DE2146952A1 - Wärmekraftanlage und Verfahren zu deren Betrieb - Google Patents
Wärmekraftanlage und Verfahren zu deren BetriebInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine ?/ärmekraftanlage zur Lieferung
überhitzten Dampfes unter Verwendung von Wärmespeiehern,
insbesondere Dampf- oder Heißwasserspeichern, vorzugsweise Kernkraftanlagen, zur Deckung von Leistungsspitzen.
Es ist bekannt, aus Dampfspeiehern Sattdampf zu erzeugen
und mit diesem Sattdampf Dampfturbinen zu betreiben. Weiters ist es bekannt, den Sattdampf vor dem Eintritt in die
Turbine zu überhitzen, wozu Uberhitzungsspeicher verwendet v/erden. Die bekannten Dampf- und Uberhitzungsspeicher werden
aus der Speisewasservorwärmung oder mit Anzapfdampf geladen. Durch diese Aufladungsart ist ihr Druckniveau und
damit ihr Temperaturniveau beschränkt.
Die Erfindung behebt den angeführten Nachteil und ist dadurch gekennzeichnet, daß von den Dampfleitungen bzw. vom
Reaktor-Kühlkreislauf zwischen Dampferzeuger oder Siedewasserreaktor
und Ilauptturbine eine Abzweigleitung angeordnet ist, durch welche der Speicheranlage Wärmeenergie zugeführt
v/J.rd. Gnmäß einem v/ei I;ex*en Erfindungsmerkmal wird zur Überhitzung
dec Lieferdampfes der Speicheranlage Frischdampf
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BAD ORIGINAL
oder Zv/ischendampf von der Dampfleitung, abgezweigt, der mit
dem Lieferdampf vermischt wird bzw. über Wärmetauscher und/ oder Überhitzungsspeicher indirekt den Lieferdampf überhitzt.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Betrieb der Anlage ist dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmetauscher zur Überhitzung
des Lieferdampfes aus dem Hauptspeicher im Laufe der Entladung der Speicheranlage wechselweise einerseits mit Frischdampf
oder Zwischendampf über die Ab ζ v/ei gleitung und andererseits
vom Überhitzungsspeicher mit Sattdampf von höherem Druck als der des Lieferdampfes beheizt werden. Nach einem
v/eiteren Verfahrensmerkmal erfolgt die Ladung wenigstens eines Teiles der Speicher, insbesondere derjenigen, die als
Überhitzungsspeicher geschaltet sind, durch das Medium des primären oder sekundären Reaktor-Kühlkreislaufes.
Die wesentlichen Vorteile der Erfindung gegenüber dem Stand der Technik bestehen in der Überhitzung bzw. höheren Überhitzung
des Speicherdampfes. Diese bewirkt eine Verringerung der Dampffeuchtigkeit am Turbinenaustritt und ermöglicht somit
die Anwendung höherer Drücke des Lieferdampfes, ohne daß komplizierte und teure Wasserabscheideeinrichtungen im Verlauf
der Expansion der. Turbine angeordnet werden müssen. Die Reduzierung der Dampffeuchtigkeit einerseits und die Überhitzung
andererseits bewirken weiters eine wesentliche Verbesserung des Turbinenwirkungsgrades sowie eine Erhöhung des in der Turbine
zur Verfügung stehenden Wärmegefalles. Alle diese Auswirkungen
führen zu einer starken Reduktion des spezifischen Dampfverbrauches, und damit zu einer Ersparnis an Anlage- und
Betriebskosten. Die Überhitzung bzw. erhöhte Überhitzung stellt ferner eine zusätzliche Variable dar, welche nach einer
Reihe von Gesichtspunkten geregelt und für jede Phase der Entladung der Hauptspeicher optimiert v/erden kann, so daß Aufwand
für die Überhitzung und Effekte immer im günstigsten Verhältnis stehen. Erwähnt sei noch, daß durch die erhöhte Überhitzung
die Anfahrzeit der vom Lieferdampf der Speicher beaufschlagten Turbine verringert wird, da Rohrleitung und Turbine
schneller aufgewärmt werden. Dabei wird überdies weniger
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Kondensat produziert. Die Erfindung ergibt besondere Vorteile
in v/irtschaftIieher Hinsicht, so daß Kernkraftwerke für die
Lieferung von Spitzenenergie wirtschaftlich geeignet v/erden.
