DE1906144A1 - Waermekraftanlage fuer die Ausnutzung der in einem Kernreaktor erzeugten Waerme,mit einer kombinierten Gasturbinen-Dampfturbinenanlage - Google Patents
Waermekraftanlage fuer die Ausnutzung der in einem Kernreaktor erzeugten Waerme,mit einer kombinierten Gasturbinen-DampfturbinenanlageInfo
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Description
Berlin 28 4, FEO. Ιδδϊ
Edelhofdamm 24, 1 Q Q β Τ 4 4
Escher Wyss Aktiengesellschaft, Zürich (Schweiz)
Wärmekraftanlage für die Ausnützung der in einem Kernreaktor erzeugten Wärme, mit einer kombinierten
Gasturbinen- Dampfturbinenanlage.
Die Erfindung betrifft eine Wärmekraftanlage für die
Ausnützung der in einem Kernreaktor erzeugten Wärme, mit
einer kombinierten Gasturbinen- Dampfturbinenanlage, wobei in der Gasturbinenanlage ein gasförmiges Arbeitsmittel einen
Kreislauf beschreibt, die im Kernreaktor erzeugte Wärme aufnimmt und die in der Gasturbinenanlage nicht genützte Wärme
im Wärmeaustauschverfahren auf das Arbeitsmittel der Dampfturbinenanlage weitergibt, und wobei durch die Gasturbinenanlage
die Wärme des vom Kernreaktor dargebotenen oberen Temperaturgebietes genutzt wird, und die Dampfturbinenanlage
die von der Gasturbinenanlage nicht genutzte Wärme des unteren Temperaturgebietes verwertet, und die Abwärme des Gasturbineas*-
prozesses die alleinige Wärmezufuhr zum Dampfturbinenprozess
bildet.
Pt. GT 49 14.2.68-Sm/bu 90 9842/1129 Z.Rr. 5 47Q 906/7/8/^
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Bei bekannten Anlagen mit gasgekühlten Kernreaktoren
wird ein Kühlgas, z.B. Kohlendioxyd oder Helium in einem geschlossenen, meist unter erheblichem Ueberdruck stehenden,
Kreislauf umgewälzt. Hierbei nimmt es im Kern des Reaktors Wärme auf, um diese anschliessend über Austauschflächen an
das eigentliche Arbeitsmedium wieder abzugeben. Die ""Aufrecht—
erhaltung einer solchen Gasumwälzung ist infolge der im Kernreaktor,
in den Verbindungsrohren und im besonderen im Wärmeaustauscher auftretenden, beachtlichen Druckverlusten mit
einem von aussen zuzuführenden Leistungsaufwand verbunden. Wird die vom Kühlgaskreislauf dem Reaktor abgeführte V/ärme
im Wärmeaustauscher zur Erzeugung von Wasserdampf benützt und
mit diesem so erzeugten Wasserdampf eine herkömmliche Dampfturbinenanlage beaufschlagt, so handelt es sich um ein sogenanntes
Kernkraftwerk.
Ein so arbeitendes Kernkraftwerk weist aber erhebliche
Mängel auf. So reduziert z.B. die für die Kühlgas-Umwälzung
aufzubringende Leistung die Nutzleistung. Ferner ist die im
Wärmeaustauscher erzielbare höchste Frischdampftemperatur
tiefer als die Temperatur des aus dem Kernreaktor austretenden Kühlgases, weil der Wärmeaustauscher zur Wärmeübertragung
einen Temperatursprung erfordert. Dadurch wird aber der thermische
Wirkungsgrad des Kraftwerkes verschlechtert. Ein weiterer Nachteil ist der Umstand, dass die gesamte, vom Reaktor
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Pt. GT 49
14.2.68
14.2.68
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abgeführte Wärme über einen Wärmeaustauscher übertragen werden
muss, welcher natürlich entsprechend grosse Abmessungen aufzuweisen hat.
