DE1042608B - Anlage zur Verbesserung der Spitzenlast-deckung in Dampfkraftwerken - Google Patents

Anlage zur Verbesserung der Spitzenlast-deckung in Dampfkraftwerken

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DE1042608B
DE1042608B DES52135A DES0052135A DE1042608B DE 1042608 B DE1042608 B DE 1042608B DE S52135 A DES52135 A DE S52135A DE S0052135 A DES0052135 A DE S0052135A DE 1042608 B DE1042608 B DE 1042608B
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Ulrich Senger
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    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01KSTEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K9/00Plants characterised by condensers arranged or modified to co-operate with the engines
    • F01K9/003Plants characterised by condensers arranged or modified to co-operate with the engines condenser cooling circuits

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

Description

  • Anlage zur Verbesserung der Spitzenlastdeckung in Dampfkraftwerken Dampfkraftwerke, die zur Spitzendeckung herangezogen werden, haben in der Lastspitze nicht nur einen erhöhten Bedarf an Dampf, sondern auch an Kühlwasser zur Kondensation des Dampfes. In Anlagen mit Flußwasserkühlung müssen dann üblicherweise die Kühlwasserpumpen und die Wasserreinigungsanlagen für die Spitzenlast ausgelegt sein, in Anlagen mit Rückkühlbetrieb dagegen die Pumpen und die Kühltürme. Dieser Spitzenanteil der Anlagekosten wird schlecht amortisiert, da die installierte Spitzenleistung im allgemeinen in der Regel nur wenige hundert Stunden ausgenutzt wird. Auch ist der zusätzliche Energiebedarf für die Pumpenleistung in der Lastspitze besonders unerwünscht. Legt man die Kühlwasserpumpen und Kühltürme für die Spitze sehr viel knapper aus als üblich, so steigt dadurch nicht nur der Dampf- und Wärmeverbrauch, was zulässig wäre, sondern die Anlagen müssen dampfseitig wiederum größer und damit teurer ausgelegt werden. Bei Anlagen, init Rückkühlung des Kühlwassers kommt hinzu, daß in der Zeit der täglichen Spitzenbelastu#ng, vor allem im Sommer, die Lufttemperatur, und damit auch die Kaltwassertemperatur, hinter den, Kühltürmen besonders hoch ist, so daß der Abdampfdruck in den Kondensatoren zu hoch und der Wärmeverbrauch und Strömungswirkungsgrad, der Spitzenturbinen entsprechend verschlechtert wird.
  • In erhöhtem Umfange fallen diese Nachteile ins Gewicht, wenn zur Spitzendeckung Dampfspeicher mit Speicherturbinen herangezogen werden, bei denen allgemein das Gefälle niedrig und der spezifische Dampfverbrauch und Kühlwasserverbrauch, bezogen auf die kWh, besonders hoch ist.
  • Ausgehend von einer Anlage zur Verbesserung der Spitzenlastdeckung in Dampfkraftwerken mit Kühlwasserspeichern, in denen in bekannter Weise in Zeiten der Schwachlast kaltes Kühlwasser gespeichert und aus denen es während der Lastspitze entnommen und zur Kondensation der Dampfspitze benutzt wird, werden gemäß der Erfindung die angeführten Nachteile dadurch beseitigt oder entscheidend vermindert, daß in den Zeiten der Schwachlast unter Benutzung der vorhandenen Kühltürme (bei Rückkühlbetrieb) bzw. der vorhandenen Wasserreinigungsanlagen (bei Flußwasserkühlung), die im allgemeinen nur für die Grundlast ausgelegt sind, Kaltwasser abgekühlt bzw. gereinigt und mit Hilfe der gleichfalls nur für Grundlast ausgelegten Kühlwasserpumpen, z. D. mit billigeni Nachtstrom, in die Speicher gepumpt wird, in denen es dann während der Zeit mittlerer Last vom Kühlwasserkreislauf der Grundlastmaschinen getrennt gespeichert bleibt, bis es in der Zeit der Lastspitze mit stark vermindertem oder ganz wegfallendem Pumpenleistungsbedarf zur Kondensation der Dampfspitze entnommen wird.
