DE1551235A1

DE1551235A1 - Verfahren und Einrichtung zur Deckung von Spitzenlast oder einer raschen Lastaenderung in einer Dampfturbinenanlage

Info

Publication number: DE1551235A1
Application number: DE19671551235
Authority: DE
Inventors: Schwarzenbach Dipl-Ing Alfred
Original assignee: BBC Brown Boveri France SA
Current assignee: BBC Brown Boveri France SA
Priority date: 1967-01-27
Filing date: 1967-01-27
Publication date: 1970-04-02
Also published as: DE1551235B2

Description

Verfahren und Einrichtung zur D eckung-von Spitzenlast oder einer raschen Laständerung in-einer Damj2fturbinenanla e.
gL Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zur Deckung von Spitzenlast oder einer raschen Laständerung in einer durch Kernenergie beheizten, mindestens aus Hoch-und Niederdruckteil bestehenden Dampfturbinenanlage, deren Arbeitsdampf nach dew Austritt aus dem Hochdrucktell zuerst einen Wasserabscheider und anschliessend einfn Zwischenüberhitzer durchströmt., In welchem er bei Normalbetrieb durch einen vor dem Hochdrucktell der Dampfturbine vom Hauptdampfstrom abgezweigten lfebendampfstrom Uberhitzt wird.
Unter Spitzenlast wird eine z.B.-ein- oder zweimal täglich und nur kurzzeitig-auftretende Belastung einer Kraftanlage, verstanden" die Uber die maximal a0gliche Ueberlast noch hinausgeht* welohe die Anlage zu bewältigen Imstande int. Zur Deckung der Spitzenlast muns entweder eine eigene Kraftmaschine eingesetzt werden, die nur tUr diesen Zweck in Betrieb genommen wird, oder es muse eine besondere Einrichtung vorgesehen wbrden" um vorUbergehend mehr leintung erzeugen zulönnen.
Bei Dampfturbinenanlagen kann durch Aenderung der Schaltung der Dampf- oder der Speisewasserführung die Dampfturbine selbst zur Spitzenlantdeekung benützt werden" wofUr nur verhältnismässig kleine.zusätzliche Anlagekosten notwendig sind. Die dabei sich einstellende Vemehlechterung den themlachen Wirkungsgraden wird"' da sie-nur kurzzeitig auftritt" inEhut genommen. Es sind dafür verschiedene Verfahren bekannt: Abschaltung einen Hochdruck-Speinewasservorwärmers oder einer Vorwärmergruppel Einführung den Frischdampfen oder den zwischenüberhitzten Dampfen In dine tiefere Stufe als Im Normalbetrieb (Cl. Seippels Bericht 104 zur Weltkraftkonferenz in Lausanne, 1964); Ersatz den im Hochdruck-Speinewannervorwärmer zuzuführenden Dampfen durch Dampf aus einem Wärmespeicher (DP 434 lig und 687 969); Ersatz der Im Hochdruck-Speinewasservorwärmer zuzuführenden Anzapfdampfwärme durch die Abgaswärme einer Gasturbine-(FP 1 396 379) oder durch einen Hilfebrenner (Bericht zur Weltkraftkonforens Launanne l964j, Berichtwerk Ed. VI" Seiten 3W6/87).
Wird eine Dampfturbinenanlage durch einen Kernreaktor beh@Zztg no wird er au& WirtschaftlichkeitegrUnden so ausgelegt# daan er gerade fUr die vorgenhene Ueberlast auereicht. Dar- Uberhinaus weist er keine Reserven auf. Wird die Deckung von Spitzenlast verlangt, so sind die beiden ersten der obengenannten Verfahren nicht ankendbar, denn sie erfordern eine erhöhte Wärmerufuhr aus dem Reaktor. Die beiden letzten Verfahren wären grundsätzlich auch bei Beheizung durch Kernenergie möglich, es ergibt sich aber dabei ein wesentlicher Nachteil. Der durch einen Reaktor erzeugte Dampf istg da möglichst hoher Anfanged-ruck angestrebt wird,-meistens gesättigt oder nur schwach Uberhitzt. Es stellt sich daher schon im Hochdrucktell der Turbine im Dampf ein verhältnismännig hoher Anteil Waseer eins das zumindest teilweise mit dem Anzapfdampf herausgefUhrt wird. Werden nun die Anzepfungen unterbunden, so erfolgt keine Ent-. wässerung mehr, falle nicht zusätzliche Vorrichtungen vorgesehen sindg und die Beschaufelung wird durch die Wassertropfen gefährdet. Perner sind flir die beiden letztgenannten Verfahren sehr grosse zusätzliche Wärmetauscher nötig, da die gesamte Speinewassermenge aufgeheizt werden muse, Bei den heute bekannten Kernreaktoren ist die mögliche Aenderungegeschwindiikeit der thermiachen Leistung beschränkt. Sie können einen kleinen Lantsprung von z.B. 10% noch auffahgen, einer grösseren, raschen Lanterhöhung aber können sie auch innerhalb den Normalbetriebabereiche nicht folgen. HiertUr zUssen vorUbergehend andere Kittel eingenetzt und der Reaktor langsam nachgeregelt werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde" eine durch Kernenergie beheizte Dampfturbinenanlage, unter Vermeidung der genannten Nachteile und Schwierigkeiten und ohne höhere Wärmeleistung den Reaktors, auch tUr Spitzenlast oder bei rasch ansteigender Belastung einzusetzen. Erfindungsgemäns wird diese Aufgabe dadurch gelöst" dann bei Spitzenlast oder rascher Lasterhöhung der vor dem Hochdruckteil der Dampfturbine vom Hauptdampfstrom abgezweigte Nebendampfstrom zumindest teilweise zur direkten Leistungeabgabe herangezogen wird. Zur DurohtUhrung dieses Verfahrens dient ein regelbaren Drosselorgan In der Nebendampfleitung, bei dessen Betätigung in schlitesendem Sinne der Nebendampfstrom zumindest teilweise dem Hochdruckteil der Dampfturbine zuströmt.

