DE2134721A1

DE2134721A1 - Verfahren und einrichtung die unerwuenschte abgabe von waerme an umgebungswasser durch waerme- (atom-) kraftwerke zu vermeiden, verbunden mit verbesserung des kraftwerkleistungsprozesses

Info

Publication number: DE2134721A1
Application number: DE2134721A
Authority: DE
Inventors: Otto Eigner
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1971-07-12
Filing date: 1971-07-12
Publication date: 1973-02-01

Description

Verfahren und Einrichtung die unerwünschte Abgabe von Wärme an Umgebungswaser durch Wärme- (Atom) Kraftwerke zu vermeiden, verbunden mit Verbesserung des Kraftwerk-Leistungsprezesses.
Die Erfindung betrifft Verfahren und Einrichtung die schädliche Abwärmeabgabe durch Wärme- (Atom-) Kraftwerke, beim Kondensationsprozeß des Betriebsdampfes, direkt an Frischwasser von Flüssen oder Seen zu vermeiden, aber auch an Umpumpwasser, das im Frischwasser - Sparverfahren in Kühltürmen zur Teilverdunstung elangt.
Bei ersteren Verfahren ist durch Überewärmung von Fiuß- oder Seewasser biologische Schädigung dieser Gewässer erfahrungsgemäß sicher, beim letzteren aber, infolge gigantischen Dampfausstoß aus riesigen Kühltürmen, eine ständige Verfeuchtung der Luft der Umgebungslandschaft, mit Nebelbildung und dadurch bedingter Klinmaveränderung, in Kauf zuneh@en. Außer diesen nachteiligen äußeren Begleitumständen fällt aber durchaus ins Gewicht, daß beim Sparverfahren, durch Verdunstungsprozeß, es unumgänglich ist das vendunstete Wasser durch Frischwasser zu ersetzen und ebenfalls den unvermeidlichen Spritzwasserverlust, was real zusammen etwa 15% des Umlaufwessers ausmacht. Aber noch ein betriebsinterner Nachteil ist nicht ab bar: erhöhti Kondensationstemperatur des Betriebsdampfes infolge erwärmten Umlaufwassers.
Fig. 1 zeigt den Stand der Technik, schematisch vereinfacht, beim Kühlwasser - Sparverfahren mittels Wasserverdunstungs-Prozeß im Kühlturm, zwecks Rück - Kühlung des Umpunpwassers.
In der Darstellung ist mit R der Atom - Reaktor bezeichnet und mit D die Betriebe - Hochdruckdampf - Entwicklungsanlage. Mit F das Filter, mit A die Wasseraufbereitung@anlage mit P die Kühlwasserpumpe, mit V die mit E@t@ah@edampf beschickten Verwä@@en.
Einige Ausführungsbeispiele mögen, anhand von schematischen Darstellungen, die erfindungsgemäßen Verfahren und Einrichtungen aufzeigen.
Erstes Ausführungsbeispiel: Im Kondensator K nimmt das zirkulierende Kühlwasser die Kondensationswänme des Betriebsdanpfes auf, die ihm, mittels der Kältemittelverdampfer 1,2,3 (Fig.2) (Kältemittel etwa Frigen 11 oder dal.), durch die Wärmepumpanlagen I,II und III entzogen wird, um, nach vollzogener Verdich tung des in den Kühlelementen entstandenen Dampfes, hoch-tenperiert an teils interne Wärmebedarfastellen des Kraftwerkes zu gehen, zum andedren Teil aber an äußere Wärme- Großverbraucher, etwa zu einem günstigen Sondertarif. Gedacht ist an Chemiewerke, Salz- und Frischwassergewinnungsanlagen, landwirtschaftliche Großbetriebe, Großgärtnereien usw.
Interns Wärmebedardsstellen des Kraftwerkes sind die Kondensatvorwärmsuystemgruppen 4 und 5. In den Wärmeaustauschern der Gruppe 4 kondensiert, mittels Tätigkeit der Wärmepumpanlage II, druck- und temperaturgestuft der Kältemitteldampf aus Verdanpfer 2 und erwärmt das Kondenswasser aus X, vor Austritt aus dem letzten Wärmeaustauschsystem, bis auf ca. 95°C (263,3°@) Anschließend wird das Wasser, zur weiteren Vorwärnung auf etwa 130 bis 140°C (403,2, 413,2°K), durch die Vorwärngrunppe 5 gepumpt, in welcher, durch die Funktion der Wärmepunpe I, das Kältemittel, aus den Verdampfer 1, bei etwa 135 und 145°C kondensiert.
Ohne Verwendung hochgespannten Entahmedanpfes (siehe Fig. 1, Stand der Technik) gelangt das Kondenswasser in die Hochdruckdampfentwicklungsanlage D. Dies ist der eine Vorteil, der andere: Rück - Kühlung des W@sserkreislaufes auf etwa 0,5°C.
