DE102018209203B4 - Low pressure steam turbine plant and operating method for a low pressure steam turbine plant - Google Patents

Low pressure steam turbine plant and operating method for a low pressure steam turbine plant Download PDF

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Abstract

Niederdruckdampfturbinenanlage (10) aufweisend- einen Entspannungsverdampfer (12), zum Verdampfen von flüssigem Wärmeträgermedium (14), sodass dampfförmiges Fluid erhalten wird, wobei der Druck in dem Entspannungsverdampfer (12) unter dem Umgebungsdruck liegt,- eine Dampfturbine (18),- eine Zuleitung (16), die den Entspannungsverdampfer (12) fluidisch mit der Dampfturbine (18) verbindet,- einen Generator (20), der mit der Dampfturbine (18) gekoppelt ist,- einen Kondensator (26), zum Kondensieren des im Betrieb aus der Dampfturbine (18) austretenden dampfförmigen Fluids, sodass flüssiges Wärmeträgermedium (14) erhalten wird, wobei der Druck in dem Kondensator (26) unter dem Umgebungsdruck liegt,- eine Ableitung (28), die die Dampfturbine (18) fluidisch mit dem Kondensator (26) verbindet, dadurch gekennzeichnet, dass die Niederdruckdampfturbinenanlage (10) weiterhin Folgendes aufweist:- eine Leistungselektronik (22), zum Anschließen des Generators (20) an einen Verbraucher und/oder ein Stromnetz,- einen Vakuumbrecher (38), der stromabwärts eines Turbinenrades (50) der Dampfturbine (18) angeordnet ist, und- eine Steuereinheit (24), die dazu eingerichtet ist, die elektrische Belastung des Generators (20) durch die Leistungselektronik (22) zu verändern und den Vakuumbrecher (38) zu öffnen, und dass der Generator (20) stromaufwärts der Dampfturbine (18) innerhalb der Zuleitung (16) angeordnet ist.Low-pressure steam turbine system (10) comprising a flash evaporator (12) for evaporating liquid heat transfer medium (14) so that vaporous fluid is obtained, the pressure in the flash evaporator (12) being below the ambient pressure, - a steam turbine (18), - one Supply line (16), which fluidically connects the flash evaporator (12) to the steam turbine (18), - a generator (20), which is coupled to the steam turbine (18), - a condenser (26) for condensing the in operation of the vapor turbine (18) leaving vaporous fluid, so that liquid heat transfer medium (14) is obtained, the pressure in the condenser (26) being below the ambient pressure, - a discharge line (28) which fluidly connects the steam turbine (18) with the condenser ( 26), characterized in that the low-pressure steam turbine system (10) further comprises: - power electronics (22) for connecting the generator (20) to a consumer and / or an S power supply, - a vacuum breaker (38) which is arranged downstream of a turbine wheel (50) of the steam turbine (18), and - a control unit (24) which is set up to control the electrical load on the generator (20) from the power electronics (22 ) and to open the vacuum breaker (38), and that the generator (20) is arranged upstream of the steam turbine (18) within the feed line (16).

Description

Die Erfindung betrifft eine Niederdruckdampfturbinenanlage und ein Betriebsverfahren für eine Niederdruckdampfturbinenanlage.The invention relates to a low-pressure steam turbine system and an operating method for a low-pressure steam turbine system.

Eine Niederdruckdampfturbinenanlage gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 ist aus DE 10 2012 024 526 A1 bekannt. Ferner offenbart DE 10 2012 024 526 A1 ein Betriebsverfahren für eine solche Niederdruckdampfturbinenanlage, wobei ein Leitungssystem evakuiert wird, sodass der Druck in dem Leitungssystem überall unter dem Umgebungsdruck liegt und sodass Wärmeträgermedium in einem Entspannungsverdampfer verdampft.A low pressure steam turbine plant according to the preamble of claim 1 is from DE 10 2012 024 526 A1 known. Also disclosed DE 10 2012 024 526 A1 an operating method for such a low-pressure steam turbine plant, wherein a line system is evacuated so that the pressure in the line system is everywhere below the ambient pressure and so that heat transfer medium evaporates in a flash evaporator.

Dampfturbinenanlagen dienen der Umwandlung thermischer Energie in elektrische Energie. Hierzu wird eine Dampfturbine von Dampf durchströmt. Die Dampfturbine wandelt thermische Energie des Dampfes in mechanische Energie. Die Dampfturbine treibt einen Generator an. Der Generator wandelt mechanische Energie aus der Dampfturbine in elektrische Energie um.Steam turbine systems are used to convert thermal energy into electrical energy. For this purpose, steam flows through a steam turbine. The steam turbine converts the thermal energy of the steam into mechanical energy. The steam turbine drives a generator. The generator converts mechanical energy from the steam turbine into electrical energy.

Große Dampfturbinenanlagen mit Leistungen einiger zehn bis hundert Megawatt arbeiten im Überdruckbereich. D.h. der Dampf besitzt beim Eintritt in die Turbine einen großen Druck von etwa 200 bis 300 bar. Zur Dampferzeugung werden hierbei großtechnische Feuerungsanlagen eingesetzt.Large steam turbine plants with outputs of some ten to one hundred megawatts work in the overpressure range. I.e. the steam has a high pressure of about 200 to 300 bar when it enters the turbine. Large-scale combustion plants are used to generate steam.

Hierbei werden konstante Frischdampfparameter angestrebt. Druck- und Temperaturschwankungen werden regelungstechnisch auf ein Minimum begrenzt, um dickwandige Komponenten, wie Ventilkästen und Turbinengehäuse zu schonen. Häufig wird dazu die Dampfturbine in der so genannten Vordruckregelung betrieben. Über mindestens ein Regelventil wird der Massendurchsatz durch die Dampfturbine so variiert, dass der Frischdampfdruck vor der Turbine einem konstanten Sollwert entspricht.Constant fresh steam parameters are aimed for. In terms of control technology, pressure and temperature fluctuations are kept to a minimum in order to protect thick-walled components such as valve boxes and turbine housings. For this purpose, the steam turbine is often operated in the so-called pre-pressure control. The mass flow rate through the steam turbine is varied via at least one control valve in such a way that the fresh steam pressure upstream of the turbine corresponds to a constant setpoint.

Durch diese Fahrweise wird das isentrope Enthalpiegefälle zwischen Frischdampf und Abdampf weitestgehend konstant gehalten. Mindestens ein Regelventil befindet sich entweder vor der Turbine oder ist in diese integriert. Durch den Regeleingriff des mindestens einen Ventiles entstehen unweigerlich Drosselungsverluste, die sich negativ auf den Wirkungsgrad auswirken. Große Kraftwerksturbosätze werden mit einer konstanten Drehzahl betrieben. Das führt dazu, dass der Wirkungsgrad der Turbine bei Teillast schnell abfällt.This mode of operation keeps the isentropic enthalpy gradient between live steam and exhaust steam largely constant. At least one control valve is either located in front of the turbine or is integrated into it. The control intervention of the at least one valve inevitably results in throttling losses which have a negative effect on the efficiency. Large power plant turbo sets are operated at a constant speed. As a result, the efficiency of the turbine drops quickly at part load.

Die Veröffentlichung „Getriebefreie Kleindampfturbine“, VGB PowerTech 4/2008, S. 75-80, beschreibt ein Steuerungskonzept für eine sog. Kleindampfturbine mit einer Leistung von rund 500 kW. Die Dampfturbine wurde von überhitztem Frischdampf mit einem Druck von 16,8 bis 17,6 bar bei 210°C bis 235°C angetrieben. Abdampfseitig herrschte ein Druck von 1,5 bis 4,5 bar. Die Maschinendrehzahl wurde mittels eines Frequenzumrichters vom elektrischen Netz entkoppelt. Es wurden theoretische und experimentelle Untersuchungen vorgenommen, bei welcher Drehzahl die Turbine und die Gesamtanlage ihren jeweils höchsten Wirkungsgrad erreichen, wenn die Leistung vorgegeben ist.The publication "Gearless steam turbine", VGB PowerTech 4/2008, pp. 75-80, describes a control concept for a so-called steam turbine with an output of around 500 kW. The steam turbine was driven by superheated live steam at a pressure of 16.8 to 17.6 bar at 210 ° C to 235 ° C. A pressure of 1.5 to 4.5 bar prevailed on the exhaust side. The machine speed was decoupled from the electrical network by means of a frequency converter. Theoretical and experimental investigations were carried out at which speed the turbine and the overall system achieve their highest efficiency if the power is specified.

DE 25 50 059 A1 beschreibt ein Sicherheitssystem für eine Dampfturbinenanlage, in welcher stromaufwärts der Turbine mindestens ein Absperrorgan und stromabwärts der Turbine mindestens ein Vakuumbrecherventil vorgesehen sind, welche beide über eine Regel- und Sicherheitseinrichtung gesteuert werden, ersteres beispielsweise aufgrund eines Drehzahlregler-Signals, letzteres beispielsweise aufgrund eines Ü berdrehzah lwächter -S ignals. DE 25 50 059 A1 describes a safety system for a steam turbine plant in which at least one shut-off device is provided upstream of the turbine and at least one vacuum breaker valve is provided downstream of the turbine, both of which are controlled by a control and safety device, the former, for example, on the basis of a speed controller signal, the latter, for example, on the basis of an overspeed Guardian -S ignals.

Aus der DE 10 2012 024 526 A1 ist ein solarthermisches Wärmespeicherkraftwerk bekannt geworden. Die Solarstrahlung erwärmt in Solarkollektoren ein Medium eines Primärkreislaufs, von wo es in Wärmespeicher gelangt. Über einen Sekundärkreislauf wird Wärmeträgermedium des Sekundärkreislaufs Dampferzeugern zugeführt. Mindestens einer der Dampferzeuger ist als Entspannungsverdampfer mit einem Absolutdruck von unter 1 bar ausgeführt. Zur Absaugung von nicht kondensierbaren Gasen ist an einem Kondensator eine Vakuumpumpe vorgesehen.From the DE 10 2012 024 526 A1 a solar thermal heat storage power plant has become known. In solar collectors, the solar radiation heats a medium of a primary circuit, from where it reaches heat storage. The heat transfer medium of the secondary circuit is supplied to steam generators via a secondary circuit. At least one of the steam generators is designed as a flash evaporator with an absolute pressure of less than 1 bar. A vacuum pump is provided on a condenser to extract non-condensable gases.

Aufgabe der ErfindungObject of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Dampfturbinenanlage anzugeben, die einfach aufgebaut ist, und die über einen breiten Bereich von Betriebsparametern sicher betrieben werden kann. Weiter liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren für einen sicheren Betrieb einer Dampfturbinenanlage bei unterschiedlichen Betriebsparametern anzugeben.The invention has for its object to provide a steam turbine system that is simple in construction and that can be operated safely over a wide range of operating parameters. The invention is also based on the object of specifying a method for the safe operation of a steam turbine system with different operating parameters.

Kurze Beschreibung der ErfindungBrief description of the invention

Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Niederdruckdampfturbinenanlage gemäß Anspruch 1 und ein Betriebsverfahren gemäß Anspruch 11. Die Unteransprüche geben vorteilhafte Ausführungsformen an.This object is achieved by a low-pressure steam turbine plant according to claim 1 and an operating method according to claim 11. The subclaims indicate advantageous embodiments.

Erfindungsgemäße NiederdruckdampfturbinenanlagenLow-pressure steam turbine systems according to the invention

Erfindungsgemäß ist eine Niederdruckdampfturbinenanlage vorgesehen. Unter einer Niederdruckdampfturbinenanlage wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung eine Dampfturbinenanlage verstanden, bei der ein dampfseitiger Systemdruck im Betrieb unterhalb des Umgebungsdrucks, d.h. unterhalb von 1 bar, liegt. Die erfindungsgemäße Niederdruckdampfturbinenanlage weist einen Entspannungsverdampfer auf. Der Entspannungsverdampfer dient zum Verdampfen von flüssigem Wärmeträgermedium, sodass dampfförmiges Fluid erhalten wird, wobei der Druck in dem Entspannungsverdampfer unter dem Umgebungsdruck liegt. Im Betrieb der Niederdruckdampfturbinenanlage liegt der Druck im Entspannungsverdampfer unter dem Umgebungsdruck, d.h. unterhalb von 1 bar. Durch das Absenken des Drucks kann flüssiges Wärmeträgermedium, z.B. Wasser, bei einer niedrigeren Temperatur verdampft werden als bei Umgebungsdruck. Dadurch wird ein Einsatzbereich für vergleichsweise geringe Heizleistungen, etwa im Bereich der Solarthermie oder der Nutzung von Abwärme aus industriellen Prozessen erschlossen. Das flüssige Wärmeträgermedium ist derselbe Stoff wie das dampfförmige Fluid; dieser Stoff liegt als Wärmeträgermedium im flüssigen Aggregatzustand vor und als Fluid dampfförmig, d.h. im gasförmigen Aggregatzustand.According to the invention, a low-pressure steam turbine plant is provided. In the context of the present invention, a low-pressure steam turbine system is understood to mean a steam turbine system in which a steam-side system pressure in operation is below the ambient pressure, ie below 1 bar. The low-pressure steam turbine system according to the invention has a flash evaporator. The flash evaporator is used to evaporate liquid heat transfer medium, so that vaporous fluid is obtained, the pressure in the flash evaporator being below the ambient pressure. When the low-pressure steam turbine system is operating, the pressure in the flash evaporator is below the ambient pressure, ie below 1 bar. By lowering the pressure, liquid heat transfer medium, for example water, can be evaporated at a lower temperature than at ambient pressure. This opens up an area of application for comparatively low heating outputs, for example in the field of solar thermal energy or the use of waste heat from industrial processes. The liquid heat transfer medium is the same substance as the vaporous fluid; this substance is present as a heat transfer medium in the liquid state and as a fluid in vapor form, ie in the gaseous state.

Die Niederdruckdampfturbinenanlage weist ferner eine Dampfturbine auf. Eine Zuleitung der Niederdruckdampfturbinenanlage verbindet den Entspannungsverdampfer fluidisch mit der Dampfturbine. Das im Entspannungsverdampfer erzeugte dampfförmige Fluid kann über die Zuleitung der Dampfturbine zugeführt werden. Die Dampfturbine wandelt thermische Energie des Dampfes (dampfförmigen Fluids) in mechanische Energie um. Weiter weist die Niederdruckdampfturbinenanlage einen Generator auf, der mit der Dampfturbine gekoppelt ist. Der Generator wandelt von der Dampfturbine bereitgestellte mechanische Energie in elektrische Energie um. Die Niederdruckdampfturbinenanlage weist ferner eine Leistungselektronik auf. Die Leistungselektronik dient zum Anschließen des Generators an einen Verbraucher und/oder ein Stromnetz.The low-pressure steam turbine system also has a steam turbine. A supply line to the low-pressure steam turbine system fluidly connects the flash evaporator to the steam turbine. The vaporous fluid generated in the flash evaporator can be supplied to the steam turbine via the feed line. The steam turbine converts thermal energy of the steam (vaporous fluid) into mechanical energy. The low-pressure steam turbine system also has a generator which is coupled to the steam turbine. The generator converts mechanical energy provided by the steam turbine into electrical energy. The low-pressure steam turbine system also has power electronics. The power electronics are used to connect the generator to a consumer and / or a power network.