Eine grundsätzlich andere bekannte Köglichkeit, die in
einem gasgekühlten Kernreaktor anfallende Wärme in mechanische, bzw. elektrische Energie umzuwandeln, stellt die geschlossene
Gasturbine dar. Es ist wieder ein in sich geschlossener Kühlgaskreislauf vorhanden. Das unter hohem Druck stehende, den
Kernreaktor verlassende, erhitzte Gas wird in einer Gasturbine auf einen tieferen Druck entspannt, wobei nach aussen Arbeit
abgegeben wird. In einem anschliessenden Gasvorwärmer und in einem mit Kühlwasser beaufschlagten Nachkühler wird die Temperatur
des Gases auf den tiefetmöglichen Wert gebracht. So
verbrauchen nämlich die nun das entspannte Gas wieder auf den hohen im Reaktor herrschenden Druck verdichtenden Kompressoren
den kleinstmöglichen Teil der von der Turbine abgegebenen Leistung, wodurch aus einer gegebenen thermischen Reaktorleistung
die grösste elektrische Leistung erzeugt werden kann.
Eine solche Gasturbinen-Anlage mit einem Hochtemperaturreaktor
im Direktkreislauf stellt nach dem heutigen Stand der Technik das einfachste Kernkraftwerk dar. Die im Kernreaktor
erzeugte, hohe Gastemperatur wird von der Turbine direkt übernommen, was den erzielbaren thermischen Wirkungsgrad .
positiv beeinflusst. Andererseits ist die tiefstmögliche
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Temperatur der Wärmeabfuhr trotz der optimalen Anzahl von Zwischenkühlungen der Kompressoren immer noch wesentlich höher
als dies im Falle der Kondensation des Wasserdampfprozesses möglich ist.
Es ist deshalb erstrebenswert, die beiden vorstehend beschriebenen,
an sich bekannten thermonuklearen Kraftprozesse auf sinnreiche Art über Wärmeaustauscher so zu kuppeln, dass
ein grö'sstmöglicher Grad der Ausnutzung der thermischen Leistung
des Kernreaktors erzielt werden kann. Solche kombinierte Gas- Dampfturbinenanlagen unterscheiden sich grundsätzlich
von ähnlichen Schaltungen mit konventioneller Feuerung dadurch, dass das Gas, ohne dass Rücksicht auf Tieftemperatur-Korrosionen
genommen werden muss, beliebig tief nutzbringend abgekühlt werden darf.
Ein kombiniertes Gas- und Dampfturbinenkernkraftwerk wird so ausgelegt, dass am Austritt der Gasturbine eine hinreichend
hohe Gastemperatur zur Verfügung steht, um Wasserdampf mit modernen, hohen Frischdampfdaten zu erzeugen. Und bei den
zur Wärmeübertragung vom Gasturbinenprozess auf den Dampfturbinenprozess
verwendeten Wärmeaustauschern muss auf das Vorhandensein eines hinreichend grossen, positiven Temperatursprungs für die Wärmeübertragung Büeksicht genommen werden.
Die Erfindung gründet sich nun auf die folgende neue Erkenntnis
Wird der Temperatursprung bei dem im Bereich hoher Tempera tür
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liegenden Wärmeaustauscher auf einem vernünftigen Wert gehalten, so wird der Temperatursprung bei dem im Bereich niederer
Temperatur liegenden Wärmeaustauscher, d.h. am kalten Ende, sehr viel grosser als erforderlich, was über die Kondensatorkühlung
hinaus eine zusätzliche Wärmeabfuhr mittels Kühlwasser nötig macht.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Verhältnisse am kalten Ende des Wärmeaustausches zu verbessern.
Diese Aufgabe wird bei einer Wärmekraftanlage der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass
für die Vorwärmung des flüssigen Arbeitsmittels der Dampfturbinenanlage
eine kleinere Gasmenge der Gasturbinenanlage verwendet wird als für die Verdampfung und Ueberhitzung des Arbeitsmittels
der Dampfturbinenanlage, so dass der für die Flüssigkeitsvorwärmung aufgewendete Gasstrom bis nahe an die
Kondensattemperatur der Dampfturbinenanlage nutzbringend abgekühlt wird, wobei der verbleibende, für die Flüssigkeitsvorwärmung
nicht verwendete Gasstrom für den Wärmehaushalt der Gasturbinenanlage selbst verwendet wird.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Die
Figuren 1 bis 4 zeigen zunächst die Darstellung einer kombinierten
Gas- Dampfturbinenanlage im ts-Diagramm (Temperatur-Entropie-Diagramm)
und im it-Diagramm (Enthalpie-Temperatur-
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Diagramm) und zwar Fig. 1 und 2 für eine nach den bekannten Regeln kombinierte Anlage, und Fig. 3 und 4 für eine erfindungsgemäss
ausgebildete Anlage. Die Fig. 5, 6 und 7 zeigen je ein Schema für eine erfindungsgemässe Wärmekraftanlage.
