DE2632777C2

DE2632777C2 - Dampfkraftanlage mit Einrichtung zur Spitzenlastdeckung

Info

Publication number: DE2632777C2
Application number: DE19762632777
Authority: DE
Inventors: Georg Dipl.-Ing. Dr. Wien Beckmann; Paul Viktor Prof. Dipl.-Ing. Dr. Graz Gilli
Original assignee: Gilli Paul Viktor Prof Dipl-Ing Drtechn Graz At
Current assignee: Gilli Paul Viktor Prof Dipl-Ing Drtechn Graz At
Priority date: 1975-07-24
Filing date: 1976-07-21
Publication date: 1986-02-20
Also published as: DE2632777A1

Description

c) wobei der oder die Sekundärdampferzeuger Eine Dampfkraftanlage mit einem Speicher, der einen (12) dampfseitig über mindestens eine Arbeits- Dampfraum enthält ist beispielsweise aus der CH-PS dampfleitung (13) mit der Turbine (2) und was- 20 2 04 975 bekannt Dieser Dampfraum ist zum Laden des serseitig über eine mit einer Pumpe (26) verse- Speichers mit der Frischdampfleitung verbunden. Der hene Wasserrückführleitung (14) mit der Spei- Speicher selbst ist ein Niederdruckspeicher, weshalb die sewasserleitung (6) verbunden sind, Schaltung nicht zur Spitzenlastdeckung geeignet ist,

d) und wobei der Sättigungszustand im Speicher- sondern mit dem Speicher eine Anfahrmöglichkeit gegefäß (3) temperaturmäßig höher liegt als jener 25 schaffen wird.

des Speisewassers am Eintritt des Dampferzeu- Eine Dampfkraftanlage der eingangs genannten Art

gers(l), ist bekannt aus der DE-PS 4 08 050. Auch bei dieser

Anlage wird die Heißwasserrückführleitung unmittel-

dadurchgekennzeichnet, bar vor dem Kessel in die Speiseleitung eingeführt. Im

30 Gegensatz zu der im Normalbetrieb üblichen Kaltspei-

e) daß der Dampfraum (4) nur zum Speicherladen sung wird hiermit bei Spitzenlastdeckung eine Heißüber eine Dampfleitung {8, 33) mit der Frisch- speisung des Kessels durchgeführt. Dabei bewirkt die dampfleitung (10) oder einer Hochdruck-An- Temperaturdifferenz zwischen Speicherwasser und zapfung verbunden ist, wobei der Sättigungszu- Speisewasser die erwünschte Mehrerzeugung von stand im Speichergefäß (3) druckmäßig niedri- 35 Dampf. Um darüber hinaus überhitzten Dampf aus dem ger liegt als jener des Frischdampfes resp. des Speicherwasser zu gewinnen, ist der Druck im Hoch-Hochdruck-Anzapfdampfes, druckspeicher größer gewählt als der Kesseldruck. Da

f) daß der Hauptkreislauf mit Speisewasservor- somit der Sättigungszustand im Speicher höher ist als wärmern ausgerüstet ist, und daß die Wasser- jener des Frischdampfes, ist der Dampfraum des Speirückführleitung (14) zwischen dem thermodyna- 40 chers nur zum Entladen mit dem Hauptkreislauf strommisch höchsten Vorwärmer (6a) und dem abwärts des Dampferzeugers verbunden.
Dampferzeuger (1) in die Speisewasserleitung Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein (6) einmündet, Dampfkraftwerk der eingangs genannten Art für reine

g) daß die Arbeitsdampfleitung (t3b) mit dem Spitzenlastdeckung zu optimieren.

niedrigsten thermodynamischen Zustand in die 45 Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit den kenn-

Anzapfleitung mündet, die den thermodyna- zeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst,

misch höchsten Speisewasservorwärmer (6a) Der Vorteil der Erfindung ist insbesondere in der Mi-

