DE1551235B2 - Dampfkraftanlage zur deckung von spitzenlast oder einer raschen lasterhoehung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Dampfkraftanlage zur Deckung von Spitzenlast oder einer raschen Lasterhöhung innerhalb des Normalbetriebsbereichs, die eine aus mindestens Hochdruck- und Niederdruckteil bestehende Dampfturbine umfaßt, deren Arbeitsdampf nach dem Austritt aus dem Hochdruckteil zuerst einen Wasserabscheider und anschließend einen Zwischenüberhitzer durchströmt, dem bei Normalbetrieb durch eine vor dem Hochdruckteil der Dampfturbine von der Frischdampfleitung abzweigende Nebendampfleitung Frischdampf zur Beheizung über ein regelbares Drosselventil zuströmt. Eine derartige Dampfkraftanlage ist aus der britischen Patentschrift 950 732 bekannt.

Wird eine Dampfkraftanlage wie bei der bekannten Anlage durch einen Kernreaktor beheizt, so wird dieser aus Wirtschaftlichkeitsgründen so ausgelegt, daß er gerade für die vorgesehene Überlast ausreicht. Darüber hinaus weist er in der Regel keine Reserven auf. Der erzeugte Dampf ist, da ein möglichst hoher Anfangsdruck angestrebt wird, meistens gesättigt oder nur schwach überhitzt. Es stellt sich daher schon im Hochdruckteil der Dampfturbine im Dampf ein verhältnismäßig hoher Anteil Wasser ein, welches nur teilweise mit dem Anzapfdampf herausgeführt wird. Zur Herabminderung der schädlichen Auswirkungen des im Dampf noch enthaltenen Wassers wird nach dem Hochdruckteil der Dampfturbine ein Zwischenüberhitzer vorgesehen, der mit Frischdampf aus einer Nebendampfleitung beheizt wird, die vor dem Hochdruckteil der Dampfturbine von der Frischdampfleitung abzweigt.

Es ist ferner bekannt (Zeitschrift »Brown Boveri-Mitteilungen«, Bd. 53, Nr. 3 vom März 1966, Seiten 155 bis 158), eine Dampfturbine zur Spitzenlastdeckung mit einer regelbaren Zweigleitung zu versehen, die in den Hochdruckteil der Dampfturbine unter Umgehung mindestens der ersten Turbinenstufe einmündet. Dieses Verfahren ist aber nur dort anwendbar, wo eine genügende Dampfreserve zur Verfügung steht.

Es liegt die Aufgabe vor, eine Dampfkraftanlage, deren Änderungsgeschwindigkeit der thermischen Leistung von der Dampfversorgung her beschränkt ist, auch für Spitzenlast oder rasch ansteigende Belastung einzusetzen.

Diese Aufgabe wird bei einer Dampfkraftanlage der eingangs angegebenen Art erfindungsgemäß gelöst durch eine vor dem Drosselventil von der Nebendampfleitung abzweigende, von einem weiteren regelbaren Drosselventil kontrollierte Verbindungsleitung, die in den Hochdruckteil der Dampfturbine unter Umgehung mindestens der ersten Turbinenstufe einmündet, wobei zur Erreichung von Spitzenlast oder einer raschen Lasterhöhung das Drosselventil in der Nebendampfleitung im schließenden Sinn und gleichzeitig das Drosselventil in der Verbindungsleitung im öffnenden Sinn betätigbar ist.

Durch die vorliegende Erfindung wird die verhältnismäßig kleine Änderungsgeschwindigkeit der Leistung mancher Dampfturbinenanlagen, die bisher fast nur für Grundlastbetrieb eingesetzt werden konnten, zumindest teilweise kompensiert. Die vorgeschlagenen Maßnahmen betreffen nur eine Teilmenge des Arbeitsmittels, dementsprechend ist die Regelung weniger träge. Dadurch gelingt es, künftig auch solche Dampfkraftanlagen zur Deckung von Spitzenlast oder einer raschen Lasterhöhung einzusetzen, die durch Kernenergie beheizt sind.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung erläutert. Das im Kondensator 1 angesammelte Speisewasser wird von der Kondensatpumpe 2 durch die Leitung 3 über den mit Anzapfdampf aus der Leitung 4 beheizten Niederdruck-Speisewasservorwärmer 5 in den Speisewasserbehälter 6 geführt, dann weiter von der Kesselspeisepumpe 7 durch die Leitung 8 über den mit Anzapfdampf aus der Leitung 9 beheizten Hochdruck-Speisewasservorwärmer 10 in den Bauteil 11, worunter eine Wärmequelle, z. B. ein Kernreaktor oder ein im Primärkreislauf eines solchen Reaktors liegender Wärmetauscher zu verstehen ist. Der austretende Hauptdampfstrom wird durch die Leitung 12 bis zum Teilungspunkt 13 geführt. In den Hochdruckteil 14 der Dampfturbine tritt der Arbeitsdampf ein, nach deren Verlassen er wegen des Wassergehaltes zuerst in den Wasserabscheider 15 und anschließend in den Zwischenüberhitzer 16 geleitet wird, bevor er in den Niederdruckteil 17 der Dampfturbine und nachher in den Kondensator 1 eintritt. Hoch- und Niederdruckteil der Dampfturbine sind mit dem elektrischen Generator 21 gekuppelt.

