CN109563746B - 具有热存储器的发电厂 - Google Patents

具有热存储器的发电厂 Download PDF

Info

Publication number
CN109563746B
CN109563746B CN201780048690.XA CN201780048690A CN109563746B CN 109563746 B CN109563746 B CN 109563746B CN 201780048690 A CN201780048690 A CN 201780048690A CN 109563746 B CN109563746 B CN 109563746B
Authority
CN
China
Prior art keywords
steam
heat
pressure
power plant
water
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN201780048690.XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN109563746A (zh
Inventor
斯特凡·贝克
埃里希·施密德
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens Energy Global GmbH and Co KG
Original Assignee
Siemens Energy Global GmbH and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens Energy Global GmbH and Co KG filed Critical Siemens Energy Global GmbH and Co KG
Publication of CN109563746A publication Critical patent/CN109563746A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN109563746B publication Critical patent/CN109563746B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01KSTEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K13/00General layout or general methods of operation of complete plants
    • F01K13/003Arrangements for measuring or testing
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01KSTEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K13/00General layout or general methods of operation of complete plants
    • F01K13/02Controlling, e.g. stopping or starting
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01KSTEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K23/00Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids
    • F01K23/02Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled
    • F01K23/06Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled combustion heat from one cycle heating the fluid in another cycle
    • F01K23/10Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled combustion heat from one cycle heating the fluid in another cycle with exhaust fluid of one cycle heating the fluid in another cycle
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01KSTEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K23/00Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids
    • F01K23/02Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled
    • F01K23/06Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled combustion heat from one cycle heating the fluid in another cycle
    • F01K23/10Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled combustion heat from one cycle heating the fluid in another cycle with exhaust fluid of one cycle heating the fluid in another cycle
    • F01K23/106Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled combustion heat from one cycle heating the fluid in another cycle with exhaust fluid of one cycle heating the fluid in another cycle with water evaporated or preheated at different pressures in exhaust boiler
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01KSTEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K3/00Plants characterised by the use of steam or heat accumulators, or intermediate steam heaters, therein
    • F01K3/004Accumulation in the liquid branch of the circuit
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01KSTEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K3/00Plants characterised by the use of steam or heat accumulators, or intermediate steam heaters, therein
    • F01K3/06Plants characterised by the use of steam or heat accumulators, or intermediate steam heaters, therein the engine being of extraction or non-condensing type
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01KSTEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K3/00Plants characterised by the use of steam or heat accumulators, or intermediate steam heaters, therein
    • F01K3/14Plants characterised by the use of steam or heat accumulators, or intermediate steam heaters, therein having both steam accumulator and heater, e.g. superheating accumulator

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)

Abstract

本发明涉及一种具有水蒸气回路(2)的发电厂(1),所述水蒸气回路在废热蒸汽发生器(3)的区域中能被供应热能,以产生蒸汽,其中所述水蒸气回路(2)在废热蒸汽发生器(3)的区域中包括高压部分(11)、中压部分(12)和低压部分(13);并且其中还包括具有相变材料(21)的热存储器(20),所述热存储器不设置在废热蒸汽发生器(3)的区域中;其中包括离开高压部分(11)或中压部分(12)的导入管道(25),以对热存储器(20)供应经热处理的水;并且包括导出管道(26),用于将经热处理的水从热存储器(20)中输出,所述导出管道通入中压部分(12)、低压部分(13)或蒸汽轮机(4)中。

