DE2112319A1 - Verfahren zur Wirkungsgraderhoehung des energetischen Kreisprozesses einer Dampfturbine fuer ueberkritische Parameter - Google Patents

Verfahren zur Wirkungsgraderhoehung des energetischen Kreisprozesses einer Dampfturbine fuer ueberkritische Parameter

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DE2112319A1
DE2112319A1 DE19712112319 DE2112319A DE2112319A1 DE 2112319 A1 DE2112319 A1 DE 2112319A1 DE 19712112319 DE19712112319 DE 19712112319 DE 2112319 A DE2112319 A DE 2112319A DE 2112319 A1 DE2112319 A1 DE 2112319A1
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Description

DR. BERG DIPL.-ING. STAPF
PATENTANWÄLTE 2112313
8 MÜNCHEN 8O, MAUERKIRCHERSTR. 45
Dr. Berg Dipl.-Ing. Stapf, 8 Mönchen 80, Mauerkircherstraße 45 ·
Ihr Zeichen Ihr Schreiben Unser Zeichen vII/KT 20 705 Datum it μ. . _
Anwaltsakten 20 705
Polska Akademia Nauk Instytut Maszyn PrzepXywowych Gdansk / Polen
Verfahren zur Wirkungsgraderhöhung des energetischen Kreisprozesses einer Dampfturbine für überkritische Parameter.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erhöhung des 'Wirkungsgrades des energetischen Kreisprozesses einer Dampfturbine für überkritische Parametert
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_ O
Die bekannten energetischen Dampfturbinen-Kreisprozesse verlaufen nach dem Prinzip des Rankine-Kreisprozesses, der aus zwei Isobaren P1, p2, längs welcher die Wärmezufuhr und -abfuhr erfolgt, sowie aus zwei Adiabaten, die die .positive Arbeit der Expansion und die negative Arbeit der Verdichtung (der Kompression) bestimmen, zusammengesetzt ist. TJm den Wirkungsgrad des Kreisprozesses maximal zu erhöhen, wurden folgende Maßnahmen vorgenommen:
- Erhöhung der Anfangsparameter (Druck und Temperatur)
des Dampfes P1, t., , sowie Herabsetzung des Enddrucices p„,
- Anwendung des Segenerativprinzips mittels Dampfanzapfungen im Laufe der Entspannung in der Turbine,
- Anwendung einer Zwischenüberhitzung während der Entspannung, gegebenenfalls auch einer zweimaligen Zwischenüberhitzung.
Trotz gleichzeitiger Anwendung aller oben erwähnten Maßnahmen bleibt der Wirkungsgrad bekannter Dampfkraftwerke, sogar der modernsten, auch bei Hichtberücks ic it living der unvermeidlichen Verluste, die tatoilc licn v.r;lhrend der einzelnen Kreisirufphasen aufgrund des begrenzten Wirkungsgrades der Turbine und der Pumpe, des Dampfdruckabfalls im Überhitzer sowie im Regenerativsystem, der endlichen
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Temperaturdifferenzen zwiscnen den Wärme austauschenden
Medien in den Wärmeaustauschern auftreten, weit unter dem Wirkungsgrad des idealen Oarnot1sehen Kreisprozesses, der einfach als Punktion der extremen (Jr enz tempera tür en durch die Gleichung
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ausgedrückt werden kann.
Es wurde auch angestrebt den Wirkungsgrad der Dampfkreisläufe durch ihre Verknüpfung mit anderen Hochtemperatur-Kreisiäulen so z.B. dem Quecksiiber-Wasserdampf-Kreislauf, dem Dampf-Gas-Proseß sowie dem kombinierten Kreislauf
mit einem magnetohydrodynamischen Generator im HochtemOeraturteil und der konventionellen Dampfturbine im Hiedertemperaturteil zu erhöhen.
Die genannten Kreislaufsysteme sind m inrer Herstellung aufwendig, ofτ für aas Bedienungspersonal gefährlicn, bzw. bereiten in der jrraxis viele Schwierigkeiten und können
daher beim derzeitigen Stana der Technik nicht allgemein sondern nur in Experimentalanlagen Verwendung finden.
Die Erfindung verfolgt den Zweck die Energieausnutzung
im Dampfkreislauf derart zu verbessern, daß eine wesentliche Steigerung des Wirkungsgrades unter Zuhilfenahme
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von zugänglichen bzw. vorhandenen technischen Mitteln bei gleichzeitiger Berücksichtigung einer wirtschaftlich vertretbaren Lösung und Ausschaltung der G-esundheitsgefährdung der Belegschaft erzielt werden kann.
Erfindungsgemäß wird dieses Ziel durch einen Dampfkreisprozeß für hohe, betont überkritische Parameter am Eintritt in die Turbine und unter voller Ausnützung des Prinzips der Zwischenüberhitzung und der regenerativen Vorwärmung erreicht. Die regenerative Vorwärmung des Speisewassers über die Sättigungstemperatur hinaus, die dem Dampfdruck der ersten Turbinenanzapfung entspricht, wird durch Wärmeaustausch zwischen zwei Strömen des Arbeitsmediums, z.B. des Wasserdampfes, bei entsprechender Wahl der überkritischen Drücke verwirklicht. Hinter der ersten Entspannungsstufe des Kreislaufes, welche das Arbeitsmedium auf einen tieferen aber immer noch über- W kritischen Druck entspannt, teilt sich der Strom des Arbeitsmediums in zwei Teilströme. Der eine unterliegt dem konventionellen Entspannungsprozeß in der Turbine, gegebenenfalls unter Anwendung einer Zwischenüberhitzung und einer vielstufigen regenerativen Vorwärmung des Speisewassers durch Anzapfdampf. Der andere Strom unterliegt einer Abkühlung im Wärmeaustauscher, der diese Wärme auf das Speisewasser, welches dank den Hegenerativdampfanzapfungen vorgewärmt zuläuft, überträgt.
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Der energetische Kreisprozeß gemäß Erfindung kann auch als Hochtemperaturteil eines Zweistoffkreislaufes mit Wasserdampf als Hochtemperaturmedium und Dampf eines niedrigsiedenden Arbeitsstoffes als Medertemperaturmedium zum Einsatz gelangen.
Das Verfahren gemäß Erfindung wird nachfolgend näher erläutert, wozu auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen wird.
Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung des Dampfturbinen-Kreisprozesses gemäß Erfindung.
Pig. 2 zeigt das entsprechende Entropiediagramm für den Dampfturbinen-Kreislauf gemäß Erfindung nach Fig.l.
Wie aus der Zeichnung zu ersehen, expandiert der Dampf mit überkritischen Parametern und,einer Durchflussmenge G1 in der Turbine T.. vom Zustand 1 bis auf den Zustand 2'. Von hier wird der Dampf in zwei Ströme aufgeteilt. Der Strom mit der Durchflußmenge G2 fließt durch den Zwischenüberhitzer und erhöht seine Temperatur vom Zustand auf den Zustand 1', wo er eine Temperatur ungefähr gleich der Anfangstemperatur im Punkt t erreicht. Nachfolgend entspannt sich der Strom G2 in der Turbine T2 weiter und
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zwar vom Zustand 1! auf den Zustand 21', um sieh, nach wiederholter Zwischenüberhitzung von 2'! zu 1" wieder in der Turbine T, vom Zustand 1f· bis Zustand 2 bis auf den Kondensatordruck pp zu entspannen.
Während der Entspannung des Stromes Gp werden Anzapfungen für die regenerative Speisewasservorwärmung vorgenommen. Im beschriebenen Beispiel sind es 7 Anzapfstellen, die mit Zahlen von I bis VII bezeichnet sind und welchen Drücke PT bis Py-r-r entsprechen.
Der Dampf aus der Turbine durchströmt der Reihe nach den Kondensator Skr, die Kondensatpumpe P , und den Kondensatbehälter Zb und nachfolgend die Speisepumpe P , in welcher eine Erhöhung des Kondensatdruckes vom Zustand zum Zustand 5 erfolgt. Im weiteren Verlauf durchströmt das Kondensat das System der regenerativen Wärmeaustauscher Wy1J bis Wj und wird dort auf eine dem Zustand entsprechende Temperatur aufgewärmt. Bei diesem Zustand erfolgt das Durchmischen des Arbeitsstoffstromes G^j üer in den Turbinen T2 und T·* Arbeit geleistet hat, mit dem Strom G·,, der vom Punkt 2', hinter der Turbine T1, als im Regenerativ-Wärmeaustauscher RWO wärmeabgebendes Medium abgezapft wurde. Aufgrund der Durchmischung beider Ströme Gr2 und GU 'wird im Punkt 7 eine höhere Temperatur t7
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als die Temperatur tg im Punkt 6 erreicht. Der neue Strom mit einer Flußstärke G-- - G> > + GU wird im Regenerativ-Wärmeaustauscher RffC vom Zustand 7 auf den Zustand 8 aufgewärmt, und zwar unter Abkühlung des Stromes GU vom Zustand 2' auf Zustand 9.
Zwecks Vermischung der Ströme Gp und GU wird der Druck des Stromes G, vom Zustand 9 auf den Zustand 10 erhöht, um hinter der Pumpe Pc die Stromdrücke auszugleichen.
Die Temperaturdifferenzen zwischen den Medien am Eintritt und Austritt aus dem Wärmeaustauscher RWC, und zwar die Differenzen tq - t~ gemäß den Zuständen 9 und 7, sowie ähnlich tp, - tQ gemäß den Zuständen 2' und 8, sind immer positiv und werden auf Grund von technisch wirtschaftlichen Berechnungen festgelegt.
Patentanspruch« - 8 .-

Claims (1)

  1. Patentanspruch :
    Verfahren zur Erhöhung des Wirkungsgrades des energetischen Kreisprozesses einer Dampfturbine für überkritische Parameter, dadurch gekennzeichnet, daß hinter der ersten Entspannungsstufe, in welcher das Arbeitsmedium auf einen niedrigeren, jedoch immer noch überkritischen Druck entspannt wird, der Arbeitsstrom in zwei Teilströme aufgeteilt wird, von welchen einer dem konventioneilen Entspannungsprozeß in der Turbine, gegebenenfalls unter Anwendung einer Zwischenüberhitzung oder einer vielstufigen regenerativen Vorwärmung des Speisewassers mittels kondensierenden Abdampfes unterliegt, während der zweite in einem Wärmeaustauscher abgekühlt wird und seine Wärme dem regenerativ vorgewärmten Speisewasser zuführt, wonach beide Ströme vor dem Austauscher und der Kesselanlage wieder zusammengeführt werden»
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    Leersei te
DE19712112319 1970-03-17 1971-03-15 Verfahren zur Wirkungsgraderhoehung des energetischen Kreisprozesses einer Dampfturbine fuer ueberkritische Parameter Pending DE2112319A1 (de)

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SU541443A3 (ru) 1976-12-30
FR2084316A5 (de) 1971-12-17
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