DE2925514A1

DE2925514A1 - Verfahren und vorrichtung zur gewinnung von nutzenergie aus dem aus einer entspannungsturbine ausstroemenden dampf

Info

Publication number: DE2925514A1
Application number: DE19792925514
Authority: DE
Inventors: Werner Dipl Ing Dr Joesel
Original assignee: GEA Kuehlturmbau und Systemtechnik GmbH
Current assignee: GEA Kuehlturmbau und Systemtechnik GmbH
Priority date: 1979-06-25
Filing date: 1979-06-25
Publication date: 1981-01-15

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Gewinnung von Nutzenergie
aus dem aus einer Entspannungsturbine ausströmenden Dampf Die Erfindung betrifft einerseits ein Verfahren zur Gewinnung von Nutzenergie aus dem aus einer Entspannungsturbine ausströmenden Dampf.
Andererseits richtet sich die Erfindung auf eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.
In Dampfkraftwerken wird der aus der Entspannungsturbine austretende Abdampf bei konstanter Temperatur durch einen aus Wasser oder Luft bestehenden Kühlmittelstrom kondensiert. Die Eintrittstemperatur des Kühlmittels in den Kondensator, in der Regel aus praktischen Gründen ein Oberflächenkondensator, ist dabei normalerweise vorgegeben und wird von der Kondensationswärme während der Kondensierung auf die Austrittstemperatur erhöht.
Es ist bekannt, daß die Menge an über die Entspannungsturbine gewinnbarer elektrischer Energie umso größer ist, je tiefer die Kondensationstemperatur des Dampfs gesenkt werden kann. Indessen müssen die Wärmeaustauschflächen des Kondensators und damit seine Gestehungskosten bei vorgegebener Temperatur des Kühlmittelstroms zwangaäufig größer werden, wenn die Temperatur des zu kondensierenden Dampfs auf ein niedrigeres Niveau gesenkt werden soll. Ursache hierfür bildet die Differenz der Kühlmitteltemperatur zur KonCLensationstemperatur des Dampfs, welche die für den Wärnieübergang treibende Temperaturdifferenz darstellt. Hieraus folgert, daß dem Bestreben, die Kondemationstemperatur des Dampfs abzusenken, um eine größere Ausbeute an elektrischer Energie zu erzielen dadurch Grenzen gesetzt sind, daß mit zunehmender Temperaturabsenkung eine überproportionale Vergrößerung der Wärmeaustauschfiächen des Kondensators und damit naturgemäß eine Erhöhung der Gestehungskosten des Kondensators verbunden sind.
Bei den bislang bekanntgewordenen Stufenkondensatoren wird die Kondensationstemperatur nur am Kühlmitteleintritt abgesenkt, wo ein genügend großes Temperaturgefälle zur Verfügung steht, während am Kühlmittelaustritt die Kondensationstemperatur beibehalten wird. Der Nachteil dieses Verfahrens besteht darin, daß zwei mechanisch getrennte Niederdruckteile bei der Turbine erforderlich sind, was nur bei großen Turbinen wirtschaftlich sinnvoll ist.
Der Erfindung liegt demgemäß die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung aufzuzeigen, zusätzliche Nutzenergie auch bei einflutigen Entspannungsturbinen zu gewinnen.
Was den verfahrensmäßigen Teil dieser Aufgabe anhang; so besteht dessen Lösung nach der Erfindung in den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1.
Nach der Erfindung wird also der aus der Entspannungsturbine nach der letzten Stufe austretende Abdampf in mindestens zwei Teildampfströme verzweigt. Der eine Abdampfstrom wird hierbei, wie bisher üblich, in einem Kondensator von einem Kühlmittelstrom kondensiert. Der aus dem Kondensator austretende Kühlmittelstrom ist dann um die Kondensationswärme des Dampf aufgewärmt. Der andere Teildampfstrom wird jedoch nunmehr vor der letzten Kondensationsstufe über eine Wärmekraftmaschine geleitet, wobei Nutzenergie gewonnen wird.
Durch die Erfindung wird folglich über einen vergleichsweise weiten Bereich eine gewissermaßen stufenartige Angleichung der Temperaturkurven des kondensierenden Dampfs einerseits und des sich erwärmenden Kühlmittels andererseits erzielt. Der besondere Vorteil hierbei ist die Gewinnung von zusätzlicher Energie durch Erhöhung des thermodynamischen Wirkungsgrads des Kreisprozesses auch bei einflutigen Entspannungsturbinen.
Eine bevorzugte Ausführungsform des Verfahrens nach der Erfindung kennzeichnet sich dadurch, daß einer der Teildampfströme zunächst einem von einem flüssigen Kühlmittelstrom beaufschlagten kombinierten Kondensator-Verdampfer zugeführt wird, von dem aus das verdampfte Kühlmittel dann einer Entspannungsturbine zugleitet und nach dem Austritt aus der Entspannungsturbine in einer Kühlanlage kondensiert wird. Hierdurch ergibt sich ein zusätzlicher vorteilhafter Nebeneffekt hinsichtlich eines besseren Frostschutzes für die nachgeschalteten Kühlelemente, da bei luftseitiger Hintereinanderschaltung der Kühlanlagen die Kühlluft aufgewärmt wird. Auch besteht jetzt die Möglichkeit einer einfachen Regelung der umgewältzen beziehungsweise geförderten Kühlmittelmenge durch Regelung des dem Kondensator-Verdampfer zugeführten Teildampfstroms und des aus dem Kondensator-Verdampfer der Entspannungsturbine zugeführten Dampfstroms.
Was die Lösung des der Erfindung zugrunde liegenden gegenständlichen Teils der Anlage anlangt, so kennzeichnet sich diese in bevorzugter Weise durch einen Kondensator für einen Teildampfstrom sowie durch einen kombinierten Kondensator-Verdampfer für den anderen Teildampfstrom, in dessen zum Rückkühler führende Ableitung eine einen Generator antreibende Entspannungsturbine eingegliedert ist.
In diesem Zusammenhang besteht eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung darin, daß der Kondensator Bestandteil einer kühlluftbeaufschlagten Trockenkühlanlage bildet.
Ferner ist es nach der Erfindung besonders zweckmäßig, daß der Rückkühler Bestandteil einer Naßkühlanlage ist.
Wenn in diesem Zusammenhang von Wärmeaustauschelementen in Form von Trockenkühlelementen die Rede ist, so wird der Grundgedanke der Erfindung nicht verlassen, wenn unter dem Sammelbegriff Wärmeaustauschelemente sämtliche bekannten Naß- und Trokkenkühler zusammengefaßt werden.
Die Erfindung ist nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
In der Figur ist eine Dampf-Kondensationsanlage im Schema veranschaulicht. Mit 1 ist doei eine Entspannungsturbine bezeichnet, der über eine Leitung 2 Frischdampf zugeführt wird. In der Entspannungsturbine 1 wird der Frischdampf entspannt, wobei die Entspannungsturbine 1 dann einen sromerzeugenden Generator 3 antreibt.
Der die Entspannungsturbine 1 durchströmende Dampf wird nach dem Austritt aus der letzten Entspannungsstufe 4 in zwei Teildampfströme 5 und 6 verzweigt.
Der Teildampfstrom 5 wird einer kühlluftbeaufschlagten Trockenkühlanlage 7 zugeführt und dort kondensiert. Das in der Trockenkühlanlage 7 anfallende Kondensat wird bei 8 abgezogen.
Mit den Pfeilen 9 ist die die Trockenkühlanlage 7 beaufschlagende Kühlluft bezeichnet.
Der andere Teildampfstrom 6 wird in einem kombinierten Kondensator-Verdampfer 10 kondensiert, dem ein flüssiger Kühlmittelstrom 11 zugeführt wird. Im Kondensator-Verdampfer 10 verdampft dann das Kühlmittel, wobei der nunmehr aus dem Kondensator-Verdampfer 10 austretende dampfförmige Kühlmittelstrom 12 einer Entspannungsturbine 13 zugeführt wird, die einen stromerzeugenden Generator 14 antreibt. Der aus der Entspannungsturbine 13 austretende dampfförmige Kühlmittelstrom 12 wird dann in einem Bestandteil einer Naßkühlanlage bildenden Rückkühler 15 von einem Kühlluftstrom 16 kondensiert und das dann dabei anfallende Kondensat in Form des wieder flüssigen Kühlmittelstroms 11 dem Kondensator-Verdampfer 10 zugeführt. Das im Kondensator-Verdampfer 10 anfallende Kondensat wird bei 17 abgezogen.
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Claims

Patentansprüche: Verfahren zur erhöhten Gewinnung von Nutzenergie aus dem aus einer Entspannungsturbine ausströmenden Dampf, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Dampfstrom nach der letzten Entspannungsstufe (LI) in mindestens zwei Teildampfströme (5, 6) verzweigt wird, deren Dampfmengen in jeweils voneinander unabhängigen Kondensatoren (7, 10) nidergeschlagen werden, wobei der einem Kondensator (10) zugeführte Dampfstrom (6) wenigstens teilweise und mindestens mittelbar zum Antrieb einer Wärmekraftmaschine (13) genutzt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß ein Teildampfstrom (6) der Teildampfströme (5, 6) zunächst einem von einem flüssigen Kühlmittelstrom (11) beaufschlagten kombinierten Kondensator-Verdampfer (10) zugeführt wird, von dem aus das verdampfte Kühlmittel (12) dann einer Entspannungsturbine (13) zugeleitet und nach dem Austritt aus der Entspannungsturbine (13) in einer Kühlanlage (15) kondensiert wird.
3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, g e k e n n z e i c h n zu e t d u r c h einen Kondensat tor (7) für einen Teildampfstrom (5) sowie durch einen kombinierten Kondensator-Verdampfer (10) für den anderen Teildampfstrom (6), in dessen zum Rückkühler (15) führende Ableitung (12) eine einen Generator (14) antreibende Entspannungsturbine (13) eingegliedert ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß der Kondensator (7) Bestandteil einer kühlluftbeaufschlagten Trockenkühlanlage bildet.
5. Vorrichtung nach Anspruch 3, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß der Rückkühler (15) Bestandteil einer Naßkühlanlage ist.