Die Erfindung wird nachstehend an einem Ausführungebeispiel näher erläutert. In der einzigen Figur der zugehörigen Zeichnung ist eine Dampfturbinenanlage mit den fUr das Verständnis 1.11er Erfindung notwendigen Bauteilen schematisch dargestellt. Pas im Kondensator 1 angesammelte Speinewasser wird von der "'#"ndensatpumpe 2 durch die Leitung 3 über den mit Anzapfdampf #ler Leitung 4 beheizten Niederdruck-Speisewasservorwärmer 1.,len Speinewasserbehälter 6 gefUhrt.. dann weiter von der ---,einePumPe 7 durch die Leitung 8 Uber den mit Anzapfeil#,#t, der Leitung 9 beheizten Hoehdruck-Spiinewasservor-IC in den Bauteil wnrunter ein Kernreaktor oder ein #;'_e -Prteh"t-.#!"iielau:r einet ]Reaktors liegender Vämetausoher zu verztehen' Ist. Ur auctretende Hauptd.mpfetrom wird duzuh die i»itung 12 bis zum Tellungspunkt, 13 gefUhrt. In den Hochdruokteil 14 der Dampfturbine tritt-der Arbef.tadampf ein" nach

deren Verlassen er wegen den Wannergehaltes auent in den

Wunenbaoheider 15 und anachlionnend In den ZwischenUber-

hitaer 16 geleitet W'Zrd" bevor er in den Wiederdrucktell 17

der Dmptturbine und nachher In den Kondensator 1 eintritt.

Der'bei 13 abzweigende gebendampfetron wird durch die Leitung

18 in d;n zwiechenn#*rhitzer 16 gefuhrt, wo er durch Vlrw-

abgabe den Arbeitadampt Uberhttit.-Seialbnd*n4*t wird dUrOh

10

Afä Leitung 19 In den

wo es eizWn Teil der Erwärmung die Spein«a4*ero UberniMMt,

Zum gletuhen Zwecke wird das in Wuntrabecheider 15 eewannene

]Kondeneat durch die Leitung-20 den Niederdruck-Speisowatser-

Es lei. bier darmt hingewiesen,. da»a selbstverständlich nicht

nur ein»Irn Mmi»gv »#rvorwgr»z"# sondern ganze Oruppen vor-

heMen %ein XUM#n.- noch- md Nioderdrucktell der DeAptturbIne

eijA mit d« olfktrischen 0,"rater. 21 gekUPPOlt.

Das biLigboy . begehrtebens Schema einer Damptturbinenanlaßt Mit

Bebetzuar- dürch Nemeaeimle iiat bekamt. Bai langsam =*bmen-

der Belaot=t w.",rd da* (r4eut gezig:lielmste)

,Unze und

Ventil S 411 gkei-

damit; dl*r g AL

7

Wine --,2bf.:e

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thomineber,

Hier setzt nun die vorliegende Erfindung ein. Bei auftreten. der Spitzenlant oder plötzlichem höherem Leistungebedart wird der Im Normalbetrieb zum ZwiachenUberhitzer 16 geleitete Nebendampfstrom mit Hilfe den Vontile'22 gedrosselt oder ganz abgesperrt. Er steht somit zumindest teilweise dem Hochdrucktell 14 ü%r Dempfturbine, deren Leistung daduröh rasch ansteigt, zur Verfügung und wird auf diene.Weise zur direkten Leintungeabgabe herangezogen.