Die Verwendung von Frischdampf oder Zwischen..dampf zur Überhitzung
zu Zeiten des Spitzenbedarfes, also zur Zeit der Entladung· der Dampfspeicher, bietet auch dann große und überraschende
Vorteile, wenn hiedurch die leistung der Hauptturbine infolge der Abzweigung von Frischdampf oder Zwischondampf
etwas gemindert wird, weil in diesem Fall nicht mehr die gesamte Reaktorleistung für die Energieerzeugung in der
Hauptturbine verwendet wird. Die Leistung der Speieherturbine
wird jedoch infolge der Überhitzung wesentlich stärker erhöht, als die Leistung der Hauptturbine vermindert wird. Das
folgt aus der Überlegung, daß der Frischdampf in der Hauptturbine wegen des Kondensatorverlustes auch bei sehr hohen
Dampftemperaturen nur mit einem Gesamtwirkungsgrad von höchstens
etwa 40 /- ausgenutzt werden kann. Bei der Überhitzung
des Speicherdampfes, der einen entsprechend niedrigeren Druck aufweist, wird jedoch auch die Kondensationswärme des Frischdampfes,
ja zumTeil sogar.- insbesondere im letzten Zeitabschnitt der Entladung eines Speicherbehälters - die Flüssigkeitswärme
des Kondensate;*? ausgenutzt, so daß auch bei bescheidenem
Turbinenwirkungsgrad der Speicherturbine die Ausnutzung der zusätzlich zugeführten Überhitzungswärme im Speicherdampfkreis
wesentlich höher ist als im Hauptkreislauf. Hinzu kommt noch der wichtige Effekt, daß durch die Überhitzung
des Speicherdampfes und die dementsprechend reduzierte Dampffeuchtigkeit in'der Speicherturbine deren Turbinenwirkungsgrad
ganz wesentlich verbessert wird, so daß die tatsächliche Ausnutzung der Überhit zungswärme zu 70, 80 und mehr Prozent
erfolgt. Die Anhebung der Dampftemperatür kann für die Speicherturbine
auch insoferne wichtig sein, als die Austrittsdampfnässe ohne Überhitzung unzulässig hohe Werte erreichen
würde. Die theoretische Minderleistung der Hauptturbine beträgt demgegenüber je nach relativer Leistung der Speicherturbine
und Höhe der Überhitzung des Speicherdampfes ein oder
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bad §mm> cm
einige Prozente "und wird in der Praxis durch konstruktive
oder schaltungsteehnische Maßnahmen, gegebenenfalls auch
durch Anordnung kleinerer Speichergefäße im Speisewasserkreislauf, oder durch Ausnutzung der Auslegungsreserven des
Reaktors und der Umwälzeinrichtungen zum Teil oder zur Gän- ' ze kompensiert werden können. Oder aber es v/erden zur Kostenersparnis
Turbine, Generator und Kondensator gleich auf diese etwas geringere Leistung bemessen, da ja zu Zeiten
des Spitzenbedarfes die Speicherturbine in Betrieb ist und
für die Ladung des Speichers meist genügend betriebsschwache
Zeit zur Verfügung steht.
Die Erfindung ist in den Fig. 1 bis 5 beispielsweise und schematisch dargestellt. Fig. 1 zeigt eine Anwendung der
Erfindung für einen Druckwasserreaktor. Fig. 2 zeigt eine Anwendung der Erfindung für einen Siedewasserreaktor. Fig. 3
zeigt eine weitere Anwendung bei Kernkraftwerken, bei der die Speicher an den Dampfkreis eines beispielsweise mit Gas
oder mit flüssigem Metall gekühlten Reaktors, insbesondere eines schnellen Brutreaktors, angeschlossen ist. Fig. 4 zeigt
die Anwendung der Erfindung bei einem mit einer hochsiedenden Flüssigkeit gefüllten Wärmespeicher. Fig. 5 zeigt eine Ausgestaltung
der Anlage nach Fig. 3.
In den Figuren 1 bis 5 bedeuten die unterbrochenen Linien jeweils
die zum Laden verwendeten Leitungsteile.