Description

具有热存储器的发电厂
技术领域
本发明涉及一种具有水蒸气回路的发电厂,所述水蒸气回路在废热蒸汽发生器的区域中能被供应热能,以产生蒸汽;以及涉及一种用于运行这种发电厂的方法。
背景技术
如今的能源市场需要如下发电厂,所述发电厂允许灵活地运行,以便除了相对快的接通和关断时间之外同时也能够满足大的功率范围。尤其因为在电力供应网络中存在对所提供的和寻求的电能的大的波动,所以这种发电厂是极其有利的,所述发电厂能够快速地将功率输出给供电网络或者快速地从所述供电网络中提取功率。此外,发电厂应当满足高的功率范围,以便在峰值负荷运行中和在低的部分负荷运行中使用。
由于该所需要的交变负荷运行,有时还需要:发电厂暂时地以待机运行,或者完全地从电网移除。如果从该状态起进行尽可能快的开动,则必须对水蒸气回路的功能构件保暖,以便尤其在厚壁构件的情况下将通过热应力引起的热材料疲劳保持得小。
从现有技术中已知不同的方法,以便将热能存储在电厂过程中,并且再次引回到发电厂过程中。WO 2014/026784 A1例如公开了一种具有高温存储单元的发电厂设备,所述发电厂设备需要超过600℃的运行温度。此外,DE 10 2012 108 733 A1描述一种用于通过高温存储器产生热水或蒸汽以便使用在燃气轮机发电厂中的系统,其中在高温存储器中存在存储材料。从EP 2 759 680 A1中已知一种具有改进的灵活性的燃气轮机发电厂,其中设有热存储器和容器,使得在运行时能够将热水从容器输送给燃气轮机,以提高功率。US2014/01695572 A1还公开了一种用于燃气轮机的燃气的、通过存储的热能进行的预加热设备。
至今为止,在例如通过组合的燃气轮机和蒸汽轮机提供峰值负荷时常见的是:燃气轮机过烧,压缩机导向叶片大幅打开或者也执行将水喷入到空气吸入通道(所谓的湿压缩)中,或将蒸汽喷入到燃气轮机的燃烧室(所谓的功率增大)中。如果存在相对高的外部温度,那么功率提高也能够通过如下方式实现:借助蒸发冷却器或制冷机(所谓的Chiller制冷机)冷却用于燃气轮机的吸气。同样地,对废热蒸汽发生器(AHDE)能够配设附加的燃烧装置,以便将另外的热能引入到水蒸气回路中。
在纯蒸汽发电厂中还常见的是:在产生蒸汽时预留直至5%的峰值负荷的功率储备。如果随后要求峰值负荷,那么能够提供相应的功率提高。
如果关断热电厂,那么例如在蒸汽发电厂的情况下通常将出自辅助蒸汽发生器或相邻设施的辅助蒸汽用于对水蒸气回路中的功能构件保温。然而,辅助蒸汽压力相对低,这又向上强烈地限制了用于保温的温度。
此外,辅助蒸汽发生器通常需要相对昂贵的天然气或电能以提供所需要的能量的量,由此该方法具有经济上的缺点。
由于所述缺点,需要提出一种进一步的技术上的发电厂解决方案,所述发电厂解决方案不仅确保发电厂的灵活性,而且在发电厂处于待机运行或关断期间,也实现热功能构件的适当的保温。
发明内容
本发明所基于的目的通过根据本发明的发电厂以及通过根据本发明的用于运行这种在上文和下文描述的发电厂的方法来实现。
特别地,本发明所基于的目的通过一种具有水蒸气回路的发电厂来实现,所述水蒸气回路在废热蒸汽发生器的区域中能被供应热能,以产生蒸汽,其中所述水蒸气回路在废热蒸汽发生器的区域中包括高压部分、中压部分和低压部分;并且其中还包括具有相变材料(PCM)的热存储器,所述热存储器不设置在废热蒸汽发生器的区域中;其中包括离开高压部分或中压部分的导入管道,以便对热存储器供应经热处理的水;并且包括导出管道,用于将经热处理的水从热存储器中输出,所述导出管道通入中压部分、低压部分或蒸汽轮机中。
此外,本发明的所基于的目的通过一种用于运行这种在上下文描述的发电厂的方法来实现,所述方法包括如下步骤:
-将经热处理的水从高压部分或中压部分导入到热存储器处,以进行加载;
-将液态水借助于引回管道引回到中压部分处;
-在热存储器中达到预设的压力或预设的温度时中断经热处理的水的导入;
-在中断之后将在热存储器中储备的水借助导出管道导出给中压部分、低压部分或蒸汽轮机。
因此,根据本发明提出一种能量的热存储器设计,所述热存储器集成到发电厂中。热存储器为了有效的热能储备而具有载体介质,所述载体介质在热能存入或提取时表现出相对小的体积变化。所述材料,即相变材料(PCM),集成到热存储器中并且实现在相对小的空间上存储相对大的热能的量。相变材料在热存储器中被供应出自高压部分或中压部分的蒸汽,由此对处于热存储器中的相变材料进行热加载,而且热存储器本身例如能够用蒸汽填充。
在此,只要由温度引起的、在相变材料中的相变还没结束,热加载的相变材料就确保尽可能恒定的温度水平。相变材料的热学特性是本领域技术人员众所周知的。