mit Heizdampf versorgt. nimierung allfälliger, durch Mischung verursachter

Exergieverluste zu sehen. Die Tatsache nämlich, daß die

2. Dampfkraftanlage mit einem Leichtwasserreak- 50 Speisewasserendtemperatur mit der Last an der Turbitor als Dampferzeuger nach Patentanspruch 1, da- ne gleitet, führt dazu, daß das Speichersystem unabhändurch gekennzeichnet, daß der Sekundärdampfer- gig von der Turbinenlast auf das jeweilige Temperaturzeuger (12) Wärmeübertrager (18) enthält, deren niveau abarbeitet, d.h. Speicherwasserendtemperatur Primärseite über Abzweigleitungen (19) mit dem ist gleich Speisewasserendtemperatur. Nun hat einer-Wasserraum (5) des Speichergefäßes (3) verbunden 55 seits das nicht verdampfte Speicherwasser am unteren ist, während die Sekundärseite einerseits über Spei- Ende die Sättigungstemperatur der heißesten Anzapseleitungen (20), die aus dem Hauptkreislauf, insbe- fung; andererseits hat bei thermodynamisch sinnvoller sondere aus den Dampftrocknern (21) und/oder dem Auslegung das Speisewasser nach dem letzten Vorwär-Zwischenüberhitzer (22) abgeschiedenes Wasser mer eine Temperatur, die bis auf die Grädigkeit des dem Wärmeübertrager (18) zuführen, und anderer- eo Apparates ebenfalls dieser Sättigungstemperatur entseits über Ausdampfleitungen (23) mit dem Haupt- spricht. Und dieser Automatismus der Temperaturkreislauf verbunden ist. »Gleichheit« gilt anläßlich der Speichereniladung für

alle Lastzustände.

Ferner können die technologisch und wirtschaftlich

65 heute möglichen hohen Speicherdrücke nunmehr sinnvoll ausgenützt werden, so daß sich hohe spezifische

Die Erfindung betrifft eine Dampfkraftanlage mit Speicherleistungen und hohe Speicherwirkungsgrade

Einrichtung zur Spitzeniastdeckung gemäß Oberbegriff ergeben.

3 4

Aüsführungsbeispiele der Erfindung sind in der schußleistung geregelt, während die Wasserarmatur 28 Zeichnung dargestellt Im einzelnen zeigt in Abhängigkeit von der durch Dampfleitung 8 strömen- F ig. 1 das Prinzip der Erfindung für reine Spitzen- den Dampfmenge geregelt wird.

lastdeckung;die Zur Spitzen- bzw. Überlasterzeugung wird die Em-

F i g. 2,3 und 4 zeigen Ausführungsformen des Sekun- 5 Spannungsarmatur 30 geöffnet, die Speicherwasserpum-

därdampferzeugers; in pe 26 wird angefahren und die Fördermenge der Speise-

F i g. 5 ist eine besonders für Kernkraftwerke mit gas- wasserpumpe 27 wird reduziert Bei vollem Spitzenbe-

gekühlten Reaktoren vorteilhafte Ausführungsform der darf wird die Fördermenge von letzterer auf Null redu-

Erfindung dargestellt; die ziert oder die Pumpe 27 wird überhaupt abgeschaltet F i g. 6 zeigt eine Ausführungsform, die besonders bei io Zur Regelung der Spitzenlast wird die Öffnung der Ent-

' Dampfkraftwerken mit fossilgefeuerten Dampferzeu- Spannungsarmatur 30 je nach erforderlicher Leistung

gern Vorteile bietet; die geregelt und zwar derart, daß die Öffnung zur Erhö-

Fig.7 zeigt eine Schaltung für ein Kernkraftwerk hung der Leistung vergrößert wird. Während des Be-

zum Zwecke der reinen Spitzenlastdeckung. triebes wird die Fördermenge der Speicherwasserpum-

In der F i g. 1 bedeutet 1 den Dampferzeuger, 2 die 15 pe 26 je nach der durch Heißwasserleitung 25 strömen-

, Dampfturbine, 3 das Speichergefäß mit Dampfraum 4 den und/oder nach dem Wasserstand im Entspanner 156

und Wasserraum 5. Das Speichergefäß kann ein VoIu- geregelt, und zwar derart, daß die Fördermenge mit

men von mehr als 1000 m³ und ein Druckvolumen zunehmender Wassermenge und/oder steigendem Was-

30 000 bar χ m³ aufweisen und in vorgespannter Kon- serstand erhöht wird.