Weiterhin weist die Niederdruckdampfturbinenanlage einen Kondensator auf. Der Kondensator dient zum Kondensieren des im Betrieb aus der Dampfturbine austretenden dampfförmigen Fluids, sodass flüssiges Wärmeträgermedium erhalten wird, wobei der Druck in dem Kondensator unter dem Umgebungsdruck liegt. Das in der Dampfturbine entspannte Fluid wird im Betrieb der Niederdruckdampfturbinenanlage bei einem Druck, der noch unterhalb des Drucks im Entspannungsverdampfer liegt, kondensiert. Eine Ableitung der Niederdruckdampfturbinenanlage verbindet die Dampfturbine fluidisch mit dem Kondensator.The low-pressure steam turbine system also has a condenser. The condenser serves to condense the vaporous fluid emerging from the steam turbine during operation, so that liquid heat transfer medium is obtained, the pressure in the condenser being below the ambient pressure. The fluid expanded in the steam turbine is condensed during operation of the low-pressure steam turbine system at a pressure which is still below the pressure in the flash evaporator. A derivative of the low-pressure steam turbine system fluidly connects the steam turbine to the condenser.

Die Niederdruckdampfturbinenanlage weist einen Vakuumbrecher auf, der stromabwärts eines Turbinenrades der Dampfturbine angeordnet ist. Der Vakuumbrecher kann am Kondensator oder an der Ableitung oder an der Dampfturbine stromabwärts des Turbinenrads angeordnet sein. Im geöffneten Zustand des Vakuumbrechers kann stromabwärts des Turbinenrades Umgebungsluft in die Niederdruckdampfturbinenanlage einströmen. Die Dampfturbine kann dadurch abgebremst oder angehalten werden.The low-pressure steam turbine system has a vacuum breaker, which is arranged downstream of a turbine wheel of the steam turbine. The vacuum breaker can be arranged on the condenser or on the discharge line or on the steam turbine downstream of the turbine wheel. When the vacuum breaker is open, ambient air can flow into the low-pressure steam turbine system downstream of the turbine wheel. As a result, the steam turbine can be braked or stopped.

Schließlich weist die Niederdruckdampfturbinenanlage eine Steuereinheit auf, die dazu eingerichtet ist, die elektrische Belastung des Generators durch die Leistungselektronik zu verändern und den Vakuumbrecher zu öffnen. Die Leistungselektronik umfasst vorzugsweise einen Einspeiseumrichter, d.h. eine Kombination aus Gleich- und Wechselrichter. Das Verändern der Belastung des Generators erlaubt die Anpassung der Niederdruckdampfturbinenanlage an unterschiedliche Betriebszustände. Insbesondere kann die Steuereinheit, dazu eingerichtet sein, die Belastung so einzustellen, dass die Drehzahl der Dampfturbine einen Sollwert für den vorliegenden Betriebszustand annimmt. Auf diese Weise kann der Bereich von Betriebszuständen, innerhalb dem die Niederdruckdampfturbinenanlage effizient, d.h. insbesondere mit einem großen Wirkungsgrad der Dampfturbine, betrieben werden kann, erweitert werden. Der Betriebszustand kann insbesondere eine oder mehrere der Größen Druck in der Zuleitung, Druck in der Ableitung, Temperatur des dampfförmigen Fluids in der Zuleitung und/oder in dem Entspannungsverdampfer, Temperatur des dampfförmigen Fluids in der Ableitung und/oder in dem Kondensator umfassen. Alternativ oder zusätzlich kann der Betriebszustand die Größen Enthalpie des Fluids in der Zuleitung und/oder Enthalpie des Fluids in der Ableitung umfassen.Finally, the low-pressure steam turbine system has a control unit which is set up to change the electrical load on the generator by the power electronics and to open the vacuum breaker. The power electronics preferably comprise a feed converter, i.e. a combination of rectifier and inverter. Changing the load on the generator allows the low-pressure steam turbine system to be adapted to different operating states. In particular, the control unit can be set up to set the load in such a way that the speed of the steam turbine assumes a target value for the present operating state. In this way, the range of operating conditions within which the low pressure steam turbine plant is efficient, i.e. in particular can be operated with a high efficiency of the steam turbine. The operating state can in particular comprise one or more of the variables pressure in the supply line, pressure in the supply line, temperature of the vaporous fluid in the supply line and / or in the flash evaporator, temperature of the vaporous fluid in the discharge line and / or in the condenser. Alternatively or additionally, the operating state may include the enthalpy of the fluid in the feed line and / or enthalpy of the fluid in the discharge line.

Da der dampfseitige Systemdruck stets unterhalb des Umgebungsdrucks liegt, ist die erfindungsgemäße Niederdruckdampfturbinenanlage inhärent sicher. Ein Austritt von dampfförmigem Fluid ist aufgrund des Unterdrucks relativ zur Umgebung nicht möglich. Daher kann auf den Einsatz von Sicherheitsorganen vor oder an der Dampfturbine vollständig verzichtet werden. Zusätzlich erlaubt die Steuereinrichtung einen Betrieb in sog. wärmegeführter Gleitdruckfahrweise, d.h. der Druck stromaufwärts des Turbinenrades der Dampfturbine ist variabel. Durch die veränderliche Belastung des Generators in Verbindung mit der variablen Drehzahl der Dampfturbine kann vollständig auf Regelorgane vor oder an der Dampfturbine verzichtet werden. Die Niederdruckdampfturbinenanlage weist vorzugsweise stromaufwärts des Turbinenrades keine Organe zur Beeinflussung eines Volumenstroms oder Massenstroms des Dampfs auf. Dadurch kann die Niederdruckdampfturbinenanlage besonders einfach aufgebaut sein. Insbesondere weist die Niederdruckdampfturbinenanlage keine Schnellschlussklappen oder Schnellschlussventile und keine Regelklappen oder Regelventile auf. Druckverluste vor der Dampfturbine werden durch den Verzicht auf Sicherheits- und Regelorgane auf ein Minimum reduziert, was sich positiv auf den Anlagenwirkungsgrad auswirkt.Since the steam-side system pressure is always below the ambient pressure, the low-pressure steam turbine system according to the invention is inherently safe. An escape of vaporous fluid is not possible due to the negative pressure relative to the environment. Therefore, the use of safety devices in front of or on the steam turbine can be completely dispensed with. In addition, the control device allows operation in a so-called heat-guided sliding pressure mode, ie the pressure upstream of the turbine wheel of the steam turbine is variable. Due to the variable load on the generator in connection with the variable speed of the steam turbine, there is no need for regulating elements in front of or on the steam turbine. The low-pressure steam turbine system preferably has no organs upstream of the turbine wheel for influencing a volume flow or mass flow of the steam. As a result, the low-pressure steam turbine system can be constructed in a particularly simple manner. In particular, the low-pressure steam turbine system has no quick-closing flaps or quick-closing valves and no regulating flaps or regulating valves. Pressure losses in front of the steam turbine are avoided by not using safety and control elements reduced to a minimum, which has a positive effect on the system efficiency.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der Generator stromaufwärts der Dampfturbine innerhalb der Zuleitung angeordnet ist. Der Generator wird dann durch den die Dampfturbine antreibenden Dampf automatisch und ohne zusätzliche Einrichtungen gekühlt.According to the invention it is provided that the generator is arranged upstream of the steam turbine within the feed line. The generator is then automatically cooled by the steam driving the steam turbine and without additional devices.

Die erfindungsgemäße Niederdruckdampfturbinenanlage wird vorzugsweise mit einem unten beschriebenen, erfindungsgemäßen Betriebsverfahren betrieben. Die Steuereinheit ist vorzugsweise dazu ausgebildet, die entsprechenden Verfahrensschritte durchzuführen und/oder das Betriebsverfahren entsprechend zu steuern.The low-pressure steam turbine system according to the invention is preferably operated using an operating method according to the invention described below. The control unit is preferably designed to carry out the corresponding method steps and / or to control the operating method accordingly.

Vorzugsweise sind das Turbinenrad der Dampfturbine und ein Rotor des Generators auf einer gemeinsamen Welle angeordnet. Dies erlaubt einen kompakten und einfachen Aufbau der Niederdruckdampfturbinenanlage. Die Niederdruckdampfturbinenanlage kann eine erste Lagerstelle für die Welle zwischen dem Rotor und dem Turbinenrad und eine zweite Lagerstelle für die Welle jenseits des Rotors aufweisen. Vorzugsweise ist keine weitere Lagerstelle vorgesehen. Das Turbinenrad ist mithin fliegend gelagert.The turbine wheel of the steam turbine and a rotor of the generator are preferably arranged on a common shaft. This allows a compact and simple construction of the low-pressure steam turbine system. The low-pressure steam turbine system can have a first bearing point for the shaft between the rotor and the turbine wheel and a second bearing point for the shaft beyond the rotor. Preferably no further storage location is provided. The turbine wheel is therefore overhung.

Die Niederdruckdampfturbinenanlage kann weiterhin eine Evakuierungseinrichtung aufweisen. Mittels der Evakuierungseinrichtung kann ein Druck in dem Entspannungsverdampfer, der Dampfturbine, dem Kondensator, der Zuleitung und der Ableitung unter den Umgebungsdruck gesenkt werden. Insbesondere kann der Druck im Entspannungsverdampfer unter den Siededruck des flüssigen Wärmeträgermediums gesenkt werden. Dadurch kann die Niederdruckdampfturbinenanlage angefahren werden. Vorzugsweise weist die Evakuierungseinrichtung eine Vakuumpumpe auf. Besonders bevorzugt ist die Evakuierungseinrichtung am Kondensator angeordnet.The low-pressure steam turbine system can furthermore have an evacuation device. By means of the evacuation device, a pressure in the flash evaporator, the steam turbine, the condenser, the supply line and the discharge line can be reduced below the ambient pressure. In particular, the pressure in the flash evaporator can be reduced below the boiling pressure of the liquid heat transfer medium. This enables the low-pressure steam turbine system to be started up. The evacuation device preferably has a vacuum pump. The evacuation device is particularly preferably arranged on the condenser.

Vorzugsweise weist die Niederdruckdampfturbinenanlage weiterhin einen Bremswiderstand auf. Die Steuereinheit ist typischerweise dazu eingerichtet, elektrische Energie aus dem Generator in dem Bremswiderstand in Wärme umzuwandeln, wenn ein Betriebszustand der Niederdruckdampfturbinenanlage außerhalb eines zulässigen Bereichs liegt. Die Steuereinheit kann insbesondere dazu eingerichtet sein, im Falle einer Notabschaltung oder wenn die maximal zulässige Systemleistung erreicht ist, elektrische Energie aus dem Generator in den Bremswiderstand zu leiten. Vorzugsweise wird die so erzeugte Wärme zurück in einen Wärmespeicher eingebracht.The low-pressure steam turbine system preferably also has a braking resistor. The control unit is typically set up to convert electrical energy from the generator in the braking resistor into heat when an operating state of the low-pressure steam turbine system is outside an allowable range. The control unit can in particular be set up to conduct electrical energy from the generator into the braking resistor in the event of an emergency shutdown or when the maximum permissible system output has been reached. The heat generated in this way is preferably introduced back into a heat store.

Die Niederdruckdampfturbinenanlage kann weiterhin eine Vorlaufpumpe aufweisen, um flüssiges Wärmeträgermedium in den Entspannungsverdampfer zu fördern, wobei die Steuereinheit dazu ausgebildet ist, eine Förderleistung der Vorlaufpumpe zu verändern. Durch Variieren der Förderleistung kann die thermische Energie, die der Dampfturbine zur Verfügung steht, bzw. die in der Dampfturbine umsetzbare Leistung, verändert werden. Auch auf diese Weise kann die Drehzahl der Dampfturbine verändert werden. Zum Abschalten der Niederdruckdampfturbinenanlage kann die Vorlaufpumpe ausgeschaltet werden. Die Förderleistung kann ein Volumenstrom sein.The low-pressure steam turbine system can furthermore have a feed pump in order to convey liquid heat transfer medium into the flash evaporator, the control unit being designed to change a delivery capacity of the feed pump. The thermal energy that is available to the steam turbine or the power that can be converted in the steam turbine can be changed by varying the delivery rate. The speed of the steam turbine can also be changed in this way. The feed pump can be switched off to switch off the low-pressure steam turbine system. The delivery rate can be a volume flow.

Besonders bevorzugt ist vorgesehen, dass in der Steuereinheit ein Kennfeld hinterlegt ist, welches einen Betriebszustand der Niederdruckdampfturbinenanlage mit einem Sollwert einer Drehzahl der Dampfturbine verknüpft. Der Betriebszustand kann eine oder mehrere der Größen Druck in der Zuleitung, Druck in der Ableitung, Temperatur des dampfförmigen Fluids in der Zuleitung und/oder in dem Entspannungsverdampfer, Temperatur des dampfförmigen Fluids in der Ableitung und/oder in dem Kondensator umfassen. Alternativ oder zusätzlich kann der Betriebszustand die Größen Enthalpie des Fluids in der Zuleitung und/oder Enthalpie des Fluids in der Ableitung umfassen. Die Steuereinheit ist typischerweise dazu eingerichtet, die Drehzahl der Dampfturbine auf den Sollwert zu regeln. Dazu kann die Steuereinheit die Belastung des Generators variieren, elektrische Energie in einen Bremswiderstand leiten und/oder den Vakuumbrecher zeitweise öffnen. Durch die im Kennfeld hinterlegten Sollwerte kann ein möglichst großer Wirkungsgrad der Niederdruckdampfturbinenanlage, insbesondere der Dampfturbine, für einen breiten Bereich von Betriebszuständen erreicht werden.It is particularly preferably provided that a map is stored in the control unit, which maps an operating state of the low-pressure steam turbine system to a setpoint value of a speed of the steam turbine. The operating state can comprise one or more of the variables pressure in the supply line, pressure in the supply line, temperature of the vaporous fluid in the supply line and / or in the flash evaporator, temperature of the vaporous fluid in the discharge line and / or in the condenser. Alternatively or additionally, the operating state may include the enthalpy of the fluid in the feed line and / or enthalpy of the fluid in the discharge line. The control unit is typically set up to regulate the speed of the steam turbine to the desired value. For this purpose, the control unit can vary the load on the generator, conduct electrical energy into a braking resistor and / or temporarily open the vacuum breaker. As a result of the setpoints stored in the map, the greatest possible efficiency of the low-pressure steam turbine system, in particular the steam turbine, can be achieved for a wide range of operating states.

Die Niederdruckdampfturbinenanlage kann weiterhin eine Rückführeinrichtung aufweisen, um flüssiges Wärmeträgermedium aus dem Kondensator in den Entspannungsverdampfer zurückzuführen. Dadurch kann ein Kreisprozess eingerichtet werden. Die Rückführeinrichtung weist typischerweise eine Kondensatpumpe auf, die das kondensierte Wärmeträgermedium in einen Wärmespeicher und/oder eine Heizvorrichtung, z.B. einen solarthermischen Wärmeerzeuger fördert. Von dort wird das Wärmeträgermedium wieder in den Entspannungsverdampfer gefördert, beispielsweise mittels einer Vorlaufpumpe.The low-pressure steam turbine system can furthermore have a feedback device in order to return liquid heat transfer medium from the condenser to the flash evaporator. This enables a cycle to be set up. The feedback device typically has a condensate pump which pumps the condensed heat transfer medium into a heat store and / or a heating device, e.g. promotes a solar thermal heat generator. From there, the heat transfer medium is conveyed back into the flash evaporator, for example by means of a flow pump.

Vorzugsweise ist ein Stator des Generators in einem Innengehäuse angeordnet. Das Innengehäuse ist vorzugsweise innerhalb der Zuleitung angeordnet. Das Innengehäuse umgibt den Stator in Umfangsrichtung, insbesondere ringförmig. Das Innengehäuse ist vorzugsweise an der Zuleitung abgestützt. Typischerweise ist auch der Rotor innerhalb des Innengehäuses angeordnet, insbesondere innerhalb des Stators. Das Innengehäuse kann außenseitig Kühlrippen aufweisen. Dadurch kann eine verbesserte Wärmeübertragung auf das strömende Fluid und eine stärkere Kühlung des Generators erreicht werden.A stator of the generator is preferably arranged in an inner housing. The inner housing is preferably arranged within the feed line. The inner housing surrounds the stator in the circumferential direction, in particular in a ring shape. The inner housing is preferably supported on the feed line. Typically, the rotor is also arranged within the inner housing, in particular inside the stator. The inner housing can have cooling fins on the outside. As a result, improved heat transfer to the flowing fluid and stronger cooling of the generator can be achieved.