相变材料能够在热存储器中例如以封装形式存在,例如球形的、蛋形的、颗粒形的、呈短杆或长杆形式等等,并且由出自高压部分或中压部分的水蒸气包围,或者由所述水蒸气环流。因此,在水蒸气和可能的封装的相变材料之间进行直接的接触。
关于此点需要指出:水蒸气回路的高压部分、中压部分和低压部分由于水蒸气回路中存在的温度或压力水平而彼此不同。低压部分、中压部分及高压部分能够全部具有自身的压力炉、自身的节能器、自身的换热器以及自身的过热器或中间过热器。术语高压部分、中压部分以及低压部分是一般性的技术术语并且长期使用在发电厂技术中。特别需要指出的是:这些术语不能够以可交换的方式使用。
因此,由于热能尤其结合热处理的或可热处理的水蒸气的储备能够支持发电厂的负载切换。尤其在峰值负荷运行中,能够从热存储器中提取具有高能量含量的水蒸气或者在其中处理并且为了产生电能输送给蒸汽轮机。由于附加的蒸汽为了产生能量相对增加地提供热能,所述热能能够在蒸汽轮机中转换。
同样地,如果水蒸气回路的功能构件应被保温,然而例如废热蒸汽发生器定期不被点火或完全不被点火,则例如能够从热存储器中提取蒸汽或者在其中处理蒸汽。换言之,发电厂例如能够处于待机运行中或者被关断,因此其中能够从热存储器提供热能来对水蒸气回路的热功能构件保温。
由于热存储器中的可存储的高的热能量密度,能够以对能量尤其有利的方式实现保温,其中所述能量密度通过使用相变材料实现。借此,不再需要电运行的或燃料运行的辅助蒸汽发生器。因为相变材料在其加载之后在相对长的时间段期间也能够提供尽可能保持相同的温度水平,所以也能够将热存储器中的水蒸气保持在尽可能相同的温度水平上,所述水蒸气与相变材料处于热相互作用。这又确保对水蒸气回路的热功能构件长时间地供应出自热存储器中的经热调节的水。
按照根据本发明的发电厂的第一实施方式提出:热存储器构成为压力容器,在所述压力容器中设置有相变材料。在此,相变材料能够以各分开的块的形式存在,使得在加载热存储器时与经热处理的水或水蒸气直接接触。替选地,也能够例如也围绕压力容器设置相变材料,使得经由热存储器的侧壁部进行相变材料和水或水蒸气之间的热传递。相变材料用于提高热存储器的热容进而用于相对小的构型。
相变材料自然适当地匹配于热存储器中的期望的或存在的温度。换言之,相变材料的相变的温度范围处于热存储器中的所需要的或期望的存储器温度,或处于该温度附近。这自然也适用于根据本发明的发电厂的全部实施方式。
根据本发明的另一实施方式提出,热存储器具有分布器,经由所述分布器能够将来自导入管道的、经热处理的水分布在热存储器中。分布器在此基本上是管道组合件,所述管道组合件具有大量的小开口,经由所述小开口将经热处理的水分布到热存储器中。在将经热处理的水引入到热存储器中时,分布器确保对热存储器的全部区域尽可能均匀地加载热能,由此尤其能够提高存入速率。
根据本发明的另一实施方式提出:热存储器具有至少一个压力测量装置和/或温度测量装置。对热存储器的加载以及卸除负载借此能够依据温度或依据压力进行。对此,发电厂也还能够例如在导入管道中以及在导出管道中包括调节阀,其允许调节所需要的流或压力。因此,借助尽可能适合的调节能够依据压力或温度对热存储器进行加载和卸除负载。这种调节能够集成到发电厂的控制技术中。
根据本发明的另一实施方式提出:将闪蒸罐接入导出管道中,所述闪蒸罐实现将蒸汽形式的和液态的水分离。经由闪蒸罐因此例如能够将导出的水的蒸汽形式的份额分离,并且可能地重新输送给水蒸气回路,以进一步使用。特别地,这种蒸汽形式的份额能够导入水蒸气回路的低压部分中,以便可用于进一步的使用。
根据本发明的另一实施方式提出:导入管道从中压部分的汽包或节能器离开。与之相应地,对热存储器能够供应相对便宜地被热处理的水,由此能够在成本相对低的情况下进行热存储器的加载。
替选于此也能够考虑:导入管道从高压部分的过热器或节能器离开。因为高压部分在显著更高的压力或更高的温度下提供水,所以该实施方式与之前的实施方式相比经济上不太有利,然而允许将热存储器加载到更高的压力或更高的温度水平上。同样地,可能储备在热存储器中的经热调节的水能够在更长的时间段上保持准备好可用的状态。
还能够考虑:设有引回管道,所述引回管道一方面与热存储器流体连接,并且另一方面在引导液态水的位置处通入中压部分中。优选地,所述位置是汽包或供水管道。经由引回管道因此能够从热存储器中引出热富集的水并且将其重新导入水蒸气回路中。尤其,在首次加载进行蒸汽冷凝的热存储器时,期望的是:冷凝的份额又引回到水蒸气回路中,尤其在同样引导液态水的位置处引回。这尤其在中压部分中在汽包或供水管道的区域中是可行的。