Wird von den äußeren Wäemeverbrauchern, die indirekt durch Wär nepune III mit Heißwasser won 95°C beliefert werden, dieses mit einer Tenperater von 30°C rückgepu@@t, so ist es möglich, in etwa, auch etwa@ Kälte an Außeninteressednten zu liefern, etwa für La@erhausbetriebe. (Fig. 2: gepunktete Linienführung) Als Höchste@wärmungstempen@@@ des zirkelierenden Kühlwassers, vor Eint@itt in den Hauntkreislauf, kämen wohl 8°C in Erwägung.
wird von den @@ßeren Wärmeverbrauchern aber das Rücklaufwasser mit einer Temper@tur von 40°C und darüber auf den Marsch gebracht so wird es wohl nötig das vo@ Verdampfer 3 auf nahe 0°C (273,2°K) gekühlte Wasser zur Rück - Kühlung des War@wasser - Kreislaufe@ auf 35 bis 30°C in Wärmeaustauscher 6 heranzuzichen, damit die Wännepunpe III mit kenstanten Verdichtungsdrücken arbeiten kann. Auch in diesem Fall soll das von Verdampfer 3 konnende Kühlwaser nicht auf eine Temperatur höher als 8°C erwärmt werden, un dann in den primärem Kühlwasserkreislauf gepumpt zu werden. Zweite@ Ausführungsbeispiel: Sellte, durch besondere Umstände, die Lieferung von Wärme an Kundenfirmen nicht möglich sein, so wird das auf ca. 95°C gebrachte Wasser in einem Kühlturn beim Durchfluß durch ein Rehrsystem (Fig.3) mittele bleßen Gegenluftzuges (Thermesyphonwir-@@@g + Luftbeschleu@ig@@g durch Ventilatorbetrieb) auf ca. 40°C entwäarnt, was infolge des großen Temperatur@@terschiebes zur Umgebungsluft chne übermäßigen Rohrmaterialaufwar, bezogen auf die Wärmeeinbeit, möglich ist.
Sollte, infolge jehreszeitlich zu warner Umgebunghsluft, eine Rück - Kühlung des Warnwasser - Kreislaufes auf die oben genannte Temperatur nicht ganz zu errichen sein, se wird durch Temperatürfüh@er 7, autonatisch. mittels Meterantrieb, bei 8 ein Schieber- Großventil seweit geöffnet, daß durch Abzwei -gungs - Beschickung des Kühlsystens 9 mit Wasser aus den Kühlwasser - Kreislauf, das zirkulierende Warmwasser, in System oberhalb, auf 40°C, abgekühlt wird, vor Eintritt in das Wärmeaustauschsysteom der Wärmepunpe III.
Fig. 4 zeigt eine Wärme@unpe besenderer Art, geeignet zu Erreichtung höherer Tenperatur des Kendensatwassers (200°C) ver Eintritt in den Hochdruckdanpf - Entwickeler D.
Ein Gas, etwa Luft, wird nittels Turbine 10 isechtern, beispielsweise von 20 auf 8 ata, entspannt, bei einer Tenperatur von 100°C (373,2°K) Die hierzu nögige Wärme liefert schen erheblich ent-@pannter Danpf von ca. 130°C aus der Niederdurckturbine des Kr@ftwerkes. Der Entnahmedanpf strömt mit etwa 115°C zur Endentspannung in die Kraftwerk@maschine zurück.
Alle, durch den Dampf, an die sich entspannende Luft zugeführte Wärme wird, mittels Turhione, 10 restlos in Arbeit gewandelt, welche den Antrieb des auf gleicher Welle laufenden Turbokonpres-@ors 11 dient in den die auf 8 ata eintspannte Luft auf 210°C (483,2°K) kompri@iert wird (adiabatisch). Nur schr geringe Zusatzarbeitsleistung für diese Verdichtung ist durch Metor 13 zu leisten.
In Gegenstrom gibt die verdichtate Luft in Wäarmeaustauscdher 12 an des bereits in der Wärnekolonne 4 auf @@. 95°C gebrachte Kondenswasser Wärme ab, sedaß dieses d@nn mit 200°C (473,2°K) in die Hochdruckdampfentwicklungs - Anlage D des Kraftwerkegepumpt wird.
Fig. 4a gibt eine granbische Darstellung der thernody@amischen Ver@ä@@ mittels T-S -Diagram@.
Natürlich kann diese Art Wärmepunpe auch @bselut verteilh-ft, statt der Kältemitteldanpfpunpe, für Entwärnung des Kühlwasser Kreislaufesund zur Abgabe -uftenperierter Wärme an Bedarfsstellen benutzt werden. Nicht Ent@ahnedan@f, schdern fließendes Kühlwasser üvberninnt dann die Wärmezuführung für die Isothern - Enspanrung der Luft (oder eines @@deren Gases) in der turbine 10.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e Erfindungsgegenstand: Verfahren und Einrichtung die unerwünschte Abgabe von Wärme an Ungebungswasser durch Wärme- (Aten-) Kraftwerke zu verneiden, verbunden mit Verbesserung des Kraftwerk-Leistungsprezesses.

