DE102008029941B4

DE102008029941B4 - Steam power plant and method for controlling the power of a steam power plant

Info

Publication number: DE102008029941B4
Application number: DE102008029941A
Authority: DE
Inventors: Andreas Rodewald
Original assignee: EOn Kraftwerke GmbH
Current assignee: EOn Kraftwerke GmbH
Priority date: 2007-10-16
Filing date: 2008-06-26
Publication date: 2009-11-19
Anticipated expiration: 2028-06-27
Also published as: DE102008029941A1

Abstract

Dampfkraftanlage, umfassend einen Dampferzeuger (1), eine Dampfturbine und einen Kondensator (8), wobei mindestens eine Bypass-Leitung (9, 11) und/oder eine Turbinenanfahrleitung (27) zur Umgehung von mindestens einer Druckstufe der Dampfturbine vorhanden sind/ist, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine weitere Bypass-Leitung (10, 12) vorhanden ist, die der Leistungsregelung der Dampfkraftanlage dient und mindestens einer Druckstufe (4, 5, 6) der Dampfturbine parallel geschaltet ist, wobei diese weitere Bypass-Leitung (10, 12) nur für einen Teilstrom eines maximal zulässigen, der mindestens einen parallel geschalteten Dampfturbinen-Druckstufe (4, 5, 6) zuführbaren Dampfmassenstroms ausgelegt ist.Steam power plant, comprising a steam generator (1), a steam turbine and a condenser (8), wherein at least one bypass line (9, 11) and / or a turbine approach line (27) for bypassing at least one pressure stage of the steam turbine is / is present, characterized in that at least one further bypass line (10, 12) is provided, which serves the power control of the steam power plant and at least one pressure stage (4, 5, 6) of the steam turbine is connected in parallel, said further bypass line (10, 12) only for a partial flow of a maximum permissible, the at least one parallel-connected steam turbine pressure stage (4, 5, 6) is arranged to be supplied steam mass flow.

Description

Die Erfindung betrifft eine Dampfkraftanlage, umfassend einen Dampferzeuger, eine Dampfturbine und einen Kondensator, wobei mindestens eine Bypass-Leitung und/oder eine Turbinenanfahrleitung zur Umgehung von mindestens einer Druckstufe der Dampfturbine vorhanden sind/ist. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Regelung der Leistung einer solchen Dampfkraftanlage.The The invention relates to a steam power plant comprising a steam generator, a steam turbine and a condenser, wherein at least one bypass line and / or a turbine approach line for bypassing at least a pressure stage of the steam turbine are present / is. Further concerns the invention a method for controlling the performance of such Steam power plant.

Moderne Wärmekraftanlagen mit überkritischen Dampferzeugern können im Allgemeinen allein durch Maßnahmen wie Androsseln der Turbinenventile oder Kondensatstopp bzw. Vorwärmerabschaltung nur relativ moderate Lastrampen fahren. Die Netzanschlussbedingungen des derzeit in Deutschland gültigen Transmission Codes von 2% Leistungssteigerung in 30 Sekunden können damit jedoch erfüllt werden. In anderen elektrischen Netzen können je nach Größe des Netzes und Struktur der Erzeugungseinheiten jedoch auch von modernen, überkritischen Kondensationskraftwerken hohe Lastgradienten zur Frequenzstützung gefordert werden, wie dies zum Beispiel auch im britischen Grid Code mit einer Forderung nach 10% Leistungssteigerung innerhalb von 10 Sekunden der Fall ist.modern Thermal power plants with supercritical Steam generators can generally by action alone such as throttling the turbine valves or condensate stop or preheater shutdown only drive relatively moderate load ramps. The grid connection conditions of the currently valid in Germany Transmission codes of 2% performance increase in 30 seconds, however, can do so Fulfills become. In other electrical networks may vary depending on the size of the network and structure of the generating units, however, also of modern, supercritical Condensation power plants demanded high load gradients for frequency support as in the British Grid Code with a Demand for 10% performance increase within 10 seconds the case is.

In der DE 102 27 709 A1 ist eine Dampfturbinenanlage beschrieben, die eine Hochdruckturbine, eine Mitteldruckturbine und eine Niederdruckturbine umfasst, wobei zwischen der Hochdruckturbine und der Mitteldruck- oder Niederdruckturbine ein Zwischenüberhitzer angeordnet ist, und wobei zwischen dem Hochdruckturbinenaustritt und dem Zwischenüberhitzereintritt ein Rückschlagventil angeordnet ist. Um ein sicheres und schnelles Hochfahren aus dem kalten Zustand bzw. eine Lastabschaltung zu ermöglichen, ist bei dieser bekannten Dampfturbinenanlage weiterhin eine Überströmleitung vorgesehen, welche, den Zwischenüberhitzer überbrückend, die Hochdruck-Abdampfleitung der Hochdruckturbine mit der Mitteldruckturbine verbindet.In the DE 102 27 709 A1 a steam turbine plant is described which comprises a high pressure turbine, a medium pressure turbine and a low pressure turbine, wherein between the high pressure turbine and the medium pressure or low pressure turbine, a reheater is arranged, and wherein between the high pressure turbine outlet and the reheater inlet a check valve is arranged. In order to enable a safe and fast startup from the cold state or a load shutdown, an overflow line is further provided in this known steam turbine plant, which, bridging the reheater connects the high-pressure exhaust steam line of the high-pressure turbine with the medium-pressure turbine.

