CN107849946A - 蒸汽发电装置 - Google Patents

Abstract

一种具有用于工作介质的工作介质回路(2)的蒸汽发电装置(1)，其中，工作介质回路(2)沿工作介质的流动方向观察包括用于蒸发工作介质的第一热交换器系统(3)、蒸汽涡轮机系统(4)、用于冷凝工作介质的第二热交换器系统(5)和工作介质泵系统(6)，建议，吸热泵(8)的至少一个冷却介质回路(7)至少部分包括第一热交换器系统(3)并且至少部分包括第二热交换器系统(5)，其中，吸热泵(8)构造用于将热能从第二热交换器系统(5)送至第一热交换器系统(3)，蒸出管路(9)从蒸汽涡轮机系统(4)的涡轮机分接头(11)经过吸热泵(8)的蒸出器系统(12)至供给部(13)地引导进入到工作介质回路(2)中，其中，在蒸出管路(9)中的工作介质提供用于吸热泵(8)的蒸出过程的热能。

Description

蒸汽发电装置

技术领域

本发明涉及一种根据权利要求1前序部分的蒸汽发电装置。

背景技术

已知一种蒸汽发电装置，其中，在又可以将来自蒸汽涡轮机或蒸汽机的废蒸汽泵送至热发生器，例如反应器、蒸汽锅炉或GuD(气体和蒸汽组合)设备之前，其在冷凝系统内液化。

缺点在于，冷凝热量作为损耗热量丢失。

发明内容

因而本发明任务提供一种前述类型的蒸汽发电装置，利用其可以避免所描述的缺点，其具有较高的效率。

根据本发明这通过权利要求1的特征实现。

由此可以提高蒸汽发电装置的效率，进而避免蒸汽发电装置的排放。此外可以视本发明实施方案而定地代替或部分代替传统的冷却系统，例如淡水冷却、干燥冷却系统、空气冷却器或冷却塔。通过吸热泵可以至少部分回收冷凝热量。在此，吸热泵的、由吸热泵蒸出器系统附加引起的能量需求通过工作介质自身提供。通过涡轮机分接头将蒸汽用于蒸出器系统，所述蒸汽已经可能放出其在蒸汽涡轮机系统中的可用能量的一部分，由此可供发电的能量仅略微减少。由此，针对吸热泵的附加的能量消耗低于通过吸热泵回收且可用的冷凝热量。由此可以提供一种整体系统，其整体上具有提高的效率且可简单实现。利用本发明也可以有利地实现由此构造的设备的正常运转。

此外，本发明还涉及运行根据权利要求13的蒸汽发电装置的方法。

因而本发明任务还在于说明前述类型的方法，利用该方法可以避免所描述的缺点并且其具有较高的效率。

根据本发明，这通过权利要求13的特征获得。

方法的优点在此对应于蒸汽发电装置的优点。

从属权利要求涉及本发明其它有利实施方案。

就此明确参引权利要求文本，由此权利要求在此处通过参引并入本说明书并适用于字面表述。

附图说明

结合其中仅示例性示出的优选实施方案的所附视图进一步说明本发明。图中：

图1作为示意图示出传统的蒸汽发电装置；

图2作为示意图示出吸热泵；

图3作为示意图示出蒸汽发电装置的第一优选实施方案；

图4作为示意图示出蒸汽发电装置的第二优选实施方案；

图5作为示意图示出蒸汽发电装置的第三优选实施方案；并且

图6作为示意图示出蒸汽发电装置的第四优选实施方案。

具体实施方案

图3至图6示出蒸汽发电装置1的优选实施方案，其具有用于工作介质的工作介质回路2，其中，工作介质回路2(在工作介质的流动方向上观察)包括用于工作介质蒸发的第一热交换器系统3、蒸汽涡轮机系统4、用于工作介质冷凝的第二热交换器系统5和工作介质泵系统6。第一热交换器系统3设置用于给工作介质提供热能，直至其至少被蒸发。相反，第二热交换器系统5设置用于如下地冷却工作介质，即，直至其至少被冷凝。水尤其优选可以用作为工作介质。

规定：吸热泵8的至少一个冷却介质回路7至少部分包括第一热交换器系统3以及至少部分包括第二热交换器系统5，其中，吸热泵8构造用于将热能从第二热交换器系统5送至第一热交换器系统3，并且蒸出管路9从蒸汽涡轮机系统4的涡轮机分接头11经过吸热泵8的蒸出器系统12至供给部13地引导进入到工作介质回路2中，其中，工作介质在蒸出管路9中为吸热泵8的蒸出过程提供热能。

此外规定在正常运转中运行蒸汽发电装置1的方法，其中，在工作介质回路2中，工作介质在第一热交换器系统3中被蒸发并输入给蒸汽涡轮机系统4，其中，工作介质在蒸汽涡轮机系统4之后在第二热交换器系统5中冷凝并通过工作介质泵系统6又输入给第一热交换器系统3，其特征在于，利用吸热泵8的至少一个冷却介质回路7将热能从第二热交换器系统5送至第一热交换器系统3，在涡轮机分接头11中，工作介质的一部分从蒸汽涡轮机系统4分支进入蒸出管路9中，并且在吸热泵8的蒸出器系统12中液化，并且在供给部13又返回到工作介质回路2，其中，通过工作介质的这部分提供用于吸热泵8的蒸出过程的热能。