In Fig. 1 ist die Abzweigleitung 2o an die Frischdampfleitung angeschlossen. Sie versorgt die Speicheranlage - umfassend
den Überhitzungsspeicher 5, den Hauptspeicher 6, den als Überhitzer für den Lieferdampf wirkenden Wärmeaustauscher 4,
die Speicherturbine 39 mit Kondensator und Kondensatbehälter mit Dampf. An die Ab zwei gleitung 2o sind die Ladeheizflächen
und 1o im Überhitzungsspeicher 5 sowie im Hauptspeicher 6 in
Serienschaltung angeschlossen. Der Ladedruck des Überhitzungsspeichers
5 ist etwa" :^,f:Vbis fünfmal so hoch wie der Ladedruck
der Hauptspeicher 6. Es sind je Überhitzungsspeicherbehälter mehrere Hauptspeicherbehälter vorgesehen. ."
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Der Ladedruck des Überhitzungsspeichers 5 ist gleich, hoch,
oder dann höher als der Druck der Frischdampfleitung 1, wenn die Ladung vom Reaktorkühlkreislauf über die Leitung 22
erfolgt. Das Kondensat wird über die Stichleitung 24 dem Dampfkreislauf vor dem Eintritt in den Dampferzeuger 14 beigemischt.
Für bestimmte Zwecke kann es vorteilhaft sein, die Ladeleitung 2o über das Leitungsstück 22.direkt an den
Kühlkreislauf des Reaktors 12 anzuschließen. .In diesem Fall
erfolgt die Rückleitung des Kondensates bzw. des abgekühlten Kühlmediums statt über die Leitung 24iber die Leitung 23
in den Kühlkreislauf 11, wobei der Anschluß zweckmäßigerweise vor der Umwälzpumpe 13 erfolgt. Zur Deckung der Strömungsverluste kann in diesem Fall in der Leitung 2o auch eine Umwälzpumpe
15 angeordnet werden. Die Wärmeübertragung vom Überhitzungsspeicher 5 erfolgt über den Wärmetauscher 4 an
den in den Hauptspeichern 6 erzeugten Lieferdampf, der dabei überhitzt wird. Anstelle der Ladeheizflache 1o kann selbst-»-
verständlich auch eine direkte Ladung der Hauptspeicher 6 erfolgen. Der Überhitzungsspeicher 5 ist für Gleichdruck Entladung
eingerichtet. Er ist mit Heißwasser gefüllt oder gegebenenfalls mit einer hochsiedenden Flüssigkeit, wie z.B.
Diphenyl, Terphenyl, Paraffin, Öl oder Flüssigmetall, so daß seine Behälterwandung für niedrige Drücke ausgelegt werden
kann.
Der Hauptspeicher 6 wird entweder vom Überhitzungsspeicher 5
oder über die Ladeleitung 49 von Anzapfleitungen bzw. mit ab- ■ geschiedener Dampffeuchtigkeit der Hauptturbine 3o oder mittels
vorgewärmtem Speisewasser des Hauptkreislaufes geladen. In Fig. "2 ist die Erfindung an Hand eines Schaltbildes für eine
Kernkraftanlage mit Siedewasserreaktor 16, der als Dampferzeuger
dient, dargestellt. Im Kühlkreislauf 11 des Siedewasserreaktors 16 ist ein Phasentrenner 17 angeordnet, von dem die
Abzweigleitung 2o zur indirekten Ladung des Überhitzungsspeichers 5 ausgeht. Die Abzweigleitung 2o kann aber auch von der
Frischdampfleitung 1 ausgehen, die ihrerseits wieder am Phasentrenner angeschlossen ist. Die im Phasentrenner 17
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abgeschiedene Flüssigkeit wird nach einer Ergänzung aus dem Speisewasserbehälter 18 über die Umwälzpumpe 13 wieder dem
Reaktor 16 zugeführt. Die indirekte Ladung des Überhitzungsspeichers 5 mittels der Ladeheizflächen 9 vermeidet die Verseuchung
der Speicheranlage durch radioaktive Medien.
Der in den Hauptspeichern 6 erzeugte Dampf wird im Wärmetauscher 4 überhitzt und geht von dort zur Speioherturbine 39.
Der Dampf aus dem Überhitzungsspeicher 5 wird bei der Entladung im Wärmetauscher4 kondensiert, das Kondensat wird anschließend
zur Verbesserung des Wärmehaushaltes den Hauptspeichern 6 zugeführt.
üin das Bauvolumen der Speisewasserbehälter 18 zu verringern,
können einzelne Speicher 6 des Hauptspeichers im entladenen oder geladenen Zustand als Reservespeisewasserbehälter dienen,
indem sie über die strichpunktiert gezeichnete Leitung mit dem Speisewasserbehälter 18 verbunden sind. Im Entspanner
19 wird das abgeschiedene Wasser direkt in den Speisewasserbehälter und der entstehende Entspannungsdampf über den
mit dem Speisewasserbehälter verbundenen Entgaser in den Speisewasserbehälter eingeführt.
In der Fig. 3 ist ein weiteres Anwendungsbeispiel der Erfindung an Hand eines Schaltbildes dargestellt. Im Kühlkreislauf
11 eines Reaktors 12, der insbesondere mit Gas von hoher
Temperatur oder mit flüssigem Metall gekühlt ist, ist ein Dampferzeuger 14 vorgesehen, der einen Zwischenüberhitzer
aufweist. Dieser Dampferzeuger besitzt eine Frischdampfleitung 1 sowie die Anschlußleitungen 2 und 3 für den Zwischenüberhitzer.
An diesen Dampfleitungen 1 bis 3 sind die Ladeleitungen für den Überhitzungsspeicher 5 wahlweise angeschlossen.
Der Überhitzungsspeicher kann sowohl indirekt über die Ladeheizfläche 9 als auch direkt über die Ladedüse 26
geladen werden. Der für die Ladung nicht benötigte bzw. in der Ladeheizfläche abgekühlte Dampf wird zur Ladung der Hauptspeicher
6 herangezogen, die ebenfalls sowohl direkt als auch indirekt geladen werden können. Dabei können die Ladeheizflächen
1o in allen Hauptspeichern 6 angeordnet sein. Sind
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sie jedoch nur in einem Speicher angeordnet, so sind entsprechende
Verbindungsleitungen vorzusehen, so daß alle Speicher gleichmäßig aufgeladen werden können.
Der im Hauptspeicher erzeugte Dampf wird im Wärmetauscher 4 überhitzt und schließlich der Speicherturbine 39 zugeführt.
Der Überhitzungsspeicher 5 ist als Gefällespeicher mit Dampfraum 7 ausgebildet. Nach Kondensation des Dampfes im Wärmetauscher
4 wird das Kondensat über den Kondenstopf 42 und die Umwälzpumpe 43 wieder rückgespeist.
Insbesondere in der letzten Phase der Entladung des Überhit zungsspeichers wird eine Dampfüberströmleitung 27 in Betrieb
genommen, so daß der Lieferdampf aus den Hauptspeichern durch Mischung mit Frisch- oder Zwischendampf aus den Leitungen
1 bis 3 überhitzt werden kann. Zu diesem Zweck sind im Leitungszug entsprechende Drosselvorrichtungen vorzusehen. Mit
Vorteil kann ein Ejektor 4o verwendet werden, v/elcher den Druck des Lieferdampfes erhöht. Ferner besteht die Möglichkeit,
den Lieferdampf mit Hilfe von Frischdampf über die Leitungen 2o und 41 und den Y/ärmetauseher 4 zu überhitzen. Gegen
Ende der Entladung der Hauptspeicher 6 wird vorteilhaft auch der Überhitzungsspeicher 5 auf den Entladedruck der
Hauptspeicher 6 entladen. Dies geschieht z.B. über die Leitungen 41 und 27,und gegebenenfalls über den Ejektor 4o.
In Fig. 4 ist eine weitere erfindungsgemäße Speicherschaltung
dargestellt, bei der der Speicher 5 mit einer hochsiedenden Flüssigkeit, wie z.B. Diphenyl, Terphenyl, Paraffin, Öl.oder
gegebenenfalls Flüssigmetall, gefüllt ist. Die Ladung des Speichers erfolgt über die Abzweigleitung 2o, welche an die
Frischdampfleitung 1 angeschlossen ist, wobei dieselben Heizflächen 28 im Inneren des Speichers 5 verwendet werden, die
auch für die Dampferzeugung herangezogen werden. Das abgekühlte bzw. kondensierte Lademedium wird dann über die Leitung
29 wieder dem Hauptkreislauf zugeführt. Die Dampferzeugung
im Speicher 5 erfolgt ähnlich einem Durchlaufdampferzeuger, bei dem das Speisewasser in einem Zug erhitzt, verdampft
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und überhitzt wird. Es können aber auch Umlaufsysteme mit
Vorwärmer, Umwälzverdampfer und Überhitzer in vorzugsweise
getrennten Speichergefäßen und mit unterschiedlichen,
auf das Jeweilige Temperaturniveau abgestimmten Flüssigkeiten vorgesehen v/erden. Die Speicherflüssigkeiten werden
zum Teil mit Umwälzpumpen über oder durch die Wärmeübertragungsflächen gefördert.
In Fig. 5 ist ein Schaltbild einer Anlage ähnlich derjenigen in Fig. 3 dargestellt. Der Reaktor hat hier zwei hintereinandergeschaltete"Kühlkreise
11' und 11", wie dies für flüssigmetallgekühlte Reaktoren üblich ist. Es ist eine Anlage
mit Überhitzung durch Frischdampf dargestellt, welcher •dabei enthitzt und kondensiert wird. Es wird eine größere
Anzahl von Speicherbehältern wahlweise auf zwei Samrnelschienen
44 und 45 unterschiedlichen-Druckes geschaltet. Die Sammelschiene
44 mit dem höheren Druck führt zum Dampfeinlaß der Speicherturbine 39. Die Sammelschiene 45 mit dem niedrigeren
Druck führt zu einem Zusatzventil der Turbine bei entsprechendem Druck. Die Hauptspeicher 6 werden nacheinander
oder in Gruppen in der V/eise entladen, daß sie zuerst die Sammelschiene mit höherem und sodann diejenige mit niedrigerem
Druck mit Dampf versorgen. Naturgemäß können auch mehr als zwei Sammelschienen 44, 45 angeordnet werden. Die Überhitzung
erfolgt für die beiden Dampfkreise unterschiedlichen
Druckes zum Teil in getrennten Wärmetauschern 31 bis 33 und
34 bis 36, die hinsichtlich ihres Druckverlustes auf der Lieferdampfseite den unterschiedlichen Druckniveaus angepaßt
sind. Der ungedrosselte Frischdampf wird über ein Absperrventil 46 zunächst einem als Enthitzer wirkenden Wärmetauscher
zugeleitet, der hinsichtlich des Lieferdampfes von höherem Druck als Endüberhitzer geschaltet ist. Darauf folgen im Gegenstrom
der als Kondensator 32 und 34 und der als Kondensatunterkühler 33 und 35 wirkende Wärmetauscher, welche für die
beiden Druckstufen des Lieferdampfes als getrennte Einheiten ausgeführt sind. Die zu einer Druckstufe gehörenden Wärmetauscher
können jeweils in einem gemeinsamen Druckgefäß zusammengefaßt sein.
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BAD OFflGINAt
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" 2U6952
In dem gezeichneten Anwendungsbeispiel folgt ein weiterer Kondensatunterkühler 36, der nur für di.e niedrigere Druckstufe deren
Dampf dementsprechend niedrigere"Sattdampftemperatur
aufweist - vorgesehen ist. Das Hauptreduzierventil 37 kann vor oder hinter dem letzten Wärmetauscher 36 angeordnet sein.
Anschließend kann das Kondensat in diejenigen Speicherbehälter eingespeist werden, die zum betreffenden Zeitpunkt an die niedrigere
Druckstufe angeschlossen sind; oder aber es wird, wie in Pig. 5 dargestellt, ein Entspannungsgefäß 38 nachgeschaltet
und der erzeugte Dampf dem Niederdrucksystem 45 zugeführt. Einzelne Überhitzungsstufen, insbesondere diejenigen für das
System niedrigeren Druckes, können Umgehungen 47 erhalten, die insbesondere gegen Ende der Entladung verwendet werden, um unter
Inkaufnahme eines Absinkens der Dampftemperatur nach der
Mischung den Druckverlust in den Überhitzern 34 und 35 durch Teilbeaufschlagung zu verringern.
Der Überhitzungsspeicher 5 weist einen wesentlich über dem höchsten
Druck des Speicherbehälters 6 liegenden Druck auf. Der Überhitzungsspeicher 5 wird unter teilweiser Benutzung der Überhitzer
32 bis 36 alternativ zum Frischdampf zur Überhitzung
des Lieferdampfes herangezogen. Das kann mit Vorteil für kurze Perioden der absoluten Spitzenleistung geschehen, während deren
die Entnahme von Irischdampf aus dem Hauptsystem unterbrochen
wird. Da die Überhitzungsspeicher 5 aus Wirtschaftlichkeitsgründen gegen Ende der Entladung zur Lieferung von Dampf für die
Speicherturbine 39 herangezogen werden, bietet die Schaltung nach Fig. 5 für diese letzte Entladeperiode Vorteile, indem in
diesem letzten Zeitabschnitt die Überhitzung mittels Frisqhdampf erfolgt. Andererseits kann die Überhitzung mittels Frischdampf
auch am Beginn der Entladung der Hauptspeicher 6 wirtschaftlich sein, da hier wegen des hohen Speieherdruckes und
um Rohrleitungen und Turbine schnell zu trocknen und aufzuheizen, relativ hohe Uberhitzungstemperaturen verlangt werden,
die mit Frischdampf leicht, mit Überhitzungsspeichern aber schwer bzw. nur mit hohen Anlagekosten erzielbar sind. Man kann
also die Entladung der Überhitzungsspeicher 5 z.B. auf die mittlere Periode einer Entladung, die meist mit der höchsten
209815/0996 .
Spitzenlast zusammenfällt (sogenannte Dreiecksentladung) beschränken,
so daß die Überhitzung mittels Frischdampf zu Anfang und gegen Ende der Entladeperiode vorgenommen wird. Es
ist natürlich auch möglich und je nach den Betriebsdaten der Anlage .wirtschaftlich, die Überhitzungsspeicher 5 überhaupt
v/egzulassen und die Überhitzung während der gesamten Entladedauer
mittels Frischdampf vorzunehmen, .was -die Schaltung
■gegenüber der beschriebenen und in der Fig. 5. dargestellten kombinierten Überhitzungsschaltung vereinfacht.
Bei Betrieb der Wärmetauscher 31 bis 36 über die Abzweigleitung 2o mit Frischdampf kann das entstehende Kondensat über
die leitung 53 bzw. 54 dem Überhitzungsspeicher 5 bzw. Hauptspeicher 6 zugeführt werden.
Die in der Fig. 5 beschriebene Schaltung der Hauptspeicherbehälter
6, die nacheinander bzw. in Gruppen entladen werden, hat überdies den Vorteil, daß der Kondensatspeicher 48 relativ
klein gehalten werden kann. Er braucht nämlich das Kondensat der Speicherturbine 31 nur bis zu demjenigen Zeitpunkt r{
aufzunehmen, als der erste Speicherbehälter vollständig entladen ist. Dann wird das Kondensat in diesem entladenen Speicher,
dessen Wasserstand entsprechend abgesunken ist, gepumpt, nach der Entladung des nächsten Speicherbehälters in diesen
usw. Diese Vorgangsweise setzt natürlich voraus, daß die Ladung der Speicherbehälter wenigstens zum Teil indirekt erfolgt,
z.B. mit. Hilfe der in der Fig. 5 angedeuteten Ladeheizflächen 9 und 1o durch Frischdampf oder Zwischendampf.
Zwischen der Abzweigleitung 2o und der Lieferdampfleitung 52 ist eine Abzweigleitung 5o angeordnet, in der eine Reduzierstation
51 vorgesehen ist. Durch diese Leitung 5o kann beim Ausfall eines Turbosatzes der Hauptturbine 3o Arbeitsdampf der
Speicherturbine 39 direkt und unverzüglich zugeführt werden, so Saß die Speicherturbine 39 auch bei entladenen Speichern
im Rahmen ihrer Kapazität als Reserveturbine zur Hauptturbine betrieben werden kann. Ist, wie in Fig. 3 dargestellt, ein
Zwischenüberhitzer vorhanden, dann kann der Anschluß auch an die Zwischenjäampfleitungen 2 und 3 erfolgen.
209815/0996 . BAD OR(GINAt
Der in sämtlichen Figuren als Flüssigkeitsspeicher beschriebene'
Uberhitzungsspeicher 5 kann im Rahmen der Erfindung auch
als Festkörper speicher ausgebildet v/erden, indem in seinem Inneren Metallkörper aller Art, wie z.B. Kugeln, Platten,
Drähte oder Drahtgewebe eingebaut sind, die beim Laden von Ladedampf durchströmt und aufgeladen werden und ihre Wärme bei
der Entladung an den durch- bzw. vorbeiströmenden Lieferdampf abgeben. Selbstverständlich entfällt in diesem Fall die indirekte
Ladung über die Heizflächen 9.