Die DE 25 40 446 A1 beschreibt ein Regelverfahren zum Anfahren einer Dampfturbine, die einen Zwischenüberhitzer, ein aus Hochdruck-Bypasssystem und Niederdruck-Bypasssystem bestehendes Turbinen-Bypasssystem, mindestens ein Regelventil für das Niederdruck-Bypasssystem, mindestens ein Einlassventil für die Hochdruckturbine, mindestens ein Abfangventil für die Mitteldruck-/Niederdruckturbine und eine Regelvorrichtung zur Regelung der Turbinendrehzahl oder Turbinenleistung umfasst. Um die Hochdruck-Abdampftemperatur innerhalb zulässiger Grenzen zu halten, und damit starke Temperaturschwankungen des Hochdruckgehäuses und daraus erfolgende unzulässig hohe thermische Beanspruchungen zu vermeiden, sieht das Verfahren vor, dass bei Leerlauf- und Schwachlastbetrieb, bis zu einer vorbestimmten Teillast, der Druck im Zwischenüberhitzer mit dem Niederdruck-Bypassregelventil als Stellglied derart geregelt wird, dass durch die Hochdruckturbine eine größere Dampfmenge als durch die Mitteldruckturbine und durch das Hochdruck-Bypasssystem eine kleinere Dampfmenge als durch das Niederdruck-Bypasssystem strömt, wobei eine maximal zulässige Hochdruck-Abdampftemperatur nicht überschritten wird, und dass bei größerer als der genannten Teillast der Druck im Zwischenüberhitzer bei geschlossenem Niederdruck-Bypassregelventil mit dem Abfangventil als Stellglied geregelt wird, bis das Abfangventil voll offen ist.The DE 25 40 446 A1 describes a control method for starting a steam turbine comprising a reheater, a bypass system consisting of a high-pressure bypass system and a low-pressure bypass system, at least one control valve for the low-pressure bypass system, at least one inlet valve for the high-pressure turbine, at least one intercepting valve for the medium-pressure / Low-pressure turbine and a control device for controlling the turbine speed or turbine power includes. In order to keep the high-pressure Abdampfemperatur within allowable limits, and thus to avoid strong temperature fluctuations of the high-pressure housing and resulting inadmissible high thermal stresses, the method provides that in idle and light load operation, up to a predetermined partial load, the pressure in the reheater with the low pressure bypass control valve is controlled as an actuator such that through the high pressure turbine, a larger amount of steam than through the medium pressure turbine and through the high pressure bypass system flows a smaller amount of steam than through the low pressure bypass system, wherein a maximum allowable high pressure Abdampfemperatur is not exceeded, and that at greater than said partial load, the pressure in the reheater is controlled with closed low-pressure bypass control valve with the interception valve as an actuator until the interceptor is fully open.

Die US 5 361 585 offenbart eine Dampfkraftanlage mit einem Dampferzeuger, einer einen Hochdruck-, einen Mitteldruck- und einen Niederdruckteil umfassenden Dampfturbine, einem Zwischenüberhitzer sowie einem Kondensator, wobei von der Austrittsleitung des Dampferzeugers eine ein Regelventil aufweisende Hochdruckturbinen-Bypassleitung abzweigt, die in die Hochdruckturbinen-Abdampfleitung mündet, bevor diese zu dem Zwischenüberhitzer führt. Von dem Zwischenüberhitzer aus führt eine Leitung, die ein Abfangventil und ein Absperrventil enthält, zum Eintritt des Mitteldruckturbinenteils, wobei von dieser Leitung zwischen dem Zwischenüberhitzer und dem Abfangventil eine in den Kondensator mündende Niederdruck-Bypassleitung abzweigt, die ein Regelventil enthält.The US 5,361,585 discloses a steam power plant comprising a steam generator, a steam turbine comprising a high-pressure, a medium-pressure and a low-pressure part, a reheater and a condenser, wherein a high-pressure turbine bypass line having a control valve branches off from the outlet line of the steam generator and discharges into the high-pressure turbine exhaust steam line, before it leads to the reheater. From the reheater from a line containing a interceptor valve and a shut-off valve leads to the entrance of the Mitteldruckurbinenteils, which branches off from this line between the reheater and the interceptor opening into the condenser low-pressure bypass line containing a control valve.

Die US 4 873 827 offenbart eine Dampfkraftanlage mit einer Dampfturbine, die einen Höchstdruck-, einen Hochdruck-, einen Mitteldruck- und einen Niederdruck-Turbinenteil aufweist, wobei die Abdampfleitungen des Höchstdruck- sowie des Hochdruck-Turbinenteils jeweils mit einem Zwischenüberhitzer versehen sind. Darüber hinaus sind in dieser Dampfkraftanlage Bypass-Leitungen vorgesehen, die es ermöglichen, wahlweise den Höchstdruck-, den Hochdruck- und/oder den Mitteldruck- und Niederdruck-Turbinenteil zu überbrücken. Jede der Bypass- Leitungen weist dabei ein Absperrventil und eine Einrichtung zur Kühlung des Dampfes, also einen Temperaturreduzierer auf.The US 4,873,827 discloses a steam turbine with a steam turbine having a high pressure, a high pressure, a medium pressure and a low pressure turbine part, wherein the exhaust steam lines of the high pressure and the high pressure turbine part are each provided with a reheater. In addition, bypass lines are provided in this steam power plant, which make it possible to bridge either the highest pressure, the high-pressure and / or the medium-pressure and low-pressure turbine part. Each of the bypass lines has a shut-off valve and a device for cooling the steam, ie a temperature reducer.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Dampfkraftanlage zur Verfügung zu stellen, mit der auch die vorstehend genannten extremen Netzanschlussbedingungen erfüllt werden können. Insbesondere soll ein entsprechendes Verfahren zur Regelung der Leistung einer Dampfkraftanlage angegeben werden, mit dem die vorstehend genannten Netzanschlussbedingungen erfüllt werden können.Of the present invention is based on the object, a steam power plant to disposal with which also the above extreme grid connection conditions Fulfills can be. In particular, a corresponding method for the regulation of Performance of a steam power plant can be specified, with the above mentioned network connection conditions can be met.

Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Dampfkraftanlage mit den Merkmalen des Anspruchs 1 bzw. durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 13.Is solved this task by a steam power plant with the characteristics of Claim 1 or by a method having the features of the claim 13th

Bevorzugte und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.preferred and advantageous embodiments of the invention are specified in the subclaims.

