DE3103431A1 - "dampfkraftwerk" - Google Patents
"dampfkraftwerk"Info
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Description
KRAFTWERK UNION AKTIENGESELLSCHAFT Unser Zeichen
t VPA 81 P 92 0 2DE
Dampfkraftwerk
Die Erfindung betrifft ein Dampfkraftwerk mit einem Dampferzeuger, dem frischdampfseitig eine Dampfturbine
zum Antreiben eines elektrischen Hauptgenerators und rauchgasseitig eine Rauchgasturbine nachgeschaltet sind
und an dem ein Verdichter für die Verbrennungsluft mit einem Verdichter-Antriebsaggregat angeschlossen ist.
Ein derartiges Dampfkraftwerk ist aus Bild 2 auf Seite 310 der Zeitschrift "Brown Boveri Mitteilungen"
7/8-1975, bekannt. Die Rauchgasturbine dieses bekannten Dampfkraftwerkes ist das Verdichter-Antriebsaggregat
des Verdichters für die Verbrennungsluft, mit dessen
Antriebswelle die Antriebswelle der Rauchgasturbine gekoppelt ist. Mit der Antriebswelle des Verdichters
für die Verbrennungsluft ist ferner die Abtriebswelle eines Elektromotors gekoppelt, mit dem dieser Verdichter
in der Anfahrphase des Dampfkraftwerkes betrieben wird.
Das bekannte Dampfkraftwerk hat einen aufgeladenen Dampferzeuger. Der Rauchgasturbine dieses Dampfkraftwerkes
ist eine Rauchgas-Bypaßleitung mit einer Regelklappe parallelgeschaltet. Um das Dampfkraftwerk regelfähig
zu halten, muß bei stationärer Belastung des elektrischen Hauptgenerators ständig eine Rauchgasteilmenge
durch die Bypaßleitung an der Rauchgasturbine
- fe - VPA 81 P 9 2 0 2 DE
vorbei in den Kamin geführt werden. Der Verdichter fördert hierbei genau die für die stationäre Belastung
erforderliche Verbrennungsluftmenge zum Dampferzeuger.
Bei einer Erhöhung der Leistungsanforderung (Solleistung) an den elektrischen Hauptgenerator wird die Durchsatz-Öffnung
an der Regelklappe in der Rauchgasbypaßleitung verringert, so daß sich die Drehzahl von Rauchgasturbine
und Verdichter erhöht und dementsprechend mehr Verbren-"■*>,
10 nungsluft zum Dampferzeuger gefördert wird. Umgekehrt wird die Durchsatzöffnung an der Regelklappe in der
Rauchgasbypaßleitung vergrößert, wenn die Belastung des
elektrischen Hauptgenerators absinkt, so daß sich die Drehzahl von Rauchgasturbine und Verdichter verringert.
15
Wegen des insbesondere im stationären Betrieb durch die Rauchgasbypaßleitung ständig ungenutzt abströmenden
Rauchgasteilstromes ist der Gesamtwirkungsgrad des bekannten Dampfkraftwerkes beeinträchtigt.
20
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Dampfkraftwerk der eingangs erwähnten Art mit guter Regelfähigkeit
und verbessertem Gesamtwirkungsgrad zu schaffen.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist ein solches Dampfkraftwerk erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß die Rauchgasturbine
das vom Verdichter getrennte Antriebsaggregat für einen elektrischen Zusatzgenerator ist.
Da so die getrennten Antriebsaggregate für den elektrischen Zusatzgenerator und den Verdichter für die Verbrennungsluft
verschiedene Drehzahl haben können, können das Verdichter-Antriebsaggregat und der Verdichter beliebige
Drehzahl haben und damit stets genau die der
-V - VPA 8t Ρ 92 0 2 DE
Solleistung des elektrischen Hauptgenerators entsprechende Verbrennungsluftmenge in den Dampferzeuger
fördern.
Zugleich kann dieser Dampferzeuger aber so ausgelegt sein, daß die ihn verlassenden Rauchgase eine wesentlich
höhere Temperatur haben als dies zulässig wäre, wenn die Rauchgasturbine das Antriebsaggregat des Verdichters wäre.
Infolge .der erhöhten Rauchgastemperatur ist es möglich,
den elektrischen Zusatzgenerator, der Leistung in das elektrische Netz einspeisen kann, mit der Rauchgasturbine
anzutreiben und dadurch den Gesamtwirkungsgrad des Dampfkraftwerkes zu verbessern.
Weil der Verdichter für die Verbrennungsluft nicht mit der Rauchgasturbine gekoppelt ist und unabhängig von
dieser vom gesonderten Verdichter-Antriebsaggregat angetrieben wird, dessen Drehzahl ohne oder mit nur geringer
Verzögerung einer veränderten Solleistung des elektrischen Hauptgenerators angepaßt werden kann, ist auch
eine gute Regelfähigkeit dea Dampfkraftwerkes gewährleistet.
In günstiger Weise ist dem elektrischen Hauptgenerator eine Regeleinrichtung zugeordnet mit einem Stellorgan,
welches die Drehzahl des Verdichter-Antriebsaggregates in Abhängigkeit von der durch die Differenz zwischen
Solleistung und Istleistung des elektrischen Hauptgenerators gebildeten Regelabweichung beeinflußt.
Die Erfindung und ihre Vorteile seien anhand der Zeichnung an zwei Ausführungsbeispielen näher erläutert:
- 4 - VPA 81 P 9 2 0 2 DE
Fig. 1 und Fig. 2 zeigen schematisch den Schaltplan von zwei Dampfkraftwerken.
Das Dampfkraftwerk nach Fig. 1 weist einen Durchlaufdampferzeuger
3 und eine Dampfturbine 8 auf, die an einer vom Dampferzeuger 3 abgehenden Frischdampfleitung 18
angeschlossen ist. Beim Durchlaufdampferzeuger 3 handelt
es sich um einen sogenannten aufladbaren Dampferzeuger, in dem eine Wirbelschicht aus Kohlestaub verfeuert wird,
welcher einen Absorbenten, wie beispielsweise Kalkstein oder Dolomit, enthält. Die Zuführeinrichtung für diesen
Kohlestaub ist in der Zeichnung nicht dargestellt.
Das Aufladen des Dampferzeugers 3 mit Verbrennungsluft erfolgt durch einen Verdichter 1 für die Verbrennungsluft,
der an der Verbrennungsluftzuleitung 19 des Dampferzeugers 3 angeschlossen ist.
Der Dampfturbine 8 ist ein Kondensator 10 für den entspannten Dampf mit einer Kondensatpumpe 11 nachgesehaltet,
die das Kondensat über eine Niederdruckvor-. wärmstufe 13 in einen Speisewasserbehälter 14 pumpt, der
zugleich als Entgaser wirksam ist. Am Speisewasserbehälter 14 ist eine Speisewasserpumpe 15 mit nachgeschaltetem
Speisewasservorwärmer 16 angeschlossen, der in der Speisewasserzuleitung 20 des Dampferzeugers 3
liegt.
In der Rauchgasableitung 21 des Dampferzeugers 3 liegt ein Staubabscheider 4, dem eine Rauchgasturbine 5
nachgeschaltet ist. Diese Rauchgasturbine 5 ist das vom Verdichter 1 getrennte Antriebsaggregat eines elektrischen
Zusatzgenerators 6, mit dem sie gekoppelt ist und mit dem sie zusammen einen Turbosatz bildet.
VPA 81 P 9 2 0 2 DE
Als Antriebsaggregat 2 für den Verdichter 1 ist eine Zusatzdampfturbine vorgesehen, die über eine Frischdampfleitung
22 mit der vom Dampferzeuger 3 zur Dampfturbine 8 abgehenden Frischdampfleitung 18 verbunden
ist. An dieser Zusatzdampfturbine ist abdampfseitig ein
Kondensator 7 für den entspannten Dampf mit nachgeschalteter Kondensatpumpe 12 angeschlossen. Die Kondensatpumpe
12 liegt ebenfalls am Kondensateingang der Niederdruckvorwärmstufe 13·
In der Frischdampfleitung 22 zu der das Antriebsaggregat 2 für den Verdichter 1 darstellenden Zusatzdampfturbine
liegt ein an einem Regler 25 angeschlossenes Stellorgan 17, welches im vorliegenden Fall ein Ventil ist. An
diesem Regler 25 ist ferner ein Fühler 26 für die Istleistung eines elektrischen Hauptgenerators 9 angeschlossen.
Dieser elektrische Hauptgenerator 9 wird von der Dampfturbine 8 angetrieben, mit der er gekoppelt
ist. Am Regler 25 ist ferner ein Geber 27 für die Solleistung P0 des elektrischen Hauptgenerators 9 ange-
schlossen.
Weicht die Istleistung P des elektrischen Hauptgenerators 9 von der Solleistung Pc ab, so gibt der Regler
einen Öffnungsimpuls an den nichtdargestellten Stellmotor des aus einem Ventil bestehenden Stellorgans 17 ab,
wenn die Istleistung P kleiner als die Solleistung Pg ist, und einen Schließimpuls, wenn die Istleistung P
größer als die Solleistung P0 ist. Dementsprechend wird
die Drehzahl des Verdichters 1 für die Verbrennungsluft und damit auch die in den Dampferzeuger 3 geförderte
Verbrennungsluftmenge erhöht oder verringert. Synchron
- S - VPA 81 P 9 2 0 2 DE
hierzu verläuft auch eine vermehrte oder verminderte Zufuhr von Kohlestaub und/oder Speisewasser aus dem
Speisewasserbehälter 14 in den Dampferzeuger 3, so daß die Regelabweichung P8-P schließlich wieder zu Null
wird. Die während der verschiedenen Regelvorgänge sich ändernden Drehzahlen des Verdichters 1 werden also nicht
durch die Rauchgasturbine 5, sondern nur durch die das von der Rauchgasturbine 5 getrennte Antriebsaggregat 2
des Verdichters 1 darstellende Zusatzdampfturbine aufgebracht.
Da die Rauchgasturbine 5 nicht mit dem Verdichter 1 gekoppelt ist und daher ihre Drehzahl nicht dem Leistungsbedarf des Verdichters 1 angepaßt zu sein braucht, kann
der Dampferzeuger 3 so ausgelegt sein, daß die ihn durch die Rauchgasableitung 21 verlassenden Rauchgase eine
optimal hohe Temperatur haben, wodurch der Wirkungsgrad des gesamten Dampfkraftwerkes verbessert ist.
Mit der Welle des Verdichters 1 für die Verbrennungsluft und der das Antriebsaggregat 2 für diesen Verdichter
1 darstellenden Zusatzdampfturbine kann über eine Kupplung 23 noch ein Elektromotor 24 gekoppelt sein, der
in der Anfahrphase des Dampfkraftwerkes den Verdichter antreibt. Ferner braucht der Frischdampf für die Zusatzdampfturbine
nicht unmittelbar aus dem Dampferzeuger 3 zu stammen, sondern kann auch aus einer der verschiedenen
Druckstufen der Dampfturbine 8 entnommen werden.
Das Antriebsaggregat 2 für den Verdichter 1 kann auch
nur aus einem Elektromotor bestehen, dessen Speisestromleitung in Serie mit einem variablen Ohm1sehen
- > - VPA 81 P 9-2 0 2 DE
Widerstand geschaltet ist, welcher als Stellorgan für den Regler 25 dient.
Das Dampfkraftwerk nach Fig. 2, in der gleiche Teile die gleichen Bezugszeichen wie in Fig. 1 haben, unterscheidet
sich vom Dampfkraftwerk nach Fig. 1 nur dadurch, daß das Verdichterantriebsaggregat 2 aus einer
zusätzlichen Gasturbine besteht, die dem Dampferzeuger nachgeschaltet ist, d.h. ebenfalls an der Rauchgasableitung
21 über ein aus einer Regelklappe bestehendes Stellorgan 17 angeschlossen ist, welches dem Regler
zugeordnet 1st und welches bei erhöhter Solleistung des elektrischen Hauptgenerators 9 entsprechend mehr geöffnet
und bei verringerter Solleistung entsprechend mehr geschlossen wird. Ferner ist der mit dem elektrischen
Zusatzgenerator 6 gekoppelten Rauchgasturbine noch eine Stellklappe 28 vorgeschaltet, die beim Anfahren
des Dampfkraftwerkes geschlossen sein kann und dadurch die Rauchgasturbine 5 von der Rauchgasableitung 21
trennt.
Die das Verdichterantriebsaggregat 2 darstellende zusätzliche Gasturbine kann in vorteilhafter Weise verhältnismäßig
schnell angefahren werden.
2 Figuren
5 Patentansprüche
Claims (5)
- "— ··' - 3103A31- μ - VPA 81 P 9 2 0 2 DEPatentansprücheHJ Dampfkraftwerk mit einem Dampferzeuger, dem frischdampfseitig eine Dampfturbine zum Antreiben eines elektrischen Hauptgenerators und rauchgasseitig eine Rauchgasturbine nachgeschaltet sind und an dem ein Verdichter für die Verbrennungsluft mit einem Verdichter-Antriebsaggregat angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet , daß die Rauchgasturbine (5) das vom Verdichter (1) getrennte Antriebsaggregat für einen elektrischen Zusatzgenerator (6) ist.
- 2. Dampfkraftwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem elektrischen Hauptgenerator (9) ein Regler (25) zugeordnet ist mit einem Stellorgan (17), welches die Drehzahl de3 Verdichter-Antriebsaggregates (2) in Abhängigkeit von der durch . die Differenz zwischen Solleistung (P_) und Istleistung (P) des elektrischen Hauptgenerators (9) gebildeten Regelabweichung beeinflußt.
- 3. Dampfkraftwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verdichter-Antriebsaggregat (2) eine Zusatzdampfturbine ist, die der Frischdampfseite des Dampferzeugers (3) nachgeschaltet ist.
- 4. Dampfkraftwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verdichter-Ahtriebsaggregat (2) ein Elektromotor ist.
- 5. Dampfkraftwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß das Verdichter-Antriebsaggregat (2) eine zusätzliche Gasturbine ist, die dem Dampferzeuger (3) rauchgasseitig nachgeschaltet ist.
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1982
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