Der bei 13 abzweigende Nebendampfstrom wird durch die Nebendampfleitung 18 in den Zwischenüberhitzer 16 geführt, um durch Wärmeabgabe den Arbeitsdampf zu überhitzen. Sein Kondensat gelangt durch die Leitung 19 in den Hochdruck-Speisewasservorwärmer 10, wo es einen Teil der Erwärmung des Speisewassers übernimmt. Zum gleichen Zwecke wird das im Wasserabscheider 15 gewonnene Kondensat durch die Leitung 20 in den Niederdruck-Speisewasservorwärmer 5 geführt.

Bei langsam zunehmender Belastung wird das

(nicht gezeichnete) Hochdruck-Einlaßventil geöffnet, bis die obere Grenze der Schluckfähigkeit und damit der Belastbarkeit der Dampfturbine im Normalbetrieb erreicht ist. Eine über diese Leistungsgrenze hinausgehende Belastung der Anlage wäre somit nicht möglich. Ebenso ist im Normalbetriebsbereich bei beschränkter Änderungsgeschwindigkeit der thermischen Leistung, wie es beispielsweise bei Reaktoranlagen der Fall ist, eine rasche Lasterhöhung nur in kleinem Ausmaß möglich.

Eine Verbesserung der Verhältnisse wird dadurch erreicht, daß bei plötzlichem höheren Leistungsbedarf der im Normalbetrieb zum Zwischenüberhitzer 16 geleitete Nebendampfstrom mit Hilfe des Drosselventils 22 gedrosselt oder ganz abgesperrt wird. Er steht somit zumindest teilweise dem Hochdruckteil 14 der Dampfturbine, deren Leistung dadurch rasch ansteigt, zur Verfügung.

Wird durch die rasche Lasterhöhung die gegebene Überlastgrenze nicht überschritten, so kann die Dampfturbine auch die ihr zuströmende Nebendampfmenge ohne weiteres verarbeiten, da ihre Schluckfähigkeit ausreichend ist. Bei Spitzenlast jedoch oder einer die Überlastgrenze überschreitenden raschen Lasterhöhung übersteigt die notwendige Gesamtdampfmenge — volle Arbeitsdampfmenge und ganze oder Teilmenge des Nebendampfstromes — die Schluckfähigkeit der Turbine. Es ist daher eine von der Nebendampfleitung 18 abzweigende Verbindungsleitung 23 zum Hochdruckteil 14 der Dampfturbine vorgesehen, die von einem regelbaren Drosselventil 24 kontrolliert wird. Dieses Ventil wird geöffnet und gleichzeitig das Drosselventil 22 in der Nebendampfleitung 18 geschlossen, sobald die Deckung von Spitzenlast oder eine rasche Lasterhöhung gefordert wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Dampfkraftanlage zur Deckung von Spitzenlast oder einer raschen Lasterhöhung innerhalb des Normalbetriebsbereichs, die eine aus mindestens Hochdruck- und Niederdruckteil bestehende Dampfturbine umfaßt, deren Arbeitsdampf nach dem Austritt aus dem Hochdruckteil zuerst einen Wasserabscheider und anschließend einen Zwischenüberhitzer durchströmt, dem bei Normalbetrieb durch eine vor dem Hochdruckteil der Dampfturbine von der Frischdampfleitung abzweigende Nebendampfleitung Frischdampf zur Beheizung über ein regelbares Drosselventil zuströmt, gekennzeichnet durch eine vor dem Drosselventil (22) von der Nebendampfleitung (18) abzweigende, von einem weiteren regelbaren Drosselventil (24) kontrollierte Verbindungsleitung (23), die in den Hochdruckteil (14) der Dampfturbine unter Umgehung mindestens der ersten Turbinenstufe einmündet, wobei zur Erreichung von Spitzenlast oder einer raschen Lasterhöhung das Drosselventil (22) in der Nebendampfleitung (18) im schließenden Sinn und gleichzeitig das Drosselventil (24) in der Verbindungsleitung (23) im öffnenden Sinn betätigbar ist.