热力学循环过程不仅左旋而且右旋均是已知的。右旋过程主要用于蒸汽发电设备如发电机构中的动力机和做功机的运行，左旋过程用于热泵或制冷机过程。被称为左旋或右旋的过程关于方向说明涉及常见热力学方向说明而不涉及相应工作介质的流动方向。

被证实有利的是，冷却介质回路7内的热力学左旋吸热泵过程与工作介质回路2内的热力学右旋克劳修斯朗肯循环过程(Clausius Rankine Kreisprozess)组合。具体而言如下这样，即，工作介质回路2在第二热交换器系统5中的损耗热能(其迄今为止利用冷却媒介排放)现在可以用于蒸发适用于此的冷却介质并因而用于左旋循环过程的运行，从右旋循环过程(动力机或做功机运行基于此)，在适用于此的位置处(即，第二热交换器系统5)汲取损耗热能。之后，被汲取的损耗热量又在同样热力学右旋循环过程的另一适当的位置处(热量来源于此)，在附加提高吸热泵循环过程的含能量情况下返回进入右旋循环过程，即，在第一热交换器系统3中，借此提高运行的整体过程的效率，该整体过程是由此形成的新组合的、同时与所应用的两个循环过程的分开的物质流关联的过程。

由此可以提高蒸汽发电装置1的效率，进而避免蒸汽发电装置1的排放。此外视发明实施方案的范围而定可以部分或完全避免分别更换传统冷却系统(例如淡水冷却、干燥冷却系统、空气冷却器或冷却塔)。通过吸热泵8可以至少部分回收冷凝热量。在此，吸热泵8的、由吸热泵8的蒸出器系统附加带来的能量需求可以通过工作介质回路2自身的工作介质提供。通过涡轮机分接头11使用蒸出器系统12的蒸汽，在蒸汽涡轮机系统4内，蒸汽已经可以放出其可用能量的一部分，由此，用于发电的能量仅很少地减少。从而吸热泵8的附加能量消耗与通过吸热泵回收的和可利用的冷凝热量相比保持得更小。由此已经提供了整体上具有提高的效率且可简单实现的整体系统。利用本发明也可以有意义地实现如此构造的设备的正常运转。

图1至图6以虚线示出各种类型的蒸汽态工作介质(尤其是水蒸汽)以及其管路和运输系统。在后续视图中以实线示出各种类型的来自工作介质回路2的冷凝化工作介质及其管路和运输系统。在后续视图中以短点划线示出各种类型的蒸汽态冷却介质以及其管路和运输系统。在后续视图中以长点划线示出各种类型的冷凝化冷却介质以及其管路和运输系统。在后续视图中以密点的线示出各种类型的冷却水以及其管路和运输系统。在后续视图中以双短划线示出各种类型的含冷却介质和冷却溶媒的富集的浓溶液(即，所谓的浓溶液)以及其管路和运输系统。在后续视图中以短划线示出各种类型的弱富集的溶液或者仅是冷却介质溶液的溶媒(即，所谓的稀溶液)以及其管路和运输系统。黑色箭头表示在其所属系统内的系统介质的流动方向。

图1至图6基于概览原因未示出蒸汽发电装置的已知细节，例如给水箱、给水预热器等，然而可以在必要时应用它们。

图1以过程图解所示的形式示出简化的传统工作介质回路2，其可作为右旋热力学克劳修斯朗肯循环过程运行，其例如作为已知热力工作设备(例如蒸汽发电装置、KWK力热联合循环蒸汽发电装置、所谓的GuD燃气蒸汽涡轮发电机械装置)的简化了的基本过程。此外例如改进效率的附加机组，如给水预热器、中间加热器以及系统相关的机组，如给水箱等基于已知而在图1至图6的以下说明中未示出，这是因为这给本发明说明的概览带来很大局限。

图1中，工作介质泵系统6输送水蒸汽的冷凝物，其优选充当此处的右旋热力学克劳修斯朗肯循环过程的热载体和工作介质，在压力提高情况下，该冷凝物用于第一热交换器系统3并且作为所谓的给水来使用。图1中，第一热交换器3仅包括一个蒸汽发生器系统14。

加热能量输入系统24在图1中输送在蒸汽发生器系统14内生成水蒸气所需的热能。加热能量输入系统24代表各种类型燃料或加热能量输入系统，以实现生成和输送用于借此加热的蒸汽发生器系统14的加热能量的目的。为此例如也可以用于燃气涡轮机废气的排放，因而这也被理解为此。加热能量输入系统24代表各种形式的用于生成蒸汽态工作介质的热输入系统。在蒸汽发生器系统14中现在通过输入热能来蒸发冷凝物(在蒸汽发生器系统14之前也被称为给水)并且产生与在第二热交换器系统5(其在图1中仅包括冷却水冷凝单元20)中相比压力和温度更高的水蒸气。