在本发明的一个替选的实施方式中提出:还设有引回管道,所述引回管道一方面与热存储器流体地连接,并且另一方面通入闪蒸罐中,蒸汽管道从所述闪蒸罐引入到低压部分中。附加地,液体管道也例如还能够在如下部位处通入低压部分中,在所述部位处引导液态水。由于蒸汽形式的和液态的份额在闪蒸罐中分离,因此能够对低压部分供应蒸汽形式的水还有经热调节的水的液态份额。因此,闪蒸罐的使用不需要将经热调节的水以相特定的方式引回到引回管道中,因为蒸汽形式的相能够与闪蒸罐中的液相分开。由于此,例如湿蒸汽能够从热存储器经由引回管道引回给低压部分。
根据本发明的另一实施方式,发电厂还具有蒸汽过热器,所述蒸汽过热器在热存储器下游接入导出管道并且同样具有相变材料。在此,蒸汽过热器、例如还有热存储器,能够构成为蒸汽存储器和集成的相变材料的组合。示例性的构成方案例如具有存储盒的形式,所述存储盒集成到标准容器中并且具有适合于导入管道或导出管道的接口部位。来自热存储器的、经热处理的水输送在此能够以不同的方式进行。根据运行要求,输送例如能够设计为,使得例如所产生的饱和蒸汽在过热器之前导入中压部分的蒸汽管道中,或者将过热的蒸汽从蒸汽过热器中在中间过热器的加热面之间输送到中间过热器的管道中。根据要求也能够考虑其他的输送可行性。蒸汽过热器的使用还提高了发电厂的灵活性,并且也允许过热的蒸汽在水蒸气回路中低成本地使用。
按照根据本发明的用于运行发电厂的方法的第一实施方式提出:在请求次级频率支持之后导出储备的水,并且将储备的水在中压部分的过热器和汽包之间导出到中压部分处。因此,出自热存储器的、导出的、经热处理的水在中压部分的过热器中再次热调节至,使得能够提供足够高温度水平的蒸汽,以便提高蒸汽轮机的运行功率。尽管部分地将出自过热器过程的热能用于功率提高,但仍从热存储器中输出显著量的热能,用于功率提高。
根据本发明的另一实施方式提出:在蒸汽轮机启动时进行储备的水的导出,并且将储备的水直接地导出给蒸汽轮机,而不首先导入给发电厂的中压部分或低压部分。因此,在此优选地,通过如下方式再次进一步热处理导出的水:例如提供另外的第二热存储器或蒸汽过热器,所述第二热存储器或蒸汽过热器接入到导出管道中并且再次将热能输出给导出的水。这种第二热存储器例如也能够构成为具有相变材料的热存储器。
按照根据本发明的方法的另一实施方式能够提出:在蒸汽轮机准备就绪的状态下导出储备的水,在所述准备就绪的状态下蒸汽轮机不输出功率。导出的水优选再次借助第二热存储器再次热处理并且导入给中间过热器。在此,蒸汽轮机例如处于待机运行中或者可能地也完全从电网移除。因此,通过导出储备在热存储器中的水,能够对水蒸气回路的热功能构件保温,其中例如也能够提供最小压力。这又不仅促进水蒸气回路的快速的准备就绪,而且也减小材料热疲劳。
按照根据本发明的方法的另一实施方式提出:在蒸汽轮机正常负荷下导出储备的水,并且将储备的水导出给中压部分以进一步提高功率。导出的水因此用于满足峰值负荷。
附图说明
下面应根据各个附图详细地描述本发明。在此需要指出的是:附图中设有相同附图标记的技术特征示出相同的作用方式。
还需要指出的是:附图仅可理解为是示意性的,并且尤其不会由此在实用性方面不会由此产生丝毫限制。
还要注意的是:下面描述的特征以彼此任意的组合还有以与本发明的之前描述的实施方式任意组合的方式来要求保护,只要从中得出的解决方案能够实现本发明所基于的目的。
在此示出:
图1示出根据本发明的发电厂1的第一实施方式的示意布线图;
图2示出根据本发明的发电厂1的第二实施方式的示意布线图;
图3示出根据本发明发电厂1的除此之外的第三实施方式的示意布线图;
图4示出用于运行发电厂的根据本发明的方法的一个实施方式的流程图。
具体实施方式
图1示出根据本发明的发电厂1的一个实施方式的示意布线图,在所述发电厂中经由废热蒸汽发生器3热处理进入水蒸气回路2中的水,以便随后借助于蒸汽轮机4将其热能转换成旋转机械能。废热蒸汽发生器3尤其经由燃气轮机8的排气供应热能,其中水蒸气回路2的在流动方面更靠近燃气轮机的区域具有更高的温度。在废热蒸汽发生器3之内能够将各个换热器3与不同的区域相关联。具有最高的温度和压力的区域是高压部分11,具有次高的压力和温度的部分是中压部分,以及第三部分,即低压部分13具有最小的压力或温度。高压部分11、中压部分12还有低压部分13能够具有:节能器、具有汽包的换热器、还有中间过热器或过热器。各个压力部分11、12、13根据压力或温度水平与多件式的蒸汽轮机4的各个涡轮机连接。因此,高压部分11与高压蒸汽轮机5连接,中压部分12与中压蒸汽轮机6连接,以及低压部分13与低压蒸汽轮机7连接。各个蒸汽轮机5、6、7分别通过轴彼此连接,其中燃气轮机8例如也能够经由联轴器9与蒸汽轮机4经由该轴连接。同样,发电机10与轴机械连接,使得在实施转动运动时能够提供电功率。