In den in den Figuren 1 bis 4 dargestellten Diagrammen ist der Gasturbinenprozess und der Dampfturbinenprozess in
einzelne durch Punkte voneinander getrennte Phasen unterteilt. ' Dabei hat der Gasturbinenprozess in Fig. 1 und 2 die folgenden
Phasen:
1-2 Kompression des Gases ohne Zwischenkühlung,
2-3 Wärmezufuhr vom Reaktor über einen Wärmeaustauscher,
3-4 Hochdruck-Expansion,
4-5 Zwischenerhitzung im Reaktor,
5-6 Niederdruck-Expansion,
6-16 Wärmeübertragung auf den Wasserdampfprozess
über einen Gegenstrom-Wärmeaustauscher,
16-1 Wärmeabfuhr in einem Vorkühler mit Wasser.
Der Kernreaktor ist in den Gasstrom 4-5 gelegt und die Wärmezufuhr
2-3 erfolgt über einen Wärmeaustauscher im Nebenschluss zum Reaktor. Dadurch ist Punkt 5 die Stelle der höchsten
Temperatur des Prozesses und es steht in Punkt 6, d.h. am Ende der Niederdruck-Expansion eine hinreichend hohe Gastemperatur
für die Wärmeübertragung auf dem Wasserdampfprozess zur Verfügung.
Die Phasen des Wasserdampfprozesses sind die folgenden:
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10-11 Vorwärmung und Verdampfung des Wassers und Ueberhitzung,
11-12 Hochdruck-Expansion,
12-13 Zwischenüberhitzung im Nebenschluss zur Ueberhitzung,
13-14 Niederdruck-Expansion,
14-10 Kondensation der gesamten Dampfmenge.
Die sich in einer solchen Prozessführung ergebenden besonderen Verhältnisse lassen sich am anschaulichsten in dem
it-Diagramm (Fig. 2) verfolgen. Bei dem gewählten Beispiel verläuft die Hochdruck-Wärmezufuhr zum Dampfprozess 10-11 von
20° (Kondensationstemperatur) auf 54O°C bei überkritischem Druck, während die linie 12-13 den Verlauf der Zwischenüberhitzung
und die Linie 10-15 die Summe von 10-11 und 12-13, d.h. den resultierenden Verlauf der Wärmezufuhr zum Dampfprozess
angibt. Die Linie 6-16 zeigt die linear verlaufende Abkühlung eines idealen Gases, z.B. von Helium. Dabei ist im Gebiete
hoher Temperatur ein hinreichend grosser positiver Teirrc
ratursprung für die Wärmeübertragung vorgesehen. Da die Gerade 6-16 dementsprechend dem gekrümmten Linienzug 10-15 nie näher
kommen darf als die minimal nötige Grosse des Temperatursprungs,
ergibt sieh, dass der Temperatursprung im Bereich der niedrigen Temperatur, d.h. am kalten Ende des Wärmeüberganges,
sehr viel grosser wird als erforderlich ist. Die dadurch erzwungene zusätzliche Wärmeabfuhr mittels Kühlwasser
verschlechtert den Wirkungsgrad der Wännekraftsßlage. Diese
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über Kühlwasser erfolgende Wärmeabfuhr ist in Fig. 2 durch
den Linienzug 16-1 dargestellt. Die abgeführte Wärmemenge
weist eine mittlere Temperatur von ungefähr 100 0C auf.
Der in den Pig. 3 und 4 dargestellte, entsprechend der Erfindung verbesserte Prozess unterscheidet sich von dem in
Fig. 1 und 2 dargestellten dadurch, dass die Kompression der ,Gasturbine nur mit einer Teilmenge des Gases ohne Zwischenkühlung
von Punkt 1 nach Punkt 8 (Fig. 3) geführt ist, und die andere Teilmenge mit mehrfacher Zwischenkühlung in einem
gesonderten Kompressor von Punkt 1 nach Punkt 2 gebracht wird. Auf diese Weise kann in die Phase 2-8 ein Gasvorwärmer eingeschaltet
werden, welcher eine Teilmenge des Gases von Punkt nach Punkt 9 abkühlt.