1. Verfahren und Einrichtung Wärme- (Aten-) Kraftwerke chne Erischwasserzuführung aus Flüs@@@ oder Soen zu betreiben, inden erfi@dungsgenäß die Kenden@atienswärme des Betrieb@-dampfes aus den zirkulierenden Kühwasser (oder de@sen Ersatz@teffes), nach Verlasen des Kendensaters (K), nittels Wärnepunpe (@) entnennen wird und die hochgepunpte Wärme an Wärmebedarf@stellen, sewchl innerhalb des Krarftwerksystons, als auch an @@lche außerhalb desselben geleitet wird.

2. Verfahren und Einrichtung nach Ansprach 1, gekennzeichnet durch Kaltwas@erlieferung an Bedarf@@tellen mittels gesenderten Kühlwas@erkreislaufes.

3. Verfahren und Einrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet jedoch durch Wärneabgabe, statt an Bedarf@stellen, an einen Luftstren, der einen Kanin durch@trömt, infelge Thernezyphonwirkung und nechanischen Arbetsaufwandes.

4. Verhren nach Anspruch 1 und 3 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß das eintwärmte Zirk@@atien@ - Kühlwasser (oder dessen Ersatzsteff) zur Verkühlung der den Kanim durchströmenden Luft benützt wird.

5 Verfahren und Einrichtung nach Anspuch 1 bis 4, gekennzeichnet durch Verwendung einer erfindungsgemäßen Gas-Wärme pumpe, welche Wärne von Entnahmedampf oder von Zirkulati@@@ K@hlwasser (oder dessen Ersatzsteff) während isetherner Gasentspannun g in einer Kraftmaschine (10) aufninnt und in Arbeit wandelt, diese zur adiabaten Verdichtung des eintspann ten Gases in einen Kempresser (11) verwendet um die entstandene Verdichtungswärme an Wärmebedarfsstellen abzugeben und dann wieder, zur Isetherm-Entspannung mittels äußerer Wärmeaufnahme, in die Kraftmaschine (10) einzuströmen.