-
Verbundwärmekraftwerk großer Leistung r., mr Die Erfindung
betrifft ein Verbundwärmekraftwerk großer Leistung, insbesondere ein Verbundkernkraftwerk
zur gleichzeitigen Erzeugung von Wärme und elektrischem Strom.
-
Bei konventionellen Industrie-Kraftwerken ist die Aufteilung der Kesselleistung
in mehrere Einheiten üblich, um bei Ausfa.l.l einer Kesseleinheit die Dampfversorgung
der Produktionsbetriebe sicherzustellen. Aus den gleichen Gründen ist es auch erforderlich,
eine entsprechende Kesselkapazität bzw. Heservehesgel vorzusehen. In Fällen, in
denen Industriewerke bzw. Industrie-Kraftwerke ihren Bedarf an elektrischem Strom
und Wärme '(Fabrikationsdampf) nicht selbst decken, sondern hinsichtlich dieses
Bedarfes ganz oder zum überwiegenden Teil von einem Verbundwärmekraftwerk versorgt
werden, ist es bisher üblich gewesen, die zur sicheren Versorgung erforderlichen
Reser@iekessel in den Industriewerken selbst aufzustellen. Diese No tw @a
d i"keit einer solchen stehenden, d. h. im übrigen unaust;eniz,tzten Reserve
ist insofern nachteilig, als sie eine erhebliche Kapitalmehrbelastung dieser Werke
bedeutet.
| Der @@.r;.näiin liegt die Aufgabe zugrunde, den vorgenannten |
| l durch eine entsprechende Ausgestaltung eines Verbund- |
| .:-:.".:':-,.iftwerkes zu überwinden. Zu diesem Zweck ist das
Ver- |
| aftwerk großer Leistung, insbesondere Verbund- |
| Y=.@f.rE zur gleichzeitigen .Erzeugung von 'rlärme uid |
| @...:_@-.._..eStrom gemäß der Erfindung so ausgelegt, daß es |
| ::- @- am ten oder Überwiegenden Summ- und Wärmebexar von |
| :;einer Nähe gelegenen industriellen Abnehmern decken und |
| t:romerzeugung i'är die öffent:@:iche Versorgung herangezogen |
| wobt: uUr gesicner-ten Versorgung de:- t"vn@:chbarten |
| .n ebet."iebe mit Wärme erforderliche, fossi.behe_zte |
| L@-;.r@a?:s:@31 n dem Verbund-Kraftwerk selbst zur Aufstellung |
unausgenützten:@tehenden.Reeerve gelöst werden kann.
-
Das erfindungsgemäße Verbundwärmekraftwerk kann so ausgestaltet Werden,
daß der in das Versorgungsnetz für die industriellen Abnehmer gelieferte Dampf geeigneten
Stufen einer oder mehrerer Kondensations-Turbinen des Kraftwerkes entnehmbar ist.
Nach einer weiteren Ausbildung der Erfindung können in dem Verbundwärme4raftwerk
such eine oder mehrere Gegendruck-Turbinen vorgesehen sein, in der bzw. in denen
der in das Versorgungsnetz für die industriellen Abnehmer zu liefernde Dampf auf
den für das Verporgungsnetz erforderlichen Dampfzustand entspannt, wird.
-
Ein besonders-vorteilhaftes Anwendungsgebiet des Vorschlages nach
der Erfindung ist bei Kernkraftwerken gegeben. Die bei konventionellen Industrie-Kraftwerken
übliche niifteilung der Kesselleistung in mehrere Einheiten kommt bei Kernkraftwerken
aus Kostengründen praktisch kaum in Frage, d. h. es*ist nur zweckmäßig bzw. wirtschaftlich
vertretbar, wenn die gesamte Wärmeerzeugung des Kernkraftwerkes in einer einzigen
Reaktoreinheit erfolgt. Bei Kernkraftwerken kann eine wirtschaftliche Konkurrenzfähigkeit
gegenüber konventionellen Wärmekraft-, werken erst bei großen Einheiten erwartet
werden. Nur in seltenen Fällen wird aber der Energiebedarf eines Industriewerkes
so groß sein, daß ein reines Industrie-Kernkraftwerk wirtschaftlich sein kann. Die
Voraussetzungen für den wirtschaftliches Einsatz von Kernkraftwerken sind jedoch
für Verbundkernkraftwerke die zur gleichzeitigen Erzeugung von .-lärme und elektrischem
Strom dienen, ohne weiteres gegeben. Nach einer bevorzugten Ausführungsform der
Erfindung soll bei einem nach dieser ausgebildeten Verbund-Kernkraftwerk als Wärmeerzeuger
ein gasgekühlter 1iochtemperatur-Reaktor vorgesehen sein.