Die erfindungsgemäße Dampfkraftanlage ist im Wesentlichen dadurch gekennzeichnet, dass sie mindestens eine Teilstrom-Bypass-Leitung aufweist, die der Leistungsregelung der Dampfkraftanlage dient und mindestens einer Druckstufe der Dampfturbine parallel geschaltet ist, wobei die Teilstrom-Bypass-Leitung für einen Teilstrom eines maximal zulässigen, der mindestens einen parallel geschalteten Dampfturbinen-Druckstufe zuführbaren Dampfmassenstroms ausgelegt. ist.The Steam power plant according to the invention is essentially characterized in that it is at least a partial flow bypass line has, which serves the power control of the steam power plant and at least one pressure stage of the steam turbine connected in parallel is, where the partial flow bypass line for one Partial flow of a maximum permissible, the at least one parallel-connected steam turbine pressure stage deliverable Steam mass flow designed. is.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist dementsprechend im Wesentlichen dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Bypass-Leitung, eine Turbinenanfahrleitung und/oder mindestens eine Teilstrom-Bypass-Leitung zur Leistungsregelung der Dampfkraftanlage verwendet wird, wobei die mindestens eine Teilstrom-Bypass-Leitung einem Hochdruck-Teil der Dampfturbine oder einem Mitteldruck-Teil und/oder Niederdruck-Teil der Dampfturbine parallel geschaltet und nur für einen Teilstrom eines maximal zulässigen, dem/den jeweiligen Turbinen-Teil/Teilen zuführbaren Dampfmassenstroms ausgelegt ist.The inventive method Accordingly, it is essentially characterized in that at least one bypass line, a turbine approach line and / or at least one partial flow bypass line for power control of the steam power plant is used, wherein the at least one partial flow bypass line a high pressure part the steam turbine or a medium-pressure part and / or low-pressure part the steam turbine connected in parallel and only for a partial flow of a maximum permissible, designed the respective turbine part / parts deliverable steam mass flow is.

Die Nettoleistung einer Dampfkraftanlage kann dabei erfindungsgemäß durch teilweises Öffnen mindestens einer herkömmlichen Bypass-Leitung und/oder durch Öffnen der mindestens einen Teilstrom-Bypass-Leitung und/oder der Turbinenanfahrleitung um einen Betrag gesenkt werden, der im Bedarfsfall zur Frequenzstützung zusätzlich zur Verfügung stehen soll.The Net power of a steam power plant can according to the invention by partial opening at least a conventional one Bypass pipe and / or by opening the at least one partial flow bypass line and / or the turbine approach line be reduced by an amount which, in case of need for frequency support in addition to disposal should stand.

Im Falle einer geforderten Steigerung der Leistung der Dampfkraftanlage sieht das erfindungemäße Verfahren vor, dass die mindestens eine herkömmliche Bypass-Leitung und/oder die mindestens eine Teilstrom-Bypass-Leitung und/oder die Turbinenanfahrleitung teilweise oder vollständig geschlossen wird.in the Case of a required increase in the power of the steam power plant sees the erfindungemäße method that the at least one conventional bypass line and / or the at least one partial flow bypass line and / or the turbine approach line partially or completely is closed.

Die erfindungsgemäße Lösung stellt eine Ergänzung zu den übrigen Maßnahmen zur Primärregelung dar, welche unter dem Gesichtspunkt eines möglichst hohen Wirkungsgrades und niedriger CO₂-Emissionen zunächst voll ausgeschöpft werden sollten.The solution according to the invention is an addition to the other measures for primary control, which should be fully exploited from the point of view of the highest possible efficiency and low CO ₂ emissions.

Die Erfindung besteht im Kern in der Nutzung eines Bypasssystems (im Folgenden als Regelbypasssystem bezeichnet) zur Leistungsregelung einer Dampfturbinenanlage. Das Regelbypasssystem kann das gleiche System sein wie das herkömmliche Bypasssystem bzw. die Turbinenanfahrleitung, welche zum Anfahren und zum Schutz der Anlage ohnehin vorgesehenen werden müssen, oder es kann ein eigenes Bypasssystem sein, welches nur für einen Teil des gesamten, maximalen Bypassmassenstromes ausgelegt ist und welches parallel zum konventionellen Bypasssystem installiert wird.The The invention consists essentially in the use of a bypass system (im Hereinafter referred to as Regelbypasssystem) for power control a steam turbine plant. The rule bypass system can be the same System like the conventional bypass system or the turbine approach line, which for starting and for protection the facility must be provided anyway, or it may have its own Bypass system, which only for designed a part of the total, maximum bypass mass flow is and which is installed parallel to the conventional bypass system becomes.

Bei modernen, überkritischen Dampfkraftwerken kann nach derzeitigen Erkenntnissen und Erfahrungen von einer erreichbaren Leistungssteigerung von ungefähr 5–6% durch Kondensatstopp und Androsseln der Turbinenregelventile ausgegangen werden. Ist in einem bestimmten elektrischen Netz eine Leistungssteigerung von 10% zur Frequenzstützung gefordert, müsste das Bypasssystem ca. 5% des Nennmassenstromes am jeweiligen Dampfturbineneintritt aufnehmen und reduzieren können. Die Schluckfähigkeit und damit bauliche Größe eines für diesen Zweck vorgesehenen Teilstrom-Bypasses beträgt somit nur ca. 5% des normalen Bypasses.at modern, supercritical Steam power plants can, according to current knowledge and experience of an achievable performance increase of about 5-6% Condensate stop and throttling the turbine control valves are assumed. Is an increase in performance in a given electrical network of 10% for frequency support demanded, would have the bypass system approx. 5% of the nominal mass flow at the respective steam turbine inlet record and reduce. The ability to swallow and thus structural size of a For this Purpose provided partial flow bypass is thus only about 5% of the normal bypass.

Der Wirkungsgrad sinkt dabei beispielsweise von ca. 46% auf 43,44% für die Dauer des Bereitschaftsbetriebes. Der spezifische Brennstoffverbrauch im Bereitschaftsbetrieb mit maximalem Primärregelband erhöht sich in diesem Fall um 5,88% und somit auch die variablen Einsatzkosten. Die Stromgestehungskosten steigen dabei jedoch deutlich geringer, da die Brennstoffkosten nur einen gewissen Teil der Vollkosten der Stromerzeugung ausmachen, aufgrund der vergleichsweise hohen Investitionskosten eines Kohlekraftwerkes und anderer Fixkosten. Hinzu kommen gegebenenfalls Verschleißkosten für den Regelbypass (Teilstrom-Bypass).Of the Efficiency drops, for example, from about 46% to 43.44% for the duration of the standby mode. The specific fuel consumption in standby mode with maximum primary control band increases in this case by 5.88% and thus also the variable operating costs. However, the cost of electricity increases significantly lower, because the fuel costs only a part of the full cost of Power generation, due to the relatively high investment costs a coal-fired power station and other fixed costs. In addition, if necessary wear costs for the Control bypass (partial flow bypass).