' struktion ausgeführt sein. Die Speisewasservorwärme- 20 In der F i g. 3 ist eine Alternative zur Ausführung des

kette ist mit 6a,66,6ς 6f und der Speisewasserbehälter Sekundärdampferzeugers 12 nach Fig.2 dargestellt,

^s' mit 7 bezeichnet Der Speisewasserbehälter ist zur Auf- bei der das Heißwasser aus der Heißwasserleitung 25

§ nähme des überschüssigen Kaltwassers eingerichtet; al- zum Teil über als Verdampfer dienende Wärmetauscher

■; ternativ kann ein gesondertes Ausgleichsgefäß 31 16a, 16/> gerührt wird, während ein weiterer Teil der

w, (Fig.7) vorgesehen werden. Vorzugsweise weist der 25 Sekundärseite der Wärmetauscher 16a, 166 als Speise-

ί' Speisewasserbehälter 7 respektiv das Ausgleichsgefäß wasser zugeführt wird, das im Wärmetauscher ver-

t, 31 einen mehr als halb so großen Inhalt auf als das dampft und gegebenenfalls leicht überhitzt wird.

!?; Speichergefäß 3. In der F i g. 4 ist eine weitere Alternative mit Entspan-

[■■^! Das Laden des Speichergefäßes 3 erfolgt einerseits nungsdampferzeugern 15a, 156 und nachgeschalteten

mit vorgewärmtem Speisewasser über die Heißwasser- 30 Überhitzern I7a, 176 gezeigt. Die Überhitzer 17a, 176

S ladeleitung 11 mit Wasserarmatur 28 und andererseits werden mit Heißwasser aus der Heißwasserleitung 25 If mit Dampf von entsprechendem Druck und entspre- beheizt

[i. chender Temperatur über die Dampfleitung 8 und die In der Fig.5 wird ein Ausführungsbeispiel für ein Si Dampfarmaturen 29a, 29b. In der Fig. 1 ist beispiels- Kernkraftwerk mit gasgekühltem Hochtemperatur-Ref weise Ladung durch Frischdampf aus der Frischdampf- 35 aktor gezeigt. Für diesen Reaktor ist kennzeichnend, || leitung 10 vorgesehen. Je nach Frischdampfzustand daß Druck und Temperatur des Frischdampfes sowie If: kann auch Anzapfdampf entsprechender Temperatur die Zwischenüberhitzungstemperatur hoch sind, wäh-['·' verwendet werden oder eine Umschaltmöglichkeit (29a, rend die Speisewassertemperatur relativ niedrig liegt. U 296,J vorgesehen werden. Ferner ist der Druckabfall im Zwischenüberhitzer relais Bei der Entladung des Speichergefäßes 3 wird diesem 40 tiv hoch. Es erfolgt daher die Anspeisung des Speicher- ^ über eine Heißwasserleitung 25 Heißwasser entnom- gefäßes 3 mit kaltem Zwischendampf vor dem Zwi-ΐ men, einem ein- oder mehrstufigen Sekundärdampfer- schenüberhitzer, während die Entladung in den heißen ■■' zeuger 12 zugeführt, der die Dampfturbine 2 über die Zwischendampf erfolgt. Vorzugsweise ist wegen der :..'; Arbeitsdampfleitungen 13a, 136 mit Dampf versorgt niedrigen Speisewassertemperatur eine zweite Ent-' Das teilweise abgekühlte Heißwasser wird sodann über 45 Spannungsstufe 156 vorgesehen. ι eine Wasserrückführleitung 14 und eine Speicherwas- Die Fig.6 zeigt eine Ausführung des Erfindungsgeserpumpe 26 zwischen höchstem Speisewasservorwär- dankens für Kraftwerke, bei denen hohe Frischdampfmer 6a und Dampferzeuger 1 in die Speisewasserleitung drücke und hohe Frischdampf- sowie Zwischendampf-6 eingespeist Gleichzeitig wird die Leistung der Speise- Temperaturen vorliegen. Hier wird das vom Speicher 3 :■■ wasserpumpe 27 entsprechend zurückgenommen. 50 kommende Heißwasser nach Durchlaufen einer einzi-In der F i g. 2 ist eine Ausführungsform des Sekundär- gen Entspannungsstufe 15 mit Überhitzer 17 über die dampferzeugers 12 dargestellt, und zwar als zweistufi- Arbeitsdampfleitung 13 vor dem Zwischenüberhitzer 22 ger Entspannungsdampferzeuger mit den Entspannern eingespeist. Zur Beeinflussung des Schluckvermögens 15a, 156 und den zugehörigen Entspannungsarmaturen der Niederdruckflut der Turbine 2 wird ein regelbarer 30a, 306, mit deren Hilfe der Wasserstand in den nach- 55 Teil des zugeführten Dampfes über ein Zwischenübergeschalteten Entspannungsdampferzeugern geregelt hitzer-Bypaßventil 24 geleitet. Diese Ausführung wird, während die Mengenregelung und damit Lei- kommt vorzugsweise für fossilgefeuerte Dampferzeustungsregelung mit Hilfe der Speicherwasserpumpe 26 ger, Sonnen-Dampfkraftwerke, flüssigmetallgekühlte erfolgt. Reaktoren, Fusionsreaktoren und sonstige Dampfer-Die erfindungsgemäßen Anlagen werden folgender- 60 zeuger mit hohen 'Drücken und hohen Überhitzungsmaßen betrieben: Zum Laden des Speichers 3 bei Be- temperaturen in Frage.

trieb des Hauptkreislaufes wird die Fördermenge der In der Fig. 7 ist als Dampferzeuger ein Kernreaktor, Speisepumpe 27 erhöht, die Wasserarmatur 28 in der insbesondere Druckwasserreaktor, vorgesehen. Ein Heißwasserladeleitung 11 geöffnet sowie die Dampfar- Zwischenüberhitzer 22, der mit Frischdampf beheizt ist, matui 29 in der Dampfleitung 8 geöffnet Dabei wird 65 und ein vorgeschalteter Dampftrockner 21 sind vorhanzunächst die Dampfarmatur 29 bis zum Druckausgleich den. Im Überlastfall werden sowohl die Entspannungsund erst anschließend die Wasserarmatur 28 geöffnet. dampferzeuger 15a, 156 über die Heißwasserleitung 25 Die Dampfarmatur 29 wird je nach verfügbarer Über- und die entsprechenden Entspannungsarmaturen 30a,

3Oi, als auch der Wärmeübertrager 18 über die von der
Heißwasserleitung 25 abzweigende Abzweigleitung 19
mit Heißwasser vom Speichergefäß 3 versorgt Das dem
Wärmeübertrager 18 über die Speiseleitung 20 sekundärseitig zugeführte Heißwasser aus Zwischenüberhit- 5 zer 22 und Dampftrockner 21 wird dort verdampft und
sodann über die Ausdarnpfleitung 23 dem Hauptkreislauf vor dem Dampftrockner 21 und Zwischenüberhitzer 22 zugeführt. Das wird durch den eingangs erwähnten Speicherdruck ermöglicht, der über dem Druck des io durch den Zwischenüberhitzer strömenden Dampfes
liegt. Der Nachschub des Dampfes in der Ausdampfleitung 23 gegenüber dem Wasser in Speiseleitung 20 erfolgt durch den Dichteunterschied. Mit 31 ist ein Ausgleichsgefäß bezeichnet. 15

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

20

25

30

35

40

45

50

55

60

Claims

1 2 des Patentanspruchs 1. Patentansprüche: Zur Spitzenlastdeckung ist eine Dampfkraftanlage aus der DE-AS 10 84 274 bekannt Diese Anlage bein-

1. Dampfkraftanlage mit Einrichtung zur Spitzen- haltet eine thermische Speicherung in Form eines Speilastdeckung mittels einer dem Hauptkreislauf züge- 5 chergefäßes mit einem Wasserraum, der mit einem Seordneten thermischen Speicherung in einem Spei- kundärdampferzeuger verbunden ist Dieser Sekundärchergefäß (3), weiches als Hochdruckspeicher ausge- dampferzeuger ist dampfseitig über eine Arbeitsdampfbildet ist und leitung mit der Turbine und wasserseitig über eine Was-

serrückführleitung mit der Speisewasserleitung verbun-

a) welches einen Wasserraum (5) aufweist, der io den. Der Speicher ist als ausgesprochenes Niederdruckbeim Laden mit dem Hauptkreislauf stromab- gefäß stromaufwärts der Speisepumpe angeordnet wäits der Speisewasserpumpe (27) verbunden Dementsprechend erfolgt die Speicherladung mit heiist und beim Entladen mit mindestens einem ßem Niederdruckwasser, welches nach dem letzten Nie-Sekundärdampferzeuger (12) verbunden ist derdruckvorwärmer entnommen wird. Beim Speicher-

b) welches einen Dampf raum (4) aufweist der 15 entladen wird zudem Kaltkondensat von unten in den stromabwärts des Dampferzeugers (1) mit dem Speicher eingeführt Ein Dampfraum ist im Speicher H auptkreislauf verbunden ist nicht vorhanden.