DE1551270C - Verbundkraftwerk - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verbundkraftwerk, bestehend aus einem Kernreaktor mit nachgeschaltetem Wärmetauscher, einem dem Wärmetauscher nachgeschalteten, fossil beheiztem Überhitzer, einem fossil beheizten Dampferzeuger und einer Dampfturbine mit Generator.

Bei einem bekannten Verbundkraftwerk der zuvor beschriebenen Art (deutsche Auslegeschrift 1048 595) sind der fossil beheizte Überhitzer und der fossil beheizte Dampferzeuger baulich vereinigt und gemeinsam beheizbar. Das -bekannte Verbundkraftwerk ist einerseits für Grundlast.— Kernreaktor mit nachgeschaltetem Wärmetauscher —, andererseits zusätzlich für Spitzenlast — zusätzlich fossil beheizter Überhitzer und fossil beheizter Dampferzeuger — ausgelegt. Die Aufteilung in Grundlast einerseits und Spitzenlast andererseits erfolgt aus wirtschaftlichen Gründen. Grundlastkraftwerke haben eine hohe Jahresbenutzungsdauer, erfordern relativ hohe Anlagekosten und arbeiten mit relativ geringen Arbeitskosten. Spitzenlastkraftwerke dagegen haben eine geringe Jahresbenutzungsdauer, erfordern relativ geringe Anlagekosten und arbeiten dafür aber mit relativ hohen Arbeitskosten. Aus wirtschaftlichen Gründen ist eine weitergehende Aufteilung als die in Grundlast einerseits und Spitzenlast andererseits sinnvoll, weil eine weitergehende Aufteilung die Möglichkeit bietet, die insgesamt entstehenden, aus Anlagekosten und Arbeitskosten bestehenden Stromerzeugungskosten weiter zu minimalisieren.

Es ist auch ein Verbundkraftwerk, bestehend aus einem Kernreaktor mit nachgeschaltetem Wärmetauscher und einem dem Wärmetauscher nachgeschalteten fossil beheizten Überhitzer bekannt (schweizerische Patentschrift 286 627). Bei diesem Verbundkraftwerk ist zwar ebenfalls ein Kernreaktor mit einem fossil beheizten Überhitzer verbunden, der fossil beheizte Überhitzer hat jedoch die Aufgabe, den von dem dem Kernreaktor nachgeschalteten Wärmetauscher erzeugten Sattdampf zu überhitzen, ihn also auf eine höhere, wirtschaftlichere Temperatur zu bringen. Allenfalls kann auch hier der Kernreaktor für Grundlast, der fossil beheizte Überhitzer für Spitzenlast herangezogen werden; eine weitergehende Aufteilung ist nicht möglich.

Es liegt die Aufgabe vor, anzugeben, wie ein Verbundkraftwerk der eingangs beschriebenen Art auszugestalten ist, damit es für Grundlast, für Mittellast . und für Spitzenlast betrieben werden kann und auch bei Ausfall des Kernreaktors, des Überhitzers oder des Dampferzeugers oder bei Ausfall von zwei der vorgenannten Aggregate, die jeweils funktionstüchtig gebliebenen Aggregate noch in Betrieb gehalten werden können.

Diese Aufgabe ist bei einem Verbundkraftwerk der eingangs beschriebenen Art ■ erfindungsgemäß durch die Kombination folgender Merkmale gelöst:

a) Der Überhitzer ist vom Dampferzeuger getrennt und unabhängig von diesem beheizbar;

b) der Dampferzeuger ist auf die Frischdampfleitung der Dampfturbine geschaltet;

c) in eine abschaltbare Verbindungsleitung vom Ausgang des Dampferzeugers zum Eingang des Überhitzers ist ein durch Speisewasser gekühlter g₅ Enthitzer eingeschaltet.

Wesentlich für das erfindungsgemäße Verbundkraftwerk ist also, daß die Dampfturbine kumulativ oder alternativ von drei verschiedenen Wärmequellen beaufschlagt wird, nämlich dem Kernreaktor, dem fossil beheizten Überhitzer und/oder dem fossil beheizten Dampferzeuger.

Im einzelnen erfolgt die Auslegung des erfindungsgemäßen Verbundkraftwerkes nach bekannten Regeln. Da die maximale Kühlmitteltemperatur des Reaktorkühlmittels etwa 300⁰C beträgt, ist der Frischdampfdruck mit etwa 30 ata für eine normale Dampfturbine relativ niedrig. Bei Betrieb des Überhitzers, wobei der. Wärmetauscher Sattdampf liefern soll, steigt der·Frischdampfdruck auf etwa 50 ata an, die Frischdampftemperatur beträgt etwa 550° C. Die Dampfturbine ist hinsichtlich ihrer Schluckfähigkeit entsprechend ausgelegt. Da durch die Dampfturbine gegebenenfalls zusätzlich Dampf aus dem Dampferzeuger zu schicken ist, muß der Frischdampfdruck erhöht werden. Das wird dadurch erreicht, daß in dem Dampferzeuger hochgespannter Dampf erzeugt wird, der mit dem übrigen Dampf in einem Dampfstrahlapparat oder in einem Turboverdichter zusammengeführt wird.

Der durch die Erfindung erreichte Vorteil ist zusammengefaßt darin zu sehen, daß das bekannte Verbundkraftwerk der eingangs beschriebenen Art so ausgestaltet worden ist, daß Grundlast und/oder Mittellast und/oder Spitzenlast gefahren werden kann, und zwar auch dann, wenn der Kernreaktor, der Überhitzer oder der Dampferzeuger oder zwei der vorgenannten Aggregate ausgefallen sind.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung an Hand der Zeichnung erläutert; die einzige Figur zeigt das Schaltschema eines Verbundkraftwerkes.

Das in der Figur hinsichtlich seines Schaltschemas dargestellte Verbundkraftwerk besteht in seinem grundsätzlichen Aufbau aus einem Kernreaktor 1 mit nachgeschaltetem Wärmetauscher 2, einem dem Wärmetauscher 2 nachgeschalteten, fossil beheizten Überhitzer 5, einem fossil beheizten Dampferzeuger 13 und einer Dampfturbine 6 mit Generator 8. Zwischen dem Kernreaktor 1 und dem nachgeschalteten Wärmetauscher 2 ist eine Umwälzpumpe 3 vorgesehen. Außerdem ist eine Druckerhöhungspumpe 4 angeordnet, über die ein mit dem Reaktorkühlmittel beheizter Zwischenüberhitzer 7 gespeist werden kann. Der Dampfturbine 6 ist in üblicher Weise ein Kondensator 9, eine Niederdruckspeisepumpe 10, ein Entgaser 11 und eine Hochdruckspeisepumpe 12 nachgeschaltet.

Erfindungsgemäß ist der Überhitzer 5 von dem Dampferzeuger 13 baulich getrennt und unabhängig von diesem beheizbar, ist der Dampferzeuger 13 auf die Frischdampfleitung der Dampfturbine 6 geschaltet, und zwar über einen Dampfstrahlapparat 14, und ist in eine abschaltbare Verbindungsleitung vom Ausgang des Dampferzeugers 13 zum Eingang des Überhitzers 5 ein durch Speisewasser gekühlter Enthitzer 15 vorgesehen. Eine der Hochdruckspeisepumpe 12 parallel liegende Hochdruckspeisepumpe 16 dient der Speisung des Dampferzeugers 13.

Im übrigen sind folgende Ventile vorgesehen: ein Wärmetauscherauslaßventil Vl, Überhitzerumgehungsventil V 2, Uberhitzereinlaßventil V 3, Dampfstrahlapparat-Einlaßventil V4, Frischdampfventil V 5, Zwischenüberhitzer-Umgehungsventil V 6, Dampfstrahlapparat-Einlaßventil Vl, Enthitzer-Einlaßventil V 8, Enthitzer-Wasserventil V 9, Dampferzeugerum-

gehungsventil FlO, Speisewasserventil F11 und Speisewasserventil F12.