Die Niederdruckdampfturbinenanlage weist vorzugsweise weiterhin einen Wärmespeicher und/oder einen solarthermischen Wärmeerzeuger auf. Dies ermöglicht die Bereitstellung von vorgewärmtem Wärmeträgermedium. Dadurch wird die thermische Energie des verdampften Wärmeträgermediums, d.h. des dampfförmigen Fluids erhöht.The low-pressure steam turbine system preferably furthermore has a heat store and / or a solar thermal heat generator. This enables the provision of preheated heat transfer medium. As a result, the thermal energy of the evaporated heat transfer medium, i.e. of the vaporous fluid increased.

Erfindungsgemäße BetriebsverfahrenOperating method according to the invention

Erfindungsgemäß ist ein Betriebsverfahren für eine Niederdruckdampfturbinenanlage vorgesehen. Die Niederdruckdampfturbinenanlage weist Folgendes auf:

  • - einen Entspannungsverdampfer,
  • - eine Dampfturbine,
  • - einen Kondensator,
  • - einen Generator, der von der Dampfturbine angetrieben wird,
  • - ein Leitungssystem, das den Entspannungsverdampfer über eine Zuleitung, die Dampfturbine und eine Ableitung mit dem Kondensator verbindet, und
  • - einen Vakuumbrecher, der stromabwärts eines Turbinenrades der Dampfturbine angeordnet ist.
According to the invention, an operating method for a low-pressure steam turbine plant is provided. The low pressure steam turbine system has the following:
  • - a flash evaporator,
  • - a steam turbine,
  • - a capacitor,
  • a generator which is driven by the steam turbine,
  • a line system which connects the flash evaporator via a feed line, the steam turbine and a discharge line to the condenser, and
  • - A vacuum breaker, which is arranged downstream of a turbine wheel of the steam turbine.

Das Betriebsverfahren weist die folgenden Schritte auf:

  1. a) Evakuieren des Leitungssystems, sodass der Druck in dem Leitungssystem überall unter dem Umgebungsdruck liegt und sodass Wärmeträgermedium in dem Entspannungsverdampfer verdampft,
  2. b) Verändern der elektrischen Belastung des Generators,
  3. c) Öffnen des Vakuumbrechers.
The operating procedure has the following steps:
  1. a) evacuating the line system so that the pressure in the line system is everywhere below the ambient pressure and so that the heat transfer medium evaporates in the flash evaporator,
  2. b) changing the electrical load on the generator,
  3. c) Open the vacuum breaker.

Mit Hilfe von Schritt a) kann die Niederdruckdampfturbinenanlage in Betrieb gesetzt werden. Zum Anfahren der Niederdruckdampfturbinenanlage wird der innere Systemdruck, vorzugsweise über eine Evakuierungseinrichtung, unter den Umgebungsdruck abgesenkt. Nicht kondensierbare Stoffe, wie zum Beispiel Gase (Luft), werden so aus dem System entfernt. Der Systemdruck wird soweit abgesenkt, bis das Wärmeträgermedium entsprechend seiner Temperatur den Dampfdruck erreicht, zu sieden beginnt und im Entspannungsverdampfer Sattdampf entsteht.With the help of step a), the low-pressure steam turbine system can be put into operation. To start up the low-pressure steam turbine system, the internal system pressure is lowered below the ambient pressure, preferably via an evacuation device. In this way, non-condensable substances, such as gases (air), are removed from the system. The system pressure is reduced until the heat transfer medium reaches the vapor pressure according to its temperature, begins to boil and saturated steam is generated in the flash evaporator.

Mit den Schritten b) und c) kann der Betrieb der Niederdruckdampfturbinenanlage gesteuert und/oder beendet werden.Steps b) and c) can be used to control and / or terminate the operation of the low-pressure steam turbine system.

Im Schritt b) kann die Drehzahl der Dampfturbine und des mit ihr gekuppelten Generators an das zur Verfügung stehende isentrope Enthalpiegefälle angepasst werden. Die Anpassung der Drehzahl erfolgt durch Belasten bzw. Entlasten des Generators über die Leistungselektronik, die dem Generator stromseitig nachgeschaltet ist. Dadurch kann die Drehzahl veränderlichen Randbedingungen (Betriebszuständen), wie sie z.B. durch einen Temperaturrückgang in einem Wärmespeicher, durch den Tagesgang der Sonneneinstrahlung und/oder durch eine Druckänderung im Kondensator verursacht werden, angepasst werden.In step b), the speed of the steam turbine and the generator coupled to it can be adapted to the available isentropic enthalpy gradient. The speed is adjusted by loading or unloading the generator via the power electronics, which is connected downstream of the generator. As a result, the speed can be subject to variable boundary conditions (operating states) such as by a drop in temperature in a heat accumulator, caused by the daily sunlight and / or by a change in pressure in the condenser.

Der Vakuumbrecher ist typischerweise das einzige mechanische Sicherheitsorgan der Niederdruckdampfturbinenanlage. Sollte die Belastung des Generators nicht weiter gesteigert werden können, beispielsweise weil der Regelbereich einer Leistungselektronik ausgeschöpft ist, und die Drehzahl weiter steigen oder eine maximal zulässige Systemleistung erreicht sein, wird im Schritt c) der Vakuumbrecher geöffnet. Dadurch strömt Umgebungsluft in das Leitungssystem der Niederdruckdampfturbinenanlage ein. Die eingeströmte Luft kann im Kondensator nicht kondensiert werden. Dadurch steigt der Druck stromabwärts des Turbinenrades und das der Dampfturbine zur Verfügung stehende isentrope Enthalpiegefälle wird kleiner. Dadurch sinkt die Drehzahl der Dampfturbine und des mit ihr gekuppelten Generators, bis der gesamte Prozess zum Erliegen kommt. Durch kurzzeitiges Öffnen des Vakuumbrechers kann das isentrope Enthalpiegefälle dosiert abgesenkt werden, sodass die Drehzahl der Dampfturbine gesenkt wird, der Prozess aber nicht zum Erliegen kommt, sondern mit verringerter Leistung weiterläuft.The vacuum breaker is typically the only mechanical safety device in the low-pressure steam turbine system. If the load on the generator cannot be increased further, for example because the control range of power electronics has been exhausted and the speed continues to increase or a maximum permissible system output has been reached, the vacuum breaker is opened in step c). As a result, ambient air flows into the line system of the low-pressure steam turbine system. The air that flows in cannot be condensed in the condenser. This increases the pressure downstream of the turbine wheel and the isentropic enthalpy gradient available to the steam turbine becomes smaller. As a result, the speed of the steam turbine and the generator coupled to it decrease until the entire process comes to a standstill. The isentropic enthalpy gradient can be reduced in a dosed manner by briefly opening the vacuum breaker, so that the speed of the steam turbine is reduced, but the process does not come to a standstill, but continues to run with reduced power.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass gleichzeitig der Vakuumbrecher geöffnet wird, ein Volumenstrom von in den Entspannungsverdampfer fließendem flüssigem Wärmeträgermedium verringert wird, insbesondere auf null verringert wird, und elektrische Energie aus dem Generator in einem Bremswiderstand der Niederdruckdampfturbinenanlage in Wärme umgesetzt wird. Dadurch kann die Niederdruckdampfturbinenanlage besonders schnell abgeschaltet werden. Dieses Betriebsverfahren entspricht einer Schnellabschaltung oder Notabschaltung der Niederdruckdampfturbinenanlage.According to the invention, it is provided that the vacuum breaker is opened at the same time, a volume flow of liquid heat transfer medium flowing into the expansion evaporator is reduced, in particular reduced to zero, and electrical energy from the generator is converted into heat in a braking resistor of the low-pressure steam turbine system. As a result, the low-pressure steam turbine system can be switched off particularly quickly. This operating method corresponds to a quick shutdown or emergency shutdown of the low-pressure steam turbine system.

Das erfindungsgemäße Betriebsverfahren wird vorzugsweise an einer oben beschriebenen, erfindungsgemäßen Niederdruckdampfturbinenanlage durchgeführt.The operating method according to the invention is preferably carried out on a low-pressure steam turbine system according to the invention described above.

Das Betriebsverfahren kann den weiteren Schritt d) aufweisen:

  • d) Verändern einer Verdampfungsrate in dem Entspannungsverdampfer. Dadurch kann auf die thermische Energie und/oder den Massenstrom des verdampften Wärmeträgermediums/Fluids eingewirkt werden. Dies erlaubt es, die Leistung der Dampfturbine zu beeinflussen. Zum Verändern der Verdampfungsrate kann eine Förderleistung einer Vorlaufpumpe, die flüssiges Wärmeträgermedium in den Entspannungsverdampfer fördert, verändert werden. Der Schritt d) kann gleichzeitig mit den Schritten b) und c) durchgeführt werden. Die Schritte b), c) und/oder d) können wiederholt durchgeführt werden.
The operating method can have the further step d):
  • d) changing an evaporation rate in the flash evaporator. This allows the thermal energy and / or the mass flow of the evaporated heat transfer medium / fluid to be influenced. This allows the performance of the steam turbine to be influenced. To change the evaporation rate, a delivery rate of a flow pump, which conveys liquid heat transfer medium into the flash evaporator, can be changed. The step d ) can be done simultaneously with the steps b ) and c ) be performed. The steps b ), c ) and or d ) can be repeated.

Vorzugsweise wird im Rahmen des Betriebsverfahrens die Drehzahl der Dampfturbine verändert. Hierzu dienen die Schritte b), c) und ggf. d).The speed of the steam turbine is preferably changed as part of the operating method. The steps are for this b ), c ) and possibly d ).

Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der Zeichnung. Die gezeigten und beschriebenen Ausführungsformen sind nicht als abschließende Aufzählung zu verstehen, sondern haben vielmehr beispielhaften Charakter für die Schilderung der Erfindung.Further advantages of the invention result from the description and the drawing. The embodiments shown and described are not to be understood as an exhaustive list, but rather have an exemplary character for the description of the invention.

FigurenlisteFigure list

Die Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:

  • 1 eine Niederdruckdampfturbinenanlage mit einem Entspannungsverdampfer, einer Dampfturbine, einem Generator und einem Kondensator, in einer symbolischen Darstellung;
  • 2 eine Niederdruckdampfturbinenanlage wie in 1, weiterhin aufweisend einen solarthermischen Wärmeerzeuger, in einer symbolischen Darstellung;
  • 3 eine Niederdruckdampfturbinenanlage wie in 1, weiterhin aufweisend einen Wärmespeicher, in einer symbolischen Darstellung;
  • 4 eine Niederdruckdampfturbinenanlage wie in 3, weiterhin aufweisend einen solarthermischen Wärmeerzeuger, in einer symbolischen Darstellung;
  • 5 eine Dampfturbine und einen Generator für eine Niederdruckdampfturbinenanlage, wobei der Generator stromaufwärts eines Turbinenrades der Dampfturbine in einer Zuleitung angeordnet ist, in einem schematischen Längsschnitt;
  • 6 einen Ablaufplan eines Betriebsverfahrens für den Normalbetrieb einer Niederdruckdampfturbinenanlage;
  • 7 einen Ablaufplan eines Betriebsverfahrens für eine Schnellabschaltung einer Niederdruckdampfturbinenanlage.
The invention is illustrated in the drawing and is explained in more detail using exemplary embodiments. Show it:
  • 1 a low-pressure steam turbine system with a flash evaporator, a steam turbine, a generator and a condenser, in a symbolic representation;
  • 2nd a low pressure steam turbine plant as in 1 , still showing a solar thermal heat generator, in a symbolic representation;
  • 3rd a low pressure steam turbine plant as in 1 , further comprising a heat store, in a symbolic representation;
  • 4th a low pressure steam turbine plant as in 3rd , still showing a solar thermal heat generator, in a symbolic representation;
  • 5 a steam turbine and a generator for a low-pressure steam turbine system, the generator being arranged upstream of a turbine wheel of the steam turbine in a feed line, in a schematic longitudinal section;
  • 6 a flowchart of an operating method for the normal operation of a low pressure steam turbine plant;
  • 7 a flow chart of an operating method for a quick shutdown of a low pressure steam turbine system.

1 zeigt eine Niederdruckdampfturbinenanlage 10 in einer symbolischen Darstellung. 1 shows a low pressure steam turbine plant 10th in a symbolic representation.

Die Niederdruckdampfturbinenanlage 10 weist einen Entspannungsverdampfer 12 auf. In dem Entspannungsverdampfer 12 wird im Betrieb der Niederdruckdampfturbinenanlage 10 flüssiges Wärmeträgermedium 14, hier Wasser, bei einem Druck unterhalb des Umgebungsdrucks verdampft. Durch die Verdampfung des flüssigen Wärmeträgermediums 14 wird dampfförmiges Fluid erhalten.The low pressure steam turbine plant 10th has a flash evaporator 12 on. In the flash evaporator 12 is in operation of the low pressure steam turbine plant 10th liquid heat transfer medium 14 , here water, evaporates at a pressure below the ambient pressure. Through the evaporation of the liquid heat transfer medium 14 vaporous fluid is obtained.

Das dampfförmige Fluid wird durch eine Zuleitung 16 der Niederdruckdampfturbinenanlage 10 zu einer Dampfturbine 18 der Niederdruckdampfturbinenanlage 10 geleitet. Die Zuleitung 16 verbindet den Entspannungsverdampfer 12 fluidisch mit der Dampfturbine 18. Die Dampfturbine 18 ist mechanisch mit einem Generator 20 gekoppelt. Der Generator 20 wird von der Dampfturbine 18 angetrieben. Der Generator kann eine Nennleistung von wenigstens 50 kW aufweisen. Typischerweise besitzt der Generator eine Nennleistung von höchstens 500 kW, bevorzugt höchstens 300 kW, besonders bevorzugt höchstens 200 kW, ganz besonders bevorzugt höchstens 100 kW. Der Generator 20 kann innerhalb der Zuleitung 16 stromaufwärts der Dampfturbine 18 angeordnet sein, vgl. 5. Das Fluid strömt dann zunächst an dem Generator 20 vorbei und wird sodann durch die Dampfturbine 18 geleitet. Beim Vorbeiströmen am Generator 20 kann das Fluid diesen kühlen.The vaporous fluid is through a feed line 16 the low pressure steam turbine plant 10th to a steam turbine 18th the low pressure steam turbine plant 10th headed. The supply line 16 connects the flash evaporator 12 fluidic with the steam turbine 18th . The steam turbine 18th is mechanical with a generator 20th coupled. The generator 20th is from the steam turbine 18th driven. The generator can have a nominal output of at least 50 kW. The generator typically has a nominal output of at most 500 kW, preferably at most 300 kW, particularly preferably at most 200 kW, very particularly preferably at most 100 kW. The generator 20th can within the supply line 16 upstream of the steam turbine 18th be arranged, cf. 5 . The fluid then flows first on the generator 20th over and is then through the steam turbine 18th headed. As it flows past the generator 20th the fluid can cool it.