Die Erfindung kann auch angewendet werden, wenn die Funktion
der Speicherturbine 39 samt Zubehör wie Kondensator usw. zum Teil oder zur Gänze von der Hauptturbine 3o wahrgenommen wird,
die somit ztisätzlich Lieferdampf aus den Speichern erhält. In
solchen Fällen wird die Hauptturbine 3o überlastbar ausgeführt.
209815/0996
Claims (1)
- "**" 2U6952 ΛPatentansprüche :M.J Wärmekraftanlage zur Lieferung überhitzten Dampfes unter Verwendung von Wärmespeiehern, insbesondere Dampf- oder Heißwasserspeichern, vorzugsweise Kernkraftanlage zur Deckung von Leistungsspitzen, dadurch gekennzeichnet, daß von der Dampfleitung (1, 2, 3) bzw. vom Reaktor- - Kühlkreislauf (11) zwischen Dampferzeuger (14) oder Siedewasserreaktor (16) und Hauptturbine (3o) eine Abzweigleitung (2o, 22) angeordnet ist, durch welche der Speicheranlage Wärmeenergie - zugeführt wird.2. Wärmekraftanlage nach Anspruch ^t dadurch gekennzeichnet t daß zur Überhitzung des Lieferdampfes der Speicheranlage Frischdampf oder Zwischendampf von der Dampfleitung (1, 2, 3) abgezweigt wird, der mit dem Lieferdampf vermischt bzw. über vrärmetauscher (4) und/oder über Überhitzungsspeiclier (5) indirekt den Lieferdampf überhitzt.3. Y/ärmekraftanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der im Überhitzungsspeicher (5) erzeugte Sattdampf in Wärmetauschern (4) zumindest teilweise kondensiert und über direkte Ladeeinrichtungen in den den Lieferdampferzeugenden Hauptspeicher (16) eingeführt . wird (Fig. 2).4. Wärmekraftanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Abzweigleitung (2o) Ladeheizflächen (9,1o) zur indirekten Aufladung der Speicher (5, 6) angeordnet sind (Fig. 1, 3, 5).20981 B/0996
BAD ORiGiNAL5. V/ärmekraftanlage nach den Ansprüchen 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß in der Abzweigleitung (2o) Wärmetauscher (4 bzw. 31 bis 36) angeordnet sind, in denen der Lieferdampf der Hauptspeicher (6) überhitzt wird (Pig. 3, 5).6. Y/ärmekraftanlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil der Wärmetauscher (31 bis-36)*als Kondensator bzw. Kondensatunterkühler für den abgezweigten ungedrosselten !"Tisch- oder Zwischendampf und alle Wärmetauseher (31 bis 36) als Überhitzer für den in den Hauptspeichern (6) erzeugten Lieferdampf ausgebildet sind (Fig. 5).7. Wärmekraftanlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,daß in der Abzweigleitung (2o) nach den Wärmetauschern (31 bis 36) ein Reduzierventil (37) angeordnet ist, in welchem de'r Druck etwa auf das Druckniveau einer Sammelschiene (44, 45) des Lieferdampfes abgesenkt wird.8. Wärmekraftanlage nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Reduzierventil (37) ein Phasentrenner (38) angeordnet ist.9. Wärmekraftanlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmetauscher (31 bis 36) in zwei oder mehreren Gruppen (31 bis 33, 34 bis 36) zur Überhitzung von Lieferdampf unterschiedlichen Druckes angeordnet sind (Fig. 5).1o. Wärmekraftanlage nach mindestens einem der Ansprüche 5 bis 9» dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmetauscher (31 bis 33, 34 bis 36) im Gegenstrom zum Lieferdampf geschaltet sind.209815/09962H695211. Wärmekraftanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der lieferdampf mit Frischdampf oder Zwisehendampf, vorzugsweise mit Hilfe eines Ejektors, gemischt und dabei überhitzt wird. (Fig. 3)12. Wärmekraftanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Lieferdampf in Speichern (5) erzeugt und vorzugsweise überhitzt wird, die mit hochsiedenden Flüssigkeiten, wie z.B. Diphenyl, Terphenyl, Paraffin oder Öl unter Freilassung eines Druckpolsters (7) gefüllt sind. (Hg. 4). -13. Wärmekraftanlage nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Lieferdampf in Rohrschlangen (8) erzeugt wird, die im Speicher (5) angeordnet sind und die gleichzeitig zumLaden des Speichers (5) mittels Frischdampf verwendet werftden (Fig. 