Polsterdampf auf leichtem Überdruck gegenüber der Umgebung gehalten, damit Luft oder Kohlendioxid nicht in das Wasser im Tank 8 eingetragen wird. In dem Tank 8 findet ebenfalls eine Wasser-Dampf-Trennung statt, wobei das

abgetrennte Wasser einem Tank 9 zugeführt wird, der als Kon- densat-Speichertank dient. Der abgetrennte Dampf wird über eine geeignete Leitung dem Kondensator 7 zugeführt. Die Ent- wässerungsvorrichtung 1 weist des Weiteren einen Tank 10 auf, dessen Eingang über eine Entwässerungsleitung mit einer Dampfleitung 11 zur Zufuhr von Dampf zu der Dampfturbine 3 verbunden ist. Diese Dampfleitung 11 kann dadurch insbesonde- re beim An-und Abfahren der Dampfkraftanlage 2 entwässert werden, indem das bei der Entwässerung als dritte Teilwasser- menge abgeführte Wasser dem Tank 10 zugeleitet wird. Das bei dieser Entwässerung auftretende Wasser ist sauber. Der Tank 10 ist ein Entspannungs-und Kondensiertank, in dem eine Was- ser-Dampf-Trennung statt findet. Das abgetrennte, saubere Wasser wird dem Tank 9 und der abgetrennte, saubere Dampf dem Kondensator 7 zugeführt. Das dem Tank 9 zugeführte Wasserkon- densat wird unter Luftabschluss, insbesondere mit Unterstüt- zung von Hilfsdampf, zwischengespeichert und bei Bedarf dem Wasser-Dampfkreislauf wieder zugeführt, indem es in den Kon- densator 7 eingespeist wird.

Der von den Tanks 8 und 10 in den Kondensator 7 eingeleitete Dampf wird im Betrieb der Dampfkraftanlage 2 im Kondensator 7 kondensiert. Bei Stillstand der Dampfkraftanlage 2 bzw.

Nichtverfügbarkeit des Kondensators werden die Verbindungs- leitungen vom Tank 8 und vom Tank 10 zum Kondensator 7 ge- schlossen und der Dampf wird über ein Kühlwassersystem der Dampfkraftanlage 2 gekühlt, kondensiert und das Kondensat dem Tank 9 zugeführt. Das Wasser im Kondensator 7 wird über einen Hotwell in die Dampftrommel der Dampftrommel/Überhitzer- Kombination 4 gepumpt und der erzeugte Dampf anschließend ü- ber den Überhitzer der Dampftrommel/Überhitzer-Kombination 4 der Dampfturbine 3 zugeleitet.

Auf diese Weise ist es möglich, im Wasser-Dampfkreislauf ent- haltene Energie und auch die durch Entwässerungen und Ab- schlämmungen anfallenden Abwässer und Dämpfe bei Betrieb,

Stillstand und auch beim Anfahren der Dampfkraftanlage weit- gehend zu nutzen Im vorliegenden Ausführungsbeispiel wurde der zweite Tank 8 dazu verwendet, Wasser aus der Dampftrommel/Überhitzer- Kombination 4 aufzunehmen. Der Tank 10 wurde dazu verwendet, Wasser aus der Dampfleitung 11 aufzunehmen. Es ist auch mög- lich, sowohl das Wasser aus der Dampftrommel/Überhitzer- Kombination 4 als auch das Wasser aus der Dampfleitung 11 ei- nem gemeinsamen Tank zuzuführen, in dem dann eine Wasser- Dampf-Trennung vorgenommen werden kann.

Die Fig. 2 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel der erfin- dungsgemäßen Entwässerungsvorrichtung 1. Die Entwässerungs- vorrichtung 1 ist Teil der Dampfkraftanlage 2, die hier drei Dampftrommeln aufweist, die unterschiedliche Druckniveaus ha- <BR> <BR> ben. Die Dampfkraftanlage 2 enthält hier eine Hochdruck (HD) - Dampftrommel 12 mit einem HD-Druckniveau, eine Mitteldruck (MD)-Dampftrommel 13 mit einem MD-Druckniveau, das niedriger liegt, als das HD-Druckniveau, und eine Niederdruck (ND) - Drucktrommel 14 mit einem ND-Druckniveau, das niedriger liegt, als das MD-Druckniveau. Mit den Dampftrommeln 12,13, 14 und zugehörigen Verdampfern wird im Betrieb Dampf aus Was- ser erzeugt. Dieser Dampf wird über den Dampftrommeln 12, 13, 14 der verschiedenen Druckniveaus zugeordnete Überhitzer 15, 16,17 und Dampfleitungen 18,19, 20 den Dampfturbinen 3 der Dampfkraftanlage 2 zugeführt.

Die drei Dampftrommeln 12,13, 14 sind jeweils mit dem Ab- scheiderbehälter 5 verbunden, um aus ihnen abgeschlämmtes, verunreinigtes Wasser einzuleiten. Das im Abscheiderbehälter 5 abgetrennte, verunreinigte Wasser wird einem Abschlämmtank 21 zum Speichern des verunreinigten Wassers zugeleitet. Die- sem Abschlämmtank 21 können auch weitere verunreinigte Flüs- sigkeiten zugeführt werden. Die Reinigungsanlage 6 erhält aus dem Abschlämmtank 21 verunreinigte Flüssigkeit, die in der Reinigungsanlage 6 aufbereitet wird. Das aufbereitete Wasser

kann anschließend dem Kondensator 7 zugeleitet werden. Der Abscheiderbehälter 5 ist ausgangsseitig des Weiteren mit ei- nem Rohwassertank 22 verbunden. Die drei Überhitzer 15, 16, 17 sind jeweils mit dem Tank 8 zum Einleiten von bei ihrer Entwässerung auftretendem, sauberem Wasser bzw. Dampf verbun- den. Die drei Dampfleitungen 18,19, 20 wiederum sind jeweils mit dem Tank 10 zum Einleiten von bei ihrer Entwässerung auf- tretendem, sauberem Wasser bzw. Dampf verbunden.

Der prinzipielle Aufbau und die prinzipielle Funktionsweise der Entwässerungsvorrichtung 1 gemäß diesem zweiten Ausftlh- rungsbeispiel entsprechen denjenigen des ersten Ausführungs- beispiels gemäß der Fig. 1. Insbesondere entsprechen der Auf- bau und die Wirkungsweise des Abscheiderbehälters 5, des Tanks 8, des Tanks 9, des vierten Tanks 10, und der Reini- gungsanlage 6, sowie der Aufbau der Verbindungsleitungen zwi- schen diesen Komponenten und den weiteren Komponenten der Dampfkraftanlage 2 dem Aufbau und der Wirkungsweise, wie sie oben anhand des ersten Ausführungsbeispiels beschrieben wur- den.