DE2242711A1

DE2242711A1 - Dampfspeicherkraftwerk und verfahren zu dessen an- und abfahren sowie zu dessen regelung

Info

Publication number: DE2242711A1
Application number: DE2242711A
Authority: DE
Inventors: Georg Dipl Ing Beckmann; Paul Viktor Prof Dipl In Gilli
Original assignee: Waagner Biro AG
Current assignee: Waagner Biro AG
Priority date: 1971-09-02
Filing date: 1972-08-30
Publication date: 1973-03-15
Also published as: DE2242711C3; GB1369364A; JPS5314690B2; AT312007B; JPS4835318A; DE2242711B2; US3818698A

Description

PATENTANWAIT 8 MÜNCHEN, 23 . 8 .1 DR. WILHELM HASSE PGm 4046/Waa^R DIPLOMINGENIEUR

Waagner-Biro Aktiengesellschaft, A 1070 Wien, Margaretenstraße 70

Dampfspeicherkraftwerk und Verfahren zu dessen An- und Abfahren sowie zu dessen Regelung.

Die Erfindung betrifft ein DampfSpeicherkraftwerk, insbesondere für Kernkraftwerke, bei dem zumindest teilweise Speicher unterschiedlichen Ladezustandes entladen werden und die Speicher während des geringen Lastanfalles geladen werden, wobei die Speicherturbinen mehrgehäusig ausgebildet sind. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zu dessen An- und Abfahren sowie zu dessen Regelung.

Bekannt sind Speicherturbinen, bei denen Speicher untersdiedlicher Ladekapazität auf eine gemeinsame Turbine geschaltet sind. Diese Konstruktion bedarf nicht nur einer komplizierten Turbine, sondern bewirkt auch einen Wirkungsgradabf-all bei der Mischung von Dampfströmen mit unterschiedlichen Dampfwerten. Darüber hinaus ergibt sich im Teillastbereich derartiger Turbinen ein

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großer Ventilationsverlust, so daß die Wirtschaftlichkeit derartiger Anlagen in Frage gestellt ist.

Die Erfindung vermeidet die angeführten Nachteile und ist dadurch gekennzeichnet, daß jede Teilturbine mit einer Dampfschiene der Entladeleitung der Dampfspeicher, durch welche, vorzugsweise mittels Überhitzungsspeicher überhitzte, Dämpfe geleitet werden, verbunden und für einen Dampfzustand ausgelegt ist, der der betreffenden Entladestufe der einzelnen Speicher entspricht und jede oder die überwiegende Anzahl der Teilturbinen den Abdampf in einen eigenen Kondensator bzw. Kondensationsturbine abgibt. Gemäß einem weiteren Erfindungsmerkmal ist die Speicherturbine ... .xjehäusig, insbesondere dreigehäusig, ausgebildet, und ist jede Teilturbine als Kondensationsturbine mit unterschiedlichem Dampfzustand am Turbineneintritt eingerichtet. Nach einem anderen Erfindungsmerkmal ist mindestens die halbe Anzahl der Teilturbinen als Kondensationsturbinen mit eigenem Kondensator ausgebildet und der Rest ist als Gegendruckturbine ausgebildet, wobei die Gegendruckturbinen regelbar ausgebildet und an den Dampfschienen mit höherem Druckniveau angeschlossen sind. Vorzugsweise wird der Abdampf der Gegendruckturbinen unter Zwischenschaltung eines Dampftrockners an eine Kondensationsturbine abgegeben.

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Das Verfahren zum An- oder Abfahren des Speicherkraftwerkes ist dadurch gekennzeichnet, daß die Teilturbinen nacheinander entsprechend dem jeweiligen Ladezustand der Dampf speicheranlage an- oder abgefahren werden, während die Kondensatoren zur Aufrechterhaltung des Vakuums voll eingeschaltet sind. Das Verfahren zum Regeln der Speicheranlage ist dadurch gekennzeichnet, daß jeweils der Dampfstrom einer einzigen Teilturbine, insbesondere jener der Hochdruckkondensationsturbine bzw. der Gegendrucktrubine, geregelt wird, während die anderen Dampfströme ohne Drosselung den einzelnen Teilturbinen zugeführt werden. Vorzugsweise wird zum Erzielen einer konstanten Leistungsabgabe der Speicherturbine bei abnehmenden Speicherdrücken die sinkende Leistung der Kondensationsturbinen durch erhöhte Beaufschlagung der Gegendruckturbine mit Hilfe der Düsengruppen ausgeglichen.

Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der Zeichnung, und zirar zeigt:

Fig. 1 das Schaltbild einer dreigehäusigen Kondensationsturbinenanlage,

Fig. 2 das Schaltbild einer zweigehäusigen Kondensationsr turbinenanlage mit vorgeschalteter Gegendruckturbine und

Fig. 3 ein Schaltbild einer Wärmekraftanlage.

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In Fig. 1 ist eine dreigehäusige Kondensationsturbine mit den Teilturbinen 1, 2 und 3 dargestellt, die über die Sammelschienen 10, 20 und 30 mit den einzelnen Speichern 6, 7 und 8 verbunden sind. Der unterschiedliche Ladezustand ist durch die unterschiedliche Höhe des Flüssigkeitsspiegels in den einzelnen Speichern 1,2,3 angedeutet. Die drei Teiiturbinen sind als Hochdruck-, Mitteldruck- und Niederdruck-Kondensationsturbinen ausgebildet, welche auf einer gemeinsamen Welle 40 angeordnet sind, die den Generator 5 antreibt. Bei dieser Anlage werden die Speicher 6, 7 und 8, von denen selbstverständlich noch mehr vorhanden sein können, stufenweise entladen, so daß sie während des Druckabfalles von 20 auf 11 Atmosphären durch das Ventil 18 auf die Hochdrucks amnö. schiene 10 und somit auf die Hochdruckkondensationsturbine 1 gesahaltet sind. Während des Druckabfalles von 11 auf'5 Atmosphären sind die einzelnen Speicher über das Ventil 28 an die Mitteldrucksammelschiene 20 und an die Mitteldruckturbine 2 angeschlossen. Während des Druckabfalles von 5 Atmosphären bis zum Entladezustand sind die einzelnen Speicher über das Ventil 38 auf die Niederdrucksammelschiene 30 geschaltet, die den Dampf dann an die Niederdruckturbine 3 abgibt. Zur Überhitzung des von den Speichern 6 bis 8 abgegebenen Sattdampfes sind Dampftrockner 19, 29, 39, bzw. überhitz-er an den einzelnen Sammelschienen 10,

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und 30 angeschlossen, die von einem Überhitzungsspeicher 9 beheizt werden. Die Ladung der einzelnen Speicher 6 bis 9 erJölgt über direkte Ladeeinrichtungen 22 und/oder über indirekte Ladeheizflächen 23, wobei als Energiequelle Anzapf- bzw. Frischdampf der Hauptturbine des Kraftwerkes (nicht dargestellt) dient.

Die Abdämpfe aus den Teilturbinen 1, 2 und 3 werden in Kondensatoren 11 , 21 und 31 niedergeschlagen. Der Kondensator 31 der Niederdruckturbine 3 erhält dabei das Kühlwasser mit der niedrigsten Temperatur, so daß in ihm das beste Vakuum aufrechterhalten wird. Die Kondensatoren 11, 21 und 31 sind als Oberflächenkondensatoren ausgebildet, die kühlwasserseitig so hintereinander geschaltet sind, daß der Kondensator 31 für die Niederdruckturbine 3, deren Eintrittsdampf die höchste Eintrittsentropie aufweist, die niedrigste Kühlwassertemperatur erhält. Die Kondensatorkühlflächen sind mit den Bezugszeichen 14, 24 und 34 bezeichnet.

Fig. 2 zeigt eine weitere Ausführungsvariante der Erfindung, bei der wieder drei Teilturbinen 2, 3 und 13 vorgesehen sind, die durch von. einem Überhitzungsspeicher 9 überhitzten Dampf angetrieben werden. Bei dieser Variante ist die Hochdruckturbine 1 von.Fig. 1 als Ge-" gendruckturbine 13, die beispielsweise von einem Curtis-

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rad gebildet ist, ausgeführt. Die Gegendruckturbine 13 bildet dabei die Regelstufe der Turbine, die vorzugsweise durch Teilbeaufschlagung mittels der Düsengruppen 15 bis 17 mit einer geregelten Menge Hochdruckdampf angetrieben wird. Der Abdampf dieser Gegendrucktrubine 1 wird durch die Abdampfleitung 12 der Niederdrucksammeischiene 30 zugeführt, wobei die Mischung der beiden Dampfströme vor dem Wärmetauscher 39 erfolgt, so daß die beiden Dampfströme getrocknet und geringfügig erhitzt der Niederdruckturbine 3, dieebenso wie die Mitteldruckturbine als Kondensationstürbine ausgebildet ist, zugeführt werden.

Selbstverständlich st die Erfindung nicht auf Gefällespeicher beschränkt. Es können statt der Gefällespeicher auch Gleichdruckspeicher verwendet werden, wobei die Dampferzeugung in Wärmetauschern oder Entsρannungsdämpfer zeugern vor sich geht.

Das Schaltbild nach Fig. 3 betrifft eine Wärmekraftanlage. Sie umfaßt einen Grundlastblock, wlecher beispielsweise einen Druckwasserreaktor als Wärmequelle enthält (Reaktor 41, Druckhalter 42, Wärmeübertrager 43, Umwälzpumpe des Primärkreises 44, Mitteldruckturbine 45, Dampftrockner 46, Zwischenüberhitzer 47, Niederdruck-Turbinengehäuse 48, Generator 49, Regenerative Speise-

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wasservorwärmer 50,· Speis ewass er behält er 51, Speisewasserpumpe 52, Kondensator 53* Kühlturm54).

Im rechten Teil der Fig. 3 ist der Spitzenlastteil des Kraftwerkes dargestellt. Um die Anordnung zu vereinfachen, ist in Fig. 3 nur ein Kondensator 53 gezeigt.

Die Kondensatoren 53 des Hauptkreises und 11 des Spitzenlas tteiles sind kühlwasserseitig hintereinandergeschaltet, d.h. das vom Kühlturm 54 kommende Kühlwasser durchsetzt zuerst den Kondensator 53 des Grundlastkraftwerkes und anschließend den Kondensator 11 des Spitzenlastteiles. Ist dieser nicht in Betrieb, dann kann eine Umgehungsleitung mit Absperrvorrichtung 56 in Tätigkeit treten. ■ . ■ .

Zur Kühlung des Kondensators der Spitzenlas.tturbine wird das vom Hauptkondensator kommende Kühlwasser verwendet. Zur Rückkühlung ist ein nasser oder trockener Naturzugkühlturm vorgesehen, der im Überlastfall wegen der höheren Temperatur des Kühlwassers die größere Wärmemenge aufnehmen und diese wegen der Zugerhöhung auch abführen kann, ohne die Kühlwasser-Eintrittstemperatur in den Hauptkondensator nennenswert zu verändern. Demnach wird der Kondensatordruck im Hauptkreis auch im Überlastfall konstant gehalten.

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Claims

Patentansprüche

.) DampfSpeicherkraftwerk, insbesondere für Kernkraftwerke, bei dem zumindest zeitweise Speicher unterschiedlichen Ladezustandes entladen werden und die Speicher während des geringen Lastanfalles geladen werden, wobei die Speicherturbinen mehrgehäusig ausgebildet sind,

dadurch gekennzeichnet, daß jede Teilturbine (ι, 2, 3) mit einer Dampfschiene (10, 20, 30) der Entladelei-tung der Dampfspeicher (6, 7, 8), durch welche, vorzugsweise mittels Überhitzungsspeicher (9) über-

hitzte, Dämpfe .geleitet werden, verbunden und für einen Dampfzustand ausgelegt ist, der der betreffenden Entladestufe des einzelnen Dampfspeichers entspricht und jede oder die überwiegende Anzahl der Teilturbinen (1 bzw. 13, 2, 3) den Abdampf in einen eigenen Kondensator (11, 21, 31) bzw. Kondensationsturbine (3) abgibt.
2. DampfSpeicherkraftwerk nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, daß die Speicherturbine mehr-