此外,包括热存储器20,所述热存储器具有相变材料21,所述相变材料集成到热存储器20中。特别地,相变材料21以被封装的单件形式例如作为填料存在于热存储器20中。为了对热存储器20连同处于其中的相变材料21进行加载,能够从中压部分12的节能器14中首先提取例如蒸汽形式的经热处理的水,并且输送给热存储器20。对此,热存储器20与中压部分12的节能器14经由导入管道25连接,其中借助于导入管道阀28能够调节从中压部分12中提取的经热处理的水的流量。在热存储器20中的加载过程期间,通常进行蒸汽的冷凝,所述蒸汽例如作为液态水沉积在热存储器20的底部处。冷凝的水能够从热存储器20中借助于引回管道24再次向回输送到中压部分12的汽包15中,其中所述冷凝的水因此还能够具有高的热焓。在那里,引回的水能够重新输送给在废热蒸汽发生器3中的热处理机构。出自水蒸气回路2中的水的损失因此能够避免。
如果热存储器20例如被完全地加载,即热存储器20的体积例如用蒸汽填充,那么例如能够在发电机1运行时从热存储器20中再次提取蒸汽,以提高功率,其中相变材料21同样以完全加载的方式存在。在此,蒸汽例如经由导出管道26在中压部分12的过热器16以及汽包15之间的区域中输送给中压部分12。输送的蒸汽的量又能够经由导出管道26中的导出管道阀27调节。
现在,如果例如在峰值负荷运行中需要提高电能的输出,则附加地输送给中压部分12的蒸汽量能够实现蒸汽轮机4的提高的功率运行,由此能够增加地通过发电机10输出电功率。
图2示出根据本发明的发电厂1的另一实施方式的示意布线图。在此,发电厂1的水蒸气回路2的基本结构等同于根据图1的实施方式。热存储器20的连接仅在如下范围内不同:导入管道25不与中压部分12连接而与高压部分11连接。在此,连接直接处于高压部分11的过热器的上游。由于此,能够用处于显著更高的温度水平以及压力水平上的蒸汽来加载热存储器20。这又引起热存储器20中的更高的能量含量,使得在经由导出管道26卸除负载中压部分12中时能够导出相对更多的能量,以提高蒸汽轮机4的功率。
图3示出根据本发明的发电厂1的进一步的实施方式,所述发电厂的水蒸气回路2的基本结构又基本上等同于之前的实施方式。热存储器20相反构成为蒸汽压力存储器,在所述蒸汽压力存储器中设置有分布器32,经由所述分布器能够将从高压部分11经由导入管道25输送的蒸汽相对均匀地分布。需要用于加载热存储器20的蒸汽在此从高压部分11的过热器17中提取。
在从水蒸气回路2中提取高压蒸汽并且将其导入到热存储器20中之后,典型地出现蒸汽的一些份额的冷凝,其中所述份额能够经由引回管道24导入给低压部分13。为了将蒸汽形式的份额和液态份额在输送给低压部分13之前分离,发电厂1还具有闪蒸罐30,所述闪蒸罐同样连接到引回管道24中。蒸汽管道31从闪蒸罐30中导出,所述蒸汽管道与低压部分13的汽包连接。同时,闪蒸罐30中的液态的冷凝物同样能够输送给低压部分13的汽包,然而在收集液相水的区域中进行。
为了进一步热加载热存储器,也设有水导入管道33,所述水导入管道能够将经热处理的水从中压部分12的节能器中导出。在此引导的水量经由水导入管道33中的水导入管道阀34来调节。
在从热存储器20中提取热能时,在热存储器20中收集的蒸汽经由未另外设有附图标记的闪蒸阀输送给蒸汽过热器40,所述蒸汽过热器例如构成为存储盒。从所述蒸汽过热器40中排出的水蒸气随后导入给蒸汽轮机4的中压蒸汽轮机6。为了还将另外的热能输送给从蒸汽过热器40中提取的蒸汽,水蒸气回路具有旁通管道35,所述旁通管道将从蒸汽过热器40中导出的蒸汽与出自高压部分11的过热器17的蒸汽混合。蒸汽过热器40优选同样构成为具有相变材料的热存储器,其中所述蒸汽过热器40的热加载基本上与热存储器20的加载类似地进行。所需要的管道部段或方法步骤在本申请中不进一步描述,然而对于本领域技术人员是可理解的。
图4示出用于运行之前描述的发电厂的根据本发明的方法的一个实施方式,所述方法包括如下步骤:
-将经热处理的水从高压部分11或中压部分12导入到热存储器20处,以进行加载(第一方法步骤101);
-将液态水借助于引回管道24引回到中压部分12处(第二方法步骤102);
-在热存储器中达到预设的压力或预设的温度时中断经热处理的水的导入(第三方法步骤103);
-在中断之后将在热存储器中储备的水借助导出管道26导出给中压部分12、低压部分13或蒸汽轮机4(第四方法步骤104)。