Der Kernreaktor führt somit der gesamten Gasmenge der Gasturbinenanlage Wärme zu, nämlich in der Phase 4-5 und im
Nebenstrom dazu in der Phase 8-3· Die dem Dampfprozess aus der Phase 10-15 zuzuführende Wärme aber wird dem Gasturbinenprozesc
in zwei Etappen entnommen, und zwar zuerst in der Phase 6-7 mittels der ganzen Gasmenge, was einen steilen it-Verlauf ergibt,
und anschliessend in der Phase 7-1 mittels eines Teils
der Gasmenge, was einen flacheren it-Verlauf zur Folge ;hat.
Der Linienzug 6-1 des Gasturbinenprozesses wird also im Punkt
geknickt, so dass sich dieser Linienzug 6-1 dem Verlauf des Linienzuges 15-10 anpasst. Der Temperatursprung -am kalten
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Ende kann dabei beispielsweise auf 10 0C reduziert werden, wie
das bei den üblichen Kühlern normalerweise vorgesehen ist.
Somit muss nur noch die Wärme einer Teilmenge des Gases,
und zwar in einem Vorkühler 9-1 und in den Zwischenkühlern der Phase 1-2, bei erhöhter Temperatur abgeführt werden.
Dabei liegt die mittlere Temperatur dieser Wärmeabfuhr nicht mehr hoch, beispielsweise bei etwa 40 C.
Die in Fig. 5 schematisch dargestellte kombinierte Gasturbinen- Dampfturbinenanlage zur Ausführung des in den Fig.
3 und 4 dargestellten Prozesses besitzt eine Zweiwellen-Gasturbinenanlage. Auf der einen Welle befindet sich eine
Hochdruck-Gasturbine 1 und eine Niederdruck-Gasturbine 2, die einen Kompressor 3 und den elektrischen Generator 4 antreiben.
Auf der zweiten Welle liegt eine parallel zur Hochdruck-Gasturbine
1 geschaltete Gasturbine 5, die zwei Kompressoren 6 und 7 antreibt. Ein Reaktor 8 und ein Wärmeaustauscher 9 dienen
als Wärmequellen für die Gasturbinen 1, 2 und 5· Dabei liegt der Wärmeaustauscher 9 wärmezufuhrseitig in einer mit
einem Umwälzgebläse 10 versehenen Rückführungsleitung 11 für einen Teil des durch den Reaktor 8 fliessenden gasförmigen
Arbeitsmittels.
Daß in den Kompressoren 3 und 6, 7 verdichtete Arbeitsmittel
der Gasturbinenanlage fliesst über Leitungen 12 bzw. 13
in den Wärmeaustauscher 9» in welchem es erwärmt wird, und
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über Leitungen 14 und 15 zur Hochdruck-Gasturbine 1 bzw. zur
Gasturbine 5 gelangt. Das in diesen beiden Gasturbinen entspannte Arbeitsmittel fliesst über leitungen 16 bzw. 17 zum
Reaktor 8. In diesem wird das aus den Gasturbinen 1 und 5 kommende
Arbeitsmittel zusammen mit dem durch die Rückführungsleitung 11 fliessenden Arbeitsmittel erwärmt und gelangt dann
über die Leitung 18 in die Niederdruck-Gasturbine 2.
Die mit der Gasturbinenanlage kombinierte Dampfturbinenanlage
besitzt eine Hochdruck-Dampfturbine 19, eine Jfitteldruck-Dampfturbine
20 und eine Niederdruck-Dampfturbine 21, die auf einer Welle liegen und einen Generator 22 antreiben. Für
diese Dampfturbinenanlage sind Vorwärmer 23 und 24 sowie ein Verdampfer 25, ein Ueberhitzer 26 und ein Zwischenüberhitzer
vorgesehen, die vom Arbeitsmittel der Dampfturbinenanlage in
der genannten Reihenfolge durchflossen sind. Zwei Kondensatoren 28 schliessen an die Niederdruck-Dampfturbine 21 an. Eine
Kondensatpumpe 29 fördert das Kondensat aus den Kondensatoren
zum Vorwärmer 23, während eine zweite Pumpe 30 das Arbeitsmittel aus dem Vorwärmer 24 in den Verdampfer 25 befördert.
