DE102011078193A1

DE102011078193A1 - Additional control tap for a preheater to improve the system dynamics and frequency control in a steam power plant

Info

Publication number: DE102011078193A1
Application number: DE201110078193
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Wiesenmüller
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2011-06-28
Filing date: 2011-06-28
Publication date: 2013-01-03
Also published as: CN103717846A; CN103717846B; WO2013000720A3; WO2013000720A2; EP2712393A2; RU2014102615A

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren für eine Anzapfung für einen Vorwärmer eines Dampfkraftwerks sowie einen Wasser-Dampf-Kreislauf bei einem Dampfkraftwerk. Gemäß der Erfindung wird an einer Turbine des Dampfkraftwerks ein höherenergetischer Dampf angezapft und dieser einem an der Turbine angezapften niederenergetischen Dampf zugemischt. Das Dampfgemisch aus dem niederenergetischen und dem zugemischten höherenergetischen Dampf wird einem Vorwärmer, insbesondere einem Hochdruckvorwärmer, im Speziellen einer letzten Hochdruckvorwärmstufe des Hochdruckvorwärmers, des Dampfkraftwerks, insbesondere zu einer Erwärmung eines durch den Vorwärmer strömenden Speisewassers, zugeführt. Durch ein insbesondere geregeltes und/oder gesteuertes Zumischen des höherenergetischen Dampfes zu dem niederenergetischen Dampf (Regelanzapfung) lässt sich insbesondere im Teillastbetrieb des Dampfkraftwerks durch eine Temperaturänderung des niederenergetischen Dampfes eine schnelle Leistungsänderung bei dem Dampfkraftwerk erzielen.The invention relates to a method for a tap for a preheater of a steam power plant and a water-steam cycle in a steam power plant. According to the invention, a higher-energy steam is tapped on a turbine of the steam power plant and admixed to a low-energy steam tapped on the turbine. The vapor mixture of the low-energy and the admixed higher-energy steam is fed to a preheater, in particular a high-pressure preheater, in particular a last high-pressure preheating stage of the high-pressure preheater, the steam power plant, in particular for heating a feedwater flowing through the preheater. By a particular regulated and / or controlled mixing of the higher-energy steam to the low-energy steam (Regelanzapfung) can be achieved in particular in part-load operation of the steam power plant by a temperature change of the low-energy steam, a rapid change in performance at the steam power plant.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren für eine Anzapfung für einen Vorwärmer, insbesondere für einen Hochdruckvorwärmer, eines Dampfkraftwerks, insbesondere eines Kohlekraftwerks, sowie einen Wasser-Dampf-Kreislauf bei einem Dampfkraftwerk. The invention relates to a method for a tap for a preheater, in particular for a high-pressure preheater, a steam power plant, in particular a coal-fired power plant, and a water-steam cycle in a steam power plant.

Dampfkraftwerke bzw. thermische Kraftwerke sind weithin bekannt, beispielsweise aus http://de.wikipedia.org/wiki/Dampfkraftwerk (erhältlich am 22.06.2011). Steam power plants or thermal power plants are well known, for example http://de.wikipedia.org/wiki/Dampfkraftwerk (available on 22.06.2011).

Ein Dampfkraftwerk ist eine Bauart eines Kraftwerks zur Stromerzeugung aus fossilen Brennstoffen, bei der eine thermische Energie von Wasserdampf in einer Dampfturbine in Bewegungsenergie umgesetzt und weiter in einem Generator in elektrische Energie umgewandelt wird. A steam power plant is a type of power plant for power generation from fossil fuels, in which a thermal energy of steam in a steam turbine is converted into kinetic energy and further converted into electrical energy in a generator.

Bei einem solchen Dampfkraftwerk wird der zum Betrieb der Dampfturbine notwendige Wasserdampf zunächst in einem Dampfkessel aus, in der Regel zuvor gereinigtem und aufbereitetem, (Speise-)Wasser erzeugt. Durch weiteres Erwärmen des Dampfes in einem Überhitzer nehmen Temperatur und spezifisches Volumen des Dampfes zu. In such a steam power plant, the steam necessary for operating the steam turbine is first generated in a steam boiler, usually previously cleaned and treated, (feed) water. By further heating the steam in a superheater, the temperature and specific volume of the steam increase.

Vom Dampfkessel aus strömt der Dampf über Rohrleitungen in die Dampfturbine, wo er einen Teil seiner zuvor aufgenommenen Energie als Bewegungsenergie an die Turbine abgibt. An die Turbine ist ein Generator angekoppelt, der mechanische Leistung in elektrische Leistung umwandelt. From the steam boiler, the steam flows via pipelines into the steam turbine, where it delivers part of its previously absorbed energy as kinetic energy to the turbine. To the turbine, a generator is coupled, which converts mechanical power into electrical power.

Danach strömt der entspannte und abgekühlte Dampf in den Kondensator, wo er durch Wärmeübertragung an die Umgebung kondensiert und sich als flüssiges Wasser sammelt. Thereafter, the expanded and cooled vapor flows into the condenser, where it condenses by heat transfer to the environment and collects as liquid water.

Über Kondensatpumpen und Vorwärmern hindurch wird das Wasser in einen Speisewasserbehälter zwischengespeichert und dann über eine Speisepumpe erneut dem Dampfkessel zugeführt, womit ein Kreislauf geschlossen wird. Through condensate pumps and preheaters through the water is temporarily stored in a feedwater tank and then fed via a feed pump to the boiler again, making a circuit is closed.

Man unterscheidet verschiedene Dampfkraftwerksarten, wie beispielsweise Kohlekraftwerke, Ölkraftwerke, Gas-und-Dampf-Kombikraftwerke (GuD-Kraftwerke). A distinction is made between different types of steam power plants, such as coal-fired power plants, oil-fired power plants, gas-and-steam combined-cycle power plants (CCGTs).

Ein Kohlekraftwerk ist eine spezielle Form des Dampfkraftwerkes, bei welchem Kohle als hauptsächlicher Brennstoff zur Dampferzeugung verwendet wird. Man kennt solche kohlebefeuerten Kraftwerke für Braunkohle wie auch für Steinkohle. A coal-fired power plant is a special form of steam power plant in which coal is used as the main fuel for steam generation. Such coal-fired power plants are known for lignite as well as hard coal.

In einem solchen Kohlekraftwerk wird entsprechend beschriebenem allgemeinen Kreislauf eines Dampfkraftwerkes zuerst in einer Kohlemühle Braun- oder Steinkohle gemahlen und getrocknet. Dieses wird dann in einen Brennerraum einer Staubfeuerung eingeblasen und dort vollständig verbrannt. Dadurch frei werdende Wärme wird von einem Wasserrohrkessel aufgenommen und wandelt das eingespeiste (Speise-)Wasser in Wasserdampf um. In such a coal power plant according to the described general cycle of a steam power plant is first ground in a coal mill brown or hard coal and dried. This is then blown into a burner room of a dust firing and completely burned there. This released heat is absorbed by a water tube boiler and converts the fed (feed) water into water vapor.

Der Wasserdampf strömt über Rohrleitungen zur Dampfturbine, in der er einen Teil seiner Energie durch Entspannung als Bewegungsenergie an die Turbine abgibt. Durch den an die Turbine gekoppelten Generator wird die mechanische Leistung dann in elektrische Leistung umwandelt, welche als elektrischer Strom in ein Stromnetz eingespeist wird. The water vapor flows via pipelines to the steam turbine, where it releases a part of its energy by relaxation as kinetic energy to the turbine. By coupled to the turbine generator, the mechanical power is then converted into electrical power, which is fed as electrical power in a power grid.

In der Regel unterhalb der Turbine ist der Kondensator angeordnet, in dem der Dampf – nach Entspannung in der Turbine – den größten Teil seiner Wärme an das Kühlwasser überträgt. Während dieses Vorganges verflüssigt sich der Dampf durch Kondensation. Usually below the turbine, the condenser is arranged, in which the steam - after relaxation in the turbine - transfers most of its heat to the cooling water. During this process, the vapor liquefies by condensation.

Die Speisewasserpumpe fördert das entstandene flüssige Wasser als Speisewasser erneut in den Wasserrohrkessel, womit der Kreislauf geschlossen ist. The feed water pump promotes the resulting liquid water as feed water again in the water tube boiler, whereby the circuit is closed.

Sämtliche in einem Dampfkraftwerk bzw. Kohlekraftwerk anfallenden Informationen, wie beispielsweise Messwerte, Prozess- oder Zustandsdaten, werden in einer Leitwarte angezeigt und dort, meist in einer zentralen Recheneinheit, ausgewertet, wobei Betriebszustände einzelner Kraftwerkskomponenten angezeigt, ausgewertet, kontrolliert, gesteuert und/oder geregelt werden. All information obtained in a steam power plant or coal-fired power plant, such as measured values, process or status data are displayed in a control room and evaluated there, usually in a central processing unit, operating states of individual power plant components displayed, evaluated, controlled, controlled and / or regulated become.