Claims (15)

1.一种具有水蒸气回路(2)的发电厂(1),所述水蒸气回路在废热蒸汽发生器(3)的区域中能被供应热能,以产生蒸汽,其中所述水蒸气回路(2)在所述废热蒸汽发生器(3)的区域中包括高压部分(11)、中压部分(12)和低压部分(13);并且其中还包括具有相变材料(21)的热存储器(20),所述热存储器不设置在所述废热蒸汽发生器(3)的区域中;其中包括离开所述高压部分(11)或所述中压部分(12)的导入管道(25),用于对所述热存储器(20)供应经热处理的水;以及包括导出管道(26),用于将经热处理的水从所述热存储器(20)中输出,所述导出管道通入所述中压部分(12)或所述低压部分(13)或蒸汽轮机(4)中。
2.根据权利要求1所述的发电厂,其特征在于,所述热存储器(20)构成为压力容器,在所述压力容器中设置有所述相变材料(21)。
3.根据权利要求1或2所述的发电厂,其特征在于,所述热存储器(20)具有分布器(32),经由所述分布器能够将来自所述导入管道(25)的所述经热处理的水分布在所述热存储器(20)中。
4.根据权利要求1或2所述的发电厂,其特征在于,所述热存储器(20)具有至少一个压力测量装置和/或温度测量装置。
5.根据权利要求1或2所述的发电厂,其特征在于,在所述导出管道(26)中接入有闪蒸罐(30),所述闪蒸罐实现将蒸汽形式的和液态的水分离。
6.根据权利要求1或2所述的发电厂,其特征在于,所述导入管道(25)从所述中压部分(12)的汽包(15)或节能器(14)离开。
7.根据权利要求1或2所述的发电厂,其特征在于,所述导入管道(25)从所述高压部分(11)的过热器(17)或节能器(14)离开。
8.根据权利要求1或2所述的发电厂,其特征在于,还设有引回管道(24),所述引回管道一方面与所述热存储器(20)流体连接,并且另一方面在引导液态水的位置处通入所述中压部分(12)中。
9.根据权利要求1或2所述的发电厂,其特征在于,还设有引回管道(24),所述引回管道一方面与所述热存储器(20)流体地连接,并且另一方面通入闪蒸罐(30)中,蒸汽管道(31)从所述闪蒸罐引入到所述低压部分(13)中。
10.根据权利要求1或2所述的发电厂,其特征在于,所述发电厂(1)还具有蒸汽过热器(40),所述蒸汽过热器接入到所述导出管道(26)中并且同样具有相变材料(21)。
11.一种用于运行根据权利要求1至10中任一项所述的发电厂的方法,所述方法具有如下步骤:
-将经热处理的水从所述高压部分(11)或所述中压部分(12)导入到所述热存储器(20)处,以进行加载;
-将液态水借助于引回管道(24)引回到所述中压部分(12)处;
-在所述热存储器中达到预设的压力或预设的温度时中断经热处理的水的导入;
-在中断之后将在所述热存储器中储备的水借助所述导出管道(26)导出到所述中压部分(12)或所述低压部分(13)或所述蒸汽轮机(4)处。
12.根据权利要求11所述的方法,其中在请求次级频率支持之后导出储备的水,并且将储备的水在所述中压部分(12)的过热器(16)和汽包(15)之间导出到所述中压部分(12)处。
13.根据权利要求11所述的方法,其中在所述蒸汽轮机(4)启动时导出储备的水,并且将储备的水直接地导出到所述蒸汽轮机(4)处,而不首先导入到所述发电厂的所述中压部分(12)或所述低压部分(13)。
14.根据权利要求11所述的方法,其中在所述蒸汽轮机(4)准备就绪的状态下导出储备的水,在所述准备就绪的状态下所述蒸汽轮机(4)不输出功率。
15.根据权利要求11所述的方法,其中在所述蒸汽轮机(4)正常负荷下导出储备的水,并且将储备的水导出到所述中压部分(12)处,以进一步提高功率。
CN201780048690.XA 2016-08-04 2017-06-26 具有热存储器的发电厂 Expired - Fee Related CN109563746B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102016214447.2A DE102016214447B4 (de) 2016-08-04 2016-08-04 Kraftwerk mit Phasenwechselmaterial-Wärmespeicher und Verfahren zum Betreiben eines Kraftwerks mit Phasenwechselmaterial-Wärmespeicher
DE102016214447.2 2016-08-04
PCT/EP2017/065645 WO2018024409A1 (de) 2016-08-04 2017-06-26 Kraftwerk mit wärmespeicher