所产生的水蒸汽最后经过新鲜蒸汽管路25流向蒸汽涡轮机系统4。蒸汽涡轮机系统4代表各类蒸汽涡轮机系统或利用蒸汽运行的动力机系统，以实现将热力、动能和势能转化成为机械能的目的。利用蒸汽涡轮机系统4将所产生的水蒸汽能量的一部分转化成机械能并传递至做功机系统或发电机系统26，其联接至蒸汽涡轮机系统4，由此在技术方面可利用绝大部分所传递的能量分量。发电机系统26代表各类连接至动力机系统的发电机系统或其它做功机系统，以实现产生电能或机械做功的作业目的。

在蒸汽涡轮机系统4之后，与在蒸汽涡轮机系统4之前相比温度和压力更低的水蒸汽从该蒸汽涡轮机系统进入第二热交换器系统5以便被冷凝。在第二热交换器系统5内，水蒸汽最后被冷凝，由此水蒸汽的物理状态从蒸汽态变为液态。

图1中的这种冷凝在传统蒸汽发电装置1中利用冷却水或其它冷却媒介如空气的帮助实施。冷却媒介为此流经冷却水始流管路10进入第二热交换器系统5，然后在第二热交换器系统5内吸收水蒸汽的绝大部分的蒸汽热量或冷凝热量，由此，导入的水蒸汽的物理状态从蒸汽态变为液态。现在存在于冷却媒介内的所吸收的热量经过冷却水回流管路22从此过程中分离出来并通常被抛出。损耗热量的回流目前为止在大多数设备中不是这种情况，这是因为热量关于其热力学状态参数以在技术方面不再有意义地应用的形式存在。该方面对于工作介质回路2内的整个右旋克劳修斯朗肯循环过程的最大热力学损耗是负有责任的。在第二热交换器系统5之后，水蒸汽液态冷凝物利用工作介质泵系统6的帮助又返回该过程，工作介质的循环重新开始，其中，已分离出的损耗热含量散失到周围环境中。

图2以过程图解所示的形式示范性示出已知的吸热泵8。在这里，利用待冷却物质流的外部热量输入将冷却介质在蒸发单元19中蒸发。之后，将冷却介质蒸汽引入吸收系统27，在那里利用适当溶媒将其溶解。然后，利用适当溶媒泵系统28抽吸浓溶液(优选含水的氨、用于运行吸热泵8的其它已知溶液)并将其引入尤其被设计成双流热交换器的溶液热交换系统29，在那里使得从蒸出器系统12出来并经由回流管路39输入的稀溶液将另外的热量传递至富集的溶液。之后，附加地加载了热量的浓溶液流入连接的蒸出器系统12，其利用输入外部能量来运行。在此，在蒸出器系统12内，冷却介质从饱和溶液中热蒸出，现在以液态方式存在的冷却介质的压力、温度和能量含量提高。随后将冷却介质蒸汽输入液化单元15，其同时充当热交换器用于将热量传递至外部待加热的物质流。在此，先前引入的热量传递至该外部物质流，同时在液化单元15内冷却介质蒸汽同样被冷凝。从已加热的物质流输出待输出热量。不饱和的溶媒以稀溶液形式从蒸出器系统12中经由回流管路39和溶液热交换器系统29导出，在那里其输出有效热量。溶媒节流系统31如下地对稀溶液进行节流，即，其可通过回流管路39返回进入吸收系统27，以便重新吸收冷却介质并因而将非富集的稀溶液转化成富集的浓溶液。冷凝的冷却介质同样输入冷却介质节流系统30并如下热力学地节流，即，冷却介质又对应于其初始状态。之后，其被输入蒸发单元19，以便从外部待冷却的物质流再次汲取热量，在这里可供用于蒸发和其它可反复重复的吸热。

本发明现在基于，将右旋热力循环过程的损耗热能再次用于动力机和/或做功机的运行。这迄今为止基于如下事实，即，损耗热能是在媒介(水，也就是为了运行右旋克劳修斯朗肯循环过程，在第二热交换器系统5的冷却水冷凝单元20内对水蒸汽进行必要的冷凝的结果)的热力学特性方面在冷凝之后以热力学上再无应用意义的形式存在。其在大多数情况下不使用并利用冷却媒介排放至周围环境。损耗热能的再利用如下获得，即，如前述右旋循环过程与一个或多个并联的左旋循环过程(其作为吸热泵8运行)在第一热交换器系统3和第二热交换器系统5内关联，同时在正常运转下运行，待之后再利用的热量在适用于此的位置处利用该一个或多个左旋循环过程从右旋循环过程汲取，并利用该一个或多个左旋循环过程(其作为吸热泵8运行)的帮助按照适当方式更改冷却介质的热力学状态参数，从而右旋循环过程汲取的热量自身利用吸热泵8在适用于此的位置处返回克劳修斯朗肯循环过程。

