DE3133831A1 - Verfahren zur energieoptimalen regelung des verbundes von waermetauschern und den uebrigen teilen eines rechtslaufenden kreisprozesses, insbesondere von trocken- und nasskuehltuermen fuer kraftwerke - Google Patents

Description

• Verfahren zur energleoPtlmalen Regelung des Ver-
• bundes von Wärmetauschern und den übrigen Tellen eines rechtslaufenden Krelsprozesses, Insbesondere von Trocken- und Nasskuhltürmelifur Kraftwerke Die Erfindung betrifft wie beim Hauptpatent das Verfahren, welches die Energieabgabe in Wärmetauschern auch unter unterschiedlichen Bedinguiigen des wärmeaufnehmenden Mediums steuert. Was für ten linkslaufenden Kreisprozess gilt, hat auch beim rechtslaufenden Kreisprozess Bedeutung. Das Regelverfahren hat im Kraftwerksprozess starke Rückwirkungen auf den Wirkungsgrad und damit auf die Energieaufnahme bei vorgegebener Kraftwerksleistung. Die Abwärme des Kraftwerkes muß durch ein Wärmetauschersystem in einem irreversiblen Prozess an die Umgebung (z. B. Luft, Wasser oder Erde) abgegeben werden, wenn nicht das Kraftwerk auch zu Heizzwecken betrieben wird (Wärme-Kraft-Koppelung).
• In diesem Falle ergibt sich ein hohes Kondensationsniveau durch die erforderliche Vorlauftemperatur (Hochu. Niedertemperaturheizungen) mit einer schlechten Turbinenauslastung.
• Mit oder ohne die Koppelung für Heizzwecke sind die regelungstechnischen Probleme des Kraftwerkes für regenerative Speisewasservorwärmung, Zwischenüberhitzung, Brennstoffströme, Luftströme für die Verbrennung, Dampfmengenregulierung durch Bypass und Düsengruppen an den Turbinen bekannt, jedoch werden die variablen meteorologischen Bedingungen - wie Lufttemperatur und Wassertemperatur, rel. Feuchte und Taupunkt - auf der Kondensationsseite regeltechnisch bisher nicht ausreichend berücksichtigt.
• Bei der direkten Kondensation geht der Turbihenabdampf in den zu regelnden Trocken- oder Naßkühler, wobei die erreichbare Kondensationstemperatur Tc meteorologisch unbekannt schwankt. Beim indirekten System der Wärmeabfuhr ist der zu regelnde Wärmetauscher von innen mit Wasser benetzt, welches; im Einspritzkondensator mit dem Abdampf zusammentrifft.
• Der Trocken- oder Naßkühlturm für das direkte oder indirekte System ist nur eine der wichtigsten Stellen zur Optimierung des Kraftwerksprozesses.
• Der Erfindung liegt deshalb die Lösung der Aufgabe zugrunde, das Niveau des Wärmetransportes in den Wärmetauscher kontinuierlich so zu steuern, daß der Wirkungsgrad der Anlage bei wechselnden inneren und äußeren Bedingungen und unter Berücksichtigung der Bauart der Einzelteile ständig in Richtung des Optimums verbessert wird. Angewendet auf das Beispiel eines.
• Trocken- oder Naßkühlturmes liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, das Kondensations-Niveau des rechtslaufenden Kreisprozesses so einzuregeln, daß die Eflergieaufnahme zur Aufrechterhaltung der Stoffströme im Kühlturm das Gesamtenergie-Optimum nicht übersteigt.
• Die Aufgabe wird, wie in der Hauptanmeldunge--dadurch gelöst, daß bei bestmöglicher Ausnutzung des-Wärmetauschers im Kühlturm der Unterschied zwischen den Temperaturen des wärmeaufnehmenden Mediums und dem abgebenden Medium möglichst klein gehalten wird.
• Erfindungsgemäß regelt das Verfahren die Kaitwassertemperatur für den (Einspritz-) Kondensator kontinuierlich so nah an die jeweilige Feuchtkugeltemperatur heran, wie es nach Bauart des Wärmetauschers in Abhängigkeit von Austauschfläche, Wasser- u. Luftmenge sinnvoll ist. Dazu werden mit Meßwertaufnehmern Feuchtlufttemperaturen und Trockenlufttemperaturen gemessen und zur Steuerung und Regelung der Luft- und Wassermengen weiter verarbeitet.
• Die mit der Erf.indung erzielbaren Vorteile bestehen darin, daß das Niveau der Wärmeabgabe und damit auch das Niveau der Verflüssigung (Turbinenenddruck) kontinuierlich so weit abgesenkt werden kann, wie es nach den Außenbedngungen möglich ist. Dies überwindet auch im Kraftwerksprozess die üblichen Festeinstellungen, bei denen über lange Perioden der Betriebsdauer die möglichen Energieeinsparungen ungenützt bleiben.
• Als Ausführungsbeispiel für dieses Regelsystem kann ein Wasserrückkühlwerk (Naßkühlturm) benutzt werden, wie es in Figur II des Hauptpatentes dargestellt ist: - dem schwankenden Verlauf von der Feuchtkugeltemperatur Tf wird mit dem Kühlgrenzabstand C2 die Soll-Temperatur TsOllzugeordnet-- der Kühlgrenzabstand stellt sich bei einem eingeregelten Zustand als Differenz zwischen Feuchtkugeltemperatur Tf und Kaltwassertemperatur TWu .
• - die Bandbreite ist die Abweichung C1 der Kaltwassertemperatur TWu von der Solltemperatur m soll -- die Temperatur C verhindert das weitere Absenken unter eine einstellbare Grenze, um z.B. Einfrierungen zu verhindern.
• Das Niveau des Wärmeaustausches wird also erfindungsgemäß durch die Regulierung der Luft- und Wassermengen in Abhängigkeit der meteorologischen Außenbedingungen geregelt.

Claims (4)

1. Patentansprüche 1. Verfahren zur energieoptimalen Regelung des Verbundsystems von Wärmetauschern und den übrigen Teilen eines rechtslaufenden Kreisprozesses, insbesondere Verfahren zur energieoptimalen Regelung von Kühltürmen im Clausius - Rankine - Prozess, gekennzeichnet durch die automatische Einstellung des günstigsten Betriebszustandes für diesen Wärmetauscher durch die richtige Zuordnung von Austauschniveau und Stoffmengen der austauschenden Medien, wobei dieser günstigste Betriebszustand des Kühlturmes durch dieses Verfahren kontinuierlich und durch Variation von den beteiligten Wasser-und Luftmengen einreguliert wird, dergestalt, daß die Lufttemperatur T1 und der Taupunkt T (oder Tf) mittels eines Messgerätes gemessen wird und zuzüglich einer variablen Temperaturdifferenz C2 zur Berücksichtigung des trockenen (Tc - T1) oder nassen (Twu - T1) Kühlgrenzabstandes als Vorgabetemperatur Twu im Naßbetrieb oder für die Regelung der Kondensationstemperatur T c im Trockenbetrieb benutzt wird, die ihrerseits in der einstellbaren Bandbreite C1 von der Vorgabetemperatur Tsoll abweichen kann, ehe es zu einem Steuerimpuls zur Veränderung der Massenströme von Luft ml und Wasser mw kommt.
2. 2. Verfahren nach Anspruch I dadurch gekennzeichnet, daß die Menge des Luftstromes ml im Kühl turmbe trieb durch Steuer-oder Regelimpulse so eingestellt wird, daß einerseits der bauartbestimmende Kühlgrenzabstand durch Erhöhung der Luftmenge ml erreicht wird und andererseits die Antriebsenergie P3 zur Umwälzung der Luftmengen nach Erreichen des bauartbestimmten nassen und trockenen Kühlgrenzabstandes entsprechend dem Energieminimum für die Gesamtanlage nicht überschritten wird.
3. 3. Verfahren nach Anspruch I und ist dadurch gekenn zeichnet, daß die Menge des umlaufenden Wasserstromes im Naßkühlbetrieb so einreguliert wird, daß die bauartbestimste Kühlbreite (Two - T) durch Erhöhung der Wassermenge und Regendichte. ausgenutzt werden kann.
4. 4. Verfahren nach einer der vorgenannten Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß der Betriebsbereich des Naß- oder Trockenkühlturmes durch Steuer- oder Regelimpulse zur Regulierung von Luft- und Wassermengen so gegeben werden, daß eine weitere variable untere und obere Grenze nicht verlassen wird, um Grenzzustände zu vermeiden, die Teilfunktionen der Gesamtanlage gefährden.