-
Ir folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der
Zeichnung beschrieben: Bei dem dargestellten Verbund-Kernkraftwerk ist als Wärmequelle
Ein. gasgekühlter üochtemperatur=8eaktor.1 vorgesehen. Das Kühlmitte! nies Reaktors.,
beispielsweise 002, wird mittels eines Ki:nlgasgebläses 2 umgewälzt und in e*.riew
_.ampf erzeugen 3 zur leis tungserzeugung ausgenutzt. :eil 4 ist der Überhitzer
i::@:: :::i4,6 --; de- Zwischenüberhitzer für den -4r-ei tsda::,
gezeichnet.
:gielangen und es -sind :diese -Resermkkessel so ausgelegt,
::daß-. ei_e außerhalb der Störzeiten für ,die Deckung des elektrischen Spitzenlaetbedarfe=einsetzbar
sind.. =Dis zur Sicherstellung ..der Versorgung der angeschlossenen industriellen
.Abnehmer mit Wärme notwendigen Reservekessel können dabei mit.nur mäßigen Mehrkosten
so ausgelegt-werden, daß sie entsprechend der vorgeschlagenen Anordnung-ohne Schwierigkeiten
für. den vorgesehenen zweiten Verwendungszweck (Deckung des elektrischen Spitzenlaetbedarfes)
einsetzbar sind..
-
Nach einer weiteren Ausbildung der Erfindung können die Reservekessel
zur Dampflieferung einerseits an das die industriellen Abnehmer mit Wärme bzw, Fabrikationsdampf
versorgende Netz und andererseits ah eine Stufe eines Kondensations-Turbosatzes
des Verbundwärmekraftwerkes,.vorzugsweise an die heiße Zwiscr.--__-. überhitzerleitung
des Kondensations-Turbosatzes anschließbar sein. Wird im Spitzenlastfall der in
den Zusatzkesseln produzierte überhitzte Dampf in eine Stufe bzw. in die heiße Zwischenüberhitzerleitung
des Kondensations-Turbosatzes eingeführt, so wird durch Erhöhung des Dampfdurchsatzes
im rlitteldruck- und Niederdruckteil der Turbine eine entsprechende Mehrleistung
erzeugt. Der Kondensations-Turbosatz muß allerdings für die vorgesbhene Überlastbarkeit
ausgelegt werden. Die Mehrkosten, die dabei durch den höheren Druck in Zwischenüberhitzersystem,
die größere Durchsatzmenge und damit die höhere Schaufelbelastung im Mitteldruek-Niederdruckteil,
die größeren Durch- -satzmengen durch die Niederdruckvorwärmer und die höhere Be-
. lastung des Kondensators im Spitzenlastfall verursacht werden.,-stehen jedoch
in einem sehr günstigen Verhältnis zur-.mög-. liehen Mehrleistung. -. ;.
| ein ' : - |
| kn sich ip t die Überlastung einer KondensationsblocAeit: durch |
| 'Z:ins::eisLLng von Mitteldruckdampf aus einem besonderen Spitzen- |
| las tkessel in die heiße Zwischeriüberhltzerleitung
einer- Dampf-- |
| kraftanlage bekannt (BBC-Nachrichten :J.=i"' :1>gf,6-yI-Seite
34'l bis |
| 349, Tafel 2 und Bild. .4). Durch diesex,:bekahAten-Vors-chlag
wirä |
| aber n ficht aufgezeigt, wie das hier-.v.r3,:egende.-..Problem,..