Wird durch die rasche- Lasterhöhung die gegebene Ueberlantgrenze nieht überschritten, so kann die Dampfturbine auch die ihr zu-0 strömend* Nabendampfmenge ohne weiteren verarbeiteng, da ihre Schluckfähigkeit ausreichend Ist. Der Reaktor wird nachgeregelt und eine zunehmende Teilmenge den Mehendamptstromas -flienst wieder zum Zwischenüberhitzer 16. Bei Spitzenlast jedoch Ubersteigt di* notwendIge lesamtdümpfmenge - volle Arbeitadampfmenge und ganze ader Teilwenge den Nebendampfn#romee - die SchlucktRhigkeit der Turbine. En Ist daher eine von der Nebendampfstrouleitung 18 abzweigende IC.)rbindungeleitung 23 zum Hochdruoktell 14 der Dampfturbine vorgegehen, die von einem regelbaren Dro4eelventil 24 kor#i'%#,-rolliert wird. Dieses Ventil wird geiöffnet" eebald die Deokumg von Spitzonlast gefordert wird.

GrunduKt-zlior-#.. i#-ur Nebendempfstrom auch in den Nieder-

werdens, doah wäre das

#,#ntvertung den unt i vol 'en C#'angsdruak zu-

eine zu !#et,#,!.#r--##

-.römenden D## En ist, tn eirtmehattl:Leha*.en" den

dampfstrom In eine der ersten Stufen den Hochdrucktelle einzuführen" damit er noch möglichst viele nachfolgende stufen durchströmt.

Wenn bei Spitzenlast oder einer raschen '..anterhöhung Im Normalbetriebebereich der Leietungsgewinn4 der sich aus der Ein-

führung den gesamten Nebendempfstromeß in die Dampfturbin0 er-

gibt" nicht ausreieht, um den plötzlicheu h(,-Dhen l#,D:L2tungsbedarf

zu deckeng so ist eine der zusätzlichen

die nachstehend anhand der Zeichnung beispielovinzAsG beoohrie-

b3B WerAßn.

Dau 21-m- bscheider 15 gewonnene Kondensat" das ca. 15

ausmachen kann und das bei Normalbetrieb

c",em zugefUhrt wird,0 wird

Von (Z#"o-r 26 abzweigends

27 &bGecL-Ugt und de2#

ü-oz# ft und in die 18

16 zu beauf Behlagonn. Die Leitung 18

ist dure2,2 C,7,oispo# sev#, und der Nabendampfstrom

Dampfturbine eingeführt,

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hätte, daos keine eigeno PtL,#ipo fUr die Speinung den Hilfs-

kensels benftigt wUrdex thOrModYnamiaoh jedoch schlechter wXreg da kälteres Wasser verdampft worden mUnste.

Der Hilfskessel 28 kann mit einem beliebigen toa%iJen Brenn. stoff gefeuert, aber auch mit den Abgasen einer Gasturbine beheizt worden, wenn eine solche z.B. zur Notstromver4orgung oder zur Spitzenlantdeckung bereits vorhanden Ist. Auf jeden Fall soll die Dampfleintung des Hilfskessels regelbar 44in$ um auf dient Weine Lantschwankungen ausgleichen zu können. Um zu verhindern., dann bei Aunserbetriebsetzung den Hilfskessels ein Teil den Nebendampfstromes durch die Leitung 27 in den Niederdruck-Speiaewanservorwärmer gelangen kannj, ist ein Absperrventil 29 vorgesehen.

Eine andere Möglichkeit zur kurzzeitigen Deckung hohen Leistungebedarte besteht darin" den ZwiechenUberhitter 16 mit Dampf au* einem WXmespeicher 30 zu beaufachlagen" der --#l;.hrend der lantschwachen Betriebezeiten aus dem Hauptdampfatrom aufgeladen wird. Zu diesem Zwecke ist er Über die Leitung 31 einerseite mit der Leitung 12, andererseits mit der Leitung 18 verbunden. Auf- und Entladung des Speichern worden durch die Drosselvontile 32 und 33 geregelt. Auch hier ist während der Entladung des Speichern das Ventil 22 geschlossen und der Nebendampfstrom wird In den Hochdruckteil der Dampfturbine eingetührt. Diene Einrichtung eignet sich benonderz tür Dampfturbinenanlagen mit einer Beheizung durch Druckwussereaktoren (PWR)p weil sie In diesem Falle bei Schwachlant elnen stark erhöhten Friaohdampf - druck haben.