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN109563746A CN109563746A (zh) 2019-04-02
CN109563746B true CN109563746B (zh) 2022-04-26

Family

ID=59276715

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201780048690.XA Expired - Fee Related CN109563746B (zh) 2016-08-04 2017-06-26 具有热存储器的发电厂

Country Status (8)

Country Link
US (1) US10794226B2 (zh)
EP (1) EP3469190B1 (zh)
JP (1) JP6803966B2 (zh)
KR (1) KR102165184B1 (zh)
CN (1) CN109563746B (zh)
DE (1) DE102016214447B4 (zh)
ES (1) ES2787031T3 (zh)
WO (1) WO2018024409A1 (zh)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11709024B2 (en) * 2019-06-12 2023-07-25 Energynest As Thermal energy battery
CN112554964A (zh) * 2020-12-10 2021-03-26 神华福能(福建雁石)发电有限责任公司 汽轮机组及控制方法
WO2024020634A1 (en) * 2022-07-29 2024-02-01 Graphite Energy (Assets) Pty Limited Energy storage and utilisation system

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2010070702A1 (ja) * 2008-12-16 2010-06-24 社団法人日本銅センター 自然エネルギを利用した動力発生装置
WO2015043949A1 (de) * 2013-09-24 2015-04-02 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zum betreiben einer dampfturbinenanlage

Family Cites Families (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4089744A (en) * 1976-11-03 1978-05-16 Exxon Research & Engineering Co. Thermal energy storage by means of reversible heat pumping
US4192144A (en) * 1977-01-21 1980-03-11 Westinghouse Electric Corp. Direct contact heat exchanger with phase change of working fluid
JPH06146815A (ja) * 1992-11-09 1994-05-27 Mitsubishi Heavy Ind Ltd ガスタービン複合発電装置
JPH08260912A (ja) 1995-03-20 1996-10-08 Toshiba Corp コンバインドサイクル発電プラント
JP2000045713A (ja) * 1998-07-27 2000-02-15 Toshiba Corp コンバインドサイクル発電プラント
JP2002106307A (ja) * 2000-10-02 2002-04-10 Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd ハイブリッド型発電装置
JP4445683B2 (ja) * 2001-03-12 2010-04-07 三井造船株式会社 熱エネルギー貯蔵発電方法
EP1992794A1 (de) * 2007-03-06 2008-11-19 Siemens Aktiengesellschaft Kombi-Kraftwerksanlage und Verfahren zum Betriebsstart einer Kombi-Kraftwerksanlage
US9217566B2 (en) * 2007-03-27 2015-12-22 Boyle Energy Services & Technology, Inc. Method and apparatus for commissioning power plants
JP2009097735A (ja) * 2007-10-12 2009-05-07 Toshiba Corp 給水加温システムおよび排熱回収ボイラ
US8544273B2 (en) * 2008-09-17 2013-10-01 Siemens Concentrated Solar Power Ltd. Solar thermal power plant
US20120018116A1 (en) * 2010-07-21 2012-01-26 Terrafore, Inc Thermal energy storage system comprising encapsulated phase change material
US20120319410A1 (en) * 2011-06-17 2012-12-20 Woodward Governor Company System and method for thermal energy storage and power generation
WO2013070572A1 (en) * 2011-11-08 2013-05-16 Abengoa Solar Inc. High temperature thermal energy storage for grid storage and concentrated solar plant enhancement
DE102012102115A1 (de) * 2012-02-16 2013-08-22 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. Solarthermisches Kraftwerk und Verfahren zum Betreiben eines solarthermischen Kraftwerks
DE102012204081A1 (de) * 2012-03-15 2013-09-19 Siemens Aktiengesellschaft Energiespeicherkraftwerk
ES2835740T3 (es) * 2012-04-02 2021-06-23 General Electric Technology Gmbh Sistema de energía termosolar
US9509026B2 (en) * 2012-08-14 2016-11-29 Siemens Aktiengesellschaft Power station arrangement with high-temperature storage unit
FR2995005B1 (fr) * 2012-08-29 2018-12-07 Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives Systeme de stockage thermique de vapeur
DE102012108733A1 (de) * 2012-09-18 2014-03-20 Technische Universität Chemnitz System zur Erzeugung von Heißwasser und/oder Dampf mit Hochtemperaturspeicher für den Einsatz in einem Gasturbinenkraftwerk
US9322295B2 (en) * 2012-10-17 2016-04-26 General Electric Company Thermal energy storage unit with steam and gas turbine system
US9376962B2 (en) * 2012-12-14 2016-06-28 General Electric Company Fuel gas heating with thermal energy storage
EP2746656A1 (de) * 2012-12-19 2014-06-25 Siemens Aktiengesellschaft Entwässerung einer Kraftwerksanlage
WO2014096892A1 (en) * 2012-12-19 2014-06-26 Renault Trucks Engine arrangement comprising a separate heat storage device
EP2759680A1 (de) * 2013-01-23 2014-07-30 Siemens Aktiengesellschaft Gasturbinenkraftwerk mit verbesserter Flexibilität
US10012113B2 (en) * 2014-03-18 2018-07-03 Vassilios Vamvas Combined cycle plant with thermal energy storage