Nach einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist die Teilstrom-Bypass-Leitung einem Hochdruck-Teil der Dampfturbine parallel geschaltet und nur für einen Teilstrom eines maximal zulässigen, dem Hochdruck-Teil zuführbaren Dampfmassenstroms ausgelegt.To A preferred embodiment of the invention is the partial flow bypass line a high-pressure part of the steam turbine connected in parallel and only for one Partial flow of a maximum permissible, the high-pressure part can be fed Steam mass flow designed.

Alternativ oder ergänzend hierzu sieht eine weitere bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung vor, dass die Teilstrom-Bypass-Leitung einem Mitteldruck-Teil und/oder Niederdruck-Teil der Dampfturbine parallel geschaltet ist und nur für einen Teilstrom eines maximal zulässigen, dem Mitteldruck-Teil oder Niederdruck-Teil zuführbaren Dampfmassenstroms ausgelegt ist.alternative or in addition This provides a further preferred embodiment of the invention that the partial flow bypass line to a medium pressure part and / or Low pressure part of the steam turbine is connected in parallel and only for one Partial flow of a maximum permissible, the medium-pressure part or low-pressure part supplied steam mass flow is.

In regelungstechnischer Hinsicht ist es vorteilhaft, wenn gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung die mindestens eine Teilstrom-Bypass-Leitung mit einem eigenen Absperrventil versehen ist. Die Teilstrom-Bypass-Leitung kann so erforderlichenfalls vom restlichen Wasserdampfkreislauf vollständig getrennt werden. Für die Zuverlässigkeit der erfindungsgemäßen Leistungsregelung ist es ferner günstig, wenn gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung das Absperrventil in der mindestens einen Teilstrom-Bypass-Leitung ein schnell schließendes Absperrventil ist. Unter einem schnell schließenden Absperrventil wird im vorliegenden Kontext ein Absperrventil verstanden, das deutlich schneller schließen kann, als die üblicherweise in Bypässen eingesetzten Ventile, die in erster Linie schnell öffnen können. Beispielsweise kommt als Absperrventil in der Teilstrom-Bypass-Leitung ein Schnellschlussventil zum Einsatz, dessen Schaltzeit weniger als 5 Sekunden, vorzugsweise weniger als 2 Sekunden beträgt.In terms of control technology, it is advantageous if, according to a further preferred embodiment of the invention, the at least one partial flow bypass line is provided with its own shut-off valve. If necessary, the partial flow bypass line can be completely separated from the rest of the steam cycle. For the reliability of the power control according to the invention, it is also advantageous if according to egg ner preferred embodiment of the invention, the shut-off valve in the at least one partial flow bypass line is a fast-closing shut-off valve. In the present context, a fast-closing shut-off valve is understood as meaning a shut-off valve which can close much faster than the valves usually used in by-passes, which in the first place can open quickly. For example, comes as a shut-off valve in the partial flow bypass line, a quick-acting valve is used whose switching time is less than 5 seconds, preferably less than 2 seconds.

Ferner ist es zweckmäßig, wenn gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung die mindestens eine Teilstrom-Bypass-Leitung mindestens eine Einrichtung zur Reduzierung des Druckes des Dampfes (Drossel) aufweist. Die Druckreduziereinrichtung (Drossel) ist dabei vorzugsweise mit einer Einstellvorrichtung versehen, mittels der sich der Massenstrom des Dampfes einstellen lässt. Die Druckreduziereinrichtung kann auch als Regelventil oder Drossel bezeichnet werden.Further it is useful if according to a Another embodiment of the invention, the at least one partial flow bypass line at least one Device for reducing the pressure of the steam (throttle) has. The pressure reducing device (throttle) is preferably with an adjustment provided by means of which the mass flow of the steam. The pressure reducing device can also be used as a control valve or throttle be designated.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, dass die mindestens eine Teilstrom-Bypass-Leitung mindestens eine Kühleinrichtung zur Kühlung des Dampfes aufweist. Die Kühlung erfolgt dabei vorzugsweise durch Eindüsen von Wasser in den Dampf.A Another embodiment of the invention is that the at least a partial flow bypass line at least one cooling device for cooling the Steam has. The cooling takes place preferably by injection of water in the steam.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert. Die einzige Figur der Zeichnung zeigt ein vereinfachtes Schaltbild einer erfindungsgemäß ausgeführten Dampfkraftanlage. Nicht dargestellt sind einige Komponenten, die üblicher Weise oder optional in solchen Prozessen vorhanden sind, die aber zur Erläuterung der vorliegenden Erfindung nicht erforderlich sind, wie z. B. eine regenerative Speisewasservorwärmung.following the invention will be described with reference to an exemplary embodiment Drawing closer explained. The sole figure of the drawing shows a simplified circuit diagram a steam power plant designed according to the invention. Not shown are some components, the usual way or optional exist in such processes, but for explanation the present invention are not required, such. Legs regenerative feedwater heating.