Über Steuerorgane kann ein Kraftwerkspersonal in einen Betriebsablauf des Kohlekraftwerks eingreifen, beispielsweise durch Öffnen oder Schließen einer Armatur oder eines Ventils oder auch durch eine Veränderung einer zugeführten Brennstoffmenge. Via control organs, a power plant operator can intervene in an operation of the coal power plant, for example by opening or closing a valve or a valve or by changing a quantity of fuel supplied.

Zentraler Bestandteil einer solchen Leitwarte ist ein Leitrechner, auf welchem eine Blockführung, eine zentrale Kontroll- bzw. Steuer- und/oder Regeleinheit, implementiert ist, mittels welcher eine Kontrolle, eine Steuerung und/oder eine Regelung des Dampf- bzw. Kohlekraftwerks durchgeführt werden kann. Central part of such a control room is a host computer on which a block management, a central control or control and / or regulating unit is implemented, by means of which a control, a control and / or a regulation of the steam or coal power plant are performed can.

In einem deregulierten Strommarkt gewinnen ein flexibler Lastbetrieb von Kraftwerken und Einrichtungen zur Frequenzregelung in Stromnetzen für den Kraftwerksbetrieb immer mehr an Bedeutung. In a deregulated electricity market, flexible load operation of power plants and devices for frequency control in power grids for power plant operation is becoming more and more important.

Hinsichtlich der Frequenzregelung in Stromnetzen unterscheidet man verschiedene Arten der Frequenzregelung, beispielsweise eine Primärregelung und eine Sekundärregelung mit oder ohne sogenanntem Totband. With regard to frequency control in power grids, a distinction is made between different types of frequency control, for example one Primary control and secondary control with or without so-called deadband.

Da elektrische Energie auf dem Weg vom Erzeuger zum Verbraucher nicht gespeichert werden kann, muss Stromerzeugung und Stromverbrauch in jedem Augenblick im Stromnetz im Gleichgewicht stehen, d.h. es muss genau so viel elektrische Energie erzeugt werden, wie verbraucht wird. Die Frequenz der elektrischen Energie ist dabei die integrierende Regelgröße und nimmt den Netzfrequenznennwert an, solange sich Stromerzeugung und Stromverbrauch im Gleichgewicht befinden. Die Drehzahlen der an einem Stromnetz angeschlossenen Kraftwerksgeneratoren sind mit dieser Netzfrequenz synchronisiert. Since electrical energy can not be stored en route from the producer to the consumer, power generation and power consumption must be balanced in the grid at all times, i. It must be just as much electrical energy generated, as is consumed. The frequency of the electrical energy is the integral control variable and assumes the mains frequency rating as long as power generation and power consumption are in balance. The speeds of the power plant generators connected to a power grid are synchronized with this grid frequency.

Kommt es zu einem bestimmten Zeitpunkt zu einem Erzeugungsdefizit im Stromnetz, so wird dieses Defizit zunächst durch eine in Schwungmassen von rotierenden Maschinen (Turbinen, Generatoren) enthaltene Energie gedeckt. Die Maschinen werden dadurch abgebremst, wodurch deren Drehzahl und damit die (Netz-)Frequenz weiter sinken. If there is a generation deficit in the power grid at a certain point in time, this deficit is initially covered by energy contained in flywheels of rotating machinery (turbines, generators). As a result, the machines are braked, as a result of which their speed and thus the (network) frequency continue to drop.

Wird diesem Absinken der Netzfrequenz nicht durch geeignete Leistungs- bzw. Frequenzregelung im Stromnetz entgegengewirkt, würde dies zum Netzzusammenbruch führen. Failure to counteract this drop in grid frequency by appropriate power or frequency regulation in the grid would lead to grid collapse.

Innerhalb des sogenannten Totbandes im Bereich kleiner Frequenzabweichungen von bis zu +/–0.07–0.1 Hz erfolgen im Normalfall keinerlei Regeleingriffe. Möglich ist in diesem Bereich lediglich eine verzögerte langsame Gegensteuerung zur Kompensation bleibender Abweichungen zwischen Erzeugung und Verbrauch. Within the so-called dead band in the range of small frequency deviations of up to +/- 0.07-0.1 Hz normally no control interventions take place. It is possible in this area only a delayed slow counter-control to compensate for remaining deviations between generation and consumption.

Größere Frequenzabweichungen im Bereich von 0.1–3.0 Hz, beispielsweise hervorgerufen durch Kraftwerksausfälle und Schwankungen im Stromverbrauch, werden durch die Primärregelung auf die an der Primärregelung beteiligten Kraftwerke im gesamten Stromnetz aufgeteilt. Diese stellen dafür eine sogenannte Primärregelreserve, also eine Leistungsreserve, zur Verfügung, welche von den beteiligten Kraftwerken automatisch an das Stromnetz abgegeben wird, um dadurch das Ungleichgewicht zwischen Erzeugung und Verbrauch innerhalb von Sekunden durch Regelung der Erzeugung auszugleichen. Larger frequency deviations in the range of 0.1-3.0 Hz, caused for example by power plant failures and fluctuations in power consumption, are distributed by the primary control system to the power plants involved in primary control throughout the power grid. These provide for a so-called primary control reserve, ie a power reserve available, which is automatically discharged from the power plants involved in the power grid, thereby to compensate for the imbalance between production and consumption within seconds by regulating the production.

Die Primärregelung dient damit der Stabilisierung der Netzfrequenz bei möglichst kleiner Abweichung, jedoch auf einem von einem vorgegebenen Netzfrequenznennwert abweichenden Niveau. The primary control thus serves to stabilize the grid frequency with as small a deviation as possible, but at a level deviating from a predetermined nominal grid frequency value.

Die sich an die Primärregelung anschließende Sekundärregelung hat die Aufgabe, das Gleichgewicht zwischen den Stromerzeugern und -verbrauchern im Stromnetz wieder herzustellen und dadurch die Netzfrequenz wieder auf den vorgegebenen Netzfrequenznennwert, z. B. 50 Hz, zurückzuführen. The adjoining the primary control secondary control has the task to restore the balance between the generators and consumers in the power grid and thus the network frequency back to the predetermined power frequency nominal value, z. B. 50 Hz, due.

Die an der Sekundärregelung beteiligten Kraftwerke stellen hierzu eine Sekundärregelreserve zur Verfügung, um die Netzfrequenz wieder auf den Netzfrequenznennwert zurückzuführen und das Gleichgewicht im Stromnetz wieder herzustellen. For this purpose, the power plants involved in the secondary control provide a secondary control reserve in order to return the grid frequency to the nominal grid frequency and restore the balance in the power grid.

Wohingegen die Anforderung der Primärregelreserve und die Abgabe der Primärregelreserve in das Stromnetz automatisch durch die Regeleinrichtungen der an der Primärregelung beteiligten Kraftwerke erfolgt (das Stromnetz als solches bzw. die Frequenzänderung im Stromnetz (er-)fordert die Primärregelreserve), wird die Sekundärregelung durch einen übergeordneten Netzregler im Stromnetz bei den an der Sekundärregelung beteiligten Kraftwerken angefordert – und dann auf diese Anforderung von den Kraftwerken in das Stromnetz abgegeben. Whereas the requirement of the primary control reserve and the discharge of the primary control reserve into the electricity network is automatically carried out by the control equipment of the power plants involved in the primary control (the power grid as such or the frequency change in the power grid requires the primary control reserve), the secondary control is provided by a higher-level power supply Grid controller in the power grid at the power plants involved in the secondary control requested - and then submitted to this request from the power plants in the power grid.

Zum Teil ist die Bereitstellung von Frequenz- bzw. Primär- und/oder Sekundärregelreserve für die Kraftwerke in – durch nationale Vorschriften – bestimmtem Umfang verpflichtend; von den Kraftwerken zur Verfügung gestellte Regelreserven werden den Kraftwerken in der Regel als spezielle Netzdienstleistungen vergütet. In part, the provision of frequency or primary and / or secondary control reserve for the power plants in - by national regulations - certain extent mandatory; Control reserves provided by the power plants are usually remunerated to the power plants as special network services.

Selbst für große moderne Wärmekraftanlagen mit überkritischen Dampferzeugern, welche üblicherweise in einem Grundlastbetrieb fahren, kann eine Teilnahme an der Frequenzregelung oder einem Nicht-Grundlastbetrieb wirtschaftlich attraktiv sein. Auch wird mit einem Ausbau von regenerativen Energien (Windenergie) eine Verschärfung von Anforderungen an eine Regelfähigkeit selbst großer Kraftwerkseinheiten erwartet. Even for large modern thermal power plants with supercritical steam generators which usually operate in a base load mode, participation in frequency control or non-base load operation may be economically attractive. An expansion of renewable energy sources (wind energy) is also expected to exacerbate the requirements for the controllability of even large power plant units.

Ferner ist bekannt, dass eine, beispielsweise im Falle einer Frequenzregelung erforderliche, Leistungssteigerung eines Kohlekraftwerks aus einem beliebigen Leistungspunkt heraus wesentlich länger dauert („Leistungsträgheit“), als beispielsweise bei Pumpspeicher- oder Gaskraftwerken, bei denen die Leistung bei Bedarf im Sekundenbereich abgerufen werden kann. Furthermore, it is known that a, for example, in the case of a frequency control required, power increase of a coal power plant from any power point out takes much longer ("power inertia"), as for example in pumped storage or gas power plants, where the power can be accessed in seconds if required ,

Ein Grund für diese „Leistungsträgheit“ bei Kohlekraftwerken ist eine „thermische Trägheit“ des Brennstoffs Kohle. D.h., eine Änderung der Kohlebefeuerung führt erst nach einer längeren Verzögerung, d.h. nach einer Verzögerung in einem Minutenbereich, zu einer Leistungsänderung des Kohlekraftwerks (Änderung einer Wirkleistung des Kohlekraftwerks oder einer ausgekoppelten Wärmeleistung (Prozessdampf)), was in erster Linie an einem zeitaufwendigen Vorgang einer Kohlezufuhr und -zerkleinerung liegt. Leistungen und auch Leistungserhöhungen, wie im Falle von Regelreserven, können so nur zeitverzögert in die entsprechenden Strom- bzw. Verteilnetze abgegeben werden. One reason for this "inertia" in coal power plants is a "thermal inertia" of the fuel coal. That is, a change in coal firing leads to a change in power of the coal-fired power plant (change in active power of the coal-fired power plant or a decoupled heat output (process steam)) only after a long delay, ie after a delay in a minute range, which is primarily due to a time-consuming process Coal feed and crushing is. Achievements and also performance increases, as in the case of control reserves, can be delivered only with a time delay in the appropriate power or distribution networks.

Diese auf diese Weise von Kohlekraftwerken fahrbaren Leistungsrampen bzw. Leistungsgradienten sind zwar moderat; dennoch können Netzanschlussbedingungen von derzeit in Deutschland gültigen Transmission Codes (Mindestanforderung) mit beispielsweise einer geforderten Primärregelreserve von 2 % Leistungssteigerung in 30 Sekunden erfüllt werden. These power ramps or power gradients drivable by coal-fired power plants in this way are moderate; nevertheless, grid connection conditions of transmission codes (minimum requirement) currently valid in Germany with, for example, a required primary control reserve of 2% power increase can be met in 30 seconds.

Gelänge es, eine höhere Frequenz- bzw. Primär- und/oder Sekundärregelreserve bei einem Kohlekraftwerk bereitzustellen als nach den nationalen Vorschriften mindestens erforderlich, könnte diese von einem Kohlekraftwerksbetreiber mit entsprechend höherem Gewinn vermarktet werden. If it were possible to provide a higher frequency or primary and / or secondary control reserve at a coal-fired power station than required by national regulations, this could be marketed by a coal-fired operator with a correspondingly higher profit.

Darüber hinaus gibt es Länder, welche – je nach Größe des Netzes und Struktur von Stromerzeugungseinheiten – von Haus aus höhere Leistungsgradienten bzw. Frequenzregelreserven von Kraftwerken als Netzanschlussbedingungen für ihre Netze fordern. Beispielsweise fordert ein britischer Grid Code eine 10 % Leistungssteigerung innerhalb von 10 Sekunden. In addition, there are countries which - depending on the size of the network and the structure of power generation units - require higher power gradients or frequency control reserves of power plants as grid connection conditions for their grids. For example, a British grid code requires a 10% increase in performance within 10 seconds.

Zur Beschleunigung von Leistungsänderungen im Rahmen der Frequenzregelung bzw. Primär- und/oder der Sekundärregelung bei Kohlekraftwerken ist es bekannt ( „Flexible Load Operation and Frequency Support for Steam Turbine Power Plants“, Wichtmann et al., VGB PowerTech 7/2007, Seiten 49–55 ), schnell wirkende Zusatzmaßnahmen einzusetzen, welche auf die Nutzung von im Prozessmedium des kohlebefeuerten Kraftwerks, d.h. im Speisewasser bzw. Wasserdampf, enthaltener Energie beruhen, wie Drosselung von Hochdruck-Turbinenregelventile, Überlasteinleitung zur Hochdruckteilturbine, Kondensatstau, speisewasserseitige Umgehung von Hochdruckvorwärmern sowie Androsselung der Anzapfdampfleitungen zu den Hochdruckvorwärmern. For acceleration of power changes in the context of frequency control or primary and / or secondary control in coal power plants, it is known ( "Flexible Load Operation and Frequency Support for Steam Turbine Power Plants", Wichtmann et al., VGB Power Tech 7/2007, pages 49-55 ), to use fast-acting additional measures based on the use of energy contained in the process medium of the coal-fired power plant, ie in the feedwater or water vapor, such as throttling of high-pressure turbine control valves, overload introduction to high-pressure turbine section, condensate backflow, bypassing of high-pressure preheaters and throttling the bleed steam lines to the high pressure preheaters.

Dieser Prozessmedium immanente Energiespeicher ist allerdings begrenzt, so dass auch die dadurch zur Verfügung stellbare Regelreserve begrenzt ist. Hinzu kommt, dass dadurch auch der Betriebsbereich, innerhalb dessen eine Frequenzregelung möglich ist, entsprechend begrenzt ist. However, this process medium inherent energy storage is limited, so that the thus available adjustable control reserve is limited. In addition, this also limits the operating range within which a frequency control is possible.

Weiterhin ist es bekannt, dass bei Dampfkraftwerken bzw. Kohlekraftwerken Feuerstörungen auftreten, welche zu einem unruhigen Anlagenbetrieb führen. Hier ist es Aufgabe, diese Störungen bzw. Betriebsschwankungen auszuregeln, um den Anlagenbetrieb zu verstetigen und die Anlagendynamik zu optimieren. Furthermore, it is known that fire damage occurs in steam power plants or coal power plants, which lead to a turbulent plant operation. Here it is the task to correct these disturbances or operational fluctuations in order to stabilize the plant operation and to optimize the system dynamics.

Üblicherweise erfolgt die Ausregelung dieser Störungen bzw. Schwankungen dadurch, dass die Feuerung entsprechend verändert wird. D.h., man nutzt diejenige Stellgröße, welche die Störungen verursacht, um die Störungen auszugleichen. Auch dieser Ausgleich führt zu einem unruhigen Anlagenbetrieb. Usually, the compensation of these disturbances or fluctuations takes place in that the firing is changed accordingly. That is, one uses the manipulated variable that causes the interference to compensate for the disturbances. This compensation also leads to a turbulent plant operation.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, welche es ermöglichen, das dynamische Anlagenverhalten eines Dampfkraftwerks, insbesondere eines Kohlekraftwerks, zu verbessern. Auch liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Frequenzregelung bei einem Dampfkraftwerk bzw. Kohlekraftwerk, insbesondere die Leistungsänderungsgeschwindigkeit und/oder den Leistungsumfang, d.h. die Leistungsregelreserve, zu verbessern. The invention has for its object to provide a method and an apparatus which make it possible to improve the dynamic system behavior of a steam power plant, in particular a coal-fired power plant. The invention is also based on the object, the frequency control in a steam power plant or coal power plant, in particular the rate of change of performance and / or the scope of performance, i. the reserve power reserve, to improve.

Die Aufgabe wird durch das Verfahren für eine Anzapfung für einen Vorwärmer, insbesondere für einen Hochdruckvorwärmer, eines Dampfkraftwerks, insbesondere eines Kohlekraftwerks, sowie durch einen Wasser-Dampf-Kreislauf bei einem Dampfkraftwerk, insbesondere einem Kohlekraftwerk, mit den Merkmalen gemäß dem jeweiligen unabhängigen Patentanspruch gelöst. The object is achieved by the method for a tap for a preheater, in particular for a high-pressure preheater, a steam power plant, in particular a coal power plant, and by a water-steam cycle in a steam power plant, in particular a coal-fired power plant, having the features according to the respective independent claim ,

Gemäß dem erfindungemäßen Verfahren wird an einer Turbine des Dampfkraftwerks ein höherenergetischer Dampf angezapft und dieser einem an der Turbine angezapften niederenergetischen Dampf zugemischt. According to the method according to the invention, a higher-energy steam is tapped on a turbine of the steam power plant and admixed with it to a low-energy steam tapped on the turbine.