4).14. Wärmekraftanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Überhitzungsspeicher (5) zweiteilig oder mehrteilig ausgeführt ist, wobei ein Teil, vorzugsweise der Überhitzerteil, als Festkörperspeicher ausgebildet ist.15. Y/ärmekraftanlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ladeheizflächen (9 und 1o) der Speicher (5 und 6) hintereinander geschaltet sind (Fig. 1, 3, 5).16. Wärmekraftanlage nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der einem Siedewasserreaktor (16) nach einem Phasentrenner (17) des Überhitzungsspeichers (5) über die Abzweigleitung (2o) entnommene Dampf zur indirekten Ladung verwendet wird (Fig. 2).20981 5/099617. Y/ärmekraftanlage nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Überhitzimgsspeicher (5) ein Wärmetauscher (A, 31 Ms 36) angeordnet ist, in welchem der Lieferdampf überhitzt wird.18. Wärmekraftanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ladedruck des Überhitzungsspeichers (5) gleich hoch oder höher liegt als der Druck in der Dampfleitung (1, 2, 3).19. Wärmekraftanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine zusätzliche Leitung (21) zwischen Speicher (6) und Speisewasserbehälter (18) angeordnet ist, so daß ein oder mehrere Speicher (6) als Reserve-Speisewasserbehälter dienen.20. Wärmekraftanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Dampfleitung (1, 2, 3) baw. der Abzweigleitung (2o) und der Lieferdampfleitung (52) eine Abzweigleitung (5o) angeordnet ist, in der eine Reduzierstation (5ΐ) vorgesehen ist.21. Verfahren zum Betrieb einer Wärmekraftanlage nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 2o, dadurch gekennzeichnet, daß der über die Abzweigleitung aus der Dampfleitung entnommene Frischdampf oder Zwischendampf in Wärmetauschern zur Überhitzung des Lieferdampfes abgekühlt und kondensiert wird, und daß das entstehende Kondensat den Uberhitzungsspeichem bzw. Hauptspeichern zugeführt wird.2 0 9815/099622. Verfahren zum Betrieb der Wärmekraftanlage nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 1o, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmetauscher zur Überhitzung des Lieferdampfes aus dem Hauptspeicher im Laufe der Entladung der Speicheranlage wechselweise einerseits mit Frischdampf oder Zwischendampf über die Abzweigleitung und andererseits vom Uberhitzungsspeicher mit Sattdampf von höherem Druck als der des Lieferdampfes beheizt werden«23. Verfahren zum Betrieb der Wärmekraftanlage nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 2o, dadurch gekennzeichnet t daß. die Ladung wenigstens eines Teiles der Speicher, insbesondere derjenigen, die als Uberhitzungsspeicher geschaltet sindf durch das Medium des primären oder sekundären Reaktor-Kühlkreislaufes erfolgt.24. Verfahren nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß das zur Ladung verwendete Medium seine Wärme zuerst an einen oder mehrere. Uberhitzungsspeicher abgibt, und zwar in der Reihenfolge fallenden Arbeitsdruckes dieser Uberhitzungsspeicher, und dann an einen oder mehrere Hauptspeicher.25. Verfahren nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Ladeheizflachen (9, 1o) mit dem Kühlkreislauf (11) eines Druckwasserreaktors (12) durch Rohrleitungen (2o, 22, 23) verbunden sind, von denen die Abzweigleitung (22) vom Kühlkreislauf (11) von dem zwischen der Umwälzpumpe (13) und dem Reaktor (12) oder von dem zwischen dem Reaktor (12)20981 5/0996 BAD ORtQINALund dem Dampferzeuger (14) liegenden Abschnitt des Kuhlkreislaufes (11) abzweigt, während die Rückführleitung (23) in den zwischen Dampferzeuger (14) und Umwälzpumpe (13) liegenden Abschnitt des Kuhlkreislaufes .(11) einmündet.26. Verfahren zum Betrieb der Wärmekraft anlage nach Anspruch 2o, dadurch gekennzeichnet, daß bei ausgefallener Hauptturbine die Speicherturbine mit reduziertem !Frischdampf betrieben wird.209815/0996.Leerseite
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