Wie an sich bekannt, umfasst die Dampfkraftanlage einen Dampferzeuger 1 mit Überhitzer 2, eine Dampfturbine, einen Kondensator 8, einen Speisewasserbehälter (Entgaser) 30 und eine Speisewasserpumpe 31. In dem Dampferzeuger 1 wird durch Zufuhr von Wärmeenergie, die durch Verbrennung fossiler Brennstoffe, zum Beispiel von Kohle gewonnen wird, Wasser verdampft. Der Dampf liefert bei Entspannung in der Dampfturbine die Energie zum Antrieb eines Generators 7. Der aus der Dampfturbine austretende Dampf wird im Kondensator 8 bei einem Druck, der unter dem Atmosphärendruck liegt, niedergeschlagen. Das Kondensat wird im Speisewasserbehälter 30 gesammelt und als Speisewasser von der Speisewasserpumpe 31 dem Dampferzeuger 1 wieder zugeführt, so dass sich ein geschlossener Wasser-Dampf-Kreislauf vorhanden ist.As is known, the steam power plant comprises a steam generator 1 with superheater 2 , a steam turbine, a condenser 8th , a feed water tank (degasser) 30 and a feedwater pump 31 , In the steam generator 1 is vaporized by the supply of heat energy, which is obtained by burning fossil fuels, such as coal, water. The steam provides relaxation in the steam turbine, the energy to drive a generator 7 , The steam exiting the steam turbine is in the condenser 8th at a pressure lower than atmospheric pressure. The condensate is in the feedwater tank 30 collected and as feed water from the feedwater pump 31 the steam generator 1 fed again so that there is a closed water-steam cycle.

Die Dampfturbine ist in mehrere Druckstufen gegliedert. Sie umfasst einen Hochdruck-Teil 4, einen Mitteldruck-Teil 5 und einen Niederdruck-Teil 6, die über eine gemeinsame Welle den Generator 7 antreiben.The steam turbine is divided into several pressure stages. It includes a high pressure part 4 , a medium pressure part 5 and a low pressure part 6 that over a common wave the generator 7 drive.

Zur Verbesserung des Wirkungsgrades des Dampfkraftkreisprozesses ist eine Zwischenüberhitzung des teilentspannten Dampfes vorgesehen. Dementsprechend ist der Hochdruck-Teil 4 der Dampfturbine über eine einen Zwischenüberhitzer 3 enthaltene Dampfleitung am Mitteldruck-Teil 5 angeschlossen. Dem Hochdruck-Teil 4 ist mindestens ein Regelventil 13 vorgeordnet. Darüber hinaus kann dem Hochdruck-Teil 4 bzw. dem Regelventil 13 ein Schnellschlussventil (Absperrventil) vorgeordnet sein, das jedoch zur Vereinfachung des Schaltbildes nicht dargestellt ist.In order to improve the efficiency of the steam cycle process, reheating of the partially released steam is provided. Accordingly, the high pressure part 4 the steam turbine via a reheater 3 contained steam line at the medium pressure part 5 connected. The high pressure part 4 is at least one control valve 13 upstream. In addition, the high pressure part can 4 or the control valve 13 a quick-acting valve (shut-off valve) to be arranged upstream, which is not shown to simplify the circuit diagram.

Wie bei derartigen Dampfkraftanlagen üblich, ist dem Hochdruck-Teil 4 der Dampfturbine eine Bypass-Leitung 9 parallel geschaltet. In der Bypass-Leitung 9 sind ein Absperrventil 15, eine Druckreduzierungseinrichtung (Regelventil) 17 sowie eine Kühleinrichtung 19 angeordnet.As is usual with such steam power plants, the high-pressure part 4 the steam turbine a bypass line 9 connected in parallel. In the bypass line 9 are a shut-off valve 15 , a pressure reducing device (control valve) 17 and a cooling device 19 arranged.

Des Weiteren kann auch dem Mitteldruck-Teil 5 der Dampfturbine mindestens ein Regelventil 14 vorgeordnet sein, dem wiederum ein Absperrventil (Schnellschlussventil) vorgeordnet ist, das hier jedoch nicht dargestellt ist.In addition, the medium-pressure part can also be used 5 the steam turbine at least one control valve 14 upstream, in turn, a shut-off valve (quick-closing valve) is arranged upstream, which is not shown here.

Die Dampfleitung ist zwischen dem Zwischenüberhitzer 3 und dem Regelventil 14 mit einem Abzweig versehen, an dem eine den Mitteldruck-Teil 5 sowie den Niederdruck-Teil 6 umgehende Bypass-Leitung 11 angeschlossen ist. Auch in dieser Bypass-Leitung 11, die in den Kondensator 8 mündet, sind ein Absperrventil 21, eine Druckreduzierungseinrichtung (Regelventil) 23 sowie eine Kühleinrichtung 25 angeordnet.The steam line is between the reheater 3 and the control valve 14 provided with a branch, on which one the medium pressure part 5 as well as the low pressure part 6 immediate bypass line 11 connected. Also in this bypass line 11 in the condenser 8th opens, are a shut-off valve 21 , a pressure reducing device (control valve) 23 and a cooling device 25 arranged.

Zudem weist die schematisch dargestellte Dampfkraftanlage eine Turbinenanfahrleitung 27 auf. Die Turbinenanfahrleitung 27 zweigt von der vom Hockdruck-Teil 4 zum Zwischenüberhitzer 3 führenden Dampfleitung ab und mündet in den Kondensator 8. Die Turbinenanfahrleitung 27 stellt somit einen Bypass dar, der den Zwischenüberhitzer 3 sowie den Mitteldruck-Teil 5 und den Niederdruck-Teil 6 umgeht. In der Turbinenanfahrleitung 27 sind wiederum eine Druckreduzierungseinrichtung (Regelventil) 28 und eine Kühleinrichtung (Wassereindüsung) 29 angeordnet.In addition, the steam power plant shown schematically has a turbine approach line 27 on. The turbine approach line 27 branches off from the high-pressure part 4 to the reheater 3 leading steam line and opens into the condenser 8th , The turbine approach line 27 thus represents a bypass that the reheater 3 as well as the medium pressure part 5 and the low pressure part 6 bypasses. In the turbine approach line 27 are in turn a pressure reducing device (control valve) 28 and a cooling device (water injection) 29 arranged.

Zur Erhöhung der Primärregelfähigkeit weist die Dampfkraftanlage erfindungsgemäß ein zusätzliches Turbinen-Bypass-System auf, das auch als Regel-Bypass-System bezeichnet werden kann. Die Figur veranschaulicht das Prinzip der erfindungsgemäßen Leistungsregelung anhand einer möglichen Anordnung des Regel-Bypass-Systems im Wasserdampfkreislauf.To increase the primary control capability, the steam power plant according to the invention an additional turbine bypass system, which can also be referred to as a control bypass system. The figure illustrates the principle of the invention Power control based on a possible arrangement of the control bypass system in the steam cycle.