Das in seinem Schaltschema dargestellte Verbundkraftwerk erlaubt ohne weiteres, wie der Figur zu entnehmen ist, folgende Betriebsfälle:

1. Grundlastbetrieb

Das in dem Kernreaktor 1 erwärmte Reaktorkühlmittel erzeugt im Wärmetauscher 2 leicht überhitzten Dampf, der unter Umgehung des Überhitzers 5 der Dampfturbine 6 zuströmt. Im Zwischenüberhitzer 7 wird der teilweise entspannte Dampf durch das Reaktorkühlmittel wieder aufgeheizt, um anschließend im Niederdruckteil der Dampfturbine 6 auf Kondensatordruck entspannt zu werden. ^J5

2. Mittellastbetrieb

Durch das in dem Kernreaktor 1 erwärmte Reaktorkühlmittel wird jetzt im Wärmetauscher 2 Satt- _ao dampf mit etwa 50 ata erzeugt, der in dem fossil beheizten Überhitzer 5 auf etwa 550° C überhitzt wird. In der Dampfturbine 6 wird dieser Dampf, ohne Zwischenüberhitzung, auf Kondensatordruck entspannt.

3. Spitzenlastbetrieb

Zusätzlich zu der zuvor beschriebenen Erzeugung von überhitztem Dampf durch den Kernreaktor 1, den Wärmetauscher 2 und den Überhitzer 5 wird nunmehr in dem Dampferzeuger 13 hochgespannter und überhitzter Dampf erzeugt. Dieser Dampf wird dem Dampfstrahlapparat 14 zugeführt und dort als Treibdampf benutzt. Er saugt den aus dem Überhitzer 5 kommenden Dampf an und verdichtet ihn auf einen höheren Druck, so daß der aus dem Überj hitzer 5 und dem Dampferzeuger 13 kommende Dampf durch die unverändert gebliebene Dampfturbine 6 strömen kann.

4. Ausfall des Überhitzers

Das in dem Kernreaktor 1 erwärmte Reaktorkühlmittel erzeugt in dem Wärmetauscher 2 leicht über-

40 hitzten Dampf mit etwa 30 ata. Dieser Dampf strömt unter Umgehung des Überhitzers 5 in den Dampfstrahlapparat 14, wird dort durch den in dem Dampferzeuger 13 erzeugten Dampf verdichtet und gelangt mit einer relativ niedrigen Überhitzung in die Dampfturbine 6. Mit Rücksicht auf die Endfeuchte wird der der Dampfturbine 6 zugeführte Dampf vor dem Niederdruckteil der Dampfturbine 6 in dem Zwischenüberhitzer 7 wieder auf höhere Temperaturen gebracht.

5. Ausfall des Kernreaktors

Der in dem Dampferzeuger 13 erzeugte Dampf wird dem Enthitzer 15 zugeführt, wo er durch Speisewasser abgekühlt wird. Der durch Zufuhr von Speisewasser abgekühlte Dampf wird durch den Überhitzer 5 geleitet, dort auf etwa 550° C überhitzt und dann der Dampfturbine 6 zugeführt.

6. Ausfall des Kernreaktors und des Überhitzers

Der in dem Dampferzeuger 13 erzeugte Dampf geht direkt über den Dampfstrahlapparat 14, der auch umgangen werden könnte, in die Dampfturbine 6.

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Verbundkraftwerk, bestehend aus einem Kernreaktor mit nachgeschaltetem Wärmetauscher, einem dem Wärmetauscher nachgeschalteten fossil beheizten Überhitzer, einem fossil beheizten Dampferzeuger und einer Dampfturbine mit Generator, gekennzeichnet durch die Kombination folgender Merkmale:

   a) Der Überhitzer (5) ist vom Dampferzeuger (13) getrennt und unabhängig von diesem beheizbar;

   b) der Dampferzeuger (13) ist auf die Frischdampfleitung der Dampfturbine (6) geschaltet;

   c) in eine abschaltbare Verbindungsleitung vom Ausgang des Dampferzeugers (13) zum Eingang des Überhitzers (5) ist ein durch Speisewasser gekühlter Enthitzer (15) eingeschaltet.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen