DE1626224C

DE1626224C - Steam power plant

Info

Publication number: DE1626224C
Authority: DE
Inventors: Dipl.-Ing. Richard; Schmidt Dipl.-Phys. Dr. Karl Rudolf; 8520 Erlangen Biersack
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG

Description

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Die Erfindung betrifft eine Dampfkraftanlage mit zu geringer Temperatur zur Verfügung stehender einer Wärmequelle, insbesondere einem Kernreaktor, Wärme einen als Wärmepumpenkreislauf ausgebildurch die der Dampferzeuger auf die Lieferung von deten Hilfskreislauf vorzusehen, bei dem das Kreis-Sattdampf geringer Temperatur begrenzt ist, der vor laufmedium Wärme in einen ersten von einem zweiten der Zufuhr zur Kraftmaschine in einem ersten 5 Wärmetauscher überträgt, indem es im flüssigen ZuWärmetauscher unter Wärmeaufnahme aus einem im stand dem zweiten Wärmetauscher zugeführt wird geschlossenen Hilfskreislauf geführten und von einem und dort unter Wärmeaufnahme aus einem Kühlzweiten Wärmetauscher zuströmenden Medium weiter mittelkreislauf, z. B. für den Transformator oder den erwärmt'und überhitzt wird. elektrischen Generator, verdampft und dann unterThe invention relates to a steam power plant with too low a temperature available a heat source, in particular a nuclear reactor, heat is designed as a heat pump circuit which the steam generator to provide for the delivery of the auxiliary circuit, in which the circuit saturated steam low temperature is limited, the running medium heat in a first of a second the supply to the engine is transferred in a first 5 heat exchanger by being in the liquid to heat exchanger while absorbing heat from a closed auxiliary circuit that is fed to the second heat exchanger, and from one and there with absorbing heat from a second cooling circuit Heat exchanger inflowing medium further medium circuit, z. B. for the transformer or the is heated and overheated. electric generator, evaporated and then under

Bei vielen .Anlagen, vorzugsweise solchen, die mit io Zwischenschaltung eines Kompressors zum ersten Kernreaktoren ausgerüstet sind, z. B. mit Boiling Wärmetauscher geführt wird, wo es unter Konden-Water Reaktoren, Druckwasserreaktoren, Water sation diese Wärme bei höherer Temperatur z. B. an Boiling usw., liegt die Werkstofftemperaturgrenze das Speisewasser abgibt, um im Kreislauf zum zweiten sehr niedrig im Vergleich mit neuzeitlichen, durch Wärmetauscher zurückzukehren.
Kohle oder andere Brennstoffe beheizten Kraft- 15 Die Erfindung macht demgegenüber von einem werken. Bei der Herstellung von Dampfturbinen hat Wärmepumpenkreislauf Gebrauch, um unter Verman zur Anpassung an neuzeitliche kohlebeheizte meidung von Sattdampfturbinen normale, für hohe Kraftwerke die Turbinen so ausgelegt, daß sie mit Temperaturen bemessene Turbinen oder andere hohem Wirkungsgrad bei hohen und sehr hohen Kraftmaschinen einsetzen zu können, indem sie das Temperaturen arbeiten. Solche Turbinen sind außer- ao Medium des Wärmepumpenkreislaufes im zweiten ordentlich empfindlich gegen ein Überschreiten der Wärmetauscher von einem Teilstrom des in zwei Teilzulässigen Endnässe und eignen sich nicht für Satt- ströme aufgeteilten Sattdampfes unter Kondensation dampfbetrieb. Soll der mit Hilfe eines Erzeugers von desselben aufheizen läßt.In many .Anlagen, preferably those that are equipped with io interposition of a compressor to the first nuclear reactors, z. B. is performed with a boiling heat exchanger, where it is under condensation water reactors, pressurized water reactors, Water sation this heat at a higher temperature z. B. Boiling, etc., the material temperature limit is the feed water emits to return to the second very low in the circuit compared to modern, through heat exchangers.
Coal or other fuels heated power. In contrast, the invention makes a work. In the manufacture of steam turbines, the heat pump cycle is used, under Verman, to adapt to modern coal-fired avoidance of saturated steam turbines, normal turbines for high power plants are designed in such a way that they can be used with temperature-rated turbines or other high levels of efficiency in high and very high engines, while working the temperatures. Such turbines are also extremely sensitive to the heat exchangers exceeding a partial flow of the permissible final wetness in the second and are not suitable for saturated steam with condensation steam operation. Should he let it heat up with the help of a generator.

Dampf niedriger Temperatur, also beispielsweise der An Hand der Zeichnung soll die Erfindung näherLow temperature steam, for example, the invention should be based on the drawing

in einem solchen Reaktor erzeugte Dampf, wobei es »5 erläutert werden.steam generated in such a reactor, where »5 will be explained.

zunächst ohne Belang ist, ob der Dampf unmittelbar Während F i g. 1 ein schematisches Prinzipschaltoder über einen Wärmetauscher bzw. einen Aus- bild für die Erfindung veranschaulicht, zeigt F i g. 2 dämpfer (Entspanner) verwendet wird, in einer nor- ein Ausführungsbeispiel in seinen für die Erfindung malen Turbine verarbeitet werden, so würde sehr wesentlichen Teilen in vereinfachter, ebenfalls schnell die zulässige Endnässe erreicht. Ohne Über- 30 schematischer Darstellung.initially it is irrelevant whether the steam is immediately during FIG. 1 a schematic principle circuit or Illustrated via a heat exchanger or an embodiment for the invention, FIG. 2 damper (expander) is used in a nor- an embodiment in its for the invention paint turbine processed so would be very essential parts in simplified, likewise quickly reached the permissible final wetness. Without over-30 schematic representation.

hitzung oder Zwischenüberhitzung könnte man daher In F i g. 1 ist der Wärmeerzeuger 1 als heterogenerheating or reheating could therefore be shown in FIG. 1, the heat generator 1 is more heterogeneous

an Stelle der gebräuchlichen Turbinen nur Satt- Boiling Water Reaktor dargestellt. Das Arbeitsmittel dampfturbinen mit innerer oder äußerer Dampf- wird aus einem Speisewasserbehälter 2 mit Hilfe der trocknung verwenden, welche teuere Sonderkonstruk- Speisepumpe 3 zugeführt. Das Arbeitsmittel verläßt tionen erfordern. 35 den Reaktor als Sattdampf, wie durch die dick ge-Instead of the usual turbines, only the Satt- Boiling Water Reactor is shown. The work equipment Steam turbines with internal or external steam is made from a feed water tank 2 with the help of the Use drying, which expensive special construction feed pump 3 is supplied. The work equipment leaves require actions. 35 the reactor as saturated steam, as indicated by the thick

Man hatte bisher stets versucht, bei einer Dampf- strichelte Linie 4 versinnbildlicht ist. Am Abzweigkraftanlage mit einem Dampferzeuger, der nur Satt- punkt 5 wird ein Teil des Sattdampfes abgeleitet und dampf niedrigerer Temperatur zu erzeugen vermag, einem Wärmetauscher 6 zugeführt. In diesem Wärmezur Schaffung der für die Kraftmaschine benötigten tauscher kondensiert der Sattdampf und gelangt über hohen Temperaturen des Arbeitsmittels eine fremde 40 die Leitung 7 zum Speisewasserbehälter zurück.
Wärmequelle heranzuziehen, beispielsweise in der Im Hilfskreislauf wird das durch die Leitung 8 demSo far, attempts have always been made to symbolize 4 when a steam-dashed line is used. At the branch power plant with a steam generator, which only saturates point 5, part of the saturated steam is diverted and is able to generate steam at a lower temperature, fed to a heat exchanger 6. In this heat to create the exchangers required for the engine, the saturated steam condenses and, via high temperatures of the working medium, an external 40 returns the line 7 to the feed water tank.
Use a heat source, for example in the In the auxiliary circuit that is through the line 8 to the

Weise, daß der Sattdampf vor der Zufuhr zur Kraft- Wärmetauscher 6 zugeführte Wasser verdampft. Als maschine in einem ersten Wärmetauscher unter Sattdampf 9 gelangt es zu einem KompressorlO, wo Wärmeaufnahme aus einem im geschlossenen Kreis- der Dampf verdichtet und dabei stark erhitzt wird, lauf geführten und von einem zweiten Wärmetauscher 45 Als überhitzter Dampf 11 gelangt das Arbeitsmittel zuströmenden Medium weiter erwärmt und überhitzt des Hilfskreislaufes zu einem anderen Wärmetauscher wird, wobei der zweite Wärmetauscher von den Ab- 12, der den Überhitzer für den anderen Sattdampfgasen eines ölbrenners beheizt ist. teilstrom darstellt. Wie durch die ausgezogene starkeWay that the saturated steam before the supply to the power heat exchanger 6 evaporates water supplied. When machine in a first heat exchanger under saturated steam 9 it arrives at a compressor 10, where Heat absorption from a closed circuit - the steam is compressed and strongly heated in the process, The working medium arrives as superheated steam 11 and is run by a second heat exchanger 45 inflowing medium is further heated and overheated by the auxiliary circuit to another heat exchanger is, the second heat exchanger from the waste 12, which is the superheater for the other saturated steam gases an oil burner is heated. represents partial flow. As if by the undressed strong

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe Linie 13 versinnbildlicht ist, verläßt dieser Dampfteilzugrunde, ohne die Verwendung zusätzlicher Wärme- 50 strom den Wärmetauscher 12 als überhitzter Dampf quellen auszukommen. und kann nun der Kraftmaschine, z.B. der Turbine,In contrast, the invention has the task of line 13 is symbolized, this leaves the steam part, the heat exchanger 12 as superheated steam without the use of additional heat flow to get along well. and can now be used by the prime mover, e.g. the turbine,

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch ge- zugeführt werden.According to the invention, this object is thereby achieved.