  • Insbesondere wird bei Kraftwerken mit Rückkühlbetrieb das in der Lastspitze aufgewärmte Kühlwasser vorzugsweise zunächst als Warmwasser getrennt vom Kühlwasserkreislauf der Grundlastmaschinen gespeichert, bis es in der Zeit der Schwachlast (insbesondere nachts oder sonntags) wieder in den vorhandenen Kühltürrnen abgekühlt und erneut als Kaltwasser gespeichert wird.
  • In Anlagen mit Rückkühlung liegt ein besonderer Vorteil der Kühlwasserspeicherutig darin, daß durch Kühlung des Speicherkühlwassers in den späten Nachtstunden kurz vor Sonnenaufgang eine besonders niedrige Kaltwassertemperatur erzielt werden kann die im jahresdurchschnitt mehr als 10.' C unter der wäiirend der Tagesspitze erreichbaren Kaltwassertemperatur liegt. Hierdurch wird in einfachster und wirtschaftlichster Weise die nächtliche Kühle zur Energieerzengung am Tage herangezogen, entsprechend dem Grundsatz, daß bei der thermischen Energieerzeugung nicht nur hohe Anfangstemperaturen, sondern mehr noch tiHe Endtemperaturen den therrnischen Wirkungsgrad verbessern.
  • Sinngemäß wird im folgenden unter »Laden« des Speichers dessen Auffüllen mit kaltem Wasser verstanden, unter »Entladen« das Aufwärmen des Kühlwassers im Kondensator der Spitzenturbine.
  • Ein Beispiel einer Ausführung nach der Erfindung zeigt für ein Kraftwerk mit Rückkühlbetrieb Bild 1, in dem die Kühlwasserspeicheranlage im Zusammenhang mit einer Dampfspeicheranlage mit atmosphärischen Heißwasserspeichern dargestellt ist, ohne daß die Erfindung aber auf solche Anlagen beschränkt ist. Im Normalbetrieb strömt der Dampf vom Kessel 1 durch die Hauptkondensationsturbine 2 und 3 zum Kondensator 4. Das Kühlwasse-r wird im Normalbetrieb in üblicher Weise durch eine Pumpe 12 aus dem Kühlbecken 18 des Kühlturms 16 angesaugt und durch den Kondensator 4 über den Kühleinbau 17 dem Kühlturm wieder zugeführt. Die Leistung der Hauptturbine 2 und 3 wird an den Generator 5 abgegeben, der in diesem Beispiel über eine ausrückbare Kupp- lung 11 noch mit der Speicherturbine 6 gekuppelt ist, und zwar während der Lastspitze. Der Gleichlauf der Hauptturbine 2 und 3 und der Speicherturbine 6 wird dabei durch Drehzahlregler m kontrolliert.
  • Ferner wird hierbei der Dampf für die Turbine 6, wie anderweitig bereits vorgeschlagen, durch Entspannung von Heißwasser aus dem Speicher 9 im Entspanner 8 gewonnen - hier ist ein Heißwasserkreislauf mit einer Umlaufpumpe 15 und Steuerventilen kund n vorgesehen - und nach Arbeitsleistung in der Turbine 6 im Kondensator 7, der hier als Mischkondensator ausgeführt sei, kondensiert. Das Kühlwasser für den Kondensator 7 wird nun während der Lastspitze aus dem KÜhlwasserspeicher 19 in den unteren Schichten entnommen. Im vorliegenden Beispiel wird es in der Einspritzvorrichtung des -Mischkondensators 7 in kleinen Tropfen verteilt (zersprüht).
  • In weiterer beispielsweiser Ausbildung der Erfindung ist der Speicher 19 nach Art eines an sich bekannten Verdrängungsspeichers mit wandernder Trennschicht zwischen unterer Kaltwasser- und oberer Warinwasserzone ausgeführt.
  • Beim Entladen während , der Lastspitze wird, wie beschrieben, das kalte Wasser dem Speicher 19 in Bodennähe entnommen und nach Aufwärmen im Mischkondensator 7 durch die Pumpe 13 über das Ventil h dem Oberteil des Speichers gleichmäßig verteilt zugeführt.
  • Umgekehrt wird beim Laden in Schwachlastzeiten, insbesondere nachts, das warme Wasser vom Oberteil des Speichers 19 dem Wassereinlauf des Kühlturms 16 oberhalb des Kühleinbaus 17 zugeleitet, dort abgekühlt und aus dem Kühlbecken 18 durch die vorhandene Kühlwasserpumpe 12 der Hauptanlage abgesaugt und dem Speicher 19 von unten zugeführt. Zwecks guter Einhaltung der Trennschicht sind dabei im Unterteil in bekannter Weise Vorrichtungen zur gleichmäßigen Verteilung des Wassers über den ganzen Querschnitt des Speichers vorgesehen, wie Drosselsiebe, Leitvorrichtungen, Überlaufkronen am Oberspiegel usw. Während des Ladevorgangs wird im Kondensator 4 der Hauptanlage wenig oder gar kein Kühlwasser benötigt, sei es, daß die Hauptturbine überhaupt nur leer oder im Schleppbetrieb mitläuft, sei es, daß sie, wie in Bild 1 dargestellt, gleichzeitig mit der Ladung des Kühlwasserspeichers auch zur Ladung des Heißwasserspeichers herangezogen wird.
  • Es ist dabei in Bild 1 angenommen, daß die Niederdruckturbine 3 bei Schwachlast durch den fast geschlossenen Absperrschieber a nur eine kleine Dampfmenge z. B. als Kühldampf verarbeitet, währendjder Abdampf der Hoch- und Mitteldruckturbine2-überwiegend im Speicherkondensator 4u, bei etwa 1 ata kondensiert und das Heißwasser des Speichers 9 auf etwa 100' C aufheizt. Der Kühlwasserstrom durch den Kondensator 4 kann dabei je nach öffnung der Schieber p und c auf einen Kleinstwert, nötigenfalls auch automatisch, geregelt werden, während der Hauptstrom des im Kühlturm abgekühlten Wassers dem Kaltwasserspeicher 19 unten zugeführt wird..
  • Bei der Ausführung des Kühlwasserspeichers als Verdrängungsspeicher 19 nach Bild 1 wird beimLaden durch die Kühlwasserpumpe 12 nur derjenige Arbeitsanteil der Kühlwasserspitze in die Nachtstunden verlegt, der der Förderhöhe im Kühlturm bzw. dem Wassereinlauf über dem Kühleinbau 17 und dem Kühlbecken 18 entspricht. Dagegen muß die Umwälzarbeit des Kühlwassers durch den Einspritzkondensator 7, die bedingt ist durch die Druckhöhe zum Zersprühen des Kühlwassers, durch die Fallhöhe zwischen Einspritzvorrichtung und unterem Wasserspiegel und schließlich durch die Förderung aus dem Vakuumratim des Kondensators beim Entladen während der Lastspitze vom Antriebsmotor der Pumpe 13 noch mit aufgebracht werden.
  • Dieser nur unvollkommenen Verlagerung oder Speicherung der Pumpenarbeit steht der Vorteil einer einfachen und kostensparenden Anordnung des Speichers 19 gegenüber.
  • Um den Leistungsbedarf der Pumpe 13 in der Lastspitze möglichst niedrig zu halten und die Anlage zu vereinfachen, wird in weiterer Entwicklung der Erfindung für die Höhenlage des Speichers 19 im Verhältnis zum Kühlturm und zum Einspritzkondensator 7 folgende Regel aufgestellt: a) Der Oberspiegel des Speichers 19 wird zweckmäßig auf die Höhe des Kühlwassereinlaufs zum Kühleinbau 17 des Kühlturms 16 gelegt, so daß beim Laden des Kühlwasserspeichers, das warme Wasser ohne Pumpe zum Kühlturm hin frei überläuft.
  • b) Die Höhenlage des Mischkondensators 7 relativ zum Speicher 19 und zum Kühlturm 16 wird innerhalb gewisser Toleranzgrenzen so bestimmt, daß der Oberspiegel des Speichers 19 etwa in oder wenig über der Höhe des Kühlwassereinspritzsystems im Kondensator 7, höchstens aber etwa 3 bis 4 m darüber liegt, so daß das Kühlwasser dem Kondensator 7 zwar frei- und ohne Pumpen zuläuft, trotzdem abef noch genügend Druckhöhe zum Zersprühen behält, sobald im Kondensator genügend hoher Unterdruck herrscht.