nämlich @- |
| die Sichexstellung des Wärme-- bzw. Dampf#le.d,ar-fes industrieller |
| Abnehmer aus-einem Verbundwärmekraftwerk unter Vermeidung einer |
Der im Dampferzeuger 3 produzierte Frisch- bzw. Hochdruckdampf
wird zum Teil in einem Gegendruck-Turbosatz 6, der einen elektrischen Generator
28 antreibt, bis auf den von den Abnehmern 7 geforderten Gegendruck des Fabrikationsdampfes
entspannt. Die darüber hinaus verfügbare Prischdampfmenge wird dem Hochdruckteil
9 eines Kondensations-Turbosatzes 8 zugeführt. Der aus dem Hochdruckteil 9 austretende
Arbeitsdampf wird zunächst über den Zwischenüberhitzer 5 des Dampferzeugers 3 geführt,
tritt dann in den Mitteldruckteil 1o und anschließend in den Niederdruokteil 11
des Kondensations-Turbosatzes ein, wo er bis auf den Kondensatar--druck entspannt
wird. Mit 29 ist der von dem Kondensations-Turbosatz 8 angetriebene elektrische
Generator bezeichnet..
-
Aus dem Kondensator 12 gelangt das Kondensat in den Kondensat-Sammelbehälter
13. Von diesem wird es mittels der Kondensatpumpe 1¢ durch Niederdruck-Oberflächenvorwärmer
15, 16 in einen Fntgaser-Mischvorwärmer 17 gefördert und von dort mittels der Speisewasserpumpe
18 dem Dampferzeuger 3 wieder zugeführt. Mit 19 sind die Antriebsturbine für die
Speisewasserpumpe und mit 2o ihr Kondensator bezeichnet. An geeigneten Stellen 37,
38, 39 sind an sich bekannte ungesteuerte Anzapfungen zur Vorwärmung des Speisewassers
vorgesehen.
-
Abweichend von üblichen Schaltungsanordnungen bei konventionellen
Dampfkraftwerken, wird hier auf die Anordnung von Hochdruck-Vorwärmern bewußt verzichtet.
Der Grund hierfür liegt darin, daß hohe Speisewasser-Endtemperaturen einen hohen
und damit unwirtschaftlichen Anstieg der Aufwendungen am kalten Ende des Dampferzeugers
zur Folge hätten, denn hohe Speisewasserterjj;eraturen würden die Temperatur des
Kühlgases bei Austritt aus dem Dampferzeuger und die umzuwälzende Kühlgasmenge im
Reahror heraufsetzen, womit zugleich ein unerwünscht hoher Anstieg des Leistungsbedarfs
für das Kühlgas-Umwälzgebläse 2 verbunden wäre.
-
Um die geforderte Konstanz der Temperatur des an die Abnehmer 7 gelieferten
Fabrikationsdampfes zu gewährleisten, ist an der tbergabestelle des Kraftwerkes
eine Einspritzkühlung 21 vorgesehen. In Störfällen, d. h. wenn der Gegendruck-Turbosatz
6
ausfällt, kann der Fabrikationsdampf auch über die bei 22 an die
2rischdampfleitung angeschlossene Reduzier- und Kühlstation 23 bezogen bzw. den
Abnehmern 7 zugeleitet werden.
-
Bei dem behandelten Ausführungsbeispiel ist angenommen, daß alles
Kondensat der industriellen Abnehmer für den Kraftwerksbetrieb ganz verlorengeht.
Dieser Verlust muß im Kraftwerk durch Aufbereitung einer entsprechenden Zusatzwassermenge
ausgeglichen werden.
-
:Dieses usatzWasser wird durch eine Pumpe 25 in den 13 gefördert und
dann zusammen mit dem Eigen-Kondensat des Kondensations-Turbosatzes 8 in den Niederdruck-Vorwärmern
15, 16 und dem Entgaser-Mischvorwärmer 17 auf die Speisewasser-Endtemperatur erwärmt.
-
Mit 24 sind fossil beheizte Reservekessel, von denen mehrere Einhei*ter."
vorgesehen sein können, und mit 26 die zugehörigen Überhitzer bezeichnet. Diese
Reservekessel sind bei 27 an die heiße Zwischenüberhitzerleitung angeschlossen.
Im Spitzenlastfall werden die Reservekessel in Betrieb genommen, und der von ihnen
gelieferte übei@!^,:.tzte iNlitteldruckdampf wird in die heiße Zwischenüberhitzer-__eitung
eingespeist. Damit wird der Dampfdurchsatz durch den und Niederdruckteil 1o, 11
des Kondensations-Turbosatzes entr;pr°echend gesteigert und eine gegenüber dem Normalbetrieb
höhere Generatorleistung erzeugt. Die auf diese Weise durch Überlastung des Haupt-Turbosatzes
gewonnene beachtliche Mehrleistung im Spitzenlastbetrieb wird bei der angegebenen
Schaltungsweise mit verhältnismäßig geringen zusätzlichen Anlagekosten erreicht.
-
ilie Reservekessel 24 sind zugleich für einen weiteren Verwendungszweck
vorgesehen und zwar liefern sie bei Ausfall des Reaktors 1 einen Teil des Fabrikationsdampfes,
erforderlichenfalls die gesamte Fahrikationsdampfmenge für die industriellen Abnehmer
7 und sind dah:"-° dementsprechend ausgelegt. In diesem Störfall wird der y.n den
:Zescr-ve;;esseln 24 produzierte Dampf über eine Reduzier- und f-iih- 1 Station
3o in das Fabrikationsdampfnetz bzw. an die Abnehmer 7 geliefert.
-
Das aufbereitete Zusatzwasser für die Reservekessel wird von dem Kondensat-Sammelbehälter
13 mittels einer Pumpe 31 in einen Entgaser-Mischvorwärmer 32 gefördert und von
diesem über eine Speisewasserpumpe 33 den Kesseln 24 zugeführt. Im Falle des Störbetriebs
(Reaktorausfall)
wird der Entgaset-Mischvorwärmer 32 mit Heiz- -dampf aus dem.Fabrikationsdampfnetz
über -eine Leitung 34 .beaufschlagt.. Dagegen wird bei der Deckung von elektrischen
Belastungsspitzen dem Etgaser=Fiischvorwärmer 32 bzw. den Reservekesseln kein aufbereitetes
kaltes Zusatzwasser über die Pumpe 31 zugeführt. Statt dessen wird in diesem Fall
entgastes und erwärmtes Kesselspeisewasser vom Entgaser-Mischvorwärmer 17 durch
eine Pumpe 35 bzw. über die Zeitung 36 in den Entgaser-Mischvorwärmer.
-
32 der Reservekessel 24 gefördert.
-
?sei der praktischen Ausführung der Anlage sind alle Einrichtungen
vorgesehen, die eine Kühlung des Zwischenüberhitz-rs auch bei Belastungsverschiebungen,
die eine Änderung des Dampfdurchsatzes durch den Zwischenüberhitzer; bezogen auf
die Priscndampfmenge zur Folge haben, sicherstellen. Da diese Einrichtungen nicht
Gegenstand der Erfindung sind, wurden sie in der Zeichnung weggelassen.
-
Außerdem können aber auch zusätzliche Dampfleitungen vorgesehen werden,
die bei Ausfall des Reaktors 1 und bei Dampfversorgung über Zusatzkessel 24 eine
mindestens teilweise Beauf schlageng der Gegendruck-Turbine 6 möglich machen.
-
Die Erfindung ist nicht auf das beschriebene bzw. dargestellte Ausführungsbeispiel
beschränkt. So braucht der an die industriellen Abnehmer zu liefernde Fabrikationsdampf
nicht unbedingt in einer -Gegendruck-Turbine entspannt werden, er kann auch geeigneten
Stufen eines Kondensations-Turbosatzes entnommen werden. .weiter können als Dampferzeuger
auch andere Reaktortypen infrage kommen, also auch Leichtwasser-Reaktoren, beispielsweise
mil direktem Kreislauf arbeitende Siedewasser-Reaktoren. Schließlich körnen auch
der bzw. die Hauptdampferzeuger des Verbund-Wärmekraftwerkes als konventionelle
bzw. fossil beheizte Dampferzeuger ausgebildet sein. In allen diesen Fällen lassen
sich durch die durch die Erfindung aufgezeigte Möglichkeit, nämlich die zur sicheren
Dampflieferung'an die Abnehmer notwendigen Reservekessel während der Spitzenlastzeit
des elektrischen Versorgungsnetzes zur Stromerzeugung zu aktivieren, d. h. sie zwei
Verwendungszwecken dienst-. bar zu machen, spürbare Vorteile, inab. hinsichtlich
der Anlagekosten erreichen.