löst, daß der vom Dampferzeuger abgegebene Satt- Dieses einfache Schema kann dahin modifiziert undsolves that the saturation emitted by the steam generator This simple scheme can be modified and

dampf in zwei Teilströme aufgeteilt ist, von denen erweitert werden, daß man gegebenenfalls in an sich der eine in den ersten Wärmetauscher zu seiner 55 bekannter Weise noch primäre bzw. sekundäre Kreis-Überhitzung und der andere in den zweiten Wärme- laufe vor diese Anordnung vorschaltet oder ihr nachtauscher geführt ist, und daß der Hilfskreislauf als setzt. Eine Vorschaltung eines weiteren Kreislaufes Wärmepumpenkreislauf ausgebildet ist, der die im hat den Sinn, daß man den Reaktor dann in diesen zweiten Wärmetauscher unter Erwärmung und Ver- Primärkreis verlegen kann, während an Stelle des dampfung seines flüssig zugeführten Kreislauf- 60 mit 1 bezeichneten Reaktors dann ein Wärmetauscher mediums aus dem kondensierenden und zum Speise- zu liegen käme, der die Wärme vom primären wasserbehälter rückgeführten anderen Sattdampfteil- Reaktorkreis an den Hauptarbeitskreis abgibt, der strom aufgenommene Wärme unter Zwischenschal- — vom Rektorkreis aus gesehen — dann den zweiten tung mindestens einer Kompressionsstufe in den Kreis darstellen würde.steam is divided into two substreams, of which can be expanded that one may be in per se the one in the first heat exchanger to its 55 known manner still primary or secondary circuit overheating and the other upstream in the second heat run before this arrangement or its post-exchanger is performed, and that the auxiliary circuit as sets. An upstream connection of another circuit Heat pump circuit is designed, which has the meaning that you then put the reactor in this Second heat exchanger can be laid with heating and primary circuit, while in place of the Vaporization of its liquid-supplied circuit 60 reactor designated 1 then a heat exchanger medium from the condensing and to the food would come to lie, the heat from the primary water tank recirculated other saturated steam part reactor circuit to the main working group, the heat absorbed under the intermediate switch - seen from the rector circuit - then the second tion would represent at least one compression level in the circle.

ersten Wärmetauscher überträgt und dort unter Kon- 65 Weiterhin kann man auch hinsichtlich des Komdensation zur Überhitzung des einen Sattdampf- pressors noch insofern eine Erweiterung vornehmen, stromes abgibt. das man an Stelle einer einzigen Stufe deren zwei oderfirst heat exchanger transfers and there under condensation to overheat one of the saturated steam compressors, make an expansion, gives off electricity. that one instead of a single stage has two or

An sich ist es bekannt, zur »Aufwertung« von bei mehr verwendet und in bekannter Weise zwischenIn itself it is known to be used for "upgrading" at more and in a well-known way between

zwei Kompressorstufen eine Zwischeneinspritzkühlung vorsieht. Weiterhin können an Stelle eines einzigen, als Überhitzer wirkenden Wärmetauschers auch mehrere vorgesehen sein, insbesondere wenn man bestrebt ist, eine ein- oder mehrfache Zwischenüberhitzung zu verwenden.provides inter-injection cooling for two compressor stages. Furthermore, instead of a single, acting as a superheater heat exchanger, several may also be provided, especially if the aim is to use a single or multiple reheating.

In F i g. 2 ist ein etwas erweitertes Schema dargestellt, bei dem in weitgehender Übereinstimmung mit Fig. 1 für gleiche Teile die gleichen Bezugszeichen verwendet sind. Hier sind zwei Kompressor- stufen 14 und 15 vorgesehen, zwischen denen sich eine Anordnung 16 zur Zwischeneinspritzkühlung befindet. Die wichtigsten Druck- und Temperaturangaben sind in der Darstellung eingezeichnet.In Fig. 2 shows a somewhat expanded scheme in which, to a large extent, corresponds The same reference numerals are used with FIG. 1 for the same parts. Here are two compressor stages 14 and 15 are provided, between which there is an arrangement 16 for intermediate injection cooling. The most important pressure and temperature data are shown in the illustration.

Claims

Patent claims:

1. Steam power plant with a heat source, in particular a nuclear reactor, through which the Steam generator is limited to the supply of low temperature saturated steam before the supply to the engine in a first heat exchanger with heat absorption from a closed Auxiliary circuit guided and from a second heat exchanger inflowing medium is further heated and overheated, characterized in that the from Steam generator (1) discharged saturated steam (4) is divided into two partial flows (5), of which the one in the first heat exchanger (12) for its superheating and the other in the second Heat exchanger (6) is performed, and that the auxiliary circuit is designed as a heat pump circuit is, which is supplied in the second heat exchanger (6) with heating and evaporation of its liquid Circulation medium (8) from the condensing and returned to the feed water tank other saturated steam partial flow absorbed heat with the interposition of at least a compression stage (10; 14, 15) in the first heat exchanger (12) and there emits under condensation to overheat a saturated steam stream.

2. Steam power plant according to claim 1, characterized in that in a known manner two compression stages (14, 15) and injection cooling (16) are provided in between.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings