DE4447044C1 - Verfahren zur Verminderung der Anfahrverluste eines Kraftwerksblockes - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verminderung der Anfahrverluste eines Kraftwerksblockes, wobei im Wasser­ dampfkreis wasserseitig dem Speisewasserbehälter zumindest ein Niederdruckvorwärmer vorgeschaltet und dampfseitig der Hochdruck-Turbinenstufe ein Zwischenüberhitzer nachgeschaltet ist.

Bei konventionell betriebenen Kraftwerksblöcken müssen während der Anfahrphasen große Dampfmengen unter Umgehung der Turbinengruppe über den Kondensator gefahren werden. Über das Kondensatorkühlwasser und den Kühlturm werden dabei enorme Wärmemengen ungenutzt in die Atmosphäre abgegeben, während andererseits große Mengen fremderzeugten Dampfes - z. B. in einem Hilfskessel - zur Vorwärmung des Speisewassers bereitgestellt werden müssen.

Insbesondere bei Kraftwerksblöcken großer Leistung können die Anfahrzeiten, abhängig vom Anlagenzustand, bis zu einer Stunde und mehr betragen. Viele konventionelle Kraftwerks­ blöcke müssen zudem regelmäßig an den Wochenenden oder nachts abgefahren werden, so daß die während der Anfahrphasen ungenutzt abgegebene Wärmeenergie einen bedeutenden Anteil der insgesamt ungenutzten Wärmeenergie ausmachen kann.

Bei der aus der DE-AS 15 51 261 bekannten Anlage eines Entnahme- Heizkraftwerkes wird während des normalen Lastbetriebes ein Wärmeüberträger eines Fernwärmenetzes mit hinter dem Zwischen­ überhitzer abgezweigten Dampf beaufschlagt. Gegenstand der DE-AS 15 51 261 ist ein spezielles Regelsystem zur automatischen Anpassung der Kesselleistung an die abgeforderten elektrischen bzw. thermischen Leistungen.

Einen Hinweis zur Verringerung der in einem Kraftwerksblock während der Anfahrphase anfallenden Verluste bzw. zur Nutzung von Anfahrdampf zur Speisewasservorwärmung kann der DE-AS 15 51 261 nicht entnommen werden.

Zur Verringerung der Anfahrverluste in Kraftwerksblöcken ist es bereits bekannt, nach Erreichen eines gewissen Druckes im Zwischenüberhitzer, bei üblichen Kraftwerksblöcken etwa 5 bar, Anfahrdampf teilweise zur Vorwärmung des Speisewassers zu nutzen. Dazu wird dem Wasser-Dampfkreis hinter dem Dampferzeuger aus der die Hochdruckturbine umfahrenden Bypassleitung, also vor dem Zwischenüberhitzer, eine Dampf-Teilmenge entnommen und als Heizmedium z. B. einem wasserseitig zwischen dem Speisewasserbehälter und dem Dampferzeuger angeordneten Hochdruckvorwärmer zugeführt.

Eine solche Anlage ist beispielsweise aus der CH 633 348 A5 bekannt.

Die Nachteile dieser Verfahrensweise sind:

• - bis zum vorgegebenen Druck im Zwischenüberhitzer von z. B. 5 bar wird die Kondensationswärme des Anfahr­ dampfes weiterhin ungenutzt in die Atmosphäre abgege­ ben, während zur Speisewasservorwärmung benötigter Fremddampf unter Einsatz zusätzlicher Primärenergie bereitgestellt werden muß,
• - bei Abzweigung von Anfahrdampf vor dem Zwischenüber­ hitzer fehlt der abgezweigte Dampfanteil zur Kühlung des Zwischenüberhitzers. Es kann somit nur ein be­ grenzter Anteil des Anfahrdampfes genutzt werden. Der Wärmeinhalt des über den Zwischenüberhitzer geführten Dampfanteiles geht weiterhin ungenutzt verloren.

Eine in der CH 633 348 A5 zusätzlich vorgesehene Bypass­ leitung, die den Ausgang der Hochdruckturbine unter Um­ gehung des Zwischenüberhitzers unmittelbar mit dem Kondensator verbindet, soll dazu dienen, z. B. bei Lastab­ schaltungen die Druckverhältnisse in Kessel, Hochdrucktur­ bine und Zwischenüberhitzer besser und schneller anpas­ sen zu können. Die Kondensationswärme des über diese Lei­ tung geführten Dampfes wird jedoch über das Kondensator­ kühlwasser wiederum ungenutzt in die Atmosphäre abgegeben und kann somit nicht zur Verringerung von während der An­ fahrphase anfallenden Verlusten beitragen.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die­ se Nachteile zu vermeiden und so die Anfahrverluste weiter zu reduzieren.

Bei einem Verfahren der eingangs genannten Art wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß während der Anfahrphase dem Wasser-Dampfkreis nach dem Zwischenüberhitzer Dampf entnom­ men und über eine Druckreduzierstation einem dem Speisewas­ serbehälter vorgeschalteten Niederdruckvorwärmer zugeführt und zur Vorwärmung des Speisewassers verwendet wird.

Erfindungsgemäß wird somit bereits von Anfang an der er­ zeugte Dampf, auch bei noch geringem Druck, zur Speisewas­ servorwärmung genutzt. Da der Dampf erst nach dem Zwischen­ überhitzer entnommen wird, steht diesem jederzeit die ge­ samte Dampfmenge zur Kühlung zur Verfügung. Eine Begrenzung der Entnahmemenge ist nicht erforderlich. Durch diese frühe Nutzung des Anfahrdampfes wird der Bedarf an fremderzeugtem Hilfsdampf wesentlich verringert. Es wird somit auch Pri­ märenergie eingespart, mit dem weiteren Vorteil einer ent­ sprechend verminderten Schadstoffemission. Die bei herkömm­ licher Verfahrensweise im Kondensator vernichtete bzw. über den Kühlturm abgeleitete Kondensationswärme des Anfahrdamp­ fes kann bei der erfindungsgemäßen Verfahrensweise weitge­ hend genutzt werden. Zu der Energieersparnis trägt auch bei, daß die Temperatur des im Niederdruckvorwärmer anfal­ lenden und in die Kondensatleitung zurückgeführten Neben­ kondensates höher ist als die Kondensattemperatur im Hot­ well des Kondensators.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird anhand des in der Figur vereinfacht dargestellten Wasser-Dampfkreises eines Kraft­ werksblockes weiter erläutert.

Wesentliche Elemente des Wasser-Dampfkreises eines Kraft­ werksblockes sind eine Turbinengruppe mit Hochdruckturbine 1, Mitteldruckturbine 2 und Niederdruckturbine 3, ein Kon­ densator 4, eine oder mehrere Niederdruckvorwärmer 5, ein Speisewasserbehälter 6, ein oder mehrere Hochdruckvorwärmer 7, ein Dampferzeuger 8 sowie ein Zwischenüberhitzer 9.

Während des normalen Lastbetriebes des Kraftwerksblockes wird der im Dampferzeuger 8 erzeugte Dampf in der Hoch­ druckturbine 1 entspannt. Der aus der Hochdruckturbine 1 austretende Dampf wird über Leitungen 10, 11 über den Zwi­ schenüberhitzer 9 geführt. Der im Zwischenüberhitzer 9 nacherhitzte Dampf wird über Leitung 12 abgeführt und durchströmt nacheinander die Mitteldruckturbine 2 und die Niederdruckturbine 3. Der in der Turbinengruppe entspannte Dampf wird im Kondensator 4 kondensiert, das anfallende Kondensat über Leitung 13 zum Niederdruckvorwärmer 5 ge­ pumpt und dort im Wärmetausch mit über Leitung 14 zugeführ­ tem Entnahmedampf aus der Mitteldruckturbine 2 vorerwärmt und dann in den Speisewasserbehälter 6 gefördert. Es gelangt schließlich wieder über den Hochdruckvorwärmer 7 in den Dampferzeuger 8. Zur Beheizung des Hochdruckvorwärmers 7 dient über Leitung 15 abgezweigter Dampf der zum Zwi­ schenüberhitzer 9 führenden Leitung 10.

Während der Anfahrphase wird bei konventioneller Fahrweise der Anfahrdampf unter Umgehung der Turbinengruppe unmittel­ bar über den Kondensator 4 geleitet. Der aus dem Dampfer­ zeuger 8 austretende Dampf strömt über die Bypassleitung 16 und Leitung 11 unter Umgehung der Hochdruckturbine 1 unmit­ telbar zum Zwischenüberhitzer 9 und dann über die von Lei­ tung 12 abzweigende Bypassleitung 17 und Leitung 18 zum Kondensator 4. Die Beheizung der Niederdruckvorwärmer 5 und Hochdruckvorwärmer 7 erfolgt dabei durch Fremddampf. Ab ei­ nem gewissen Druck, z. B. 5 bar, im Zwischenüberhitzer 9 kann ein Teil des über Leitung 16 geführten Dampfes abge­ zweigt und über Leitung 15 dem Hochdruckvorerhitzer 7 als Heizmedium zugeführt werden. Der größere, durch den Zwi­ schenüberhitzer 9 strömende Dampfteil wird nach wie vor über den Kondensator 4 gefahren.

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wird demgegenüber der aus dem Zwischenüberhitzer 9 austretende Dampf, und zwar von Anfang an, über die Bypassleitungen 17 und 19 in die Entnahmedampfleitung 14 als Heizmedium zum Niederdruckvor­ wärmer 5 geführt. In die Bypassleitung 19 ist eine Druckre­ duzierstation 20 zur Druck- und Temperaturanpassung inte­ griert. Steht nach Ablauf einer gewissen Zeit genügend Dampf zur Verfügung, kann in bekannter Weise auch hier eine Teil-Dampfmenge aus der Bypassleitung 16 vor dem Zwischen­ überhitzer 9 abgezweigt und als Heizmedium dem Hochdruck­ vorerhitzer 7 zugeführt werden.

Bei integrierter Fernwärmeauskoppelung kann zumindest ein Teil des während der Anfahrphase aus dem Zwischenüberhitzer 9 austretenden Dampfes auch unmittelbar zur Beheizung der Wärmetauscher für die Fernwärmeversorgung genutzt werden, so daß unmittelbar ab Blockanfahrt Fernwärme zur Verfügung steht. Die vorgeschlagene Betriebsweise kann darüberhinaus zur Aufrechterhaltung der Fernwärmeversorgung bei Blockstö­ rungen gewählt werden.

Claims (1)

1. Verfahren zur Verminderung der Anfahrverluste eines Kraft­ werksblockes, wobei im Wasser-Dampfkreis wasserseitig dem Speisewasserbehälter zumindest ein Niederdruckvorwärmer vorgeschaltet und dampfseitig der Hochdruck-Turbinenstufe ein Zwischenüberhitzer nachgeschaltet ist, dadurch gekenn­ zeichnet, daß während der Anfahrphase dem Wasser-Dampfkreis nach dem Zwischenüberhitzer (9) Dampf entnommen und über eine Druckreduzierstation (20) einem dem Speisewasserbehäl­ ter (6) vorgeschalteten Niederdruckvorwärmer (5) zugeführt und zur Vorwärmung des Speisewassers verwendet wird.