  • Wird der Kondensator 7 der Spitzenturbine 6 nach Bild 1 als Oberflächenkondensator ausgeführt, so entstehen zwar höhere Anlagekosten, aber geringerer Leistungsbedarf der Pumpe 13, was bei der Planung gegeneinander abzuwägen ist. Ohne Einfluß auf die erfindungsgemäße Kühlwasserspeicherung kann auch die Spitzenturbine 6 selbständig sein und ihren Dampf auch aus anderen Quellen beziehen.
  • Eine andere Ausführung nach der Erfindung zeigt Bild 2, in welchem bei sonst ähnlicher Anordnung statt eines Verdrängungsspeichers zwei getrennte Speicher für Kaltwasser 19 a und für Warmwasser 19 b vorgesehen sind. Diese werden vorzugsweise als flache Behälter mit jeweils nur etwa 2 bis 3 m Höhe ausgebildet, um die Niveanverhältnisse nicht zu stark variieren zu lassen.
  • In der Lastspitze wird das warme Wasser im Speicher 19 b.-gesämmelt; in der Schwachlastzeit (nachts) -wird Idas Kühlwasser aus dem Speicher 19 b durch die Kühlwasserpumpe12 der Hauptanlage über denKühlturra 16 gefördert und dem Kaltwasserspeicher 19a zugeführt.
  • In Bild 2 ist als Variante zu Bild 1 beispielsweise dargestellt, daß der Kondensator 4 der Hauptturbine 2 und 3 in der Schwachlastzeit zur Aufheizung des Wassers aus dem hier nicht dargestellten Heißwasserspeicher 9 dient. Dieses wird dabei über Schieber f und g mit Hilfe der Umwälzpumpe 14 zu- und abgeleitet, während die Hauptschieber c und d geschlossen sind. Die Niederdruckturbine 3 ist dabei dampfseitig durch Schieber a abgeschaltet und durch die ausgerückte Kupplung 10 von der Turbine 2 getrennt, während der Dampf der Turbine 2 über den Schieber e zum Kondensator 4 strömt. Der Kühlwasserspeicher 19 a wird also wiederum gleichzeitig mit dem Heißwasserspeicher 9, z. B. nachts, geladen, wobei die Kühlwasserpumpe 12 durch Schließen des Schiebers t und Öffnen des Schiebers p saugseitig an den Warmwasserbehälter 19 b gelegt wird, von dem sie das warme Kühlwasser über den Schieber s auf den Kühleinbau 17 hinaufpumpt. Das abgekühlte Wasser läuft dann aus dem Kühlbecken 18 über einen Überlauf in den Kaltwasserspeicher 19a, der zweckmäßig in gleicher Höhe angeordnet ist. Der Ladevorgang ist beendet, wenn das ganze Warmwasser aus dem Behälter 19 b gekühlt und im Behälter 19a gespeichert ist.
  • Abweichend von der Regel für die Höhenlage der Speicher wird bei der Anordnung nach Bild 2 der Warmwasserspeicher 19 b zweckmäßig so angeordnet, daß sein höchster Wasserspiegel vorzugsweise etwa 10 m oder etwas mehr unterhalb des Wassersammeltopfes des Einspritzkondensators liegt. Beim Entladen in der Lastspitze läuft dann das Kühlwasser mit dem Kondensat aus dem Mischkondensator 7 ohne besondere Pumpe direkt kraftschlüssig dem Warmwasserspeicher 19 b zu, während das Kaltwasser aus dem oberen Kaltwasserspeicher 19 a über das Absperr- und Regelorgan i ebenfalls ohne Pumpen in den Kondensator 7 strömt. Dadurch wird erreicht, daß die Kühlwasserpumpe 13 aus Bild 1 wegfallen kann und daß beim Entladen zur Zeit der Lastspitze praktisch keine Pumparbeit für den Kondensator der Spitzenturbine erforderlich ist. Diese Pumparbeit wird bei dieser Anordnung vielmehr ganz in die Nachtzeit verlegt, damit also gleichfalls gespeichert und von der vorhandenen Kühlwasserpumpe 12 mit aufgebracht.
  • Für eine möglichst niedrige Förderhöhe der Pumpe 12 beim Auffüllen und Laden des Speichers 19a und eine besonders einfache Anordnung werden in weiterer Entwicklung der Erfindung für die Höhenlage der Speicher 19 a und 19 b im Verhältnis zum Kühlturrn 16, 17, 18 und zum Einspritzkondensator 7 folgende Regeln aufgestellt: a) Der höchste Oberspiegel des Kaltwasserspeichers 19a wird zweckmäßig so angeordnet, daß er etwa in Höhe der Oberkante des Kühlbeckens 18 des Kühlturms liegt, von wo ihm durch eine Überlaufleitung das abgekühlte Wasser direkt zufließen kann.
  • b) Das Kühlwassereinspritzsystem im Mischkondensator 7 wird zweckmäßig so angeordnet, daß es etwa in Höhe des tiefsten Wasserspiegels des Kaltwasserspeichers 19 a oder höchstens etwa 3 bis 4 m darunter liegt, damit das kalte Kühlwasser ihm bei genügend hohem Vakuum im Kondensator noch mit genügend hohem Gefälle zur Zersprühung, aber ohne Pumpe zufließt.
  • c) Der höchste Wasserstand im Warmwasserspeicher 19 b wird relativ zum Mischkondensator 7 so gelegt, daß er noch mindestens etwa 10 m unterhalb des Wassersammelgefäßes im Kondensator 7 liegt, so daß das Warmwasser in der Lastspitze ohne Pumpen zum Speicher 19 b abfließt.
  • Wie erwähnt, gibt die Schaltung nach Bild 2 die Möglichkeit, die Pumpenarbeit ganz in die Zeit der Schwachlast zu verlegen, wodurch die Spitzenleistung der Turbine um 5 bis 7 ()/o erhöht, die spezifischen Anlagekosten des Dampfteils und des elektrischen Teils entsprechend vermindert werden. Erkauft wird dieser Vorteil durch den gegenüber Bild 1 verdoppelten kaumbedarf für die beiden Kühlwasserspeicher 19a und 19 b, die außerdem noch in der Höhe um etwa 20 bis 23 m verschieden liegen sollten. Die Ausführung nach Bild 2 wird daher vorteilhaft besonders dann verwendet, wenn das Kraftwerk eine entsprechende geographische Lage hat, z. B. in der Nähe eines Tales, auch einer Grube, insbesondere z. B. des Tagebaus einer Braunkohlengrube, gelegen ist. Besonders vorteilhaft können dabei vorhandene Teiche oder Wasserbecken mit benutzt werden.
  • Andererseits kann die Zweispeicheranordnung nach Bild 2 auch Anwendung finden, wenn statt des Mischkondensators 7 ein Oberflächenkondensator ausgeführt wird. In diesem Falle kann der Höhenunterschied zwischen dem höchsten Spiegel des Warmwasserspeichers 19 b und dem tiefsten Spiegel des Kaltwasserspeichers 19 a auf 4 bis 5 m vermindert werden.
  • Die Möglichkeit, die tiefen Nachttemperaturen zur besonders tiefen Abkühlung des Kühlwassers heranzuziehen, kann. man in mehrfacher Weise ausnutzen. So werden zunächst die Abdanipfquerschnitte der Speicherturbine 6 so bemessen, daß diese Turbine das höhere Gefälle entsprechend dem kälteren Kühlwasser verarbeiten kann. Diese Möglichkeit ist wirtschaftlich begrenzt auf niedrigste Kühlwassertemperaturen in der Größenordnung von 10 bis 12' C, die zwar im Sommer in der Regel nicht erreicht werden, in den Frühjahrs- und Herbstmonaten jedoch mit guter Sicherheit, und im Winter noch erheblich unterschritten werden können. Gerade in den Wintermonaten ist aber die Belastungsspitze der Kraftwerke besonders hoch und breit. Man kann nun die tiefen Wintertemperaturen dennoch dadurch ausnutzen, daß man in der Lastspitze den Inhalt des Speichers 19 nach Bild 1 zweimal hintereinander umwälzt und ihn z. B. bei der ersten Umwälzung von 3 bis 4' C auf 11 bis 13' C aufwärmt, bei der zweiten Umwälzung von 11 bis 13 auf 19 bis 21' C.
  • Wenn für die Speichermaschine Oberflächenkondensatoren verwendet werden, ist es im allgemeinen vorteilhafter, statt das Kühlwasser zweimal umzuwälzen, die Kühlwassermenge bei einmaliger Umwälzung auf z. B. die Hälfte zu vermindern.
  • In beiden Fällen ist es möglich, den Speicherinhalt, bezogen auf die Winterspitze, in günstiger Weise zu vermindern. In allen Jahreszeiten kann es umgekehrt vorteilhaft sein, beim Laden des Speichers in der Nachtzeit den Speicherinhalt zweimal hintereinander über den Kühlturm umzupumpen, um eine möglichst weitgehende Annäherung der Kaltwasserteniperatur an die Kaltlufttemperatur zu erreichen.
  • Bei der Anordnung mit einem Verdrängungsspeieher 19 nach Bild 1 ergibt sich der Übergang von der ersten zur zweiten Umwälzung von selbst, wenn die Trennschicht zwischen Warm- und Kaltwasser am Boden des Speichers 19 angelangt ist. Eine besondere Schaltmaßnahme ist dabei nicht erforderlich.
  • Bei der Zweispeicheranordnung nach Bild 2 dagegen ist am Ende der ersten Umwälzung der Warmwasserspeicher 19 b entleert. Dann muß der Schieber u in Bild 2 geöffnet und der Schieber t geschlossen werden, während die Rückschlagklappe p sich automatisch schließt. Man kann auch die doppelte Umwälzung beim Laden mit der doppelten Umwälzung beim Entladen kombinieren. Es ist auf diese Weise möglich, den Inhalt des Kühlwasserspeichers 19 in derselben Größenordnung oder niedriger zu halten wie den des Heißwasserspeichers 9. Durch die erfindungsgemäße Anordnung von Kühlwasserspeichern können daher die Baukosten eines Spitzenkraftwerks für Anlagen mit Rückkühlung ganz erheblich gesenkt werden. Aber auch bei Kraftwerken mit Flußwasserkühlung kann der Gedanke der Erfindung mit Vorteil angewendet werden, durch Speicherung von Kaltwasser während der Schwachlastzeit einerseits Pumpenleistung in der Spitzenzeit zu ersparen, andererseits die Anlagekosten für Umwälzung und Reinigung des in der Leistungsspitze erhöhten Kühlwasserbedarfs zu senken. Bild 3 entspricht in seiner Anordnung der Abb. 1, jedoch für ein Kraftwerk mit Flußwasserkühlung.
  • Der Kühlwasserpumpe 12 der Hauptturbinenanlage sei die Kühlwasserreinigung 20 (z. B. eine Siebbandanlage) vorgeschaltet. Die Pumpe 12 fördert im Normalbetrieb über den Schieber c durch den Kondensator4 der Hauptturbine3.DerWasseraustritt mündet kraftschlüssig im Fluß abwärts des Frischwassereinlaufs. Nachts bzw. bei Schwachlast wird der Schieber c gedrosselt oder ganz geschlossen, je nach Drosselzustand des Darnpfzuführventils a zur Turbine 3. Gleichzeitig wird der Schieber p zum Kaltwasserspeicher 19a geöffnet und dieser gefüllt. In der Spitze fließt dieses Speicherkühlwasser über das Regelventili zum Kondensator 7, der beispielsweise wieder als Mischkondensator ausgeführt wird, und aus dessen Sammeltopf kraftschlüssig zum Fluß.
  • Für die Höhenanordnung von Kondensator 7, Kaltwasserspeicher 19 a und Flußspiegel gilt dabei sinngemäß das zu Bild 2 Gesagte, nämlich: a) Das Einspritzsystem im Mischkondensator 7 wird zweckmäßig so gelegt, daß es etwa in Höhe des tiefsten Wasserspiegels des Speichers 19 a oder höchstens etwa 3 bis 4 m darunter liegt.