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gehäusig, insbesondere dreigehäusig, ausgebildet ist, und jede Teilturbine (1 bzw. 13, 2, 3) als Kondensationsturbine mit unterschiedlichem Dampfzus'tand am Turbineneintritt eingerichtet ist (Fig." 1)*
3. DampfSpeicherkraftwerk nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, daß mindestens die halbe Anzahl der Teilturbinen (1 bzw. 13, 2, 3) als Kondensationsturbinen (2, 3) mit eigenem Kondensator (21, 31) ausgebildet sind und der Rest als Gegendruckturbine (13) ausgebildet ist, wobei die Gegendruckturbinen (13), insbesondere durch Teilbeaufschlagung regelbar ausgebildet und an die Dampfschiene (1O) mit dem höheren Druckniveau angeschlossen sind (Fig.2)
4. Dampfspeicherkraftwerk nach Anspruch 3,

dadurch gekennzeichnet, daß der Abdampf der Gegendruckturbinen (i), insbesondere unter Zwischenschaltung eines Dampftrockners (39), an eine, vorzugsweise an die mit dem niedersten Druck arbeitende, Kondensationsturbine (3) abgegeben wird (Fig. 2).
5. DampfSpeicherkraftwerk nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 4, ■

dadurch gekennzeichnet, daß die Teilturbinen (1 bzw. 309811/0779

bzw. 13, 2, 3) auf einer Welle (40) angeordnet sind (Fig. 1 und 2).
6. Dampfspeicherkraftwerk nach den Ansprüchen 1, 2 oder 4,

dadurch gekennzeichnet, daß die Kondensatoren (11, 21, 31) der einzelnen Teilturbinen (i , 2, 3) vom Kühlwasser unterschiedlicher Temperatur durchströmt und insbesondere kühlwasserseitig hintereinander geschaltet sind, so daß der Kondensatordruck in den einzelnen Teilturbinen (1, 2, 3) unterschiedlich ist (Fig. 1 bis 4).
7. Dampfspeicherkr .werk nach Anspruch 6,

dadurch gekennzeichnet, daß jener Kondensationsturbine (2, 3), deren Arbeitsdampf die größte Eintrittsentropie aufweist, der vom kältesten Wasser durchströmte Kondensator (21, 31) zugeordnet ist (Fig. 1 bis 4).
8. DampfSpeicherkraftwerk nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 7,

dadurch gekennzeichnet, daß die Kondensatoren (11, 21, 31) der Speicherturbine in Serie zu den Kondensatoren (53) der Hauptturbine (45, 48) nach diesen geschaltet sind und die Kühlflüssigteit der Kondensatoren (11, 21,

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31 , 53) in einem Rückkühler, wie z.B. Kühlturm mit natürlichem Zug, rückgekühlt werden (Fig. 3).
9. Verfahren zum An- oder Abfahren des Speicherkraftwerkes nach wenigstens einem der. Ansprüche 1 bis 8,

dadurch gekennzeichnet, daß die Teilturbinen nacheinander entsprechend dem jeweiligen Ladezustand der Dampfspeicheranlage an- oder abgefahren werden während die Kondensatoren zur Aufrechterhaltung des Vakuums voll eingeschaltet sind.
10. Verfahren zum Regeln des Speicherkraftwerkes nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 8,

dadurch gekennzeichnet, daß jeweils der Dampfstrom einer einzigen Teilturbine, insbesondere jener der Hochdruckkondensationsturbine bzw. der Gegendruckturbine, geregelt wird, während die anderen Dampfströme ohne Drosselung den einzelnen Teilturbinen zugeführt werden.
11. Verfahren nach Anspruch 10,

dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzielung einer konstanten Leistungsabgabe der Speicherturbine bei abnehmenden Speicherdrücken die sinkende Leistung der Kondensationsturbinen (2, 3) durch erhöhte Beauf-

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schlagung der Gegendruckturbine (la) mit Hilfe der Düsengruppen (15, 16, 17) ausgeglichen wird.

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Leers e i t e