在这里，排出冷却介质所需的热量在设备正常运行中从涡轮机分接头11汲取。汲取位置在此如下选择，即，为蒸出器系统12的运行提供所需的汲取蒸汽能量含量。尤其可以规定，涡轮机分接头11内的汲取压力高于在第一热交换器3内用于锅炉给水的冷凝工作介质的压力，因而，工作介质在经过蒸出器系统12之后可以返回进入右旋循环过程的工作介质回路2。

尤其优选可以规定，第二热交换器系统5具有冷却介质回路7的蒸发单元19。尤其可以将蒸发单元19设计成热交换器，其中，工作介质回路2与蒸发单元19的主级侧相连，冷却介质回路7与蒸发单元19的次级侧相连。

优选可以规定，第一热交换器系统3具有工作介质回路2的蒸汽发生器系统1和冷却介质回路7的液化单元15，液化单元15被设计成工作介质回路2和冷却介质回路7之间的热交换器。因而在第一热交换器系统3内可以预加热液化单元15内的工作介质，随后将其在蒸汽发生器系统14内蒸发。

此外可以规定，工作介质回路2内的蒸出管路9的供给部13布置在蒸汽发生器系统14和液化单元15之间。在此来自蒸出管路9的工作介质的返回供给在该位置关于能量是特别有利的。

尤其可以规定，另一工作介质泵系统16布置在工作介质回路2的蒸出管路9的供给部13和蒸汽发生器系统1之间。由此可以将供入蒸汽发生器系统14所需的压力可靠地施加到工作介质上。如果工作介质泵系统6的尺寸可以足够大并且加热蒸汽汲取部内的压力在涡轮机分接头11和/或新鲜蒸汽分接头17允许这种情况，则可以取消另外的工作介质泵系统16。

只要蒸汽涡轮机系统4尚未运行或在故障情况下作为冗余，蒸出器系统12附加地利用从新鲜蒸汽管路25汲取新鲜蒸汽用于蒸汽发电装置1的启动和关停。转换至正常运转优选应当尽量快速实施，这是因为新鲜蒸汽关于能量与来自涡轮机分接头11的蒸汽相比品质更高，并且因此直至到达涡轮机分接头11关于能量而言新鲜蒸汽可以用于蒸汽涡轮机系统4，从而与在蒸出器系统12运行下相比利用新鲜蒸汽产生更高的设备整体效率。通过这种布置方案，不仅新鲜蒸汽分接头17而且涡轮机分接头11均可在蒸汽发电装置1启动运行和/或关停运行下将能耗保持得较小。由此还得到这样的优点，即，在蒸汽发电装置1负载切换情况下(这种情况是由于多次应用网络内可更新的能量而需要频繁进行的)，吸收泵8可灵活运行，因此，吸收泵8不规定蒸汽发电装置1的恒定负载。

在这里可以规定，蒸出管路9在输出端除了涡轮机分接头11之外还具有可预设定的且可关闭的新鲜蒸汽分接头17，该新鲜蒸汽分接头17布置在第一热交换器系统3和蒸汽涡轮机系统4之间。在这里可以规定，可预设定的且可关闭的新鲜蒸汽分接头17可以利用新鲜蒸汽分接头阀33关闭，以便随后可以转换至涡轮机分接头11。

此外，新鲜蒸汽分接头17可以设置新鲜蒸汽分接头节流阀32，以使新鲜蒸汽态态匹配于蒸出器系统12。节流阀是用于系统压力调节和系统媒介的热力学节流的装置。

蒸汽变换站优选可以用于新鲜蒸汽分接头节流阀32，以便不仅调节压力也调节温度。用于蒸汽变换站的喷射水尤其可以从工作介质回路2，优选在工作介质泵系统6和蒸汽发生器系统14之间汲取。

在新鲜蒸汽分接头17中尤其可以规定，涡轮机分接头11设有第一反流保护系统34。反流保护系统34代表各类反流保护系统以实现在工作介质回路2的工作介质情况下避免系统媒介的错误流动方向的目的。

此外可以规定，工作介质回路2的、可预设定且可关闭的旁路18从新鲜蒸汽分接头17通向第二热交换器系统5。旁路18可以利用旁路阀35关闭。此外，第二反流保护系统36可以在工作介质回路2内布置在蒸汽涡轮机系统4之后，以防止新鲜蒸汽从旁路18进入蒸汽涡轮机系统4的输出端。

另外可以在方法中规定，在蒸汽发电装置1的启动运行和/或关停运行下，工作介质经过蒸汽涡轮机系统4通向第二热交换器系统5和/或吸热泵8的蒸出器系统12。在此，工作介质经过蒸汽涡轮机系统4。

直至达到已蒸发的工作介质的预给定蒸汽参数或者在故障情况下，已蒸发的工作介质的至少部分还可以从工作介质回路2通过排出阀37排放至周围环境，其中，尤其通过外部的过程水供给件38补偿通过排出阀37从工作介质回路2排出的工作介质质量流。已蒸发的工作介质的预给定蒸汽参数，尤其是压力和温度可以优选如下选择，即，它们足够用于运行蒸出器系统12。在此优选规定绝对压力大于1[bar_abs](巴_绝对)。将涡轮机分接头11处的最大压力设计成：蒸汽的能量含量足够用于运行蒸出器系统12并且冷凝物是足够的且可以如前述那样返回。尤其可以规定，涡轮机分接头11处的绝对压力与蒸汽涡轮机系统25的来自新鲜蒸汽管路25的新鲜蒸汽的输入压力相比至少小10％。