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2010070702A1 (ja) * 2008-12-16 2010-06-24 社団法人日本銅センター 自然エネルギを利用した動力発生装置
WO2015043949A1 (de) * 2013-09-24 2015-04-02 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zum betreiben einer dampfturbinenanlage

Also Published As

Publication number Publication date
WO2018024409A1 (de) 2018-02-08
DE102016214447B4 (de) 2020-12-24
KR20190034602A (ko) 2019-04-02
JP2019527791A (ja) 2019-10-03
KR102165184B1 (ko) 2020-10-13
EP3469190A1 (de) 2019-04-17
US20190301306A1 (en) 2019-10-03
DE102016214447A1 (de) 2018-02-08
ES2787031T3 (es) 2020-10-14
US10794226B2 (en) 2020-10-06
EP3469190B1 (de) 2020-02-26
CN109563746A (zh) 2019-04-02
JP6803966B2 (ja) 2020-12-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8820078B1 (en) Heat recovery steam generator and method for fast starting combined cycles
US8959915B2 (en) Waste heat steam generator
EP3011146B1 (en) Steam power plant turbine and control method for operating at low load
KR101516941B1 (ko) 복합 사이클 발전 시스템의 파워 증강을 위한 에너지 회수 및 증기 공급
US20110083443A1 (en) Storage of electrical energy with thermal storage and return through a thermodynamic cycle
US8387388B2 (en) Turbine blade
CN109563746B (zh) 具有热存储器的发电厂
RU2516068C2 (ru) Газотурбинная установка, утилизационный парогенератор и способ эксплуатации утилизационного парогенератора
US9982569B2 (en) Method for operating a steam turbine plant
US20120272649A1 (en) Method for operating a forced-flow steam generator operating at a steam temperature above 650°c and forced-flow steam generator
JPH07259510A (ja) ガスタービングループの熱的に負荷された構成部分を冷却する方法
RU2542725C2 (ru) Паротурбинная установка с узлом паровой турбины и потребителем технологического пара и способ ее эксплуатации
JP6067173B1 (ja) 地熱交換器および地熱発電装置
CN101713339A (zh) 用燃气加热器的水排放来减小给水泵尺寸的蒸汽调温装置
AU2010215450A1 (en) Feed water degasifier for a solar thermal power station
JPS6239241B2 (zh)
US9399928B2 (en) Steam power plant with heat reservoir and method for operating a steam power plant
CN106968732B (zh) 运行蒸汽发电设备的方法和实施所述方法的蒸汽发电设备
KR102052016B1 (ko) 복합 사이클 전력 플랜트에서의 굴뚝 에너지 제어
RU2602649C2 (ru) Паротурбинная аэс
RU2757468C1 (ru) Способ работы парогазовой установки в период прохождения провалов графика электропотребления
CN102588019B (zh) 用于涡轮机及相关装置的饱和蒸汽热力循环
KR101604219B1 (ko) 조절 밸브를 이용한 화력 발전소 제어 방법
RU2757737C1 (ru) Судовая ядерная энергетическая установка
JPH01230907A (ja) 蒸気―蒸気再熱方式蒸気タービン

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
TA01 Transfer of patent application right
TA01 Transfer of patent application right

Effective date of registration: 20220311

Address after: Munich, Germany

Applicant after: Siemens energy Global Ltd.

Address before: Munich, Germany

Applicant before: SIEMENS AG

GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20220426