Das Regel-Bypass-System gliedert sich in dem dargestellten Beispiel analog zum normalen Bypasssystem in einen HD-Regelbypass (A) und einen oder mehrere (je nach Anzahl der Zwischenüberhitzungen) MD/ND-Regelbypasse (B) auf. Es ist jedoch auch ein System mit einem Regelbypass nur für den Hochdruck-Teil 4 oder nur für die Niederdruck/Mitteldruck-Teile 5/6 der Dampfturbine denkbar, wobei letztere Variante die apparativ einfachste Lösung darstellt.The control bypass system is divided in the example shown analogous to the normal bypass system in a HD control bypass (A) and one or more (depending on the number of reheats) MD / ND Regelbypasse (B). However, it is also a system with a control bypass only for the high pressure part 4 or only for the low pressure / medium pressure parts 5 / 6 the steam turbine conceivable, the latter variant represents the simplest apparatus in terms of apparatus.

Die Regelorgane des Regel-Bypass-Systems können insbesondere im Falle eines Teilstrom-Regel-Bypasses speziell für die Leistungsregelung ausgelegt sein, also schnell schließende Ventile 16, 22 und Aktuatoren beinhalten und Ventile 18, 24, welche für Dauerbetrieb unter (Teil-)Öffnung geeignet sind. Der wesentliche Vorteil besteht hier in der geringen geforderten Schluckfähigkeit des Teilstrombypasses, sodass die Armaturen 16, 18, 20; 22, 24, 26 sehr viel kleiner und deren Regelbereiche größer sind, wodurch eine bessere Regelbarkeit erreicht wird. Der Aufbau der Regelbypassstrecken ist ansonsten analog zu herkömmlichen Regelbypasssystems und besteht aus einer oder mehreren Druckreduziereinrichtungen 18 bzw. 24 und einer oder mehreren Kühleinrichtungen 20 bzw. 26, zum Beispiel Wassereindüsungen. Der angedrosselte und gekühlte Dampf wird entweder auf niedriger Druckstufe wieder in die Turbine geführt oder direkt in einem eigenen Kondensator oder dem Hauptkondensator 8 niedergeschlagen, welcher in dem Fall auf den Dauerbetrieb mit dieser zusätzlichen Einströmung auszulegen ist.The control elements of the control bypass system can be designed especially for the power control, in particular in the case of a partial flow control bypass, so fast closing valves 16 . 22 and include actuators and valves 18 . 24 , which are suitable for continuous operation under (partial) opening. The main advantage here is the low required absorption capacity of the partial flow bypass, so that the valves 16 . 18 . 20 ; 22 . 24 . 26 much smaller and whose control ranges are larger, whereby a better controllability is achieved. The structure of the Regelbypassstrecken is otherwise analogous to conventional Regelbypasssystems and consists of one or more pressure reducing devices 18 respectively. 24 and one or more cooling devices 20 respectively. 26 , for example, water injections. The throttled and cooled steam is either returned to the turbine at low pressure or directly into a dedicated condenser or main condenser 8th deposited in the case, which is interpreted in the case of continuous operation with this additional inflow.

Mit Hilfe von Absperrarmaturen 16 bzw. 22 kann das Regelbypasssystem als Teilstrombypass vom restlichen Wasserdampfkreislauf vollständig getrennt werden, sodass Verfügbarkeits- oder Wirkungsgradeinflüsse auf den Gesamtprozess durch eventuelle Auswaschungen oder andere Defekte im Regelbypass minimiert werden können.With the help of shut-off valves 16 respectively. 22 As a partial flow bypass, the control bypass system can be completely separated from the remainder of the steam cycle, so that availability or efficiency influences on the overall process can be minimized by possible washouts or other defects in the control bypass.

In der einzigen Figur der Zeichnung ist dargestellt, dass die dem Hochdruck-Teil 4 der Dampfturbine sowie der Bypass-Leitung 9 parallel geschaltete Bypass-Leitung 10 als Teilstrom-Bypass ausgebildet ist. Die Bypass-Leitung 10 ist dementsprechend nur für einen Teilstrom des maximal zulässigen, dem Hochdruck-Teil 4 zuführbaren Dampfmassenstroms ausgelegt.In the single figure of the drawing is shown that the high-pressure part 4 the steam turbine and the bypass line 9 parallel bypass line 10 is designed as a partial flow bypass. The bypass line 10 is accordingly only for a partial flow of the maximum permissible, the high-pressure part 4 supplied steamable mass flow.

Weiterhin ist dargestellt, dass auch die dem Mitteldruck-Teil 5 und dem Niederdruck-Teil 6 der Dampfturbine sowie der Bypass-Leitung 11 parallel geschaltete, in den Kondensator 8 mündende Bypass-Leitung 12 als Teilstrom-Bypass ausgebildet ist. Somit ist diese Bypass-Leitung 12 nur für einen Teilstrom eines maximal zulässigen, dem Mitteldruck-Teil 5 zuführbaren Dampfmassenstroms ausgelegt.Furthermore, it is shown that the medium pressure part 5 and the low pressure part 6 the steam turbine and the bypass line 11 connected in parallel, in the capacitor 8th opening bypass line 12 is designed as a partial flow bypass. Thus, this bypass line 12 only for a partial flow of a maximum permissible, the medium-pressure part 5 supplied steamable mass flow.

Die Teilstrom-Bypass-Leitungen 10, 12 sind jeweils mit einem eigenen Absperrventil 16 bzw. 22 versehen. Das Absperrventil 16, 22 ist als Schnellschlussventil ausgebildet. Hinter dem Absperrventil 16, 22 ist eine Einrichtung 18, 24 angeordnet, mittels der der Druck des Dampfes reduziert wird. Die Druckreduziereinrichtung 18, 24 kann als Regelventil ausgeführt sein. Vorzugsweise ist die Druckreduziereinrichtung 18, 24 mit einer Einstellvorrichtung versehen, mittels der sich der Massenstrom des Dampfes einstellen lässt.The partial flow bypass lines 10 . 12 are each with its own shut-off valve 16 respectively. 22 Mistake. The shut-off valve 16 . 22 is designed as a quick-closing valve. Behind the shut-off valve 16 . 22 is a facility 18 . 24 arranged, by means of which the pressure of the steam is reduced. The pressure reducing device 18 . 24 can be designed as a control valve. Preferably, the pressure reducing device 18 . 24 provided with an adjustment device by means of which the mass flow of the steam can be adjusted.