Im Betrieb der Niederdruckdampfturbinenanlage 10 wandelt die Dampfturbine 18 thermische Energie des Fluids in mechanische Energie um. Von der Dampfturbine 18 bereitgestellte mechanische Energie wird von dem Generator 20 in elektrische Energie umgewandelt. Die Niederdruckdampfturbinenanlage 10 weist eine Leistungselektronik 22 auf, über die der Generator 20 an einen Verbraucher und/oder ein Stromnetz angeschlossen werden kann. Die Leistungselektronik 22 umfasst typischerweise einen Einspeiseumrichter mit einem Gleichrichter und einem Wechselrichter. Der Wechselrichter wandelt den von dem Generator 20 erzeugten, typischerweise hochfrequenten, Wechselstrom, in Gleichstrom um. Der Gleichstrom kann in einem Zwischenkreis des Einspeiseumrichters fließen. Der Wechselrichter erzeugt aus dem Gleichstrom Wechselstrom zum Einspeisen in ein Stromnetz oder zum Versorgen eines Verbrauchers. Der vom Wechselrichter erzeugte Wechselstrom weist grundsätzlich die am Einsatzort der Niederdruckdampfturbinenanlage übliche Frequenz und Spannung auf, beispielsweise 50 Hz und 230 V in Europa.In operation of the low pressure steam turbine plant 10th converts the steam turbine 18th thermal energy of the fluid into mechanical energy. From the steam turbine 18th Mechanical energy provided by the generator 20th converted into electrical energy. The low pressure steam turbine plant 10th has power electronics 22 on over which the generator 20th can be connected to a consumer and / or a power grid. The power electronics 22 typically includes a feed converter with a rectifier and an inverter. The inverter converts that from the generator 20th generated, typically high-frequency, alternating current, to direct current. The direct current can flow in an intermediate circuit of the feed converter. The inverter uses the direct current to generate alternating current for feeding into a power grid or for supplying a consumer. The alternating current generated by the inverter always shows that at the place of use Low-pressure steam turbine system with the usual frequency and voltage, for example 50 Hz and 230 V in Europe.

Eine Steuereinheit 24 der Niederdruckdampfturbinenanlage 10 ist dazu eingerichtet, die Belastung des Generators 20 durch die Leistungselektronik 22 zu verändern. Die in der Dampfturbine 18 umgesetzte Leistung wird im Wesentlichen durch den Druck des dampfförmigen Fluids vor und hinter der Dampfturbine 18 und den Massenstrom des dampfförmigen Fluids bestimmt. Die von der Dampfturbine 18 bereitgestellte mechanische Energie wird vom Generator 20 in elektrische Energie und Wärme umgesetzt. Wenn die von dem Generator 20 abgegebene elektrische Leistung der von der Dampfturbine 18 abgegebenen mechanischen Leistung abzüglich eines Umwandlungsverlusts im Generator 20 entspricht, bleibt die Drehzahl der Dampfturbine 18 konstant. Wenn die vom Generator 20 abgegebene elektrische Leistung kleiner ist als die von der Dampfturbine 18 abgegebene mechanische Leistung abzüglich eines Umwandlungsverlusts im Generator 20, steigt die Drehzahl der Dampfturbine 18 an. Wenn dem Generator 20 (kurzzeitig) mehr elektrische Leistung abverlangt wird, als es der von der Dampfturbine 18 abgegebenen mechanischen Leistung abzüglich eines Umwandlungsverlusts im Generator 20 entspricht, wird zur Bereitstellung der Leistungsdifferenz kinetische Energie der Rotation eines Läufers (umfassend beispielsweise ein Turbinenrad, eine Welle und einen Rotor) von Dampfturbine 18 und Generator 20 in elektrische Energie umgesetzt. Dadurch sinkt die Drehzahl der Dampfturbine 18. Auf diese Weise kann die Steuereinheit 24 mittels der Leistungselektronik 22 über die Leistungsabgabe des Generators 20 die Drehzahl der Dampfturbine 18 beeinflussen.A control unit 24th the low pressure steam turbine plant 10th is set up to load the generator 20th through the power electronics 22 to change. The one in the steam turbine 18th converted power is essentially determined by the pressure of the vaporous fluid upstream and downstream of the steam turbine 18th and determines the mass flow of the vaporous fluid. The one from the steam turbine 18th The mechanical energy is provided by the generator 20th converted into electrical energy and heat. If that's from the generator 20th Electric power output from the steam turbine 18th mechanical power output minus a conversion loss in the generator 20th corresponds, the speed of the steam turbine remains 18th constant. If the generator 20th electrical power output is smaller than that of the steam turbine 18th mechanical power output minus a conversion loss in the generator 20th , the speed of the steam turbine increases 18th on. If the generator 20th (briefly) more electrical power is required than that of the steam turbine 18th mechanical power output minus a conversion loss in the generator 20th corresponds to providing the power difference, kinetic energy of the rotation of a rotor (comprising, for example, a turbine wheel, a shaft and a rotor) of a steam turbine 18th and generator 20th converted into electrical energy. This reduces the speed of the steam turbine 18th . In this way, the control unit 24th by means of the power electronics 22 about the power output of the generator 20th the speed of the steam turbine 18th influence.

Die Niederdruckdampfturbinenanlage 10 weist einen Kondensator 26 auf. Der Kondensator 26 ist über eine Ableitung 28 der Niederdruckdampfturbinenanlage 10 fluidisch mit der Dampfturbine 18 verbunden. Nachdem das dampfförmige Fluid in der Dampfturbine 18 unter Energieabgabe entspannt wurde, wird es durch die Ableitung 28 in den Kondensator 26 geleitet. In dem Kondensator 26 wird das dampfförmige Fluid durch Wärmeabfuhr kondensiert, sodass flüssiges Wärmeträgermedium 14 erhalten wird. Der Druck im Kondensator 26 liegt im Betrieb der Niederdruckdampfturbinenanlage 10 unterhalb des Umgebungsdrucks. Eine Kühlmediumpumpe 30 versorgt den Kondensator 26 mit Kühlmedium, beispielsweise Wasser. Das Kühlmedium hat beim Eintritt in den Kondensator 26 typischerweise eine Temperatur von 10°C bis 20°C. Durch das Kühlmedium wird die Wärmeabfuhr aus dem Fluid bewirkt. Kondensiertes Wärmeträgermedium wird durch eine Kondensatpumpe 31 aus dem Kondensator 26 abgezogen. Das kondensierte Wärmeträgermedium hat beim Austritt aus dem Kondensator 26 typischerweise eine Temperatur von 32°C bis 60°C.The low pressure steam turbine plant 10th has a capacitor 26 on. The condenser 26 is about a derivative 28 the low pressure steam turbine plant 10th fluidic with the steam turbine 18th connected. After the vaporous fluid in the steam turbine 18th has been relaxed while releasing energy, it will be discharged 28 in the capacitor 26 headed. In the condenser 26 the vaporous fluid is condensed by heat dissipation, so that liquid heat transfer medium 14 is obtained. The pressure in the condenser 26 is in the operation of the low pressure steam turbine plant 10th below ambient pressure. A coolant pump 30th supplies the capacitor 26 with cooling medium, for example water. The cooling medium has when entering the condenser 26 typically a temperature of 10 ° C to 20 ° C. The cooling medium causes heat to be removed from the fluid. Condensed heat transfer medium is through a condensate pump 31 from the capacitor 26 deducted. The condensed heat transfer medium exits the condenser 26 typically a temperature of 32 ° C to 60 ° C.

Die Zuleitung 16 und die Ableitung 28 sind Bestandteile eines Leitungssystems das den Entspannungsverdampfer 12 über die Dampfturbine 18 mit dem Kondensator 26 verbindet. Um den Druck in dem Entspannungsverdampfer 12 und dem Kondensator 26 unter den Umgebungsdruck zu senken, weist die Niederdruckdampfturbinenanlage 10 eine Evakuierungseinrichtung 32, hier umfassend eine Vakuumpumpe, auf. Die Evakuierungseinrichtung 32 ist hier an dem Kondensator 26 angeordnet. Um die Niederdruckdampfturbinenanlage 10 in Betrieb zu setzen, werden mittels der Evakuierungseinrichtung 32 Gase aus dem Leitungssystem abgesaugt, bis der Druck unterhalb des Siededrucks des flüssigen Wärmeträgermediums 14 im Entspannungsverdampfer 12 liegt. Typischerweise wird die Evakuierungseinrichtung 32 derart betrieben, dass der Druck im Entspannungsverdampfer 12 bei 0,3 bis 0,7 bar liegt. Der Druck im Kondensator 26 liegt dann nach der Entspannung des Fluids in der Dampfturbine typischerweise bei 0,05 bis 0,2 bar.The supply line 16 and the derivative 28 are components of a pipe system that the flash evaporator 12 via the steam turbine 18th with the capacitor 26 connects. To the pressure in the flash evaporator 12 and the capacitor 26 The low-pressure steam turbine system shows how to lower it below ambient pressure 10th an evacuation facility 32 , here comprising a vacuum pump. The evacuation facility 32 is here on the capacitor 26 arranged. To the low pressure steam turbine plant 10th to be put into operation by means of the evacuation device 32 Gases are sucked out of the pipe system until the pressure is below the boiling pressure of the liquid heat transfer medium 14 in the flash evaporator 12 lies. Typically the evacuation device 32 operated such that the pressure in the flash evaporator 12 is 0.3 to 0.7 bar. The pressure in the condenser 26 is then typically after the expansion of the fluid in the steam turbine at 0.05 to 0.2 bar.

Warmes Wärmeträgermedium 14 wird durch eine Vorlaufpumpe 34 in den Entspannungsverdampfer 12 gefördert. Eine Temperatur von Wasser als Wärmeträgermedium liegt im Vorlauf typischerweise bei 95°C bis 105°C. Zum Erwärmen des Wärmeträgermediums kann beispielsweise Abwärme aus einem Prozess verwendet werden. Im Entspannungsverdampfer 12 stehendes Wasser als Wärmeträgermedium weist typischerweise eine Temperatur von 70°C bis 90°C auf. Bei diesen Temperaturen siedet Wasser bei den vorgenannten Drücken von 0,3 bis 0,7 bar. Die Steuereinheit 24 ist dazu ausgebildet, die Förderleistung der Vorlaufpumpe 34 zu verändern. Dadurch kann eine Verdampfungsrate des Wärmeträgermediums beeinflusst werden. Diese wirkt sich wiederum auf die in der Dampfturbine 18 umsetzbare Leistung aus. Durch die Verdampfung des Wärmeträgermediums 14 im Entspannungsverdampfer 12 kühlt das Wärmeträgermedium 14 ab. Es wird daher über eine Rücklaufpumpe 36 aus dem Entspannungsverdampfer 12 abgezogen.Warm heat transfer medium 14 is by a flow pump 34 in the flash evaporator 12 promoted. A temperature of water as a heat transfer medium in the flow is typically 95 ° C to 105 ° C. For example, waste heat from a process can be used to heat the heat transfer medium. In the flash evaporator 12 Standing water as a heat transfer medium typically has a temperature of 70 ° C to 90 ° C. At these temperatures, water boils at the aforementioned pressures of 0.3 to 0.7 bar. The control unit 24th is designed to increase the flow rate of the feed pump 34 to change. An evaporation rate of the heat transfer medium can thereby be influenced. This in turn affects those in the steam turbine 18th actionable performance. By evaporation of the heat transfer medium 14 in the flash evaporator 12 cools the heat transfer medium 14 from. It is therefore via a return pump 36 from the flash evaporator 12 deducted.

Stromabwärts eines Turbinenrades der Dampfturbine 18 weist die Niederdruckdampfturbinenanlage 10 einen Vakuumbrecher 38 auf. Der Vakuumbrecher 38 ist hier am Kondensator 26 angeordnet. Die Steuereinheit 24 ist dazu eingerichtet, den Vakuumbrecher 38 zu öffnen. Aufgrund des geringen Drucks im Kondensator 26 strömt bei geöffnetem Vakuumbrecher Luft aus der Umgebung in den Kondensator 26 und von diesem in die Ableitung 28. Dadurch steigt der Druck stromabwärts der Dampfturbine 18. Dies senkt das der Dampfturbine 18 zur Verfügung stehende isentrope Enthalpiegefälle, so dass die Leistung der Dampfturbine 18 sinkt. Bei gleichbleibender Belastung des Generators 20 sinkt dadurch die Drehzahl der Dampfturbine 18 und des mit dieser gekoppelten Generators 20. Wenn eine ausreichend große Menge Umgebungsluft in die Niederdruckdampfturbinenanlage 10 eingeströmt ist, kommt der Betrieb der Niederdruckdampfturbinenanlage 10 schließlich zum Erliegen. Der Vakuumbrecher 38 fungiert auf diese Weise als ein Sicherheitsorgan, durch das die Niederdruckdampfturbinenanlage 10 abgeschaltet werden kann. In der Zuleitung 16 und an der Dampfturbine 18 sind demgegenüber keine Sicherheitsorgane wie Schnellschlussventile oder Schnellschlussklappen und keine Regelorgane wie Regelventile oder Regelklappen vorhanden.Downstream of a turbine wheel of the steam turbine 18th shows the low pressure steam turbine plant 10th a vacuum breaker 38 on. The vacuum breaker 38 is here on the capacitor 26 arranged. The control unit 24th is set up the vacuum breaker 38 to open. Due to the low pressure in the condenser 26 When the vacuum breaker is open, air flows from the environment into the condenser 26 and from this into the derivative 28 . This increases the pressure downstream of the steam turbine 18th . This lowers that of the steam turbine 18th available isentropic enthalpy gradient, so the performance of the steam turbine 18th sinks. At constant load on the generator 20th this reduces the speed of the steam turbine 18th and the generator coupled to it 20th . If there is a sufficient amount of ambient air in the low pressure steam turbine system 10th has flowed in, comes the operation of the low-pressure steam turbine system 10th finally to a halt. The vacuum breaker 38 in this way acts as a safety device through which the low pressure steam turbine plant 10th can be switched off. In the supply line 16 and on the steam turbine 18th In contrast, there are no safety devices such as quick-closing valves or quick-closing flaps and no control devices such as control valves or control flaps.

Die Niederdruckdampfturbinenanlage 10 weist hier weiterhin einen Bremswiderstand 40 auf. Der Bremswiderstand 40 ist elektrisch mit der Leistungselektronik 22 verbunden. Die Steuereinheit 24 ist dazu eingerichtet, über die Leistungselektronik 22 elektrische Energie in dem Bremswiderstand 40 in Wärme umzusetzen. Dadurch kann eine zusätzliche Belastung des Generators 20 erreicht werden, wenn eine Grenze der Leistungsabgabe in das Stromnetz oder an den Verbraucher erreicht ist. Durch Einleiten elektrischen Stroms aus dem Generator 20 in den Bremswiderstand 40 kann bei ansonsten gleichbleibenden Betriebsparametern der Niederdruckdampfturbinenanlage 10 die Drehzahl der Dampfturbine 18 gesenkt werden.The low pressure steam turbine plant 10th still has a braking resistor here 40 on. The braking resistor 40 is electrical with the power electronics 22 connected. The control unit 24th is set up about power electronics 22 electrical energy in the braking resistor 40 to convert into heat. This can put an additional load on the generator 20th be reached when a limit of the power output into the power grid or to the consumer is reached. By introducing electrical current from the generator 20th in the braking resistor 40 can with otherwise constant operating parameters of the low-pressure steam turbine system 10th the speed of the steam turbine 18th be lowered.