Das aus der Niederdruck-Gasturbine 2 der Gasturbinenanlage
austretende gasförmige Arbeitsmittel gelangt über eine Leitung 31 zu dem Ueberhitzer 26 und dem Zwischenüberhitzer 27 der
Dampfturbinenanlage, die als Wärmeaustauscher ausgebildet sind, und parallel geschaltet in zwei Zweigen 32 bzw. 33 der Leitung J
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liegen. Nach der Vereinigung der Zweige 32, 33 führt die Leitung 31 das Arbeitsmittel der Gasturbinenanlage durch den als
Wärmeaustauscher ausgebildeten Verdampfer 25 der Dampfturbinenanlage.
Nach Verlassen des Verdampfers 25 verzweigt sich die Leitung 31 in die Leitungen 34 und 35· Die Leitung 34 führt
durch die Vorwärmer 24 und 23 und über einen Vorkühler 36 zum Kompressor 3· Die Leitung 35 aber führt über einen Wärmeaustauscher
37 und einen Vorkühler 38 zu dem Kompressor 6,7 der mit Zwischenkühlern 39 versehen ist. Der Wärmeaustauscher
37 liegt wärmeabfuhrseitig in der Leitung 13·
Während für die Verdampfung (25) und Ueberhitzung (26,27)
des Arbeitsmittels der Dampfturbinenanlage die in der Leitung 31 fliessende, gesamte Arbeitsmittelmenge der Gasturbinenanlage
verwendet wird, dient für die Vorwärmung 23, 24 des flüssigen Arbeitsmittels der Dampfturbinenanlage eine kleinere Gasmenge·
Das ist beim Ausführungsbeispiel etwa die Hälfte der gesamten Gasmenge des Gasturbinenprozesses. Der für die Flüssigkeitsvorwärmung
aufgewendete Gasstrom kann auf diese Weise bis nahe an die Kondensattemperatur des Dampfturbinenprozesses nutzbringend
abgekühlt werden. Der verbleibende, für die Flüssigkeit svorwärmung nicht verwendete Gasstrom fliesst durch die
Leitung 35 in den Wärmeaustauscher 37, wo er für die Gasvorwärmung
des Gasturbinenprozesses selbst verwendet wird. Danach gibt er seine Restwärme im Vorkühler 38 an Kühlwasser ab.
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Die in Fig. 6 dargestellte Wärmekraftanlage ist etwas einfacher im Aufbau. Die Gasturbinenanlage, hat wieder zwei
Wellen. Auf der Hauptwelle liegt eine Niederdruck-Gasturbine 40, die einen Kompressor 41 und einen Generator 42 antreibt. Auf
der Nebenwelle liegt eine Hochdruck-Gasturbine 43 kleinerer Leistung, die einen dreistufigen Kompressor 44 antreibt. Das
in den Kompressoren 41 und 44 verdichtete Arbeitsmittel gelangt
über Leitungen 45 bzw. 46 in den Reaktor 47, in welchem
es erhitzt wird, und fliesst dann über Leitungen 48, 49 durch die Hochdruck-Gasturbine 43 bzw. die Niederdruck-Gasturbine
Die Dampfturbinenanlage besitzt eine Hochdruck-Dampfturbine 50 und eine Niederdruck-Dampfturbine 51» die einen Generator
52 antreiben. Für das Arbeitsmittel der Dampfturbine ist ein Vorwärmer 53, ein Verdampfer 54 und ein Ueberhitzer
vorgesehen. Kondensatoren der Dampfturbine sind mit 56, eine Speisepumpe ist mit 57 bezeichnet.
Die die Niederdruck-Gasturbine verlassende, den gesamten
Arbeitsmittelstrom der Gasturbinenanlage führende Leitung 58
führt durch die Wärmezufuhrseite des Ueberhitzers 55 und des Verdampfers 54. Danach verzweigt sich die Leitung 58 wieder in
Leitungen 59 und 60, die Teilströme des Arbeitsmittelstromes der Gasturbinenanlage führen. Etwa ein drittel der Arbeitsmittelmenge
der Leitung 58 fliesst in der Leitung 59 durch den Vorwärmer 53 und gelangt danach direkt in den Kompressor
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Der übrige Teil des Arbeitsmittels aus der Leitung 58 fliesst
in der Leitung &O über einen Wärmeaustauscher 61 und einen
Vorkühler 62 zum Kompressor 44» der mit Zwischenkühlern 63
versehen ist.
Wieder ist für die Verdampfung (54) und Ueberhitzung (55)
des Arbeitsmittels der Dampfturbinenanlage der gesamte Arb-eits
mittelstrom der Gasturbinenanlage verwendet, während für die
Vorwärmung (53) dee flüssigen Arbeitsmittels der Dampfturbinen
anlage nur eine kleinere Gasmenge des Gasturbinenprozessee
benützt ist. Dieser kleinere, für die Plüssigkeitsvorwörmung
aufgewendete Gasstrom wird wieder bis nahe an die Kondensattemperatur
des Dampfturbinenprozesses nutzbringend abgekühlt, während der verbleibende, für die Flüssigkeitsvorwärmung
nicht verwendete Gasstrom für die Gasvorwärmung des Gasturbinenprozessee
selbst im Wärmeaustauscher 61 dient.
Bei den Ausführungsbeispielen nach Fig. 5 und 6 weis-t
die Gasturbinenanlage mindestens zwei Kompressoren auf. De-r
eine Kompressor ist dabei für den die FTüssigkeitsvorwärmung
der Dampfturbinenanlage verwendeten Teilstrom des Arbeitsmittels
der Gasturbinenanlage benutzt und verdichtet das Arbedtö^
mittel der Gasturbinenanlage möglichst adiabatisch, wobei
es vorgewärmt wird. D&r andere Kompressor verdichtet dem für
die Gasvorwnang de» GM^turbinenprozesseö verwendeten 1
strom des Arbeitsmittels der GasturbinenoÄLage uni;er
von Vor- und Zwischenkühlungen möglichst isotherm.
Bei der in Fig. 7 dargestellten Wärmekraftanlage ist die
Gasturbinenanlage auf zwei Kreisläufe 64, 65 unterteilt, die
aber gemeinsam durch einen Reaktor 66 fliessen. Der Kreislauf
64 weist einen Kompressor 67 und eine Gasturbine 68 auf, die
mit einem Elektromotor 69 auf einer gemeinsamen Welle liegen.
Der Kreislauf 65 besitzt einen Kompressor 70 und eine Gasturbine
71, die mit einem elektrischen Generator 72 auf einer gemeinsamen Welle liegen.
Die Dampfturbinenanlage besitzt eine Hochdruckdampfturbine
73, eine Mitteldruckdampfturbine 74 und eine Niederdruckdampfturbine
75, die auf einer gemeinsamen Welle angeOrdnet
sind und einen elektrischen Generator 7& antreiben, sowie Kondensatoren
77, eine Kondensatpumpe 78, einen Vorwärmer 79, eine·
Speisepumpe 80, einen Vorwärmer Öl, einen Verdampfer 82, einen Ueberhitzer 83 und einen Zwisehenüberhitzer 84·
Der Gasturbinenkreislauf 64 führt wärmezufuhrseitig durch
. den Ueberhitzer 83 und parallel zu diesem über den Zwisehenüberhitzer
84, sodann in Serie zu dem Verdampfer 82. In dieser. Kreislauf 64 flieset eine Arbeitsmittelmenge, die etwa doppelt so gross ist wie diejenige des Kreislaufs 65· Der Kreislauf
65 der Gasturbinenanlage führt von der Turbine 71 das
Arbeitsmittel wärmezufuhrseitig durch Vorwärmer 81 und 79 der
Dampfturbinenanlage, und von diesem direkt in den Kompressor 7".
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Der Kreislauf 64 der Gasturbinenanlage, der etwa zwei Drittel des im Reaktor 66 erwärmten Arbeitsmittelstromes umfasst,
ist für die Verdampfung und Ueberhitzung des Arbeitsmittels der Dampfturbinenanlage verwendet, während der kleinere
Gasstrom des Kreislaufs 65 der Gasturbinenanlage für die Flüssigkeitsvorwärmung
der Dampfturbinenanlage dient. Im übrigen wird "bei dieser Wärmekraftanlage alle nach aussen an Kühlwasser
abzuführende Wärme durch die Kondensatoren 77 abgeführt. Der Elektromotor 69 verbraucht eine sehr kleine Leistung und die
vom Generator 72 abgegebene Leistung ist nur ein Bruchteil der vom Generator 76 abgegebenen Leistung, so dass bei dieser Anlage
der von der Dampfturbinenanlage angetriebene Generator
praktiech die ganze Nutzleistung abgibt.
