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Dampfkraftwerk Aus der deutschen Offenlegungsschrift 1 591 251 ist
ein Dampfkraftwerk, und zwar ein Kernkraftwerk, mit Hochdruckvorwärmer, Dampfereuger
und einem frischdampfbeheizten Zwischenüberhitzer bekannt, dessen Kondensat mit
einer Pumpe in den Speisewasserstrom hinter der höchsten Hochdruckvorwärmstufe gefördert
wird. Speisewasserregelventile, die ebenfalls zu einem solchen Dampfkraftwerk gehören,
sind in der deutschen Offenlegungsschrift 1 551 251 nicht dargestellt.
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Ziel der Erfindung ist eine Verbesserung des genannten Dampfkraftwerkes,
durch die der Energieaufwand bei der Zwischenüberhitzung verringert wird. Erfindungsgemäß
gelangt das Kondensat mit einem Pumpendruck von höchstens 10 bar hinter den Speisewasserregelventilen
in den Speisewasserstrom. Der Pumpendruck braucht dann außer den Strömungsverlusten
in der Rohrleitung nur noch der geodätischen Förderhöhe für das Kondensat zu entsprechen,
aber nicht mehr den Druckabfall in den Regelventilen zu überwinden, die zur Regelung
der Speisewasserhöhe in dem Dampferzeuger dienen.
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Bisher war es dagegen lediglich bekannt, Kondensat vor den Speisewasserventilen
in den Speisewasserstrom einzuführen, damit der Speisewasserstand im Dampferzeuger
in vollem Umfang geregelt werden kann. Die hierfür benötigten Pumpen erfordern jedoch
eine mehrstufige, komplizierte Bauweise, so daß wegen der befürchteten 3etriebsstörungen
in der Praxis von der direkten Kondensatrückführung in die Speisewasserleitung abgesehen
wurde. Vielmehr wird überlicherweise das Kondensat aus dem Zwischenüberhitzer über
aufwendige Kühler in den
Speisewasserbehälter abgelassen. Erst die
Erfindung geht von dieser bekannten Bauweise ab.
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Es hat sich gezeigt, daß man bei üblichen Dampfkraftwerken die in
einem Zwischenüberhitzer anfallende Kondensatmenge ohne Beeinträchtigung der Wirkungsweise
des Dampferzeugers ungeregelt hinter den Speisewasserregelventilen in den Speisewasserstrom
geben kann. Der deshalb erheblich geringere bärderdruck der Kondensatpumpe ermöglicht
aus betrieblichen Gründen erst die direkte Kondensatrückführung, die eine Verbesserung
der Leistungsausbeute um beispielsweise o,15,' zur Folge hat. Da dies auf die gesamte
Kraftwerksleistung bezogen ist, Stellt die Erfindung nicht nur eine Verringerung
des maschinentechnischen Aufwandes dar, sondern zugleich eine beachtliche Einsparung
an Betriebskosten.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist dem Zwischenüberhitzer
eine einzige Pumpe und eine stellbare Hilfsleitung zugeordnet, die in einen Speisewasserbehälter
mündet.
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Es wird also bewußt darauf verzichtet, eine Reservepumpe vorzusehen,
um die Anlagekosten gering zu halten. Pür den Fall, daß die Pumpe während des Betriebes
ausfällt, gelangt das Zwischenüberhitzerkondensat durch die Hilfsleitung in den
Speisewasserbehälter, so daß es im normalen Speisewasserstrom zum Dampferzeuger
gefördert wird.
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Bei der Erfindung hat der Förderdruck der Kondensatpumpe den kleinsten
möglichen Wert. Er liegt je nach Bauweise und nach Belastung des Kraftwerkes üblicherweise
bei 2 bis 8 bar. Dies wird gemäß der weiteren Erfindung dadurch ausgenutzt, daß
die Pumpe eine einstufige Kreiselpumpe ist. Solche Pumpen sind wirtschaftlich und
passen deshalb besonders gut zu erfindungsgemäß en Dampfkraftwerken.
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Eine andere Ausführungsform nach der Erfindung ist mit einer Strahlpumpe
ausgerstet, die vom Druckabfall des Speisewasserstromes an den Speisewasserregelventilen
getrieben wird. Auf
diese Weise erhält man quasi selbsttätig eine
gute Anpassung an den Leistungsbedarf.
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Unter Umständen ist es vorteilhaft, der Pumpe über eine Droesel im
Nebenstrom kälteres Speisewasser zuzuführen, weil dadurch die Kavitationsgefahr
in der Pumpe verringert werden kann.
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Zur näheren Brlauterung der Erfindung worden im folgenden anhand der
Zeichnung drei Ausführungsbeispiele be¢hrieben, die in Form von Rohrplänen mit den
üblichen Symbolen dargestellt sind. Für übereinstimmende Teile werden in den Figuren
1 bis 3 gleise Bezugßzeichen verwendet.
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Mit 1 ist der Kondensator eines Kernkraftwerkes bezeichnet, aus dem
das Kondensat einmal über eine Kondensatpumpe 2 zu einem Niederdruckvorwärmer 3
gelangt. Eine zweite Leitung 2a ist als pumpenlose Verbindung vorgeseheh. Sie führt
in die Dampfleitung 2b, mit dem der Niederdruckvorwärmer 3 beheizt wird.
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Der Speisewasserstrom verläuft durch eine Leitung 3a vom Niederdruckvorwärmer
3 zu einem zweiten Niederdruckvorwärmer 4, der mit Hilfe einer Dampfleituhg 4a beheizt
wird. Eine Leitung 4b verbindet den Niederdruckvorwärmer 3 mit dem Niederdruckvorwärmer
4.
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Mit 5 ist ein Mischvorwärmer bezeichnet, in den das Speisewasser vom
Niederdruckvorwärmer 4 gelangt. Der Mischvorwär mer 5 und Rochdruckvorwärmer 7 sind
ferner durch eine Leitung 5d verbunden. Vom Hochdruckvorwärmer 7 gelangt das Speisewasser
über eine Leitung 29 in einen Dampferzeuger 8, der mit einem Reaktor 9 zusammenwirkt.
Der Reaktor 9 ist ein Druckwasserreaktor. Seine Kühlmittelpumpe ist mit 10 bezeichnest.
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Vom Dampferzeuger 8 führt eine Frischdampfleitung 15 über einen Abzweig
16 zum Hochdruckteil 11 einer mehrstufigen
Turbine 14, die einen
Generator 3S treibt, Ein anderer Abzweig 17 führt Frischdampf in einen Zwischenüberhitzer
13, durch den der im Trockner 12 getrocknete Abdampf des Hochdruckteils 11 in den
Niederdruckteil 14 der Turbine gelangt.
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Ddn im frischdsmpfbeheizten 2tischenüberhitzer 13 anfallende Kondensat
wird von einer Leitung 19 zu einer Pumpe 30 ge--fthrt. Diese drückt es mit einem
förderdruok von weniger als 10 bar, beim Ausführungsbeispiel Je nach Belastung des
Kraftwerkes mit einem Druck von 2 bis 8 bar, über ein Regelventil 20 und eine Rückschlagklappe
35 an den Mündungspunkt 36 in der Speisewasserleitung 29. Die Mündung 36 liegt,
wie man sieht, hinter der höchsten Hochdruckvorwärmstufe 7, und zwar hinter Speisewasserregelventilen
37. Deshalb braucht der Sörderdruck der Pumpe 30 nur die Flüssigkeitshöhe zwischen
der Mündung 36 und dem Dampferzeuger 8 und die Rohrleitungsterluste zu überwinden.
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Beim Ausführungsbeispiel nach Pig. 1 ist di es chematisch angedeutete
Pumpe 30 eine einstufige Kreiselpumpe. Für den Zwischenüberhitzer 13 ist eine einzige
Pumpe ohne Reserve vorgesehen. Bei mehreren Dampferzeugern kann man zwar mehrere
Pumpen verwenden, um das Zwischenüberhitzerkondensat gleichmäßig auf die Dampferzeuger
verteilen zu können. Auch hier wird man aber von einer Reservehaltung abstehen,
Für den Fall, daß die pumpe 30 ausfällt, ist eine Hilfsleitung 40 zwischen dem Zwischenüberhitzer
13 und der Pumpe 30 angeordnet. Die Hilfsleitung 40 ist mit einem stellbaren Ventil
41 versehen, das in Abhängigkeit von Flüssigkeitsstand im Zwischenüberhitzer 13
geöffnet wird und den Durchlaß zum Speisewasserbehälter im Mischvorwärmer 5 freigibt.
Damit ist es ausgeschlossen, daß bei Ausfall der Pumpe 30 die Zwischenüberhitzung
unwirksam wird. Für diesen Fall ist lediglich eine kurzzeitige VErschlechterung
des Wirkungsgrades in Kauf zu nehmen. Diese Verschlechterung ist aber durch die
Einsparung von Reservepumpen mehr als wettgemachtO
Beim Ausführungsbeispiel
nach Fig. 2 ist bei einer sonst mit der Fig. 1 übereinstimmenden Anordnung eine
Leitung 45 mit einer Drossel 46 vorgesehen, über die im Nebenstrom kälteres Speisewasser
von einen Abzweig zwischen dem Hochdruckvorwärmer 7 und dem Regelventil 37 zur Pumpe
30 geführt wird. Auf diese Weise wird die Temperatur des Kondensats herabgesetzt
und der Wirkungsgrad der Pumpe verbessert.
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In fig. 3 wird das ZwischenUberhltzerkondentat aus der Leitung 19
über die Rückschlagklappe 35 zu einer Dampfstrahlpumpe 50 geführt, die parallel
zu den 5peisewasserregelventilen 37 geschaltet ist. Die Pumpe 50 wird mithin durch
den Druckabfall an den Regelventilen betrieben. In den anderen tomponenten stimmt
die Anordnung wiederum mit der der 1?ig. S überein. Die Hilfsleitung 40 mit dem
stellbaren Ventil 48, das in Abhängigkeit vom Flüssigkeitsstand im Zwischenüberhitzer
13 offenbar ist, sorgt bei Ausfall der Pumpe 50 für den weiteren Betrieb des Zwischenüberhitzers
13.
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5 Patentansprüche 3 Figuren