Durch die Drosselung oder gänzliche Absperr4ng de* Neben-

dampfetromen wird der Arbeitudampfotrom im Zwi4ohenUber-

hitzer weniger oder gar nicht überhitzt# wodurch eine atiLzimre

Erosion durch Wassertrüpfeheng vorallem in den letzten Stuten_

des Niederdruakteils der Turbinev auftritt. Diene Erscheinun4

ist ohne Bedeutung.. wenn *ich um *im raucht LaqterhÖ4M

innerhalb den La4tbereichen der Turbine handelt@, da 44# durch

Naol-#e,gelung den Fleaktorn wieder verneWiM*t und »-mtt; nw

kurzzeitig auftritt. Aehnlieb liegen die Ve#rUitMest bei'

Spitzenlast, wenn pro Werktag nur «Um halbe Stunde Optt»ne

laut gefahren wird. Das sind in »ba Jahren oa. 1250 Stupdm

oder 1,5% von 80 000 Stunden Nmmalbetriebezeitt was htnotoht-

4'

lieh Brosion tragbar ist. ffl-e hiwgen YA:it einer lftser

dauernden täglichen Spitzenlant gerechnet werden# währeW dor

der Nebenntrom zur ognze In dis Dm*tturbine eingetUrt Wirdi,

so erweisen sieh die be4ehriobenen mätzlichen Einriobtuaffl

zur Beaufaehlagung den Zwischenüberhitzern ale witioam Xass-

nahme zur Einschränkung der Brottion.

Durch die vorliegende ST-Iindung wird die verhältniaWia4:ig

kleine Aenderungsgeschwindigkeit der Leistung der heuto'be-

kannten" durch Kernenergie behelsten Dampfturbinenanlagent die

binher fast nur fUr Grundlantbetrieb eingesetzt werden NOM.#

zumindest teilweise kompenstert. Zum Unterschied Vgi" dte

eingangs genannten Köglichkeiten zur Optt»nlutdeok=gl(#

*im herklImliche Dampfturbtou betretten die

Mansnahmen nur eine Teilmenge den Arbeitsmittelg, dementsprechend sind die notwendigen zusätzlichen Anlagekosten klein und die Regelung weniger träge. Dadurch gelingt es" künftigiauch solche Dampfturbinenanlagen.Zur Deckung von Spitzenlast oder einer raschen Lanterhöhung einzusetzen, die durch Kernenergie beheizt sind.

Claims

p a t e n ta n a r U-0 h ei 1" Verfahren zur Deckung von Spitzenlast oder einer ranchen Lasterh8hung innerhalb des Normalbetriebebereichs in einer durch Kernenergie'beheizten.. mindestens aus Hoch- und Niederdrucktell bestehenden Dampfturbinenanlage, deren Arbeitad«pf nach den Austritt aus dem Hochdrucktell ruerst einen Wasserabscheider und anachliessend eifflan ZwischenUberhitzer durchströmt, In welchem er bei Nomalbetrieb durch einen vor den Hoahdrucktell der Dampftuec,#giäe vou liauptdampfstm-i abgezwalgten Nebendampfstrem Uberhitzt wle-,9 dadurch gelrennzeiehnet,0 dass bei Spitrenlest ode7 zwa--f#.aL,--92 der Nebendamptstron mmindeßt tallweizo sur dizmAzten herangezogen wird. 2. Einrichtung zur Durchfqlhnzr,0 doc n--oiz AMP2U0h l# gekann»ichnet durah (22) in, d011 Nebendampfleitung (18)" bel e":,t3"egu Betätigtan in Sinne der Nebendar, fstroin teilwe-LEie- dem Nachdruck- teil (14) der Dempfturbine 19 3, Einrichtung nach Armprue%,%, 22,9 C,- .,alwnnzeialuiet dumb eine von der #l33# Von. einem zegelbe»n Drosselorgan (2k# kentvollterte Verbindungeleitung (23),9 durch die bc--1 Spitz*PLIOot Q311 Netendampratrom zLgmii20st teilweise in den F2obdruoktet2 (14) der DampftuelLT:Ine wird.

'l. "Iiiirt-."ituiig nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet" daso der Nebendamnfstrom zur GKnze in die Dampfturbine eingeflIhrt wird und der Zwischen11berhitzer (16) mit Dimpf aus einem Hiltni. kessel (23) beaiifschlpgt wird, der mit Kondensat aus,dem Kreiß- lauf der Dampfturbinenanlage gespeist wird. 5. v.Inrichtung nach (,'l 4.. dadurch gekennzeichneto,dann der Hilfskensel (28) durch die Abgase einer Ganturbine beheizt wird. '#iiirtolitiiiig nach Anspruch 1., dadur2h gekennzeichnet, daas Z' zur GiLize in die D..r,.,)fturbinc- eingefUhrt wird und der ZwischenIberhitzer (16) mit Dgmpf aus einem Wärme- speicher (30) beaufschlagt wird, der wKhrend der lantschwachen Betrie",)szei4k-,ei.- aus den. Hauptdampfstrom aufgeladen wird. -