Dabei sind die relativen Begriffe „höher“ und „nieder“ jeweils in Bezug auf die beiden angezapften Dämpfe zu verstehen. Der angezapfte zugemischte Dampf ist demzufolge energetisch höher als der angezapfte Dampf, dem der energetisch höhere Dampf zugemischt wird. So weist beispielsweise der angezapfte zugemischte Dampf einen höheren Druck und/oder eine höhere Temperatur auf als der angezapfte Dampf, dem zugemischt wird. The relative terms "higher" and "lower" are to be understood respectively with respect to the two tapped vapors. The tapped mixed steam is therefore energetically higher than the tapped steam to which the higher energy steam is added. For example, the tapped mixed steam has a higher pressure and / or a higher temperature than the tapped steam to which it is mixed.

Nach oben hin begrenzt bzw. als zumischbarer, energiereichster Dampf kann dabei der in die Turbine bzw. in die Hochdruckturbine einströmende Frischdampf verwendet werden. Angezapft an der Turbine mag in diesem Zusammenhang auch so verstanden werden, dass die Anzapfung nicht nur unmittelbar an der Turbine/Turbineneintritt bzw. an der Hochdruckturbine/Hochdruckturbineneintritt erfolgt, sondern auch an der in die Turbine bzw. in die Hochdruckturbine führende Frischdämpfleitung. Limited to the top or as a mixable, high-energy steam while the fresh steam flowing into the turbine or in the high-pressure turbine can be used. Tapped on the turbine may also be understood in this context that the tap is not only directly on the turbine / turbine inlet or on the high-pressure turbine / high-pressure turbine inlet, but also on the leading into the turbine or in the high-pressure turbine Frischdämpfleitung.

Das Dampfgemisch aus dem niederenergetischen und dem zugemischten höherenergetischen Dampf wird einem Vorwärmer, insbesondere einem Hochdruckvorwärmer, des Dampfkraftwerks, insbesondere zu einer Erwärmung eines durch den Vorwärmer strömenden Speisewassers, zugeführt. Insbesondere erfolgt die Zuführung zu einer letzten Hochdruckvorwärmerstufe. The vapor mixture of the low-energy and the admixed higher-energy steam is a preheater, in particular a high-pressure preheater, the steam power plant, in particular to a heating by the Preheater flowing feedwater, fed. In particular, the supply takes place to a last Hochdruckvorwärmerstufe.

Durch ein insbesondere geregeltes und/oder gesteuertes Zumischen des höherenergetischen Dampfes zu dem niederenergetischen Dampf (Regelanzapfung) lässt sich insbesondere im Leistungsregelbetrieb des Dampfkraftwerks durch eine Temperaturänderung des niederenergetischen Dampfes eine schnelle Leistungsänderung bei dem Dampfkraftwerk erzielen. Insbesondere, wenn die Erfindung im Betrieb der Anlage mitlaufend eingesetzt wird, anstatt – wie sonst üblich – bei Feuerstörungen das Feuer entsprechend nachzufahren, lässt sich durch die Erfindung die Laufruhe der Anlage verbessern. By a particular regulated and / or controlled mixing of the higher-energy steam to the low-energy steam (Regelanzapfung) can be achieved in the power plant operation of the steam power plant by a temperature change of the low-energy steam, a rapid change in performance at the steam power plant. In particular, when the invention is used in the operation of the plant mitlaufend, instead - as usual - nachzufahren fire in accordance with fire dangers, can be improved by the invention, the smoothness of the system.

Regelanzapfung meint dabei, dass durch Steuerung/Regelung die Zumischung des angezapften höherenergetischen Dampfes zu dem angezapften niederenergetischen Dampf exakt dosiert wird, beispielsweise durch exakte Einstellung eines Durchflusses des angezapften höherenergetischen Dampfes. Als Stellgröße einer solchen Regelung kann eine „Economizer“ Eintrittstemperatur oder eine Speisewasserendtemperatur verwendet werden. Die Steuerung/Regelung kann dabei in einer Blockführung der Anlage implementiert sein. Control tapping here means that by control / regulation, the admixture of the tapped higher-energy steam to the tapped low-energy steam is precisely metered, for example, by exact adjustment of a flow of the tapped higher-energy steam. As a manipulated variable of such a control, an "economizer" inlet temperature or a feedwater end temperature can be used. The control / regulation can be implemented in a block management system.

Bei dem erfindungsgemäßen Wasser-Dampf-Kreislauf des Dampfkraftwerks sind eine Turbine sowie ein Vorwärmer, insbesondere ein Hochdruckvorwärmer, in dem Wasser-Dampf-Kreislauf angeordnet. In the water-steam cycle of the steam power plant according to the invention, a turbine and a preheater, in particular a high-pressure preheater, are arranged in the water-steam cycle.

Solche Vorwärmer sind als Hochdruckvorwärmer oder als Niederdruckvorwärmer bekannt. In der Regel sind jeweils mehrere solche Hochdruck- bzw. Niederdruckvorwärmer – als (Vorwärm-)Stufen – hintereinander ausgeführt, in welchen die Erwärmung des dort durchgeleiteten Speisewassers (Hochdruckvorwärmer) oder Kondensats (Niederdruckvorwärmer) über mehrere (Temperatur-)Stufen erfolgt. Such preheaters are known as high-pressure preheaters or low-pressure preheaters. In general, a plurality of such high-pressure or low-pressure preheater - as (preheating) stages - run one behind the other, in which the heating of the there passed through feed water (Hochdruckvorwärmer) or condensate (Niederdruckvorwärmer) over several (temperature) stages.

Weiter ist mit der Turbine eine erste Anzapfleitung verbunden, mit welcher höherenergetischer Dampf an der Turbine anzapfbar ist. Auch ist mit der Turbine eine zweite Anzapfleitung verbunden, mit welcher niederenergetischer Dampf an der Turbine anzapfbar ist. Furthermore, a first tapping line is connected to the turbine, with which higher-energy steam can be tapped on the turbine. Also, a second tap line is connected to the turbine, with which low-energy steam can be tapped on the turbine.

Die erste und die zweite Anzapfleitung sind über eine Mischvorrichtung, beispielsweise über ein einfaches Rohrleitungsverbindungselement, gekoppelt, mit welcher der höherenergetische Dampf aus der ersten Anzapfleitung und der niederenergetische Dampf aus der zweiten Anzapfleitung mischbar sind. The first and second bleed lines are coupled via a mixing device, for example via a simple pipe connection element, with which the higher energy steam from the first bleed line and the low energy steam from the second bleed line are miscible.

Mit der Mischvorrichtung und dem Vorwärmer ist eine Zuführleitung verbunden, mit welcher das Dampfgemisch aus dem höherenergetischen Dampf und dem niederenergetischen Dampf dem Vorwärmer, insbesondere dem Hochdruckvorwärmer, insbesondere der letzten Hochdruckvorwärmerstufe, zuführbar, insbesondere zu einer Erwärmung eines durch den Vorwärmer strömenden Speisewassers zuführbar, ist. With the mixing device and the preheater, a supply line is connected, with which the vapor mixture of the higher energy steam and the low-energy steam to the preheater, in particular the high-pressure preheater, in particular the last Hochdruckvorwärmerstufe, supplied, in particular for heating a flowing through the preheater feed water, is ,

Letzte Hochdruckvorwärmerstufe bezeichnet dabei diejenige Hochdruckvorwärmerstufe bzw. denjenigen Hochdruckvorwärmer, nach welchem das Speisewasser – aus der Vorwärmung – endgültig austritt und dem Dampferzeuger zugeführt wird. Last Hochdruckvorwärmerstufe referred to that high-pressure preheater stage or those high-pressure preheater, after which the feed water - from the preheating - finally exits and the steam generator is supplied.

Vereinfacht ausgedrückt sieht die Erfindung eine Zumischung eines an der Turbine angezapften höherenergetischen Dampfes zu einem an der Turbine angezapften niederenergetischen Dampfes vor, wobei die Energie des niederenergetischen Dampfes, im Speziellen eine Temperatur und ein Druck des niederenergetischen Dampfes, erhöht wird. Das Dampfgemisch wird insbesondere für die Erwärmung des Hochdruckvorwärmers bzw. des durch den Hochdruckvorwärmer geleiteten Speisewassers verwendet. In simple terms, the invention provides for admixing a higher energy steam tapped on the turbine with a low energy steam tapped on the turbine, thereby increasing the energy of the low energy steam, in particular a temperature and a pressure of the low energy steam. The vapor mixture is used in particular for heating the high-pressure preheater or the feed water conducted through the high-pressure preheater.

Im Speziellen erfolgt die Erwärmung in der letzten Hochdruckvorwärmerstufe (auch als höchste Hochdruckvorwärmstufe bezeichnet). Specifically, the heating occurs in the last high pressure preheater stage (also referred to as the highest high pressure preheat stage).