Ferner sind die Teilstrom-Bypass-Leitungen 10, 12 mit einer Kühleinrichtung 20, 26 zur Kühlung des Dampfes, vorzugsweise zur Eindüsung von Wasser in den Dampf versehen.Further, the partial flow bypass lines 10 . 12 with a cooling device 20 . 26 for cooling the steam, preferably for the injection of water into the steam provided.

Da die Bypass-Leitungen 10, 12 nur für einen Teilstrom des den Hochdruck-Teil 4 bzw. Mitteldruck-Teil 5 der Dampfturbine durchströmenden Dampfmassenstroms ausgelegt sind, können diese Leitungen 10, 12 und die darin integrierten Armaturen 16, 22 und Einrichtungen 18, 20, 24, 26 im Vergleich zu den normalen Bypasssystemen (9, 15, 17, 19; 11, 21, 23, 25) relativ klein dimensioniert werden.Because the bypass lines 10 . 12 only for a partial flow of the high-pressure part 4 or medium pressure part 5 the steam turbine by flowing steam mass flow are designed, these lines 10 . 12 and the integrated fittings 16 . 22 and facilities 18 . 20 . 24 . 26 compared to the normal bypass systems ( 9 . 15 . 17 . 19 ; 11 . 21 . 23 . 25 ) are relatively small dimensions.

Nachfolgend wird die Funktionsweise der erfindungsgemäßen Leistungsregelung näher erläutert.following the operation of the power control according to the invention is explained in detail.

Soll das Kraftwerk im Stromnetz zur Primärregelung mit maximalem Primärregelband betrieben werden, wird die Nettoleistung des Kraftwerks durch Öffnen des Regelbypasses um den Betrag gesenkt, der im Bedarfsfall zur Frequenzstützung zusätzlich zur Verfügung stehen soll (Bereitschaftsbetrieb). Fordert das Netz dann eine Leistungssteigerung, wird diese durch (gegebenenfalls teilweises) Schließen des Regelbypasses erreicht. Die Vorteile dieser Leistungsregelung liegen in der sehr geringen Reaktionszeit und den geringen Einflüssen auf thermische Größen im Bereich des Dampferzeugers und der Turbine, sodass hier keine größeren Materialbelastungen oder Regelungsprobleme zu erwarten sind. Der Betrieb des Regelbypasssystems erfordert zudem keine Erholungsphase nach einem Einsatz, wie beispielsweise der Kondensatstopp.Should the power plant in the power grid for primary control with maximum primary control band operated, the net output of the power plant is opened by opening the Rule Bypasses lowered by the amount, which in case of need for frequency support in addition to disposal stand (standby mode). If the network then demands an increase in performance, this is done by (possibly partially) closing the Rule bypass achieved. The advantages of this power control are in the very short reaction time and the low influences thermal quantities in the range the steam generator and the turbine, so here no major material loads or Regulatory problems are to be expected. The operation of the control bypass system also requires no recovery phase after a mission, such as the condensate stop.

Für Kraftwerke mit nur gelegentlichem Einsatz zur Primärregelung ist dies eine apparativ und regelungstechnisch wenig aufwendige, ergänzende Maßnahme zur Erfüllung der Netzanforderungen an die Frequenzstützung.For power plants with only occasional use for primary control this is a apparativ and technically less complex, complementary measure to fulfill the Network requirements for frequency support.

Das Funktionsprinzip beruht auf der Dissipation der zur Primärregelung bereitzustellenden Leistung im Bereitschaftsbetrieb. Das bedeutet, dass im Bereitschaftsbetrieb nicht die elektrische Nennleistung des Kraftwerks erreicht wird und der Wirkungsgrad des Kraftwerkes eingesenkt wird. Die Höhe des Bypassmassenstromes ist daher auf das notwendige Maß zu reduzieren, welches um so geringer ist, je größer der erreichbare Anteil der übrigen Maßnahmen wie Kondensatstopp bzw. Vorwärmerabschaltung und Androsselung der Turbine an der geforderten Leistungssteigerung sind.The Operating principle is based on the dissipation of the primary regulation to be provided in standby mode. That means, that in standby mode is not the rated electrical capacity of the power plant is achieved and the efficiency of the power plant is sunk. The height of the bypass mass flow must therefore be reduced to the necessary level which is the lower, the greater the achievable share the rest activities like condensate stop or preheater shutdown and throttling the turbine at the required power increase are.

Die Ausführung der Erfindung ist nicht auf das in der Zeichnung dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt. Vielmehr sind eine Vielzahl von Varianten denkbar, die auch bei abweichender Gestaltung von der in den Ansprüchen angegebenen Erfindung Gebrauch machen. So kann eine erfindungsgemäß ausgeführte Dampfkraftanlage beispielsweise auch nur einen oder mehrere MD/ND-Regel-Bypässe (B) oder nur den HD-Regel-Bypass (A) aufweisen.The execution The invention is not limited to the embodiment shown in the drawing limited. Rather, a variety of variants are conceivable, which also in Deviating design of the invention specified in the claims Make use. For example, a steam power plant designed according to the invention can also be used only one or more MD / ND control bypasses (B) or only the HD control bypass (A).