In der Steuereinheit 24 der Niederdruckdampfturbinenanlage 10 ist ein Kennfeld hinterlegt. Das Kennfeld verknüpft einen Betriebszustand der Niederdruckdampfturbinenanlage 10 mit einem Sollwert der Drehzahl der Dampfturbine 18. Zur Definition des Betriebszustands können eine oder mehrere der Größen Druck in der Zuleitung, Druck in der Ableitung, Temperatur des dampfförmigen Fluids in der Zuleitung und/oder in dem Entspannungsverdampfer, Temperatur des dampfförmigen Fluids in der Ableitung und/oder in dem Kondensator, Enthalpie des Fluids in der Zuleitung und/oder in der Ableitung herangezogen werden. Das Kennfeld enthält für eine Kombination von Zahlenwerten dieser Parameter einen jeweils zugeordneten Sollwert der Drehzahl. Für nicht hinterlegte Zahlenwerte kann eine Interpolation zu benachbarten Werten vorgenommen werden. Die Steuereinheit 24 ist dazu eingerichtet die Drehzahl der Dampfturbine 18 auf den Sollwert des vorliegenden Betriebszustandes einzuregeln. Dazu kann ein Regelungsalgorithmus in der Steuereinheit 24 hinterlegt sein. In dem Kennfeld und dem Regelungsalgorithmus sind mit anderen Worten die thermodynamischen Größen, die das isentrope Enthalpiegefälle beeinflussen, erfasst und regelungstechnisch aufbereitet. Zur Regelung der Drehzahl kann die Steuereinheit 24 vorzugsweise wie oben beschrieben die Belastung des Generators 20 über die Leistungselektronik 22 und die Förderleistung der Vorlaufpumpe 34 verändern. Insbesondere wenn diese Maßnahmen nicht ausreichen, um in einem zulässigen Bereich eines Betriebsparameters zu bleiben, kann die Steuereinheit 24 zusätzlich oder alternativ zu diesen Maßnahmen den Vakuumbrecher 38 öffnen und/oder elektrische Energie in den Bremswiderstand 40 leiten.In the control unit 24th the low pressure steam turbine plant 10th a map is stored. The map links an operating state of the low-pressure steam turbine system 10th with a setpoint of the speed of the steam turbine 18th . To define the operating state, one or more of the variables pressure in the feed line, pressure in the discharge line, temperature of the vaporous fluid in the feed line and / or in the flash evaporator, temperature of the vaporous fluid in the discharge line and / or in the condenser, enthalpy of the Fluids can be used in the supply line and / or in the discharge line. For a combination of numerical values of these parameters, the characteristic diagram contains a respectively assigned nominal value of the speed. An interpolation to neighboring values can be carried out for numerical values not stored. The control unit 24th is set up the speed of the steam turbine 18th to adjust to the setpoint of the current operating state. This can be done by a control algorithm in the control unit 24th be deposited. In other words, the map and the control algorithm record the thermodynamic variables that influence the isentropic enthalpy gradient and process them for control purposes. The control unit can control the speed 24th preferably the load on the generator as described above 20th about power electronics 22 and the flow rate of the feed pump 34 change. The control unit can in particular if these measures are not sufficient to remain within a permissible range of an operating parameter 24th in addition or as an alternative to these measures, the vacuum breaker 38 open and / or electrical energy in the braking resistor 40 conduct.

Die Steuereinheit 24 ist ferner dazu eingerichtet, die Rücklaufpumpe 36, die Kondensatpumpe 31, die Kühlmediumpumpe 30 und die Evakuierungseinrichtung 32 anzusteuern und insbesondere deren jeweilige Förder- bzw. Saugleistung zu verändern. Der Übersichtlichkeit halber sind in 1 entsprechende Steuerleitungen nicht eingezeichnet.The control unit 24th is also set up to the return pump 36 , the condensate pump 31 , the coolant pump 30th and the evacuation device 32 to control and in particular to change their respective delivery or suction power. For the sake of clarity, in 1 corresponding control lines are not shown.

Die Niederdruckdampfturbinenanlage kann in einer nicht näher dargestellten Ausführungsform mehrstufig gestaltet sein. Dazu ist der Rücklauf des Entspannungsverdampfers, der auf der höchsten Temperatur arbeitet, mit dem Zulauf (Vorlauf) eines weiteren Entspannungsverdampfers verbunden, der auf einem niedrigeren Druckniveau entsprechend seiner (niedrigeren) Zulauftemperatur arbeitet. Auf diese Weise lassen sich mehrere Entspannungsverdampfer hintereinander schalten. Das dampfförmiger Fluid aus den mehreren Entspannungsverdampfern kann einer gemeinsamen Dampfturbine zugeführt werden. Alternativ können auch mehrere Dampfturbinen aus jeweils einem oder mehreren der mehreren Entspannungsverdampfer mit Fluid versorgt werden.The low-pressure steam turbine system can be designed in several stages in an embodiment, not shown. For this purpose, the return of the flash evaporator, which works at the highest temperature, is connected to the feed (flow) of another flash evaporator, which works at a lower pressure level in accordance with its (lower) feed temperature. In this way, several flash evaporators can be connected in series. The vaporous fluid from the several flash evaporators can be fed to a common steam turbine. Alternatively, several steam turbines can each be supplied with fluid from one or more of the several flash evaporators.

2 zeigt eine Niederdruckdampfturbinenanlage 10 mit den Komponenten der Niederdruckdampfturbinenanlage 10 gemäß 1 und weiterhin aufweisend einen solarthermischen Wärmeerzeuger 42. Aufbau und Funktion der Niederdruckdampfturbinenanlage 10 von 2 entsprechen - vom solarthermischen Wärmeerzeuger 42 abgesehen - der Niederdruckdampfturbinenanlage 10 von 1. Für die übernommenen Komponenten und deren Funktion sei auf die obige Beschreibung verwiesen. Die Leistungselektronik 22, die Steuereinheit 24 und der Bremswiderstand 40 sind in 2 nicht eingezeichnet; diese Komponenten sind jedoch genauso vorhanden und ausgebildet wie bei der Niederdruckdampfturbinenanlage 10 von 1. 2nd shows a low pressure steam turbine plant 10th with the components of the low pressure steam turbine system 10th according to 1 and still having a solar thermal heat generator 42 . Structure and function of the low-pressure steam turbine system 10th from 2nd correspond - from the solar thermal heat generator 42 apart from the low pressure steam turbine system 10th from 1 . For the components adopted and their function, reference is made to the above description. The power electronics 22 , the control unit 24th and the braking resistor 40 are in 2nd not shown; however, these components are present and designed in exactly the same way as in the low-pressure steam turbine system 10th from 1 .

Durch den solarthermischen Wärmeerzeuger 42 wird die Niederdruckdampfturbinenanlage 10 zu einem solarthermischen Kraftwerk erweitert. In dem solarthermischen Wärmeerzeuger 42 wird flüssiges Wärmeträgermedium 14, hier Wasser, durch Sonnenstrahlung erwärmt, vgl. Pfeile von schräg oben. Die Vorlaufpumpe 34 fördert das warme Wärmeträgermedium 14 aus dem solarthermischen Wärmeerzeuger 42 in den Entspannungsverdampfer 12. Im Entspannungsverdampfer 12 wird das Wärmeträgermedium 14 unter Unterdruck verdampft, sodass dampfförmiges Fluid erhalten wird. Das dampfförmige Fluid treibt die Dampfturbine 18 an.Through the solar thermal heat generator 42 becomes the low pressure steam turbine plant 10th expanded to a solar thermal power plant. In the solar thermal heat generator 42 becomes a liquid heat transfer medium 14 , here water, warmed by solar radiation, cf. Arrows diagonally from above. The feed pump 34 promotes the warm heat transfer medium 14 from the solar thermal heat generator 42 in the flash evaporator 12 . In the flash evaporator 12 becomes the heat transfer medium 14 evaporated under vacuum so that vaporous fluid is obtained. The vapor turbine drives the steam turbine 18th on.

Durch die Verdampfung kühlt das im Entspannungsverdampfer 12 stehende, flüssige Wärmeträgermedium 14 ab. Dieses Wärmeträgermedium 14 wird durch die Rücklaufpumpe 36 zurück in den solarthermischen Wärmeerzeuger 42 gefördert. Dort wird das Wärmeträgermedium 14 erneut durch Sonnenstrahlung erwärmt und sodann in den Entspannungsverdampfer 12 eingeleitet. Auf diese Weise ist ein erster Kreislauf (Kreisprozess) eingerichtet.The evaporation cools it in the flash evaporator 12 standing, liquid heat transfer medium 14 from. This heat transfer medium 14 is through the return pump 36 back to the solar thermal heat generator 42 promoted. There is the heat transfer medium 14 warmed again by solar radiation and then in the flash evaporator 12 initiated. In this way, a first cycle (cycle process) is set up.

Nach Durchtritt durch die Dampfturbine 18 wird das dampfförmige Fluid im Kondensator 26 unter Unterdruck kondensiert, sodass wieder flüssiges Wärmeträgermedium 14 erhalten wird. Das flüssige Wärmeträgermedium 14 wird durch die Kondensatpumpe 31 in den solarthermischen Wärmeerzeuger 42 gefördert. Dort wird das Wärmeträgermedium 14 erneut durch Sonnenstrahlung erwärmt und sodann in den Entspannungsverdampfer 12 eingeleitet. Auf diese Weise ist ein zweiter Kreislauf (Kreisprozess) eingerichtet. Die Kondensatpumpe 31, der solarthermische Wärmeerzeuger 42 und die Vorlaufpumpe 34 bilden hierbei eine Rückführeinrichtung, um flüssiges Wärmeträgermedium aus dem Kondensator 26 in den Entspannungsverdampfer 12 zurückzuführen.After passing through the steam turbine 18th becomes the vaporous fluid in the condenser 26 condensed under negative pressure, so that again liquid heat transfer medium 14 is obtained. The liquid heat transfer medium 14 is through the condensate pump 31 in the solar thermal heat generator 42 promoted. There is the heat transfer medium 14 warmed again by solar radiation and then in the flash evaporator 12 initiated. In this way, a second cycle (cycle process) is established. The condensate pump 31 , the solar thermal heat generator 42 and the feed pump 34 form a return device to liquid heat transfer medium from the condenser 26 in the flash evaporator 12 attributed.

3 zeigt eine Niederdruckdampfturbinenanlage 10 mit den Komponenten der Niederdruckdampfturbinenanlage 10 gemäß 1 und weiterhin aufweisend einen Wärmespeicher 44. Aufbau und Funktion der Niederdruckdampfturbinenanlage 10 von 3 entsprechen - vom Wärmespeicher 44 abgesehen - der Niederdruckdampfturbinenanlage 10 von 1. Für die übernommenen Komponenten und deren Funktion sei auf die obige Beschreibung verwiesen. Die Leistungselektronik 22, die Steuereinheit 24 und der Bremswiderstand 40 sind in 3 nicht eingezeichnet; diese Komponenten sind jedoch genauso vorhanden und ausgebildet wie bei der Niederdruckdampfturbinenanlage 10 von 1. 3rd shows a low pressure steam turbine plant 10th with the components of the low pressure steam turbine system 10th according to 1 and further comprising a heat accumulator 44 . Structure and function of the low-pressure steam turbine system 10th from 3rd correspond - from the heat storage 44 apart from the low pressure steam turbine system 10th from 1 . For the components adopted and their function, reference is made to the above description. The power electronics 22 , the control unit 24th and the braking resistor 40 are in 3rd not shown; however, these components are present and designed in exactly the same way as in the low-pressure steam turbine system 10th from 1 .

In dem Wärmespeicher 44 wird warmes, flüssiges Wärmeträgermedium 14, hier Wasser, bevorratet. Warmes Wärmeträgermedium 14 wird dem Wärmespeicher 44 aus einer nicht dargestellten Heizvorrichtung zugeführt, vgl. linker, oberer Pfeil in den Wärmespeicher 44 hinein. Bei der Bevorratung im Wärmespeicher 44 kühlt das Wärmeträgermedium 14 ab. Es wird daher einer erneuten Erwärmung in der Heizvorrichtung zugeführt, vgl. linker, unterer Pfeil aus dem Wärmespeicher 44 heraus.In the heat storage 44 becomes a warm, liquid heat transfer medium 14 , here water, stored. Warm heat transfer medium 14 becomes the heat accumulator 44 supplied from a heater, not shown, see. left, upper arrow in the heat accumulator 44 inside. When storing in the heat store 44 cools the heat transfer medium 14 from. It is therefore re-heated in the heating device, cf. left, lower arrow from the heat accumulator 44 out.

Die Vorlaufpumpe 34 fördert das warme Wärmeträgermedium 14 aus dem Wärmespeicher 44 in den Entspannungsverdampfer 12. Im Entspannungsverdampfer 12 wird das Wärmeträgermedium 14 unter Unterdruck verdampft, sodass dampfförmiges Fluid erhalten wird. Das dampfförmige Fluid treibt die Dampfturbine 18 an.The feed pump 34 promotes the warm heat transfer medium 14 from the heat storage 44 in the flash evaporator 12 . In the flash evaporator 12 becomes the heat transfer medium 14 evaporated under vacuum so that vaporous fluid is obtained. The vapor turbine drives the steam turbine 18th on.

Durch die Verdampfung kühlt das im Entspannungsverdampfer 12 stehende, flüssige Wärmeträgermedium 14 ab. Dieses Wärmeträgermedium 14 wird durch die Rücklaufpumpe 36 zurück in den Wärmespeicher 44 gefördert. Auf diese Weise ist ein erster Kreislauf (Kreisprozess) eingerichtet.The evaporation cools it in the flash evaporator 12 standing, liquid heat transfer medium 14 from. This heat transfer medium 14 is through the return pump 36 back to the heat accumulator 44 promoted. In this way, a first cycle (cycle process) is set up.

Aus dem Wärmespeicher 44 wird das Wärmeträgermedium 14 erneut der Heizvorrichtung zugeführt und dort erwärmt. Sodann wird das erwärmte Wärmeträgermedium wieder in den Wärmespeicher 44 eingeleitet. Auf diese Weise ist ein zweiter Kreislauf (Kreisprozess) eingerichtet. Aus dem Wärmespeicher 44 wird das erwärmte Wärmeträgermedium erneut in den Entspannungsverdampfer 12 gefördert, und so fort.From the heat storage 44 becomes the heat transfer medium 14 fed back to the heating device and heated there. Then the heated heat transfer medium is again in the heat storage 44 initiated. In this way, a second cycle (cycle process) is established. From the heat storage 44 the heated heat transfer medium is again in the flash evaporator 12 promoted, and so on.

Nach Durchtritt durch die Dampfturbine 18 wird das dampfförmige Fluid im Kondensator 26 unter Unterdruck kondensiert, sodass wieder flüssiges Wärmeträgermedium 14 erhalten wird. Das flüssige Wärmeträgermedium 14 wird durch die Kondensatpumpe 31 in den Wärmespeicher 44 gefördert. Auf diese Weise ist ein dritter Kreislauf (Kreisprozess) eingerichtet. Aus dem Wärmespeicher 44 wird das Wärmeträgermedium 14 erneut in die Heizvorrichtung gefördert und dort erwärmt. Sodann wird das Wärmeträgermedium 14 erneut in den Entspannungsverdampfer 12 eingeleitet. Die Kondensatpumpe 31, der Wärmespeicher 44 und die Vorlaufpumpe 34 bilden eine Rückführeinrichtung, um flüssiges Wärmeträgermedium aus dem Kondensator 26 in den Entspannungsverdampfer 12 zurückzuführen.After passing through the steam turbine 18th becomes the vaporous fluid in the condenser 26 condensed under negative pressure, so that again liquid heat transfer medium 14 is obtained. The liquid heat transfer medium 14 is through the condensate pump 31 in the heat accumulator 44 promoted. In this way, a third cycle (cycle process) is established. From the heat storage 44 becomes the heat transfer medium 14 conveyed again into the heating device and warmed there. Then the heat transfer medium 14 again in the flash evaporator 12 initiated. The condensate pump 31 , the heat accumulator 44 and the feed pump 34 form a return device to liquid heat transfer medium from the condenser 26 in the flash evaporator 12 attributed.

4 zeigt eine Niederdruckdampfturbinenanlage 10 mit den Komponenten der Niederdruckdampfturbinenanlage 10 gemäß 3 und weiterhin aufweisend einen solarthermischen Wärmeerzeuger 42. Der solarthermische Wärmeerzeuger 42 fungiert als eine oben beschriebene Heizvorrichtung für das flüssige Wärmeträgermedium 14. Auf diese Weise wird ein solarthermisches Speicherkraftwerk erhalten. 4th shows a low pressure steam turbine plant 10th with the components of the low pressure steam turbine system 10th according to 3rd and still having a solar thermal heat generator 42 . The solar thermal heat generator 42 acts as a heating device for the liquid heat transfer medium described above 14 . In this way, a solar thermal storage power plant is obtained.