  • b) Das Wassersammelgefäß des Mischkondensators 7 wird so gelegt, daß sein Spiegel mindestens 10 m über dem höchsten Wasserstand des Flusses liegt. Dies bedeutet, daß der tiefste Wasserstand des Speichers etwa 8 bis 12 in über dem höchsten Flußwasserstand liegen soll. Bei Anwendung von Oberflächenkühlung vermindert sich dieser Wert auf 4 bis 5 m, da hier nur der Strömungswiderstand des Kondensators einschließlich Zu- und Ablauf zu überwinden ist. Dann ist allerdings die Wirtschaftlichkeit einer Kaltwasserspeicherung nur noch in Sonderfällen gegeben, z. B. bei vorhandenem Wasserbecken, Teichen usw., in geeigneter Höhenlage, bei Kombination von Dampfkraftanlagen mit Pumpspeicherwerken, im übrigen aber auch dann, wenn z. B. der Fluß nicht genügend Wasser für die Spitzenlast des Dampfkraftwerks führt, jedoch nachts im Überschuß, bezogen auf die Schwachlast.
  • Die Kühlwasserpumpe 12 für den Hauptkondensator 4 hat bei der Ladung des Kühlwasserspeichers meistens eine andere Druckhöhe zu überwinden als im Normalbetrieb, und zwar bei der Schaltung nach Bild 1 eine niedrigere, bei der Schaltung nach Bild 3 eine höhere bei der Schaltung nach Bild 2 bei der ersten Umwälzung eine höhere, bei der zweiten Umwälzung eine niedrigere. Es ist daller zweckmäßig, entweder die Antriebsmaschine für die Kühlwasserpumpen für wirtschaftlich veränderliche Drehzahl vorzusd,en oder die Kühlwasserpumpen selbst mit verstelll-.trem Schaufelsystem, insbesondere mit verstellbarei, Laufschaufeln.

Claims (2)

  1. PATENTANSPRUCHE: 1. Anlage zur Verbesserung der Spitzenlastdeckung in Dampfkraftwerken mit Kühlwasser-#zpeichern, in denen in Zeiten der Schwachlast kaltes Kühlwasser gespeichert -und aus denen es während der Lastspitze entnommen und zur Kondensation der Dampfspitze benntzt wird, dudurch gekennzeichnet, daß in den Zeiten der Schwach-last unter Benutzung der vorhandenen Kühltürme (bei Rückkühl-Ir-trieb) bzw. der vorhandenen Wasserreinigungsanlagen (bei Flußwasserkühlung), die im allgemeinen nurr für die Grundlast aus-gelegt sind-, Kaltwasser abgekühlt bzw. gereinigt und mit Hilfe der gleich-f alls nur für Grundlast ausgelegten Kühlwasiserpunipen, z. B. mit billigem Na,chtstrom, in die Speicher gepumpt wird, in denen es dann während der Zeit mittlerer Last vom Kühlwaisserkreislauf der Grundlastmaschinen getrennt gespeichert bleibt, his es in der Zeit der Lastspitze mit stark vermindextem oder ganz wegfallendem PumpenleistungsbedaTf zur Kondensation der Dampfspitze entnommen wird.
  2. 2. Anlage nach Anspruch 1 für Kraftwerke mit Rückkühlbetrieb, dadurch gekennzeichnet, daß das in. der Lastspitze aufgewärmte Kühlwasser zunächst als Warinwasser getrennt vom Kühlwasserkreislauf derGrundlastmaschinengespeichertwird, bis es in der Zeit der Schwachlast (insbesondere nachts oder sonntags) wieder in den vorhandenen Küh,1,tü,rmen abgekühlt und erneut als Kaltwasser gespeichert wIrd. 3. Anlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kühlwasserspeieher nach Art eines an sich. bekannten offenen Verdrän-gungsspeichers mit Trennschicht zwischen Warm-und Kaltwasser ausgeführt ist, dem beim Laden (z. B. nachts) das warme Kühlwasser aus den Oberschichten gleichmäßig verteilt entnommen wird, während das kalfte Kühlwasser nach Ab- kühlung im Kühlturm dem Speicher von. unten gleichmäßig veTteilt zugepumpt wird, und dem heim Entladen während, der Lastspitze das kalte Wasser von unten entnommen und nach Aufwärmung im Kondensator der Spitzenmaschine in der Nähe des Oberspiegels gleichmäßig verteilt wieder =geleitet wird. 4. Anlage nach einem der Arisprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Oberspiegel des Kühlwasserspeichers etwa in der Höhe des Kühlwassereinlaufs- (17) des Kühlturms (16) angeordriet ist. 5. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Umwälzpumpe beim Laden des Kühlwasserspeichers die Kühlwassexpumpe (12) der Hauptturbinenanlage (3 und 4) benutzt wird, die aus dem Kühlbecken (18) das abgekühlte- Wasser ansaugt und -unten in den Speicher (19) hineinpumpt. 6. Anlage-, nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß in Kraftwerken mit Speicherturbinen und Einspritzkondensatoren der Oberspiegel des Kühlwasserspeichers nicht mehr als 3 bis 4 m unter odernur wenig über dem Einspritzsystem des Einspritzkondensators (7) liegt. 7. Anlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwei getrennte Speicher für Kaltwasser (19a) und für Waimwasser (19b) vorgesehen siind, die als flache Behälter mit nur etwa 2 bis 3 in Tiefe ausgeführt sind. 8. Anlage nach Anspruch 7, dadurch gekenlizeichnet, daß in Anlagen init Speicherturbinen und Einspritzkondensatoren der höchste Wasserspiegel des Warmwasserspeicheis (19b), vorzugsweise mindestens etwa 10 ni, unterhalb des Wassersammeltopfes des Einspritzkondensators (7) angeordriet ist. 9. #Anlage nach Anspruch 1, 2, 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Kaltwasserspeicher (19 a) so angeordnet ist, daß sein höchster Wasserspiegel etwa in Höhe des höchsten Wasserspiegels im Kühlbecken (18) des I3-,üh!ltu#rms (16) liegt und daß sein tiefster Wasserspiegel nicht mehr als etwa 3 his 4 m unter oder nur wenig über dem Kühlwassereinspritzsysitem im Mischkondensator (7) liegt. 10. Anlage nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß als Umwälz- und Förderpumpe beim Laden des Speichers (19a) die I#,'-ühlwass,erpumpe,n (12) der Hauptturbinenanlage (2 bio 4) dienen, die das Warmwasser aus dem Speicher (19b) ansaugen und über den Kühleinbau (17) des Kühliturms (16) dem Kühlturm wieder zuführen. 11. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in Kraftwerken mit Flußwasserkühlung ein flacher Kaltwasserspeicher (19a) vorgesehen ist, der nur geringe Beckenhöhe hat (etwa 2 bis 3 m) und dem das zu speichernde Kaltwasser aus dem Fluß in Zeiten. der Sthwachlast (nachts) unter Benutzung der Kühlwasserpumpe (12) zugepumpt wird. 12. Anlage. nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß in Kraftwerken, mit Speicherturbine und Mi,-#pchlircndensator der tiefste Wassexspiegel des Kaltwasserspeichers (19a) nicht tiefer als 3 bis 4 m unterhalb oder nur wenig oberhalb des Kühlwassereinspritzsystems, des Mischkond-bisators (7) liegt. 13. Anlage nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Mischkondensator (7) so angeordnet ist, daß sein Wassersammeltopf mindestens etwa 10 m über dem höchsten Flußwasserspiegel liegt, in den das Kühlwasser und Kondensat aus dem Mischkondensaitor ohne Pumpe kraftschlüssig eingeleitet wird. 14. Anlage nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Dampfkraftwerk init einem hydraulischen Pumpspeicherwerk örtlich verbunden ist und, daß das im Pumpspeicherbecken gespeicherte Wasser in Zeiten der Lastspitze vor oder nach Arheitsleistung in der Wasserturbine, ganz oder teHweise als Kühlwasser für die Kondensatoren dient. 15. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckhöhe der Kühl-wasserpumpe (12) den Unterschieden in der Förderhöhe zwischen Normalhetrieb und. Ladebetrieb angepaßt ist, indem ent#veder Antriebsmaschinen Mit WiTtschaftlicher Drehzahlregelung oder verstellbare Pumpenschaufelsystenie bei unveränderlicher Drehzahl der Antriebsmaschine vorgesehen sind, In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 234 856, 532 660.
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FR2344715A1 (fr) * 1976-03-15 1977-10-14 Gen Atomic Co Circuit de refroidissement pour centrale de production d'energie

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