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Claims (9)
1) Warmekraftanlage für die Ausnutzung der in einem Kernreaktor
erzeugten Wärme, mit einer kombinierten Gasturbinen-Dampfturbineiianlage,
wobei in der Gasturbinenanlage ein ga3formige3 Arbeitsmittel einen Kreislauf beschreibt, die im Kernreaktor
erzeugte Wärme aufnimmt und die in der Gasturbinerarlage nicht
■ genützte Wärme im Wärmeaustauschverfahren auf da3 Arbeitsmittel
der Dampfturbinenanlage weitergibt, und wobei durch die Gasturbinenanlage die Wärme de3 vom Kernreaktor dargebotenen oberer.
" Teiiiperaturgebietes genutzt wird» und die Dampfturbinenanlage
die von der Gasturbinenanlage nicht genutzte Wärme des unteren Temperaturgebietes verwertet, und die Abwärme des Gasturbinenprozesses
die alleinige Wärmezufuhr zum Dampfturbinenprozess bildet, dadurch gekennzeichnet,
dass für die Vorwärmung (23, 24; 53; 79, 81) des flüssigen Arbeitsmittels der Dampfturbinenanlage eine kleinere Ga3menge
der Gasturbinenanlage verwendet ist als für die Verdampfung (25; 54; 82) und üeberhitzung (26,27; 55; 63,24) dee Arbeitsmittels
der Dampfturbinenanlage, so dass der für die Flüssigkeit
svorwärmung aufgewendete Gasstrom bis nahe an die Kondensattemperatur der Dampfturbinenanlage nutzbringend abgekühlt
wird, wobei der verbleibende, für die Flüssigkeitsvorwärmung nicht verwendete Gasstrom für den Wärmehaushalt (37; 61; 64)
der Gasturbinenanlage selbst verwendet ist.
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2) Wärmekraftanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, Öaas
der verbleibende, für die flüssigkeitsverwärmung (23* 24t 53?
79*81) nicht verwendete Gasstrom für die Gasvorwärmung (37«
61) der Gasturbinenanlage verwendet ist.
3) Wärmekraftanlage nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, das8 die Gasturbinenanlage zwei Kompressoren (3 + 6, 7i
41 + 44) aufweist, und dass die für die Flüssigkeit3vorwärmung
(23*24} 53) der Dampfturbinenanlage verwendete Gasmenge in dem
einen (3t 41) der Kompressoren möglichst adiabatisch verdichtet und dadurch vorgewärmt wird, und dass die verbleibende,
für die Flussigkeitsvorwärmung nicht verwendete, für die Gasvorwärmung
(37? 61) benutzte Gasmenge nach der Gasνerwärmung
in dem anderen Kompressor (6,7; 44) unter Zwischenkühlung (39I
63) möglichst isotherm verdichtet wird.
4) Wärmekraftanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Gasturbinenanlage mit Zwischenerhitzung ausgestattet
ist, und dass der Kernreaktor (8) als Zwischenerhitzer dient, während als Erhitzer für das der ersten Gasturbine (1, 5) auetrömende
Arbeitsmittel ein Wärmeaustauscher (9) dient, der wärmezufuhrseitig in einer Rückführungaleitung (11) liegt, die
Arbeitsmittel von der Kernreaktoraustrittsseite zur Kernreaktef^
eintrittsseite führt.
5) Wäraekraftanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daat
die Gasturbinenanlage zwei Gasturbinen-Kompressoren-Sätae (?Öt
71* 72$ 67, 68, 69) aufweist» deren Arimitaaittelkreislauff
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(65» 64) parallel durch den Kernreaktor (66) geführt sind,
und dass der eine Kreislauf (65) eine kleinere Arbeitsfiiittelmenge
führt als der andere und für die Flüssigkeitsvörwärmunß
(79» 81) der Dampfturbinenanlage verwendet ist, wöfarend der
andere, eine grössere ^rbeitsialtteliaenge füiirende Kreislauf
(64) für die Verdampfung (82) und üeberhitzung (SJ) der
Dampfturbinenanlage benützt ist.
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Leerseite
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CH331968A CH480535A (de) | 1968-03-06 | 1968-03-06 | Wärmekraftanlage für die Ausnützung der in einem Kernreaktor erzeugten Wärme, mit einer kombinierten Gasturbinen- Dampfturbinenanlage |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE1906144A1 true DE1906144A1 (de) | 1969-10-16 |
Family
ID=4253409
Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
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