此外尤其可以规定，蒸汽变换站在蒸出管路9内布置在蒸出器系统12之前用于压力和温度调节。

图3以过程图解所示的形式示出第一优选实施方案作为左旋与右旋循环过程的组合，如其作为整体过程可利用吸热泵8的帮助实现。在这里，吸热泵8的冷却介质利用来自工作介质回路2的蒸汽涡轮机系统4的废蒸汽的冷凝热量在冷却介质回路7的蒸发单元19蒸发。在这种情况下，蒸发单元19代替图1的冷却水冷凝单元20并同时充当吸热泵8的冷却介质的蒸发单元19，冷却介质在蒸发单元19的次级侧上其物理状态从液态变为蒸汽态，具体而言，从蒸汽涡轮机系统4流入的蒸汽中汲取其热量，直至在蒸发单元19的主级侧上冷却介质的物理状态从蒸汽态变为液态。

在第一优选实施方案中从工作介质泵系统6抽出工作介质的流出的冷凝物并利用压力升高通过工作介质泵系统6朝向冷却介质回路7的液化单元15方向运输。在该冷却介质回路7中，现在工作介质的冷凝物在同时运行的、相叠的、关联的吸热泵过程中抽出其装载的热能，并因而提高其能量含量。接下来，预加热的、作为给水的工作介质利用与前述工作介质泵系统6相比压力更高的另一工作介质泵系统16抽吸，利用下游的另一工作介质泵系统16提高压力并导入蒸汽发生器系统14。因而通过对在液化单元15内的来自工作介质回路2内的工作介质进行前述预热降低加热能量输入系统24的燃料需求，其输送剩余热能直至达到用于生成蒸汽的设备所需的整体系统设计热功率。通过利用从蒸汽涡轮机系统4的废蒸汽回收蒸汽热量的所述预热，与图1所述的传统过程相比明显降低了燃料或加热能量需求并相应提高了新的整个系统的效率。在蒸汽发生器系统14内，当前液态的工作介质通过来自加热能量输入系统24的热量输入而使其物理状态从液态变为蒸汽态。蒸汽态的工作介质从蒸汽发生器系统14中作为所谓的新鲜蒸汽流出并进入蒸汽涡轮机系统4。

在蒸汽涡轮机系统4中从新鲜蒸汽汲取出其能量，以便运行机械连接的做功机系统或发电机系统26。在此完成的有效功从发电机系统26导出至有效能量形式的耗能件。来自蒸汽涡轮机系统4的废蒸汽又返回整个过程的右旋部分，其对应于工作介质回路2。

在正常运转时与整个过程的右旋部分同时、关联、相叠的左旋循环过程利用吸热泵8针对第一优选实施方案现在按照如下方式工作。在蒸发单元19中产生的冷却介质蒸汽流入吸收系统27并且在具有溶媒的该系统中过渡至富集的、浓溶液。接着从溶媒泵系统28中抽吸该溶液并提高压力。之后，将浓溶液输入溶液热交换系统29，其中，在该溶液热交换系统中，通过与从蒸出器系统12经过回流管路39流出的不饱和稀溶液的交换已经进行了附加的第一热能吸收。能量更高的因而预热的浓溶液流入蒸出器系统12，在那里存在于溶液内的冷却介质利用输入热量的帮助从蒸出管路9热蒸出。留下的稀溶液如已述那样经过回流管路39输出，其热能在溶液热交换系统29内尽量与浓溶液交换并输入溶媒节流系统31。溶媒节流系统31现在对稀溶液进行节流并使其经过回流管路39朝向另一方向导出吸收系统27，其又可以利用冷却介质蒸汽过渡到浓溶液。在蒸出器系统12内释放的冷却介质蒸汽导入液化单元15。在液化单元15内，冷却介质蒸汽在工作介质回路2的工作介质的冷凝物上交换其热能含量，直至其被冷凝。随后冷却介质冷凝物导入冷却介质节流系统30，其又对流入的冷却介质冷凝物进行节流，直至其之后被输入蒸发单元19，又达到如在系统过程的初始时间点时的其热状态参数，据此，冷却介质回路7的左旋循环过程已结束，具体而言，其可再次被蒸发。相叠的左旋过程此后再次在输入来自蒸汽涡轮机系统4的废蒸汽的热能情况下以蒸发冷却介质开始。

现在为了在蒸出器系统12内提供热蒸出冷却介质所需的热能，在正常运转下，规定从蒸汽涡轮机系统4的涡轮机分接头11汲取加热蒸汽。整个系统的、在蒸汽发生器系统14内产生的水蒸汽的为此所需的部分还可以从新鲜蒸汽管路25分支进入蒸汽涡轮机系统4。系统外部的蒸汽输入同样是可实现的，然而在此不详细示出。全部三个或两个所示变形方案也可以同时基于冗余原因实现。

第一反流保护系统34优选可以设置在涡轮机分接头11上，因而蒸汽发生器系统14的蒸汽基于其更高的压力无法通过涡轮机分接头11流入蒸汽涡轮机系统4。

为了运行蒸出器系统12所汲取的加热蒸汽输入蒸出器系统，在蒸出器系统12内其物理状态从蒸汽态变为液态，随后作为冷凝物返回到工作介质回路2内。涡轮机分接头11的优点在于，热力学方面观察高品质的新鲜蒸汽直至达到涡轮机分接头11处的分接头参数地可以用于借助做功机和/或发电机系统26的能量利用。由此明显改善整个设备的整体效率。

涡轮机分接头11如下设计，即，汲取蒸汽具有足够高的能量含量以便运行蒸出器系统12，蒸出器系统12内产生的冷凝物可以通过供给部13再次输入工作介质回路2。在设计涡轮机分接头11时应当考虑，汲取蒸汽从满负荷运行直至达到蒸汽涡轮机系统4的最小负载可以实现蒸出器系统12的供给。优选在此规定绝对压力大于1[bar_abs]。将涡轮机分接头处11的最大压力设计成：蒸汽的能量含量足够用于运行蒸出器系统12并且冷凝物可以如前述那样返回。

尤其可以规定，涡轮机分接头11处的绝对压力与蒸汽涡轮机系统4的来自新鲜蒸汽管路25的新鲜蒸汽的输入压力相比至少小5％，优选10％，尤其优选15％。

为了可以启动或关断蒸汽发电装置1，可以在达到新鲜蒸汽管路25内的所需新鲜蒸汽参数(它们可实现推动蒸汽涡轮机系统4)之前或者在蒸汽涡轮机系统4关断或故障情况下，通过排出阀37抛出新鲜蒸汽，或着通过旁路18利用可预设定且可截止的旁路阀35导入第二热交换器5。在应用旁路18情况下，第二反流保护系统36优选规定，蒸汽无法向后流入蒸汽涡轮机系统4。在正常运转下，旁路18保持关闭。只要蒸汽通过排出阀37抛出，由外部过程水供给部38替换等量的抛出蒸汽量。用于新鲜蒸汽抛出的排出阀37和旁路18的并行运转是可行的并且用于蒸汽发电装置1的启动和关停。

在旁路18的运行下，导入的热量在第二热交换器系统5中可以通过冷却介质回路7的运行输出，其中，蒸出管路9通过打开的新鲜蒸汽分接头阀33供给。

因此，通过蒸汽发电装置1的这里的第一优选实施方案作为右旋与左旋循环过程的相叠而形成了一个新的整体过程，其效率明显超出图1的过程。使用吸热泵8与压缩热泵相比优点在于，在技术方面可以更简单地实现传递更大的物质流。此外，在第一实施方案中，完全替代根据图1的冷却水冷凝单元20。

优选还可以规定，第二热交换器系统5具有工作介质回路2的冷却水冷凝单元20。

这示例性地在图4的第二优选实施方案中示出。在此，第二热交换器系统5尤其不仅可以包含蒸发单元19也包含冷却水冷凝单元20。由此，吸热泵8可以关于容量实施成更小的，并且/或者蒸汽发电装置1可以执行更好的负载切换，这是因为快速出现的冷凝热量可以简单地通过冷却水排出。

在此可以规定，蒸发单元19和冷却水冷凝单元20关于热交换容量大致上大小相等地构造。由此可以在故障情况下确保完全冗余。

此外可以规定，冷却水冷凝单元20的热交换容量的大小仅如下，即，其对于启动运行而言是足够的。由此可以确保，冷凝热量可以在启动运行下排出，而这在正常运转下至少主要通过蒸发单元19排出。

优选可以规定，工作介质回路2在第二热交换器系统5内并行地穿过冷却介质回路7的蒸发单元19和冷却水冷凝单元20引导。在此，工作介质回路2可以在蒸汽涡轮机系统4之后分为多条线路，他们并行地穿过蒸发单元19和冷却水冷凝单元20引导，其中，工作介质回路2随后又汇合。由此，工作介质回路2的工作介质在蒸汽涡轮机系统4之后可以分为多条线路，其中，确保来自工作介质回路2的蒸汽的并行地穿流过蒸发单元19和冷却水冷凝单元20，其中，工作介质回路2随后在离开蒸发单元19和冷却水冷凝单元20之后又汇合。在这里，蒸发单元19和冷却水冷凝单元20可以相应被设计成自身的且专门优化用于热量传递至冷却介质或制冷介质的热交换器，由此热交换器关于材料选择，流体阻力和热量传递可以得到优化。另外，吸热泵8可以简单地整合到现有设备内。此外，在并行布置方案和/或蒸汽从工作介质回路2流入蒸发单元19和冷却水冷凝单元20情况下，进入热函是相等的，从而冷却介质回路7的效率可以整体得到优化。

此外可以规定，第二热交换器系统5具有阀系统21用于在蒸发单元19和并行布置的冷却水冷凝单元20之间可预设定地分配工作介质流。由此，为了工作介质的冷凝待排出至第二热交换器系统5的热量在吸热泵8和冷却水冷凝单元20之间有针对性地分配，因此蒸汽发电装置1可以无问题地更改功率，吸热泵8可以在优化的参数范围内运行。

在图4的第二优选实施方案中如前述那样与图3相比保留了图1现有的冷却水冷凝单元20，并且蒸汽涡轮机系统4的废蒸汽相应利用整体系统设计的阀系统21分配，从而蒸发单元19的废热的相应一部分可供用于热量输出至冷却介质并且/或者废热的一部分输入冷却水冷凝单元20并利用冷却媒介通过冷却水回流管路22排放到周围环境中。在这种情况下，与图1的过程相比，来自蒸汽涡轮机系统4的仅在蒸发单元19内过渡至冷却介质的废热的分量用于提升整体系统的效率。在两侧，在蒸发单元19和/或冷却水冷凝单元20内冷凝工作介质，并且在冷凝的工作介质2从蒸发单元19和冷却水冷凝单元20排出之后又汇合在一起并且整体上以统一的方式又在整个系统的右旋循环过程部分内运输。第二优选实施方案的所有其它系统功能的说明与图3的第一优选实施方案一样。如果新鲜蒸汽通过旁路18导入到蒸发单元19中，则工作原理同图3所述一样。除了图3之外，现在新鲜蒸汽还可以通过旁路18直接放出到冷却水冷凝单元20处，这改善了蒸汽发电装置1的运行灵活性并提高了其可用性。所示布置方案与图3相比还用于更简单地整合到已经存在的系统内并且吸热泵过程理解为左旋和右旋循环过程的部分和/或局部重叠。其同样用于更有力地并入现有系统的关于经济或区域存在的方面或在新项目中并入蒸汽发电装置1的设计方案。

替代地可以规定，从冷却水冷凝单元20引出的冷却水回流管路22经过冷却介质回路7的蒸发单元19地引导。在此，工作介质回路2和冷却介质回路7之间在第二热交换器系统5内的热交换不直接通过热交换器，而是通过冷却水作为载体媒介实施。有利之处是，在现有蒸汽发电装置1中，工作介质回路2在第二热交换器系统5内可以保持不变，由此可以特别简单地实现改装。

图5以过程图解所示的形式示出蒸汽发电装置1的第三优选实施方案。在此，保留如图4的现有蒸发单元19，冷却介质的蒸发热量从冷却水冷凝单元20的冷却水回流管路22汲取。其它过程与图3一样，其中，无需如图4一样分配废蒸汽流。因而取消图4的阀系统21。基于冷却水的低温，在此情况下热力学设计在整体效率方面与图3和图4的其它优选实施例相比最低。

此外可以规定，另一冷却介质回路23至少部分包括第一热交换器系统3并且至少部分包括第二热交换器系统5，其中，尤其是该另一冷却介质回路23在结构方面对应于冷却介质回路7。吸热泵8可以具有多个并行工作的冷却介质回路7、23，它们可以视需要和负载而定地接入。由此可以获得非常灵活地响应功率变化的蒸汽发电装置。基于设计、制造和成本原因可以将左旋吸热泵循环过程分为多个并行运行的冷却介质回路7、23。

图6以过程图解所示的形式示范性示出蒸汽发电装置1的第四优选实施方案。在此，示出根据图3的蒸汽发电装置1，其具有两个并行运行的左旋吸热泵过程，它们相应具有自己的冷却介质回路7、23。此外也可以规定具有三个、四个或多个冷却介质回路7、23的其它并行布置方案，它们同时负责损耗热量的转移。在此，在该并行过程的每个过程中，转移来自工作介质回路2的右旋循环过程部分的对应于冷却介质回路7、23设计的损耗热量分量。这种并行运行的多级布置方案是有意义的，以便针对更大的部分负荷能力以及同时关于整个系统的可用性增益冗余而优化整个系统。

在根据图4和图5的优选实施方案中，基于设计、制造和成本原因可以将整个系统的左旋吸热泵循环过程部分分为多个并行运行的冷却介质回路7、23，如针对图3在图6所示那样。在此，在该并行过程的每个过程中，转移来自右旋循环过程部分的对应于相应冷却介质回路7、23设计的损耗热量分量。

在此，不同优选实施方案的第二热交换器系统5的各个构造方式可以彼此组合，以便组合各个优选实施例的优点。例如优选可以规定，图6的优选实施方案还具有根据第二或第三优选实施方案运行的冷却水冷凝单元20。

Claims (15)