11: Dampferzeugersteam generator
22: Überhitzersuperheater
33: ZwischenüberhitzerReheater
44: Hochdruck-Teil der TurbineHigh-pressure part the turbine
55: Mitteldruck-Teil der TurbineIntermediate-pressure part the turbine
66: Niederdruck-Teil der TurbineLow-pressure the turbine
77: Generatorgenerator
88th: Kondensatorcapacitor
99: HD-Bypass-LeitungHD bypass line
1010: HD-Regel-Bypass-LeitungHD usually bypass line
1111: MD/ND-Bypass-LeitungMD / ND bypass line
1212: MD/ND-Regel-Bypass-LeitungMD / ND Rule bypass line
1313: HD-RegelventilHP control valve
1414: MD/ND-RegelventilMD / ND-control valve
1515: HD-Bypass-AbsperrventilHD bypass shutoff valve
1616: HD-Regel-Bypass-AbsperrventilHD usually bypass shutoff valve
1717: HD-Bypass-DruckreduziereinrichtungHD bypass pressure reducing
1818: HD-Regel-Bypass-DruckreduziereinrichtungHD usually bypass pressure reducing
1919: HD-Bypass-KühleinrichtungHD bypass cooling device
2020: HD-Regel-Bypass-KühleinrichtungHD usually bypass cooling device
2121: MD/ND-Bypass-AbsperrventilIP / LP bypass shutoff valve
2222: MD/ND-Regel-Bypass-AbsperrventilMD / ND-rule bypass shutoff valve
2323: MD/ND-Bypass-DruckreduziereinrichtungIP / LP bypass pressure reducing
2424: MD/ND-Regel-Bypass-DruckreduziereinrichtungMD / ND-rule bypass pressure reducing
2525: MD/ND-Bypass-KühleinrichtungIP / LP Bypass cooling device
2626: MD/ND-Regel-Bypass-KühleinrichtungMD / ND-rule bypass cooling device
2727: TurbinenanfahrleitungTurbinenanfahrleitung
2828: Regelventilcontrol valve
2929: Kühleinrichtungcooling device
3030: Speisewasserbehälter (Entgaser)Feedwater tank (degasser)
3131: SpeisewasserpumpeFeedwater pump

Claims

Steam power plant, comprising a steam generator ( 1 ), a steam turbine and a condenser ( 8th ), wherein at least one bypass line ( 9 . 11 ) and / or a turbine approach line ( 27 ) are present for bypassing at least one pressure stage of the steam turbine / is, characterized in that at least one further bypass line ( 10 . 12 ), which serves to regulate the power of the steam power plant and at least one pressure stage ( 4 . 5 . 6 ) of the steam turbine is connected in parallel, this further bypass line ( 10 . 12 ) only for a partial flow of a maximum permissible, the at least one parallel-connected steam turbine pressure stage ( 4 . 5 . 6 ) is designed to be supplied steam mass flow.

Steam power plant according to claim 1, characterized in that the at least one further bypass line ( 10 ) a high-pressure part ( 4 ) of the steam turbine is connected in parallel and only for a partial flow of a maximum permissible, the high-pressure part ( 4 ) is designed to be supplied steam mass flow.

Steam power plant according to claim 1 or 2, characterized in that the at least one further bypass line ( 12 ) a medium-pressure part ( 5 ) and / or low pressure part ( 6 ) of the steam turbine is connected in parallel and only for a partial flow of a maximum permissible, the medium-pressure part ( 5 ) or low pressure part ( 6 ) is designed to be supplied steam mass flow.

Steam power plant according to claim 3, characterized in that the at least one further bypass line ( 12 ) in the condenser ( 8th ) opens.

Steam power plant according to claim 3, characterized in that the at least one further bypass line ( 12 ) opens into a separate capacitor.

Steam power plant according to one of claims 1 to 5, characterized in that the at least one further bypass line ( 10 . 12 ) with its own shut-off valve ( 16 . 22 ) is provided.

Steam power plant according to claim 6, characterized in that the shut-off valve ( 16 . 22 ) is a quick-closing shut-off valve.

Steam power plant according to claim 6 or 7, characterized in that in addition to the shut-off valve ( 16 . 22 ) a fast-closing control valve is provided.

Steam power plant according to one of claims 1 to 8, characterized in that the mindes at least one additional bypass line ( 10 . 12 ) at least one pressure reducing device ( 18 . 24 ) for reducing the pressure of the steam.

Steam power plant according to claim 9, characterized in that the at least one pressure reducing device ( 18 . 24 ) has an adjustment device by means of which the mass flow of the steam can be adjusted.

Steam power plant according to one of claims 1 to 10, characterized in that the at least one further bypass line ( 10 . 12 ) at least one cooling device ( 20 . 26 ) for cooling the steam.

Steam power plant according to claim 11, characterized in that the cooling device ( 20 . 26 ) is designed for the injection of water into the vapor.

Method for regulating the power of a steam power plant, comprising a steam generator, a steam turbine and a condenser, wherein at least one bypass line ( 9 . 11 ) and / or a turbine approach line ( 27 ) are present for bypassing at least one pressure stage of the steam turbine / is, characterized in that the at least one bypass line ( 9 . 11 ), the turbine approach line ( 27 ) and / or at least one partial flow bypass line ( 10 . 12 ) is used for power control of the steam power plant, wherein the at least one partial flow bypass line ( 10 . 12 ) a high-pressure part ( 4 ) of the steam turbine or a medium-pressure part ( 5 ) and / or low pressure part ( 6 ) of the steam turbine connected in parallel and only for a partial flow of a maximum allowable, the / each turbine part / parts ( 4 . 5 . 6 ) is designed to be supplied steam mass flow.

A method according to claim 13, characterized in that the net power of the steam power plant by partially opening the at least one bypass line ( 9 . 11 ) and / or by opening the at least one partial flow bypass line ( 10 . 12 ) and / or the turbine approach line ( 27 ) is reduced by an amount that should be available in addition to the frequency support in case of need.

A method according to claim 13 or 14, characterized in that in case of a required increase in the power of the steam power plant, the at least one bypass line ( 9 . 11 ) and / or the at least one partial flow bypass line ( 10 . 12 ) and / or the turbine approach line ( 27 ) is partially or completely closed.

A method according to claim 15, characterized in that the partial or complete closing by means of fast closing valves ( 15 . 16 . 21 . 22 ) is carried out.

Method according to one of claims 13 to 16, characterized in that via the at least one partial flow bypass line ( 10 . 12 ) passed steam at low pressure level back into the turbine or is deposited in a separate capacitor.