Aufbau und Funktion der Niederdruckdampfturbinenanlage 10 von 4 entsprechen - vom solarthermischen Wärmeerzeuger 42 abgesehen - der Niederdruckdampfturbinenanlage 10 von 3. Für die übernommenen Komponenten und deren Funktion sei auf die obige Beschreibung verwiesen. Die Leistungselektronik 22, die Steuereinheit 24 und der Bremswiderstand 40 sind in 4 nicht eingezeichnet; diese Komponenten sind jedoch genauso vorhanden und ausgebildet wie bei der Niederdruckdampfturbinenanlage 10 von 1.Structure and function of the low-pressure steam turbine system 10th from 4th correspond - from the solar thermal heat generator 42 apart from the low pressure steam turbine system 10th from 3rd . For the components adopted and their function, reference is made to the above description. The power electronics 22 , the control unit 24th and the braking resistor 40 are in 4th not shown; however, these components are present and designed in exactly the same way as in the low-pressure steam turbine system 10th from 1 .

Wie bereits erwähnt, übernimmt der solarthermische Wärmeerzeuger 42 bei der Niederdruckdampfturbinenanlage 10 von 4 die Funktion der Heizvorrichtung. Um das flüssige Wärmeträgermedium 14 aus dem Wärmespeicher 44 in den solarthermischen Wärmeerzeuger zu fördern, ist eine Heizkreispumpe 46 vorgesehen. Durch das Einleiten des Wärmeträgermediums 14 aus dem Wärmespeicher 44 in den solarthermischen Wärmeerzeuger 42 wird in dem solarthermischen Wärmeerzeuger 42 durch Sonnenstrahlung (vgl. Pfeile von schräg oben) erwärmtes Wärmeträgermedium 14 verdrängt und in den Wärmespeicher 44 gedrückt. Die Kondensatpumpe 31, der Wärmespeicher 44, die Heizkreispumpe 46, der solarthermische Wärmeerzeuger 42 und die Vorlaufpumpe 34 bilden eine Rückführeinrichtung, um flüssiges Wärmeträgermedium aus dem Kondensator 26 in den Entspannungsverdampfer 12 zurückzuführen. As already mentioned, the solar thermal heat generator takes over 42 at the low pressure steam turbine plant 10th from 4th the function of the heater. To the liquid heat transfer medium 14 from the heat storage 44 To promote in the solar thermal heat generator is a heating circuit pump 46 intended. By introducing the heat transfer medium 14 from the heat storage 44 in the solar thermal heat generator 42 is in the solar thermal heat generator 42 heat transfer medium heated by solar radiation (see arrows from diagonally above) 14 displaced and in the heat storage 44 pressed. The condensate pump 31 , the heat accumulator 44 , the heating circuit pump 46 , the solar thermal heat generator 42 and the feed pump 34 form a return device to liquid heat transfer medium from the condenser 26 in the flash evaporator 12 attributed.

Die Steuereinheit 24 ist dazu eingerichtet, die Heizkreispumpe 46 anzusteuern. Insbesondere kann die Steuereinheit 24 eine Förderleistung, beispielsweise einen Volumenstrom, der Heizkreispumpe 46 einstellen.The control unit 24th is set up for the heating circuit pump 46 head for. In particular, the control unit 24th a delivery rate, for example a volume flow, of the heating circuit pump 46 to adjust.

5 zeigt einen Turbosatz 48 aufweisend eine Dampfturbine 18 und einen Generator 20 für eine Niederdruckdampfturbinenanlage 10, wie sie beispielsweise in den 1 bis 4 gezeigt ist, in einem schematischen Längsschnitt. Der Generator 20 ist stromaufwärts eines Turbinenrades 50 der Dampfturbine 18 in einer Zuleitung 16 angeordnet. 5 shows a turbo set 48 having a steam turbine 18th and a generator 20th for a low pressure steam turbine plant 10th , such as in the 1 to 4th is shown in a schematic longitudinal section. The generator 20th is upstream of a turbine wheel 50 the steam turbine 18th in a supply line 16 arranged.

Die Dampfturbine 18 ist als eine Axialturbine ausgebildet. Die Dampfturbine 18 weist das Turbinenrad 50 und ein Leitrad 52 auf. Das Leitrad 52 ist stromaufwärts des Turbinenrades 50 angeordnet, hier zwischen dem Turbinenrad 50 und dem Generator 20. Das Turbinenrad 50 ist mittels einer Welle 54 drehbar gelagert. Radial außen weist das Turbinenrad 50 eine Laufbeschaufelung 56 auf. Die Laufbeschaufelung 56 kann von dem Turbinenrad 50 separate Laufschaufeln umfassen, die an dem Turbinenrad 50 befestigt sind. Alternativ kann das Turbinenrad 50 einstückig ausgebildet sein, d.h. die Laufbeschaufelung 56 kann integraler Bestandteil des Turbinenrades 50 sein. Die Laufbeschaufelung 56 der Dampfturbine 18 kann im Impuls- oder im Reaktionsdesign ausgeführt sein. Das Leitrad 52 ist nicht drehbar an einem Außengehäuse 58 des Turbosatzes 48 gehalten. Das Außengehäuse 58 bildet stromaufwärts der Dampfturbine 18 die Zuleitung 16 mit aus. Stromabwärts der Dampfturbine 18 bildet das Außengehäuse 58 eine Ableitung 28 mit aus. Über die Zuleitung 16 wird der Dampfturbine 18 Fluid zugeführt. Über die Ableitung 28 wird entspanntes Fluid nach Durchtritt durch die Dampfturbine 18 abgeführt.The steam turbine 18th is designed as an axial turbine. The steam turbine 18th points the turbine wheel 50 and a stator 52 on. The idler 52 is upstream of the turbine wheel 50 arranged, here between the turbine wheel 50 and the generator 20th . The turbine wheel 50 is by means of a wave 54 rotatably mounted. The turbine wheel points radially outside 50 a barrel blading 56 on. The blading 56 can from the turbine wheel 50 include separate blades attached to the turbine wheel 50 are attached. Alternatively, the turbine wheel 50 be formed in one piece, ie the blading 56 can be an integral part of the turbine wheel 50 be. The blading 56 the steam turbine 18th can be implemented in impulse or reaction design. The idler 52 is not rotatable on an outer housing 58 of the turbo set 48 held. The outer case 58 forms upstream of the steam turbine 18th the supply line 16 with out. Downstream of the steam turbine 18th forms the outer housing 58 a derivative 28 with out. About the supply line 16 becomes the steam turbine 18th Fluid supplied. About the derivative 28 becomes relaxed fluid after passing through the steam turbine 18th dissipated.

Innerhalb der Zuleitung 16 ist der Generator 20 angeordnet. Der Generator 20 befindet sich mithin stromaufwärts der Dampfturbine 18. Eine Richtung der Strömung durch den Turbosatz 48 ist in 5 durch Pfeile angedeutet. Die Strömung des Fluids verläuft hier geradlinig durch die Zuleitung 16 an dem Generator 20 vorbei und zu der Dampfturbine 18 hin.Within the supply line 16 is the generator 20th arranged. The generator 20th is therefore upstream of the steam turbine 18th . A direction of flow through the turbo set 48 is in 5 indicated by arrows. The flow of the fluid here runs in a straight line through the feed line 16 on the generator 20th over and to the steam turbine 18th there.

Der Generator 20 weist einen Rotor 60 und einen Stator 62 auf. Der Rotor 60 ist auf derselben Welle 54 wie das Turbinenrad 50 angeordnet. Mithin ist der Rotor 60 zusammen mit dem Turbinenrad 50 um eine gemeinsame Längsachse 64 drehbar. Die Welle 54, der Rotor 60 und das Turbinenrad 50 bilden einen Läufer des Turbosatzes 48. Die Längsachse 64 kann für den Betrieb des Turbosatzes 48 horizontal, vertikal oder geneigt ausgerichtet sein.The generator 20th has a rotor 60 and a stator 62 on. The rotor 60 is on the same wave 54 like the turbine wheel 50 arranged. So that's the rotor 60 together with the turbine wheel 50 around a common longitudinal axis 64 rotatable. The wave 54 , the rotor 60 and the turbine wheel 50 form a rotor of the turbo set 48 . The longitudinal axis 64 can be used to operate the turbo set 48 horizontal, vertical or inclined.

Die Welle 54 ist in einer ersten Lagerstelle 66 und einer zweiten Lagerstelle 68 gelagert. Die erste Lagerstelle 66 befindet sich zwischen dem Rotor 60 und dem Turbinenrad 50. Die zweite Lagerstelle 68 befindet sich vom Turbinenrad 50 aus gesehen jenseits, d.h. stromaufwärts, des Rotors 60. Die Lagerstellen 66, 68 können in an und für sich bekannter Weise als Fest-/Loslageranordnung, schwimmende Stützlagerung oder angestellte Stützlagerung ausgeführt sein. Lager der Lageranordnungen 66, 68 können als Wälzlager, Gleitlager und/oder Magnetlager ausgebildet sein. Die Dampfturbine 18 kann öl-frei gelagert sein. Sollte als Wärmeträgermedium 14 Wasser zum Einsatz kommen, und das im Kondensator 26 entstandene Kondensat als Trink- bzw. als Brauchwasser weiter verarbeitet werden, kann dadurch eine Kontamination des Kondensats vermieden werden.The wave 54 is in a first depository 66 and a second depository 68 stored. The first depository 66 is between the rotor 60 and the turbine wheel 50 . The second depository 68 is from the turbine wheel 50 seen from beyond, ie upstream, of the rotor 60 . The bearings 66 , 68 can be carried out in a manner known per se as a fixed / floating bearing arrangement, floating support bearing or employed support bearing. Bearings of the bearing arrangements 66 , 68 can be designed as roller bearings, plain bearings and / or magnetic bearings. The steam turbine 18th can be stored oil-free. Should be used as a heat transfer medium 14 Water is used, and that in the condenser 26 If the resulting condensate is processed as drinking or process water, contamination of the condensate can be avoided.

Der Stator 62 des Generators 20 ist in einem Innengehäuse 70 angeordnet. Das Innengehäuse 70 ist innerhalb der Zuleitung 16 angeordnet. Das Innengehäuse 70 kann sich über nicht näher dargestellte Stützen an dem Außengehäuse 58 abstützen. Die Lagerstellen 66, 68 stützen die Welle 54 in nicht näher dargestellter Weise an dem Innengehäuse 70 ab.The stator 62 of the generator 20th is in an inner case 70 arranged. The inner case 70 is inside the supply line 16 arranged. The inner case 70 can on the outer housing via unspecified supports 58 support. The bearings 66 , 68 support the shaft 54 in a manner not shown on the inner housing 70 from.

Zwischen dem Innengehäuse 70 und der Zuleitung 16 des Außengehäuses 58 ist ein Ringspalt 72 ausgebildet. Im Betrieb der Niederdruckdampfturbinenanlage 10 mit dem Turbosatz 48 strömt das Fluid durch den Ringspalt 72 an dem Generator 20 vorbei. Außenseitig weist das Innengehäuse 70 Kühlrippen 74 auf. Die Kühlrippen 74 ragen in zu der Längsachse 64 radialer Richtung in den Ringspalt 72 hinein. Im Betrieb werden die Kühlrippen 74 somit von dem strömenden Fluid überstrichen, sodass der Generator 20 gekühlt wird. Zur Verbesserung der Wärmeableitung kann der Stator 62 in nicht näher dargestellter, aber an und für sich bekannter Weise wärmeleitend mit den Kühlrippen 74 verbunden sein.Between the inner case 70 and the supply line 16 of the outer case 58 is an annular gap 72 educated. In operation of the low pressure steam turbine plant 10th with the turbo set 48 the fluid flows through the annular gap 72 on the generator 20th past. On the outside, the inner casing 70 Cooling fins 74 on. The cooling fins 74 protrude in to the longitudinal axis 64 radial direction in the annular gap 72 inside. The cooling fins are in operation 74 thus swept over by the flowing fluid, so that the generator 20th is cooled. The stator can be used to improve heat dissipation 62 in a manner not shown, but known per se, heat-conducting with the cooling fins 74 be connected.

6 zeigt einen Ablaufplan für ein Betriebsverfahren für einen Normalbetrieb 100 einer Niederdruckdampfturbinenanlage 10, wie sie beispielsweise in den 1 bis 4 gezeigt ist. In einem Schritt 102 wird ein Leitungssystem der Niederdruckdampfturbinenanlage 10 evakuiert. Dabei sinkt der Druck in dem Leitungssystem überall auf einen Wert unterhalb des Umgebungsdrucks von 1 bar. Der Druck in dem Leitungssystem wird beim Evakuieren im Schritt 102 so weit abgesenkt, dass in einem Entspannungsverdampfer 12 der Niederdruckdampfturbinenanlage 10 flüssiges Wärmeträgermedium 14 verdampft. Durch das Verdampfen des Wärmeträgermediums 14 wird dampfförmiges Fluid erhalten. Das dampfförmige Fluid treibt eine Dampfturbine 18 der Niederdruckdampfturbinenanlage 10 an. Die Dampfturbine 18 treibt wiederum einen Generator 20 der Niederdruckdampfturbinenanlage 10 an. Der Generator 20 wandelt mechanische Energie, die ihm von der Dampfturbine 18 bereitgestellt wird, in elektrische Energie um. 6 shows a flow chart for an operating method for normal operation 100 a low pressure steam turbine plant 10th , such as in the 1 to 4th is shown. In one step 102 becomes a line system for the low-pressure steam turbine plant 10th evacuated. The pressure in the line system drops everywhere to a value below the ambient pressure of 1 bar. The pressure in the pipe system is reduced during the evacuation 102 lowered so far that in a flash evaporator 12 the low pressure steam turbine plant 10th liquid heat transfer medium 14 evaporates. By evaporating the heat transfer medium 14 vaporous fluid is obtained. The vaporous fluid drives a steam turbine 18th the low pressure steam turbine plant 10th on. The steam turbine 18th in turn drives a generator 20th the low pressure steam turbine plant 10th on. The generator 20th converts mechanical energy to it from the steam turbine 18th is provided in electrical energy.

In einem Schritt 104 wird die elektrische Belastung des Generators 20 verändert. Eine Steuereinheit 24 der Niederdruckdampfturbinenanlage 10 wirkt dazu auf eine Leistungselektronik 22 ein, über die der Generator 20 an einen Verbraucher und/oder ein Stromnetz angeschlossen ist. Durch das Verändern der elektrischen Belastung des Generators 20 verändert sich die Drehzahl der Dampfturbine 18.In one step 104 becomes the electrical load on the generator 20th changed. A control unit 24th the low pressure steam turbine plant 10th acts on a power electronics 22 one over which the generator 20th is connected to a consumer and / or a power grid. By changing the electrical load on the generator 20th the speed of the steam turbine changes 18th .

In einem Schritt 106 wird eine Verdampfungsrate in dem Entspannungsverdampfer 12 verändert. Der Schritt 104 kann gleichzeitig mit oder vor oder nach dem Schritt 104 durchgeführt werden. Typischerweise werden die Schritte 104 und 106 wiederholt durchgeführt. Um die Verdampfungsrate zu verändern, verändert die Steuereinheit 24 eine Förderleistung einer Vorlaufpumpe 34, die warmes Wärmeträgermedium 14 in den Entspannungsverdampfer 12 fördert. Durch Verändern der Verdampfungsrate im Entspannungsverdampfer 12 wird die Leistung der Dampfturbine 18 beeinflusst, sodass - bei ansonsten gleichbleibenden Betriebsparametern - die Drehzahl der Dampfturbine 18 verändert wird.In one step 106 becomes an evaporation rate in the flash evaporator 12 changed. The step 104 can be with or before or after the step 104 be performed. Typically, the steps 104 and 106 performed repeatedly. To change the evaporation rate, the control unit changes 24th a delivery rate of a feed pump 34 who have favourited Warm Heat Transfer Medium 14 in the flash evaporator 12 promotes. By changing the evaporation rate in the flash evaporator 12 becomes the performance of the steam turbine 18th influenced, so that - with otherwise constant operating parameters - the speed of the steam turbine 18th is changed.

Die Schritte 104 und 106 werden in einer solchen Weise durchgeführt, dass die Drehzahl der Dampfturbine 18 in Abhängigkeit von einem Betriebszustand der Niederdruckdampfturbinenanlage 10 auf einen Sollwert geregelt wird. Hierzu ist in der Steuereinheit 24 ein Kennfeld hinterlegt, das den Betriebszustand mit dem Sollwert verknüpft. Der Betriebszustand umfasst eine oder mehrere der Größen Druck in einer Zuleitung 16, Druck in einer Ableitung 28, Temperatur des dampfförmigen Fluids in der Zuleitung 16 und/oder in dem Entspannungsverdampfer 12, Temperatur des dampfförmigen Fluids in der Ableitung 28 und/oder in einem Kondensator 26, Enthalpie des Fluids in der Zuleitung 16 und/oder in der Ableitung 28.The steps 104 and 106 are carried out in such a way that the speed of the steam turbine 18th depending on an operating state of the low-pressure steam turbine system 10th is regulated to a setpoint. This is in the control unit 24th stored a map that links the operating state with the setpoint. The operating state comprises one or more of the variables pressure in a supply line 16 , Pressure in a derivative 28 , Temperature of the vaporous fluid in the feed line 16 and / or in the flash evaporator 12 , Temperature of the vaporous fluid in the discharge 28 and / or in a capacitor 26 , Enthalpy of the fluid in the supply line 16 and / or in the derivation 28 .

Wenn der Betrieb der Niederdruckdampfturbinenanlage 10 beendet werden soll, wird in einem Schritt 108 ein Vakuumbrecher 38 stromabwärts eines Turbinenrades 50 der Dampfturbine 18 geöffnet. Dadurch strömt Umgebungsluft in das Leitungssystem und erhöht stromabwärts des Turbinenrades 50 den Druck in dem Leitungssystem. Dies senkt das an der Dampfturbine 18 anliegende isentrope Enthalpiegefälle bis schließlich die Dampfturbine 18 zum Stillstand kommt.When the operation of the low pressure steam turbine plant 10th is to be ended in one step 108 a vacuum breaker 38 downstream of a turbine wheel 50 the steam turbine 18th open. As a result, ambient air flows into the pipe system and increases downstream of the turbine wheel 50 the pressure in the pipe system. This lowers that on the steam turbine 18th adjacent isentropic enthalpy gradient until finally the steam turbine 18th comes to a standstill.

7 zeigt einen Ablaufplan eines Betriebsverfahrens für eine Schnellabschaltung 110 einer Niederdruckdampfturbinenanlage 10, wie sie beispielsweise in den 1 bis 4 gezeigt ist. Zunächst befindet sich die Niederdruckdampfturbinenanlage 10 im Normalbetrieb 100, beispielsweise gemäß 6. Falls eine Schnellabschaltung der Niederdruckdampfturbinenanlage 10 erforderlich ist, werden die folgenden Schritte gleichzeitig durchgeführt:

  • - der Vakuumbrecher 38 wird geöffnet (Schritt 112),
  • - ein Volumenstrom von in den Entspannungsverdampfer 12 fließendem Wärmeträgermedium 14 wird auf null verringert (Schritt 114),
  • - elektrische Energie aus dem Generator 20 wird in dem Bremswiderstand 40 in Wärme umgesetzt (Schritt 116).
Zudem kann gleichzeitig mit den Schritten 112, 114 und 116 in einem Schritt 118 die Abgabe von elektrischer Leistung aus dem Generator 20 an einen Verbraucher und/oder ein Stromnetz maximiert werden. 7 shows a flow chart of an operating method for a quick shutdown 110 a low pressure steam turbine plant 10th , such as in the 1 to 4th is shown. The low-pressure steam turbine plant is located first 10th in normal operation 100 , for example according to 6 . If the low-pressure steam turbine system is shut down quickly 10th the following steps are performed simultaneously:
  • - the vacuum breaker 38 opens (step 112 ),
  • - A volume flow of in the flash evaporator 12 flowing heat transfer medium 14 is reduced to zero (step 114 ),
  • - electrical energy from the generator 20th is in the braking resistor 40 converted into heat (step 116 ).
It can also coincide with the steps 112 , 114 and 116 in one step 118 the delivery of electrical power from the generator 20th to a consumer and / or a power grid can be maximized.

Durch die Schritte 112 und 114 wird die in der Dampfturbine 18 maximal erzeugbare mechanische Leistung verringert. Durch den Schritt 114 kommt der Verdampfungsprozess zum Erliegen und der Dampfmassenstrom geht zurück. Durch die Schritte 116 und 118 wird die Leistungsabgabe des Generators 20 erhöht. Dies erhöht den Bedarf an mechanischer Leistung für den Generator 20. Wenn der Leistungsbedarf des Generators 20 die Leistungsfähigkeit der Dampfturbine 18 übersteigt, wird Rotationsenergie von Dampfturbine 18 und Generator 20 in elektrische Energie umgewandelt, sodass die Drehzahl der Dampfturbine 18 sinkt, bis diese zum Stillstand kommt.Through the steps 112 and 114 will be in the steam turbine 18th maximum mechanical power that can be generated is reduced. Through the step 114 the evaporation process comes to a standstill and the steam mass flow decreases. Through the steps 116 and 118 becomes the power output of the generator 20th elevated. This increases the need for mechanical power for the generator 20th . If the power requirement of the generator 20th the performance of the steam turbine 18th exceeds, rotational energy from steam turbine 18th and generator 20th converted into electrical energy so that the speed of the steam turbine 18th decreases until it comes to a standstill.

Unter Vornahme einer Zusammenschau aller Figuren betrifft die Erfindung eine Niederdruckdampfturbinenanlage 10, die in wärmegeführter Gleitdruckfahrweise betrieben wird, und deren Drehzahl kennfeld-basiert, variabel geregelt wird. Die Niederdruckdampfturbinenanlage 10 zeichnet sich durch einen variablen Systemdruck auf der Dampfseite und eine reduzierte Anlagenkomplexität aus. Dies betrifft in besonderem Maße die Dampfturbine 18, die aufgrund der Fahrweise ohne vorgeschaltete Regelorgane (Regelventile oder -klappen) konzipiert ist. Druckverluste vor der Dampfturbine 18 werden dadurch minimiert, was sich positiv auf den Anlagenwirkungsgrad auswirkt.Taking all the figures together, the invention relates to a low-pressure steam turbine system 10th , which is operated in a heat-guided sliding pressure mode, and whose speed is based on a map, variably controlled. The low pressure steam turbine plant 10th is characterized by a variable system pressure on the steam side and a reduced system complexity. This particularly affects the steam turbine 18th , which is designed due to the driving style without upstream control elements (control valves or flaps). Pressure losses in front of the steam turbine 18th are minimized, which has a positive effect on the system efficiency.

Die Dampferzeugung innerhalb der Niederdruckdampfturbinenanlage 10 beruht auf dem Effekt der Flash-Verdampfung. Dazu wird der Systemdruck innerhalb eines Leitungssystems der Niederdruckdampfturbinenanlage 10 unter den Dampfdruck eines geeigneten Wärmeträgermediums 14 abgesenkt, bis Sattdampf entsteht. Das Wärmeträgermedium kann z.B. Wasser, Deionat (vollentsalztes Wasser), Süßwasser, Brackwasser oder Meerwasser sein.
Die auftretenden Systemtemperaturen auf der Dampfseite liegen maximal so hoch wie die Siedetemperatur des verwendeten Wärmeträgermediums 14 bei dem vorherrschenden Umgebungsdruck. Die auftretenden Systemdrücke auf der Dampfseite liegen stets unterhalb des Umgebungsdrucks. Ein Austritt von heißem, dampfförmigem Fluid (verdampftem Wärmeträgermedium) ist somit ausgeschlossen. Dies reduziert das Gefahrenpotenzial erheblich. Aufgrund dieser Systemeigenschaft kann auf den Einsatz von Sicherheitsorganen (Schnellschlussventilen oder -klappen) an der Dampfturbine 18 oder in der Zuleitung 16 verzichtet werden.
The steam generation within the low pressure steam turbine plant 10th relies on the effect of flash evaporation. For this purpose, the system pressure within a line system of the low-pressure steam turbine system 10th under the vapor pressure of a suitable heat transfer medium 14 lowered until saturated steam is produced. The heat transfer medium can be, for example, water, deionized water (deionized water), fresh water, brackish water or sea water.
The system temperatures occurring on the steam side are at most as high as the boiling temperature of the heat transfer medium used 14 at the prevailing ambient pressure. The system pressures on the steam side are always below the ambient pressure. An escape of hot, vaporous fluid (evaporated heat transfer medium) is therefore impossible. This significantly reduces the potential risk. Due to this system characteristic, safety devices (quick-closing valves or flaps) can be used on the steam turbine 18th or in the supply line 16 to be dispensed with.

Als ein der Dampfturbine 18 nachgeschaltetes Sicherheitsorgan wird am Kondensator 26 ein Vakuumbrecher 38 eingesetzt. Bei dessen Öffnen wird das System mit Umgebungsluft geflutet und der Prozess kommt zum Erliegen.As one of the steam turbine 18th downstream safety device is on the capacitor 26 a vacuum breaker 38 used. When it is opened, the system is flooded with ambient air and the process comes to a standstill.

Die Dampfturbine 18 wird mit einem Generator 20 so zu einem Turbosatz 48 verbunden, dass beide Komponenten stets mit derselben, variablen Drehzahl laufen. Die Dampfturbine 18 und der Generator 20 können direkt gekuppelt oder mit einer Kupplung verbunden oder auf einer gemeinsamen Welle positioniert sein. Ein mechanisches Getriebe findet keine Anwendung. Die Dampfturbine 18 kann ein- oder mehrstufig ausgeführt sein. Die Anpassung des im Generator 20 erzeugten Stroms an die vorherrschende Netzfrequenz sowie die Drehzahlregelung des Turbosatzes 48 erfolgen über einen Einspeiseumrichter einer Leistungselektronik 22. Der Drehzahlsollwert wird über ein Kennfeld ermittelt, dass in einer Steuereinheit 24 hinterlegt wird. Die Drehzahl der Dampfturbine 18 und des mit ihr gekuppelten Generators 20 wird über das Belasten oder Entlasten des Generators über den Einspeiseumrichter verändert. Als Stellgröße für die Drehzahlregelung der Dampfturbine 18 und des mit ihr gekuppelten Generators 20 kann

  • - das der Dampfturbine 18 zur Verfügung stehende isentrope Enthalpiegefälle,
  • - die der Dampfturbine 18 zur Verfügung stehende Druckdifferenz,
  • - die der Dampfturbine 18 zur Verfügung stehende Temperaturdifferenz, und/oder
  • - ein in der Steuereinheit 24 hinterlegtes Kennfeld herangezogen werden.
The steam turbine 18th comes with a generator 20th like a turbo set 48 connected that both components always run at the same, variable speed. The steam turbine 18th and the generator 20th can be directly coupled or connected with a coupling or positioned on a common shaft. A mechanical gearbox is not used. The steam turbine 18th can be carried out in one or more stages. Adapting the in the generator 20th generated current to the prevailing grid frequency and the speed control of the turbo set 48 are carried out via a power electronics feed converter 22 . The speed setpoint is determined via a map that in a control unit 24th is deposited. The speed of the steam turbine 18th and the generator coupled to it 20th is changed by loading or unloading the generator via the feed converter. As a manipulated variable for the speed control of the steam turbine 18th and the generator coupled to it 20th can
  • - that of the steam turbine 18th available isentropic enthalpy gradient,
  • - that of the steam turbine 18th available pressure difference,
  • - that of the steam turbine 18th available temperature difference, and / or
  • - one in the control unit 24th stored map can be used.

Der dampfseitige Druck im Entspannungsverdampfer 12, in der Zuleitung 16 und vor der Dampfturbine 18 ist variabel. Er stellt sich in Abhängigkeit der Temperatur des dem Entspannungsverdampfers 12 zugeführten Wärmeträgermediums 14 und der dem Entspannungsverdampfer 12 zugeführten Wärmemenge ein.The steam side pressure in the flash evaporator 12 , in the supply line 16 and in front of the steam turbine 18th is variable. It is a function of the temperature of the flash evaporator 12 supplied heat transfer medium 14 and the flash evaporator 12 supplied amount of heat.

Der Dampfmassenstrom, der der Dampfturbine 18 zugeführt wird, ist variabel. Er stellt sich in Abhängigkeit der Temperatur des dem Entspannungsverdampfer 12 zugeführten Wärmeträgermediums 14 und der dem Entspannungsverdampfer 12 zugeführten Wärmemenge ein. Auf die dem Entspannungsverdampfer 12 zugeführte Wärmemenge kann über die Vorlaufpumpe 34 regelungstechnisch Einfluss genommen werden. Die elektrische Leistung der Niederdruckdampfturbinenanlage 10 ist von der dem Entspannungsverdampfer 12 zugeführten Wärmemenge und von der Temperatur des Wärmeträgermediums 14 abhängig. Über eine Regelung des Massenstroms bzw. Volumenstroms an Wärmeträgermedium 14 kann die elektrische Leistung geregelt werden.The steam mass flow, that of the steam turbine 18th is fed is variable. It arises depending on the temperature of the flash evaporator 12 supplied heat transfer medium 14 and the flash evaporator 12 supplied amount of heat. On the flash evaporator 12 heat can be supplied via the flow pump 34 control influence. The electrical power of the low pressure steam turbine system 10th is from the flash evaporator 12 amount of heat supplied and the temperature of the heat transfer medium 14 dependent. By regulating the mass flow or volume flow of the heat transfer medium 14 the electrical power can be regulated.

Das isentrope Enthalpiegefälle, das der Dampfturbine 18 zur Verfügung steht, ist variabel. Da in dem Entspannungsverdampfer 12 ausschließlich Sattdampf erzeugt wird, ist es abhängig von dem Druck, der sich vor der Dampfturbine 18 einstellt, und von dem Druck, der im Kondensator 26 herrscht.The isentropic enthalpy gradient, that of the steam turbine 18th is available is variable. Because in the flash evaporator 12 Only saturated steam is generated, it depends on the pressure in front of the steam turbine 18th adjusts, and from the pressure in the condenser 26 prevails.

Die Niederdruckdampfturbinenanlage 10 zeichnet sich aufgrund des wärmegeführten Gleitdruckbetriebs und der drehzahlgeregelten Dampfturbine 18 durch einen erweiterten Betriebsbereich gegenüber konventionell betriebenen Anlagen aus. Darüber hinaus wird durch die dem isentropen Enthalpiegefälle angepasste Drehzahl die Dampfturbine 18 immer im optimalen Wirkungsgrad oder nahe des optimalen Wirkungsgrads für den jeweiligen Lastpunkt betrieben, was sich positiv auf den Anlagenwirkungsgrad auswirkt.The low pressure steam turbine plant 10th stands out due to the heat-controlled sliding pressure operation and the speed-controlled steam turbine 18th through an expanded operating range compared to conventionally operated systems. In addition, the steam turbine is adapted to the isentropic enthalpy gradient 18th always operated at the optimum efficiency or close to the optimum efficiency for the respective load point, which has a positive effect on the system efficiency.

Nach alledem betrifft die Erfindung eine Niederdruckdampfturbinenanlage (10) aufweisend

  • - einen Entspannungsverdampfer (12), zum Verdampfen von flüssigem Wärmeträgermedium (14), wobei der Druck in dem Entspannungsverdampfer (12) unter dem Umgebungsdruck liegt,
  • - eine Dampfturbine (18),
  • - einen Generator (20), der mit der Dampfturbine (18) gekoppelt ist,
  • - eine Leistungselektronik (22) zum Anschließen des Generators (20) an einen Verbraucher und/oder ein Stromnetz,
  • - einen Kondensator (26), zum Kondensieren des im Betrieb aus der Dampfturbine (18) austretenden dampfförmigen Fluids, wobei der Druck in dem Kondensator (26) unter dem Umgebungsdruck liegt,
  • - einen Vakuumbrecher (38), der stromabwärts eines Turbinenrades (50) der Dampfturbine (18) angeordnet ist, und
  • - eine Steuereinheit (24), die dazu eingerichtet ist, die elektrische Belastung des Generators (20) durch die Leistungselektronik (22) zu verändern und den Vakuumbrecher (38) zu öffnen.
Weiter betrifft die Erfindung ein Betriebsverfahren für eine Niederdruckdampfturbinenanlage (10), mit den Schritten
  1. a) Evakuieren eines Leitungssystems der Niederdruckdampfturbinenanlage (10), sodass der Druck in dem Leitungssystem überall unter dem Umgebungsdruck liegt und sodass Wärmeträgermedium (14) in einem Entspannungsverdampfer (12) verdampft,
  2. b) Verändern der elektrischen Belastung eines Generators(20),
  3. c) Öffnen eines Vakuumbrechers (38).
After all, the invention relates to a low-pressure steam turbine plant ( 10th )
  • - a flash evaporator ( 12 ), for evaporating liquid heat transfer medium ( 14 ), the pressure in the flash evaporator ( 12 ) is below the ambient pressure,
  • - a steam turbine ( 18th ),
  • - a generator ( 20th ) with the steam turbine ( 18th ) is coupled,
  • - power electronics ( 22 ) for connecting the generator ( 20th ) to a consumer and / or a power grid,
  • - a capacitor ( 26 ) to condense the steam turbine during operation ( 18th ) escaping vaporous fluid, the pressure in the condenser ( 26 ) is below the ambient pressure,
  • - a vacuum breaker ( 38 ), the downstream of a turbine wheel ( 50 ) of the steam turbine ( 18th ) is arranged, and
  • - a control unit ( 24th ), which is designed to reduce the electrical load on the generator ( 20th ) by the power electronics ( 22 ) and change the vacuum breaker ( 38 ) to open.
The invention further relates to an operating method for a low-pressure steam turbine plant ( 10th ) with the steps
  1. a) evacuating a line system of the low-pressure steam turbine system ( 10th ), so that the pressure in the pipe system is everywhere below the ambient pressure and that heat transfer medium ( 14 ) in a flash evaporator ( 12 ) evaporates,
  2. b) changing the electrical load of a generator ( 20th ),
  3. c) opening a vacuum breaker ( 38 ).

BezugszeichenlisteReference symbol list

1010th
NiederdruckdampfturbinenanlageLow pressure steam turbine plant
1212
EntspannungsverdampferFlash evaporator
1414
flüssiges Wärmeträgermediumliquid heat transfer medium
1616
ZuleitungSupply
1818th
DampfturbineSteam turbine
2020th
Generatorgenerator
2222
LeistungselektronikPower electronics
2424th
SteuereinheitControl unit
2626
Kondensatorcapacitor
2828
AbleitungDerivative
3030th
KühlmediumpumpeCoolant pump
3131
KondensatpumpeCondensate pump
3232
EvakuuierungseinrichtungEvacuation facility
3434
VorlaufpumpeFlow pump
3636
RücklaufpumpeReturn pump
3838
VakuumbrecherVacuum breaker
4040
BremswiderstandBraking resistor
4242
solarthermischer Wärmeerzeugersolar thermal heat generator
4444
WärmespeicherHeat storage
4646
HeizkreispumpeHeating circuit pump
4848
TurbosatzTurbo set
5050
TurbinenradTurbine wheel
5252
LeitradDiffuser
5454
Wellewave
5656
LaufbeschaufelungBarrel blading
5858
AußengehäuseOuter housing
6060
Rotorrotor
6262
Statorstator
6464
LängsachseLongitudinal axis
6666
erste Lagerstellefirst depository
6868
zweite Lagerstellesecond depository
7070
InnengehäuseInner casing
7272
RingspaltAnnular gap
7474
KühlrippenCooling fins
100100
NormalbetriebNormal operation
102102
EvakuierenEvacuate
104104
Belastung verändernChange load
106106
Verdampfungsrate verändernChange evaporation rate
108108
Vakuumbrecher öffnenOpen vacuum breaker
110110
SchnellabschaltungQuick shutdown
112112
Vakuumbrecher öffnenOpen vacuum breaker
114114
Volumenstrom verringernReduce volume flow
116116
Energie im Bremswiderstand umsetzenImplement energy in the braking resistor
118118
Leistungsabgabe maximierenMaximize power output

Claims (13)

Niederdruckdampfturbinenanlage (10) aufweisend - einen Entspannungsverdampfer (12), zum Verdampfen von flüssigem Wärmeträgermedium (14), sodass dampfförmiges Fluid erhalten wird, wobei der Druck in dem Entspannungsverdampfer (12) unter dem Umgebungsdruck liegt, - eine Dampfturbine (18), - eine Zuleitung (16), die den Entspannungsverdampfer (12) fluidisch mit der Dampfturbine (18) verbindet, - einen Generator (20), der mit der Dampfturbine (18) gekoppelt ist, - einen Kondensator (26), zum Kondensieren des im Betrieb aus der Dampfturbine (18) austretenden dampfförmigen Fluids, sodass flüssiges Wärmeträgermedium (14) erhalten wird, wobei der Druck in dem Kondensator (26) unter dem Umgebungsdruck liegt, - eine Ableitung (28), die die Dampfturbine (18) fluidisch mit dem Kondensator (26) verbindet, dadurch gekennzeichnet, dass die Niederdruckdampfturbinenanlage (10) weiterhin Folgendes aufweist: - eine Leistungselektronik (22), zum Anschließen des Generators (20) an einen Verbraucher und/oder ein Stromnetz, - einen Vakuumbrecher (38), der stromabwärts eines Turbinenrades (50) der Dampfturbine (18) angeordnet ist, und - eine Steuereinheit (24), die dazu eingerichtet ist, die elektrische Belastung des Generators (20) durch die Leistungselektronik (22) zu verändern und den Vakuumbrecher (38) zu öffnen, und dass der Generator (20) stromaufwärts der Dampfturbine (18) innerhalb der Zuleitung (16) angeordnet ist.Low-pressure steam turbine system (10) comprising - a flash evaporator (12) for evaporating liquid heat transfer medium (14) so that vaporous fluid is obtained, the pressure in the flash evaporator (12) being below the ambient pressure, - a steam turbine (18), - one Feed line (16) which fluidically connects the flash evaporator (12) to the steam turbine (18), a generator (20) which is coupled to the steam turbine (18), - a condenser (26) for condensing the vaporous fluid emerging from the steam turbine (18) during operation, so that liquid heat transfer medium (14) is obtained, the pressure in the condenser (26) is below the ambient pressure, - a discharge line (28) which fluidly connects the steam turbine (18) to the condenser (26), characterized in that the low-pressure steam turbine system (10) also has the following: - power electronics ( 22), for connecting the generator (20) to a consumer and / or a power network, - a vacuum breaker (38), which is arranged downstream of a turbine wheel (50) of the steam turbine (18), and - a control unit (24), the is set up to change the electrical load of the generator (20) by the power electronics (22) and to open the vacuum breaker (38), and that the generator (20) upstream of the steam turbine (18) within the inlet line (16) is arranged. Niederdruckdampfturbinenanlage (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Turbinenrad (50) der Dampfturbine (18) und ein Rotor (60) des Generators (20) auf einer gemeinsamen Welle (54) angeordnet sind.Low pressure steam turbine system (10) after Claim 1 , characterized in that the turbine wheel (50) of the steam turbine (18) and a rotor (60) of the generator (20) are arranged on a common shaft (54). Niederdruckdampfturbinenanlage (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, weiterhin aufweisend eine Evakuierungseinrichtung (32).Low-pressure steam turbine system (10) according to one of the preceding claims, further comprising an evacuation device (32). Niederdruckdampfturbinenanlage (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, weiterhin aufweisend einen Bremswiderstand (40).Low-pressure steam turbine system (10) according to one of the preceding claims, further comprising a braking resistor (40). Niederdruckdampfturbinenanlage (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, weiterhin aufweisend eine Vorlaufpumpe (34), um flüssiges Wärmeträgermedium (14) in den Entspannungsverdampfer (12) zu fördern, wobei die Steuereinheit (24) dazu ausgebildet ist, eine Förderleistung der Vorlaufpumpe (34) zu verändern.Low-pressure steam turbine plant (10) according to one of the preceding claims, further comprising a feed pump (34) to convey liquid heat transfer medium (14) into the flash evaporator (12), the control unit (24) being designed to deliver the delivery of the feed pump (34) to change. Niederdruckdampfturbinenanlage (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Steuereinheit (24) ein Kennfeld hinterlegt ist, welches einen Betriebszustand der Niederdruckdampfturbinenanlage (10) mit einem Sollwert einer Drehzahl der Dampfturbine (18) verknüpft, insbesondere wobei der Betriebszustand eine oder mehrere der Größen - Druck in der Zuleitung (16), - Druck in der Ableitung (28), - Temperatur des dampfförmigen Fluids in der Zuleitung (16) und/oder in dem Entspannungsverdampfer (12), - Temperatur des dampfförmigen Fluids in der Ableitung (28) und/oder in dem Kondensator (26) umfasst.Low-pressure steam turbine system (10) according to one of the preceding claims, characterized in that a control map is stored in the control unit (24), which maps an operating state of the low-pressure steam turbine system (10) to a setpoint value of a speed of the steam turbine (18), in particular wherein the operating state is a or more of the sizes - pressure in the feed line (16), - pressure in the discharge line (28), - temperature of the vaporous fluid in the feed line (16) and / or in the flash evaporator (12), - temperature of the vaporous fluid in the Derivation (28) and / or in the capacitor (26) comprises. Niederdruckdampfturbinenanlage (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, weiterhin aufweisend eine Rückführeinrichtung, um flüssiges Wärmeträgermedium (14) aus dem Kondensator (26) in den Entspannungsverdampfer (12) zurückzuführen.Low-pressure steam turbine system (10) according to one of the preceding claims, further comprising a return device for returning liquid heat transfer medium (14) from the condenser (26) to the flash evaporator (12). Niederdruckdampfturbinenanlage (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Stator (62) des Generators (20) in einem Innengehäuse (70) angeordnet ist.Low-pressure steam turbine system (10) according to one of the preceding claims, characterized in that a stator (62) of the generator (20) is arranged in an inner housing (70). Niederdruckdampfturbinenanlage (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, weiterhin aufweisend einen Wärmespeicher (44) und/oder einen solarthermischen Wärmeerzeuger (42).Low-pressure steam turbine plant (10) according to one of the preceding claims, further comprising a heat accumulator (44) and / or a solar thermal heat generator (42). Betriebsverfahren für eine Niederdruckdampfturbinenanlage (10), wobei die Niederdruckdampfturbinenanlage (10) Folgendes aufweist: - einen Entspannungsverdampfer (12), - eine Dampfturbine (18), - einen Kondensator (26), - einen Generator (20), der von der Dampfturbine (18) angetrieben wird, - ein Leitungssystem, das den Entspannungsverdampfer (12) über eine Zuleitung (16), die Dampfturbine (18) und eine Ableitung (28) mit dem Kondensator (26) verbindet, und - einen Vakuumbrecher (38), der stromabwärts eines Turbinenrades (50) der Dampfturbine (18) angeordnet ist, mit den Schritten a) Evakuieren (102) des Leitungssystems, sodass der Druck in dem Leitungssystem überall unter dem Umgebungsdruck liegt und sodass Wärmeträgermedium (14) in dem Entspannungsverdampfer (12) verdampft, b) Verändern der elektrischen Belastung des Generators (20), c) Öffnen (112) des Vakuumbrechers (38), wobei gleichzeitig der Vakuumbrecher (38) geöffnet (112) wird, ein Volumenstrom von in den Entspannungsverdampfer (12) fließendem flüssigem Wärmeträgermedium verringert (114) wird und elektrische Energie aus dem Generator (20) in einem Bremswiderstand (40) der Niederdruckdampfturbinenanlage (10) in Wärme umgesetzt (116) wird.Operating method for a low-pressure steam turbine system (10), the low-pressure steam turbine system (10) comprising: - a flash evaporator (12), - a steam turbine (18), - a capacitor (26), - a generator (20) which is driven by the steam turbine (18), - A line system that connects the flash evaporator (12) via a feed line (16), the steam turbine (18) and a discharge line (28) to the condenser (26), and - A vacuum breaker (38), which is arranged downstream of a turbine wheel (50) of the steam turbine (18), with the steps a) evacuating (102) the line system so that the pressure in the line system is everywhere below the ambient pressure and so that heat transfer medium (14) evaporates in the flash evaporator (12), b) changing the electrical load on the generator (20), c) opening (112) the vacuum breaker (38), the vacuum breaker (38) being opened (112) at the same time, a volume flow of liquid heat transfer medium flowing into the expansion evaporator (12) being reduced (114) and electrical energy from the generator (20 ) is converted (116) into heat in a braking resistor (40) of the low-pressure steam turbine system (10). Betriebsverfahren nach Anspruch 10, mit dem weiteren Schritt d) Verändern einer Verdampfungsrate in dem Entspannungsverdampfer (12).Operating procedures according to Claim 10 , with the further step d) changing an evaporation rate in the flash evaporator (12). Betriebsverfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehzahl der Dampfturbine (18) verändert wird.Operating procedures according to Claim 10 or 11 , characterized in that the speed of the steam turbine (18) is changed. Betriebsverfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Volumenstrom von in den Entspannungsverdampfer (12) fließendem flüssigem Wärmeträgermedium auf null verringert wird.Operating method according to one of the Claims 10 to 12 , characterized in that the Volume flow of liquid heat transfer medium flowing into the flash evaporator (12) is reduced to zero.
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CN113588312B (en) * 2021-08-02 2023-06-30 中国北方车辆研究所 Plateau low-pressure performance simulation test device for air-cooled radiator
CN114483226B (en) * 2022-02-28 2024-03-29 杭州汽轮动力集团股份有限公司 Condensing steam turbine system driven by flash evaporation negative pressure steam
CN115523000A (en) * 2022-10-19 2022-12-27 峰和轻碳(北京)设计研究院有限公司 Thermal power peak regulation energy-saving system based on pre-regulation stage small steam turbine and regulation method

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2550059A1 (en) 1975-10-15 1977-04-21 Bbc Brown Boveri & Cie SAFETY SYSTEM FOR A STEAM TURBINE PLANT
DE102012024526A1 (en) 2012-12-14 2014-06-18 Witt Solar Ag Solar thermal heat storage power plant comprises solar collectors, heat accumulator connected through primary circuit, which is connected with secondary circuit pump, steam generator, steam turbine with condenser and cooling water system

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2550059A1 (en) 1975-10-15 1977-04-21 Bbc Brown Boveri & Cie SAFETY SYSTEM FOR A STEAM TURBINE PLANT
DE102012024526A1 (en) 2012-12-14 2014-06-18 Witt Solar Ag Solar thermal heat storage power plant comprises solar collectors, heat accumulator connected through primary circuit, which is connected with secondary circuit pump, steam generator, steam turbine with condenser and cooling water system

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