1.一种具有用于工作介质的工作介质回路(2)的蒸汽发电装置(1)，其中，所述工作介质回路(2)沿工作介质的流动方向观察包括：用于蒸发工作介质的第一热交换器系统(3)、蒸汽涡轮机系统(4)、用于冷凝工作介质的第二热交换器系统(5)和工作介质泵系统(6)，其特征在于，吸热泵(8)的至少一个冷却介质回路(7)至少部分包括第一热交换器系统(3)并且至少部分包括第二热交换器系统(5)，其中，所述吸热泵(8)构造用于将热能从所述第二热交换器系统(5)送至所述第一热交换器系统(3)，并且蒸出管路(9)从所述蒸汽涡轮机系统(4)的涡轮机分接头(11)经由所述吸热泵(8)的蒸出器系统(12)至供给部(13)地引导进入到所述工作介质回路(2)中，其中，在所述蒸出管路(9)中的工作介质提供用于所述吸热泵(8)的蒸出过程的热能。

2.根据权利要求1所述的蒸汽发电装置(1)，其特征在于，所述第一热交换器系统(3)具有所述工作介质回路(2)的蒸汽发生器系统(14)和所述冷却介质回路(7)的液化单元(15)，并且所述液化单元(15)构造为工作介质回路(2)和冷却介质回路(7)之间的热交换器。

3.根据权利要求2所述的蒸汽发电装置(1)，其特征在于，进入到所述工作介质回路(2)中的所述蒸出管路(9)的供给部(13)布置在所述蒸汽发生器系统(14)和所述液化单元(15)之间。

4.根据权利要求2或3所述的蒸汽发电装置(1)，其特征在于，另一工作介质泵系统(16)布置在进入到所述工作介质回路(2)中的所述蒸出管路(9)的供给部(13)和所述蒸汽发生器系统(14)之间。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的蒸汽发电装置(1)，其特征在于，所述蒸出管路(9)在输入侧除了涡轮机分接头(11)之外还具有能预设定、能关闭的新鲜蒸汽分接头(17)，所述新鲜蒸汽分接头(17)布置在所述第一热交换器系统(3)和所述蒸汽涡轮机系统(4)之间。

6.根据权利要求5所述的蒸汽发电装置(1)，其特征在于，所述工作介质回路(2)的能预设定、能关闭的旁路(18)从所述新鲜蒸汽分接头(17)通向所述第二热交换器系统(5)。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的蒸汽发电装置(1)，其特征在于，所述第二热交换器系统(5)具有所述冷却介质回路(7)的蒸发单元(19)。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的蒸汽发电装置(1)，其特征在于，所述第二热交换器系统(5)具有所述工作介质回路(2)的冷却水冷凝单元(20)。

9.根据权利要求7和8所述的蒸汽发电装置(1)，其特征在于，所述工作介质回路(2)在所述第二热交换器系统(5)中以并行的方式引导穿过所述冷却介质回路(7)的蒸发单元(19)和所述冷却水冷凝单元(20)。

10.根据权利要求9所述的蒸汽发电装置(1)，其特征在于，所述第二热交换器系统(5)具有用于在所述蒸发单元(19)和并行布置的冷却水冷凝单元(20)之间能预设定地分配工作介质流的阀系统(21)。

11.根据权利要求7和8所述的蒸汽发电装置(1)，其特征在于，从冷却水冷凝单元(20)引导出的冷却水回流管路(22)引导穿过所述冷却介质回路(7)的蒸发单元(19)。

12.根据权利要求1至11中任一项所述的蒸汽发电装置(1)，其特征在于，另一冷却介质回路(23)至少部分包括所述第一热交换器系统(3)并且至少部分包括所述第二热交换器系统(5)，其中，尤其是所述另一冷却介质回路(23)在结构方面对应于所述冷却介质回路(7)。

13.一种在正常运转下运行蒸汽发电装置(1)的方法，其中，在工作介质回路(2)中，工作介质在第一热交换器系统(3)中被蒸发并输入给蒸汽涡轮机系统(4)，其中，工作介质在所述蒸汽涡轮机系统(4)之后在第二热交换器系统(5)中被冷凝并且通过工作介质泵系统(6)又输入给所述第一热交换器系统(3)，其特征在于，利用吸热泵(8)的至少一个冷却介质回路(7)将热能从所述第二热交换器系统(5)送至所述第一热交换器系统(3)，在涡轮机分接头(11)中，工作介质的一部分从所述蒸汽涡轮机系统(4)分支进入到蒸出管路(9)中，在所述吸热泵(8)的蒸出器系统(12)中液化，并且在供给部处(13)又返回到所述工作介质回路(2)中，其中，通过工作介质的所述一部分提供用于所述吸热泵(8)的蒸出过程的热能。

14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，在所述蒸汽发电装置(1)的启动运转和/或关停运转中，工作介质经过所述蒸汽涡轮机系统(4)通向所述第二热交换器系统(5)和/或所述吸热泵(8)的蒸出器系统(12)地受引导。

15.根据权利要求13或14所述的方法，其特征在于，直至达到已蒸发的工作介质的预设定的蒸发参数或者在故障情况下，至少部分已蒸发的工作介质从所述工作介质回路(2)通过排出阀(37)排放至周围环境，并且尤其通过外部的过程水供给部(38)补偿来自所述工作介质回路(2)的通过所述排出阀(37)放出的工作介质质量流。