Durch Beteiligung mehrerer oder sämtlicher Hochdruckvorwärmer lassen sich die entsprechenden Temperaturgradienten begrenzen und damit eine entsprechend schonende Anlagenfahrweise sicherstellen. Anders ausgedrückt, hier werden mehrere erfindungsgemäße Regelanzapfungen für wenigstens den letzten Hochdruckvorwärmer, gegebenenfalls für mehrere bzw. sämtliche Hochdruckvorwärmer, vorgesehen. By involving several or all high-pressure preheaters, the corresponding temperature gradients can be limited, thus ensuring a correspondingly gentle system operation. In other words, a plurality of control taps according to the invention are provided for at least the last high-pressure preheater, if appropriate for several or all high-pressure preheaters.

Durch insbesondere geregeltes/gesteuertes Zumischen von höherenergetischem Dampf zu einem niederenergetischen Anzapfdampf (Regelanzapfung) lässt sich insbesondere in einem Teillastbetrieb der Anlage durch Temperaturerhöhung des Anzapfdampfes eine schnelle und gezielte Leistungsänderung der Anlage erreichen. "Schnell" ist in diesem Zusammenhang so zu verstehen, dass sich die Steigerung der Leistung in kurzer Zeit einstellt, d.h. dass ein großer positiver Leistungsgradient gefahren werden kann. „Gezielt“ meint dabei, dass die Leistungsänderung auf einen vorgegebenen Leistungszustand hin geregelt/gesteuert erfolgt. By particularly controlled / controlled admixing of higher-energy steam to a low-energy bleed steam (Regelanzapfung) can be achieved especially by a partial load operation of the system by increasing the temperature of the bleed steam a fast and targeted change in performance of the system. In this context, "fast" is to be understood as meaning that the increase in power takes place in a short time, ie. that a large positive Leistungsgradient can be driven. "Targeted" means that the change in power is regulated / controlled to a given power state.

Die Leistungsänderung bzw. Leistungssteigerung kann dabei im Rahmen einer Frequenz- bzw. Primär- und/oder Sekundärregelung des Dampfkraftwerks, insbesondere des Kohlekraftwerks, oder einer Feuerstörung des Dampfkraftwerks erforderlich sein. The change in performance or increase in performance can in the context of a frequency or primary and / or secondary regulation of Steam power plant, in particular the coal power plant, or a fire failure of the steam power plant may be required.

So kann insbesondere eine Leistungssteigerung im Bereich von 2–15 % einer Nennleistung, insbesondere bevorzugt im Bereich von 2–10 % der Nennleistung, liegen. Thus, in particular, a power increase in the range of 2-15% of a rated power, particularly preferably in the range of 2-10% of the rated power, lie.

Diese Leistungssteigerung ist insbesondere in einem Zeitbereich von 5–600 s, insbesondere bevorzugt im Bereich von 5–30 s, aufzubauen. Die zusätzliche Leistung kann dann während eines weiteren Zeitraumes im Bereich von wenigstens 5–50 min, insbesondere während eines Zeitraumes von 5–30 min gehalten werden. This increase in performance is in particular in a time range of 5-600 s, especially preferably in the range of 5-30 s build. The additional power may then be maintained for a further period of time in the range of at least 5-50 minutes, especially for a period of 5-30 minutes.

Die Regelung/Steuerung kann durch die Blockführung über eine „Economizer“ Eintrittstemperatur oder eine Speisewasserendtemperatur als Stellgröße der Regelung/Steuerung erfolgen. The control / regulation can take place through the block guide via an "economizer" inlet temperature or a feedwater end temperature as a control variable of the control / regulation.

Die Erfindung erweist sich in zahlreicher Hinsicht als erheblich vorteilhaft. The invention proves to be considerably advantageous in many respects.

Durch die Erfindung lassen sich in vorteilhafter und auch in vorteilhaft einfacher Weise das dynamische Anlageverhalten und die Frequenzregelung bei einem Dampfkraftwerk, insbesondere bei einem Kohlekraftwerk, verbessern. The invention makes it possible to improve the dynamic system behavior and the frequency regulation in a steam power plant, in particular in a coal-fired power plant, in an advantageous and advantageously simple manner.

Insbesondere in Kombination mit den bekannten Maßnahmen zur Beschleunigung von Leistungsänderungen im Rahmen der Frequenz- bzw. Primär- und/oder der Sekundärregelung bei Kohlekraftwerken lässt sich so durch die Erfindung der Frequenz- bzw. Primär- und/oder Sekundärregelungsbereich vergrößern. Auch lässt sich durch die Erfindung die Laufruhe der Anlage verbessern. Insbesondere, wenn die Erfindung mitlaufend eingesetzt wird, um kleine Feuerstörungen auszuregeln, anstatt – wie sonst üblich – das Feuer entsprechend nachzufahren. In particular, in combination with the known measures for speeding up power changes in the context of the frequency or primary and / or secondary control in coal power plants can be increased by the invention of the frequency or primary and / or secondary control range. Also can be improved by the invention, the smoothness of the system. In particular, when the invention is used concurrently to correct small fire damage, rather than - as usual - nachzufahren the fire accordingly.

Durch die Beteiligung mehrerer oder sämtlicher Hochdruckvorwärmer lassen sich die entsprechenden Temperaturgradienten begrenzen und damit eine entsprechend schonende Anlagenfahrweise sicherstellen. By involving several or all high-pressure preheaters, the corresponding temperature gradients can be limited, thus ensuring a correspondingly gentle system operation.

Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich auch aus den abhängigen Ansprüchen. Die beschriebenen Weiterbildungen beziehen sich sowohl auf das Verfahren als auch auf die Vorrichtung. Preferred developments of the invention will become apparent from the dependent claims. The developments described relate both to the method and to the device.

Nach einer bevorzugten Weiterbildung werden der höherenergetische Dampf und der niederenergetische Dampf an demselben Turbinenteil der Turbine, insbesondere an einem Hochdruckteil oder an einem Mitteldruckteil der Turbine, angezapft. According to a preferred development, the higher-energy steam and the low-energy steam are tapped on the same turbine part of the turbine, in particular on a high-pressure part or on a medium-pressure part of the turbine.

Auch kann vorgesehen sein, dass unter Verwendung des Dampfgemischs Speisewasser in dem Hochdruckvorwärmer, insbesondere in einer letzten Hochdruckvorwärmstufe, oder auch Kondensat in einem Niederdruckvorwärmer erwärmt wird. It can also be provided that, using the steam mixture, feed water is heated in the high-pressure preheater, in particular in a last high-pressure preheating stage, or else condensate in a low-pressure preheater.

Bei einer weiteren bevorzugten Weiterbildung erfolgt das Zumischen von dem höherenergetischen Dampf zu dem niederenergetischem Dampf geregelt und/oder gesteuert, insbesondere durch eine Blockführung des Dampfkraftwerks und insbesondere unter Verwendung einer „Economizer“ Eintrittstemperatur oder einer Speisewasserendtemperatur als Stellgröße. In a further preferred development, the admixing is controlled and / or controlled by the higher-energy steam to the low-energy steam, in particular by a block guide of the steam power plant and in particular by using an "economizer" inlet temperature or a feedwater end temperature as the manipulated variable.

Weiter kann vorgesehen sein, die Erfindung einzusetzen zu einer Temperaturerhöhung und/oder Druckerhöhung des angezapften niederenergetischen Dampfes, wobei durch die Zumischung des höherenergetischen Dampfes zu dem niederenergetischen Dampf eine Temperatur um insbesondere bis zu ca. 20 Kelvin und/oder ein Druck um insbesondere bis zu ca. 5 bar erhöht wird. Furthermore, it can be provided to use the invention to increase the temperature and / or increase the pressure of the low-energy steam tapped, wherein by the admixture of the higher-energy steam to the low-energy steam, a temperature of in particular up to about 20 Kelvin and / or a pressure in particular up to 5 bar is increased.

Auch kann die Erfindung eingesetzt werden zu einer schnellen, gezielten Leistungsänderung des Dampfkraftwerks, insbesondere des in einem Teillastbetrieb gefahrenen Dampfkraftwerks, wobei die Leistungsänderung durch die Temperaturerhöhung des angezapften niederenergetischen Dampfes bewirkt wird. The invention can also be used for a rapid, targeted power change of the steam power plant, in particular of the steam power plant operated in a partial load operation, wherein the power change is effected by the temperature increase of the tapped low-energy steam.

Weiter kann die Erfindung eingesetzt werden bei einer Frequenzregelung, insbesondere bei einer Sekundär- und/oder einer Primärregelung, bei dem Dampfkraftwerk, wobei durch das Zumischen des höherenergetischen Dampfes zu dem niederenergetischen Dampf eine schnelle Leistungsänderung für eine im Rahmen der Frequenzregelung, insbesondere der Sekundär- und/oder der Primärregelung, angeforderte Leistungsänderung des Dampfkraftwerks bewirkt wird und/oder durch das Zumischen des höherenergetischen Dampfes zu dem niederenergetischen Dampf ein Frequenzregelbereich, insbesondere ein Primär- und/oder Sekundärregelbereich, bei dem Dampfkraftwerk vergrößert wird. Further, the invention can be used in a frequency control, in particular in a secondary and / or a primary control, in the steam power plant, wherein the mixing of the higher-energy steam to the low-energy steam, a rapid change in performance for a in the context of frequency control, in particular the secondary and / or the primary control, requested power change of the steam power plant is effected and / or by mixing the higher-energy steam to the low-energy steam, a frequency control range, in particular a primary and / or secondary control range, is increased in the steam power plant.

Darüber hinaus kann die Erfindung eingesetzt werden für eine Erhöhung einer Laufruhe bei dem Dampfkraftwerk, wobei Feuerstörungen bei dem Dampfkraftwerk durch eine schnelle Leistungsänderung – erzielt durch ein geregeltes und/oder gesteuertes Zumischen des höherenergetischen Dampfes zu dem niederenergetischen Dampf – ausgeregelt werden. In addition, the invention can be used for increasing smoothness in the steam power plant, wherein fire disturbances in the steam power plant by a rapid power change - achieved by a controlled and / or controlled mixing of the higher energy steam to the low-energy steam - are adjusted.

Die Erfindung kann auch eingesetzt werden zusätzlich zu einer Leistungssteigerung bei dem Dampfkraftwerk durch Nutzung einer in einem Prozessmedium des Dampfkraftwerks enthaltenen Energie, insbesondere zusätzlich zu einer Drosselung eines Hochdruck-Turbinenregelventils, einer Überlasteinleitung zu einer Hochdruckteilturbine, einem Kondensatstau, einer speisewasserseitigen Umgehung eines Hochdruckvorwärmers und/oder einer Androsselung einer Anzapfdampfleitung zu dem Hochdruckvorwärmer. The invention may also be used in addition to an increase in power in the steam power plant by using a contained in a process medium of the steam power plant Energy, in particular in addition to a throttling of a high pressure turbine control valve, an overload introduction to a high pressure turbine part, a condensate backwater, a feedwater bypassing a Hochdruckvorwärmers and / or throttling a tapping steam line to the high pressure preheater.

Auch kann die Erfindung eingesetzt werden mitlaufend in einem Betrieb, insbesondere in einem Teillastbetrieb, des Dampfkraftwerks zur Ausregelung von Feuerstörungen des Dampfkraftwerks. The invention can also be used concurrently in an operation, in particular in a partial load operation, of the steam power plant for regulating fire damage of the steam power plant.

Bei einer weiteren bevorzugten Weiterbildung weist der Wasser-Dampf-Kreislauf und/oder die Mischvorrichtung eine Regel-/Steuervorrichtung, insbesondere implementiert in einer Blockführung des Dampfkraftwerks, auf, mit welcher die Mischung des höherenergetischen und des niederenergetischen Dampfes, insbesondere unter Verwendung einer „Economizer“ Eintrittstemperatur oder einer Speisewasserendtemperatur als Stellgröße, regelbar und/oder steuerbar ist. In a further preferred development, the water-steam cycle and / or the mixing device has a control / control device, in particular implemented in a block guide of the steam power plant, with which the mixture of higher energy and low energy steam, in particular using an economizer "Inlet temperature or a feedwater temperature as a manipulated variable, regulated and / or controllable.

Weiter kann nach einer besonderes bevorzugten Weiterbildung vorgesehen werden, dass der Wasser-Dampf-Kreislauf zumindest zwei Einheiten aus jeweils der ersten Anzapfleitung, der zweiten Anzapfleitung, der Mischvorrichtung und der Zuführleitung aufweist und mit jeder von den mindestens zwei Einheiten ein Vorwärmer, insbesondere ein Hochdruckvorwärmer, mit dem jeweiligen Dampfgemisch versorgbar ist. Furthermore, according to a particular preferred development, it can be provided that the water-steam circuit has at least two units each of the first bleed line, the second bleed line, the mixing device and the feed line and with each of the at least two units a preheater, in particular a high-pressure preheater , can be supplied with the respective vapor mixture.

Hier kann weiter vorgesehen sein, dass die zweite Anzapfleitung einer ersten Einheit auch die erste Anzapfleitung einer zweiten Einheit ist. Hierdurch lässt sich eine kaskadenförmige Dampfgemischversorgung der Vorwärmer erreichen, welche einen Bedarf an zusätzlichen Leitungen verringert. It can further be provided here that the second bleed line of a first unit is also the first bleed line of a second unit. As a result, a cascaded vapor mixture supply of the preheater can be achieved, which reduces the need for additional lines.

Besonders bevorzugt können mehrere von solchen Einheiten vorgesehen sein, welche mehrere oder sämtliche Hochdruckvorwärmer, zumindest aber eine letzte Hochdruckvorwärmerstufe, mit dem jeweiligen Dampfgemisch versorgen. Durch Beteiligung mehrerer oder sämtlicher Hochdruckvorwärmer lassen sich die entsprechenden Temperaturgradienten begrenzen und damit eine entsprechend schonende Anlagenfahrweise sicherstellen. Particularly preferably, several of such units may be provided which supply several or all high-pressure preheaters, but at least one last high-pressure preheater stage, with the respective vapor mixture. By involving several or all high-pressure preheaters, the corresponding temperature gradients can be limited, thus ensuring a correspondingly gentle system operation.

Ferner kann ein Dampfkraftwerk, insbesondere Kohlekraftwerk, vorgesehen werden, welches einen erfindungsgemäßen Wasser-Dampf-Kreislauf aufweist. Furthermore, a steam power plant, in particular coal power plant can be provided, which has a water-steam cycle according to the invention.

In Figuren ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, welches im Weiteren näher erläutert wird. In figures, an embodiment of the invention is shown, which will be explained in more detail below.

Es zeigen: Show it:

1 einen Wasser-Dampf-Kreislauf bei einem Kohlekraftwerk gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung, 1 a water-steam cycle in a coal power plant according to an embodiment of the invention,

2 einen Detailausschnitt (HD-Turbinenteil) aus dem Wasser-Dampf-Kreislauf gemäß 1, 2 a detail (HD turbine part) from the water-steam cycle according to 1 .

3 einen weiteren Detailausschnitt (MD-Turbinenteil) aus Wasser-Dampf-Kreislauf gemäß 1. 3 a further detail section (MD turbine part) from water-steam cycle according to 1 ,

Ausführungsbeispiel: Zusätzliche Regelanzapfungen für Hochdruckvorwärmer zur Verbesserung der Anlagendynamik und Frequenzregelung bei einem Dampfkraftwerk (Kohlekraftwerk) (Fig. 1 bis Fig. 3) Embodiment: Additional control taps for high-pressure preheaters for improving the system dynamics and frequency control in a steam power plant (coal power plant) (FIGS. 1 to 3)

1 und 2 und 3 zeigen einen Wasser-Dampf-Kreislauf bzw. Detailausschnitte aus dem Wasser-Dampf-Kreislauf eines kohlebefeuerten Dampfkraftwerks 1. 1 and 2 and 3 show a water-steam cycle or detail of the water-steam cycle of a coal-fired steam power plant 1 ,

Bei diesem kohlebefeuerten Dampfkraftwerk 1, kurz im Folgenden nur Kohlekraftwerk 1, wird nach einer üblichen Kohlebefeuerung in einer Kohlemühle Braun- oder Steinkohle gemahlen und getrocknet. Dieses wird dann in einen Brennerraum einer Staubfeuerung eingeblasen und dort vollständig verbrannt. In this coal-fired steam power plant 1 , in the following only coal-fired power plant 1 , After a conventional coal firing in a coal mill brown or hard coal is ground and dried. This is then blown into a burner room of a dust firing and completely burned there.

Dadurch frei werdende Wärme wird von einem Wasserrohrkessel, kurz Dampferzeuger 2, aufgenommen und wandelt eingespeistes (Speise-)Wasser 3 in Wasserdampf/Hochdruckdampf 4 um. This releases heat from a water tube boiler, shortly steam generator 2 , absorbs and converts fed (feed) water 3 in water vapor / high pressure steam 4 around.

Der im Dampferzeuger 2 erzeugte Hochdruckdampf 4 tritt in den Hochdruckteil 11 der Dampfturbine 10 ein und verrichtet dort unter Entspannung und Abkühlung mechanische Arbeit. The in the steam generator 2 generated high-pressure steam 4 enters the high pressure part 11 the steam turbine 10 and performs there mechanical work under relaxation and cooling.

Zum Erreichen eines hohen Gesamtwirkungsgrades wird der Dampf nach dem Verlassen des Hochdruckteils 11 wieder in den Dampferzeuger 2 geführt und zwischenüberhitzt. Der überhitzte Dampf wird der Turbine 10 im zweiflutigen Mitteldruckteil 12 nochmals zugeführt und verrichtet weitere mechanische Arbeit unter weiterer Entspannung und Abkühlung. To achieve a high overall efficiency of the steam after leaving the high pressure part 11 back to the steam generator 2 led and reheated. The superheated steam becomes the turbine 10 in double-flow medium-pressure section 12 fed again and performs more mechanical work under further relaxation and cooling.

Nach dem Verlassen des Mitteldruckteils 12 strömt der Dampf in die beiden jeweils zweiflutig ausgeführten Niederdruckteile 13, 14 der Dampfturbine 10, wo weitere mechanische Arbeit unter Entspannung und Abkühlung auf Abdampfdruck-Niveau geleistet wird. After leaving the medium pressure section 12 The steam flows into the two double-flow low pressure parts 13 . 14 the steam turbine 10 where further mechanical work is performed under relaxation and cooling to the boil-off pressure level.

Durch den an die Turbine 10 gekoppelten Generator 20 wird die mechanische Leistung dann in elektrische Leistung umgewandelt, welche in Form von elektrischem Strom in ein Stromnetz 21 eingespeist wird. By the to the turbine 10 coupled generator 20 The mechanical power is then converted into electrical power, which is in shape from electricity into a power grid 21 is fed.

Der Abdampf aus der Turbine wird im Kondensator 30 mithilfe des Hauptkühlwassers kondensiert. Das anfallende Hauptkondensat wird von den Hauptkondensatpumpen den Niederdruck(ND)-Vorwärmern 40 und dem Speisewasserbehälter 50 zugeführt und dabei in den Vorwärmstufen 42 jeweils mit Anzapfdampf 41 aus der Turbine 10 bzw. aus den beiden jeweils zweiflutig ausgeführten Niederdruckteilen 13, 14 der Turbine 10 aufgewärmt. The exhaust steam from the turbine is in the condenser 30 condensed with the main cooling water. The resulting main condensate is the main condensate pumps, the low pressure (ND) pre-heating 40 and the feedwater tank 50 fed and thereby in the preheating stages 42 each with bleed steam 41 from the turbine 10 or from the two double-flow low-pressure parts 13 . 14 the turbine 10 warmed up.

Aus dem Speisewasserbehälter 50 entnehmen die beiden Speisewasserpumpen das erforderliche Speisewasser 51 und führen dieses unter Druckerhöhung und weiterer Aufwärmung in den Hochdruck(HD)-Vorwärmern 60 dem Dampferzeuger 2 wieder zu. Zur Aufwärmung wird wieder Anzapfdampf 61 aus der Turbine 10 bzw. aus dem Hochdruckteil 11 und dem zweiflutigen Mitteldruckteil 12 der Turbine 10 verwendet. From the feed water tank 50 remove the two feedwater pumps the required feed water 51 and perform this under pressure increase and further warm up in the high pressure (HD) pre-heaters 60 the steam generator 2 again to. To warm up again tapping steam 61 from the turbine 10 or from the high pressure part 11 and the double-flow medium-pressure part 12 the turbine 10 used.

Zum Erreichen hoher Gesamtwirkungsgrade wird die Vorwärmstrecke aus ND- 40 und HD-Vorwärmern 60 mehrstufig mit jeweils mehreren ND- 42 bzw. HD-Vorwärmern 62 ausgeführt. To achieve high overall efficiencies, the preheat section is made of ND 40 and HD preheaters 60 multi-level, each with several ND 42 or HD preheaters 62 executed.

2 und 3 zeigen die Versorgung der HD-Vorwärmer 60, 62, 63, 64, 65 mit Anzapfdampf 61 bzw. 78, 79 und 95 aus dem Hochdruckteil 11 (2) bzw. aus dem zweiflutigen Mitteldruckteil 12 der Turbine 10 (3). 2 and 3 show the supply of HD preheaters 60 . 62 . 63 . 64 . 65 with tapping steam 61 respectively. 78 . 79 and 95 from the high pressure part 11 ( 2 ) or from the double-flow medium-pressure part 12 the turbine 10 ( 3 ).

Wie 2 zeigt, wird an drei Stellen 71, 72, 73 des Hockdruckteils 11 der Turbine 10 jeweils (Anzapf-)Dampf 75, 76, 77 an der Turbine 10 angezapft. As 2 shows is in three places 71 . 72 . 73 of the high pressure part 11 the turbine 10 each (tap) steam 75 . 76 . 77 at the turbine 10 tapped.

Über die erste Anzapfstelle 71, welche sich nahe an der Eintrittsstelle 74 in dem Hochdruckteil 11 der Turbine 10 befindet, wird energiereicher Anzapfdampf 75 der Turbine 10 abgeführt, welcher dem an der zweiten Anzapfstelle 72 abgeführten, im Vergleich zum Anzapfdampf 75 niederenergetischen Dampf 76 – über einen geregelten Durchflussregler 80 – geregelt zugeführt wird. Dieses Dampfgemisch 78 bzw. dieser Anzapfdampf 78 wird der letzten Hochdruckvorwärmerstufe 63 der HD-Vorwärmern 60 zur Vorwärmung des Speisewassers 51 zugeführt. About the first tapping point 71 , which are close to the entry point 74 in the high pressure part 11 the turbine 10 is, is high-energy bleed steam 75 the turbine 10 discharged, which at the second tapping point 72 discharged, compared to tapping steam 75 low energy steam 76 - via a regulated flow controller 80 - Is fed regulated. This vapor mixture 78 or this tapping steam 78 becomes the last high pressure preheater stage 63 the HD preheaters 60 for preheating the feedwater 51 fed.

Weiter wird, wie 2 zeigt, der an der zweiten Anzapfstelle 72 der Turbine 10 bzw. der Hochdruckstufe 11 der Turbine 10 entnommene Anzapfdampf 76 dem an der dritten Anzapfstelle 73 abgeführten, im Vergleich zum Anzapfdampf 76 niederenergetischen Dampf 77 – über einen geregelten Durchflussregler 80 – geregelt zugeführt. Dieses Dampfgemisch 79 bzw. dieser Anzapfdampf 79 wird der vorletzten Hochdruckvorwärmerstufe 64 der HD-Vorwärmern 60 zur Vorwärmung des Speisewassers 51 zugeführt. Next will, like 2 shows that at the second tapping point 72 the turbine 10 or the high-pressure stage 11 the turbine 10 extracted bleed steam 76 at the third tapping point 73 discharged, compared to tapping steam 76 low energy steam 77 - via a regulated flow controller 80 - fed regulated. This vapor mixture 79 or this tapping steam 79 becomes the penultimate high pressure preheater stage 64 the HD preheaters 60 for preheating the feedwater 51 fed.

Wie 3 zeigt, wird an zwei Stellen 91, 92 des Mitteldruckteils 12 der Turbine 10 ebenfalls jeweils (Anzapf-)Dampf 93, 94 an der Turbine 10 angezapft. As 3 shows will be in two places 91 . 92 of the medium-pressure part 12 the turbine 10 also each (tap) steam 93 . 94 at the turbine 10 tapped.

Über die dortige erste Anzapfstelle 91 wird der Anzapfdampf 93 der Turbine 10 abgeführt, welcher dem an der dortigen zweiten Anzapfstelle 92 abgeführten, im Vergleich zum Anzapfdampf 93 niederenergetischen Dampf 94 – über einen geregelten Durchflussregler 80 – geregelt zugeführt wird. Dieses Dampfgemisch 95 bzw. dieser Anzapfdampf 95 wird einer vor den beiden Hochdruckvorwärmerstufen 63 und 64 liegenden Hochdruckvorwärmerstufe 65 der HD-Vorwärmern 60 zur Vorwärmung des Speisewassers 51 zugeführt. About the local first tapping point 91 becomes the tapping steam 93 the turbine 10 removed, which at the local second tapping point 92 discharged, compared to tapping steam 93 low energy steam 94 - via a regulated flow controller 80 - Is fed regulated. This vapor mixture 95 or this tapping steam 95 becomes one before the two high pressure preheater stages 63 and 64 lying high pressure preheater stage 65 the HD preheaters 60 for preheating the feedwater 51 fed.

Die Regelung/Steuerung der Zumischungen mittels der geregelten Durchflussregler 80 erfolgt durch die Blockführung der Anlage über die Speisewasserendtemperatur als Stellgröße der Regelung/Steuerung. The regulation / control of the admixtures by means of the regulated flow regulators 80 takes place through the block management of the system via the feedwater end temperature as a control variable of the control / regulation.

Die Strömungsführung der Fluide erfolgt mittels komplexer Rohrleitungen 82 bzw. eines komplexen Rohrleitungssystems 82, welches unter anderem im Bereich der Regelanzapfungen zusätzliche Absperrungen 81 zur Strömungsführung vorsieht. The flow of fluids is carried out by means of complex pipelines 82 or a complex pipeline system 82 , which among other things in the field of control taps additional barriers 81 provides for flow guidance.

Hier werden also zusätzliche, jeweils im Druck und Temperatur höherliegende Regelanzapfungen (75 zu 76) bzw. (76 zu 77) bzw. (93 zu 94) für die drei Hochdruckvorwärmerstufen 63, 64 und 65, wenigstens aber der höchsten Hochdruckvorwärmerstufe 63, zu Verfügung gestellt. Durch die energiereicheren Regelanzapfungen lassen sich jeweils Temperaturerhöhungen in etwa um bis zu 20 K bzw. Druckerhöhungen in etwa um bis zu 5 bar in den jeweiligen Dampfgemischen erreichen. So here are additional, each in the pressure and temperature higher control taps ( 75 to 76 ) respectively. ( 76 to 77 ) respectively. ( 93 to 94 ) for the three high pressure preheater stages 63 . 64 and 65 but at least the highest high pressure preheater stage 63 , made available. Due to the higher-energy control taps, it is possible in each case to achieve temperature increases of up to about 20 K or pressure increases of up to about 5 bar in the respective vapor mixtures.

Durch dieses geregelte/gesteuerte Zumischen von höherenergetischem Dampf 75, 76, 93 zum jeweiligen niederenergetischen Anzapfdampf 76, 77, 94 (Zumischungen: 75 zu 76; 76 zu 77; 93 zu 94) lässt sich insbesondere im Teillastbetrieb des Kohlekraftwerks 1 durch Temperaturänderung des Anzapfdampfes eine schnelle und gezielte Leistungsänderung der Anlage erreichen. By this controlled / controlled mixing of higher-energy steam 75 . 76 . 93 to the respective low-energy tapping steam 76 . 77 . 94 (Admixtures: 75 to 76 ; 76 to 77 ; 93 to 94 ) can be particularly in part-load operation of the coal power plant 1 By changing the temperature of the tapping steam, it is possible to achieve a rapid and targeted change in the performance of the system.

Durch die Beteiligung mehrerer oder sämtlicher Hochdruckvorwärmer – in diesem Fall die Hochdruckvorwärmerstufen 63, 64, 65 – lassen sich die entsprechenden Temperaturgradienten begrenzen und damit eine entsprechend schonende Anlagenfahrweise sicherstellen. By involving several or all high-pressure preheaters - in this case, the high-pressure preheater stages 63 . 64 . 65 - Can the corresponding temperature gradient limit and thus ensure a correspondingly gentle system operation.

Dadurch kann in effizienter und einfacher Weise das dynamische Anlageverhalten und die Frequenzregelung bei dem Kohlekraftwerk verbessert werden. This can be improved in an efficient and simple way, the dynamic investment behavior and frequency control in the coal power plant.

In Kombination mit den bekannten Maßnahmen zur Beschleunigung von Leistungsänderungen im Rahmen der Frequenz- bzw. Primär- und/oder Sekundärregelung bei Kohlekraftwerken lässt sich so beispielsweise der Frequenz- bzw. Primär- und/oder Sekundärregelungsbereich vergrößern. Auch lässt sich dadurch die Laufruhe der Anlage verbessern, insbesondere, wenn diese Maßnahme mitlaufend eingesetzt wird, um kleine Feuerstörungen auszuregeln, anstatt – wie sonst üblich – das Feuer entsprechend nachzufahren. In combination with the known measures for acceleration of power changes in the context of the frequency or primary and / or secondary control in coal power plants, for example, the frequency or primary and / or secondary control range can be increased. Also, this can improve the smoothness of the system, especially if this measure is used concurrently to correct small fire damage, rather than - as usual - nachzufahren the fire accordingly.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

http://en.wikipedia.org/wiki/Dampfkraftwerk [0002]
"Flexible Load Operation and Frequency Support for Steam Turbine Power Plants", Wichtmann et al., VGB Power Tech 7/2007, pages 49-55 [0035]

Claims

Method for a tap for a preheater, in particular for a high-pressure preheater, a steam power plant, in particular a coal power plant, characterized in that at a turbine of a steam power plant higher energy steam is tapped and admixed to the turbine tapped low-energy steam and the vapor mixture of the low-energy and the admixed higher-energy steam is a preheater, in particular a high-pressure preheater, the steam power plant, in particular for heating a flowing through the preheater feedwater, is supplied.

Method for a control tap for a preheater according to at least one of the preceding claims, characterized in that the higher-energy steam and the low-energy steam are tapped on the same turbine part of the turbine, in particular on a high-pressure part or on a medium-pressure part of the turbine.

Method for a control tap for a preheater according to at least one of the preceding claims, characterized in that using the steam mixture feed water is heated in a high-pressure preheater, in particular in a last Hochdruckvorwärmstufe, or condensate in a low-pressure preheater.

Method according to at least one of the preceding claims, characterized in that the admixing of the higher-energy steam to the low-energy steam controlled and / or controlled, in particular regulated by a Blockführung the steam power plant and in particular using an "economizer" inlet temperature or a feed water as the control variable and / or controlled, is performed.

Method according to at least one of the preceding claims, used to increase the temperature and / or pressure of the tapped low-energy steam, wherein by the admixture of the higher energy steam to the low-energy steam, a temperature in particular up to about 20 Kelvin and / or a pressure in particular to is increased to about 5 bar.

Method according to at least the preceding claim, used for a rapid, targeted power change of the steam power plant, in particular of the run in a partial load operation steam power plant, wherein the power change is effected by the temperature increase of the tapped low-energy steam.

Method according to at least one of the preceding claims, used in a frequency control, in particular in a secondary and / or primary control, in the steam power plant, wherein by mixing the higher-energy steam to the low-energy steam rapid performance increase for one in the context of frequency control, in particular the secondary and / or primary control, requested power of the steam power plant is effected and / or by mixing the higher-energy steam to the low-energy steam, a frequency control range, in particular a primary and / or secondary control range, is increased in the steam power plant.

Method according to at least one of the preceding claims, used for increasing smoothness in the steam power plant, wherein fire disturbances in the steam power plant by a rapid power change - achieved by a controlled and / or controlled mixing of the higher energy steam to the low-energy steam - are adjusted.

Method according to at least one of the preceding claims, used in addition to an increase in performance at the steam power plant by using an energy contained in a process medium of the steam power plant, in particular in addition to throttling a high pressure turbine control valve, an overload introduction to a high pressure turbine part, a condensate backwater, a bypass on the feed water side Hochdruckvorwärmers and / or throttling a bleed steam line to the high-pressure preheater and / or used running in an operation, especially in a part-load operation, the steam power plant to control fire damage to the steam power plant.

Water-steam cycle in a steam power plant, in particular in a coal-fired power plant, with a arranged in the water-steam cycle turbine and with a arranged in the water-steam cycle preheater, especially a high-pressure preheater, characterized in that the water-steam -Kreislauf - a first tap line, which is connected to the turbine and with which higher energy steam can be tapped on the turbine, - a second tapping line, which is connected to the turbine and with which low-energy steam can be tapped on the turbine, - one with the first and second bleed line coupled mixing device, with which the higher energy vapor from the first bleed line and the low energy vapor from the second bleed line are miscible, and - A connected to the mixing device and the preheater supply, with which the vapor mixture of the higher energy steam and the low-energy steam to the preheater, in particular the Hochdruckvorwärmer, supplied, in particular for heating a flowing through the preheater feed water, is.

Water-steam cycle according to at least the preceding claim, characterized in that the water-steam cycle and / or the mixing device - a control / regulating device, in particular implemented in a block guide of the steam power plant, with which the mixture of higher energy and the low-energy steam, in particular by using an "economizer" inlet temperature or a feed water temperature as a control variable, is controllable and / or controllable.

Water-steam cycle according to at least one of the two preceding claims, characterized in that the water-steam cycle comprises at least two units each of the first bleed line, the second bleed line, the mixing device and the supply line and with each of the at least two units a preheater, in particular a high-pressure preheater, with the respective vapor mixture can be supplied.

Water-steam cycle according to at least the preceding claim, characterized in that the second bleed line of a first unit and the first tap line of a second unit.

A water-steam cycle according to at least claim 12 or claim 13, comprising a plurality of the units which supply a plurality or all of the high-pressure preheaters, but at least one last high-pressure preheater stage, with the respective steam mixture.

Steam power plant, in particular coal power plant, with a water-steam cycle according to at least one of claims 10 to 14.