EP0079648B1 - Dampfkraftwerk - Google Patents

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EP0079648B1
EP0079648B1 EP82201400A EP82201400A EP0079648B1 EP 0079648 B1 EP0079648 B1 EP 0079648B1 EP 82201400 A EP82201400 A EP 82201400A EP 82201400 A EP82201400 A EP 82201400A EP 0079648 B1 EP0079648 B1 EP 0079648B1
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EP
European Patent Office
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coolant
intercooler
heat exchanger
circuit
cooled
Prior art date
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EP82201400A
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English (en)
French (fr)
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EP0079648A1 (de
Inventor
Andreas Brand
Hans Kogler
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BBC Brown Boveri AG Switzerland
Original Assignee
BBC Brown Boveri AG Switzerland
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Publication date
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K27/00—Plants for converting heat or fluid energy into mechanical energy, not otherwise provided for
    • F01K27/02—Plants modified to use their waste heat, other than that of exhaust, e.g. engine-friction heat

Definitions

  • the present invention relates to a steam power plant according to the preamble of the claim.
  • a steam power plant with a closed intermediate cooling circuit is known (Brown Boveri messages 8-79, page 533).
  • the heat absorbed by the cooled parts of the system and given off to a secondary cooling water is then passed on to the atmosphere, which means thermodynamically a loss and represents an environmental impact.
  • a steam power plant is known from US-A-1 938 077 with a cooling circuit for the system components to be cooled and an intercooler acted upon by a secondary coolant.
  • the cooling water is fed directly into the boiler circuit, in which it is finally cooled; however, part of the cooling water is cooled in parallel in the intercooler, for which purpose an adjustable three-way mixing valve is available.
  • a steam power value of the type mentioned at the outset is known from US-A-1 741 605.
  • the regenerative heat exchanger arranged in the main circuit between the condenser and preheater is acted upon directly by the medium to be cooled, here generator cooling air.
  • the intermediate cooler cooled by an auxiliary coolant, is connected in series to the regenerative heat exchanger on the air side.
  • the latter is permanently fully loaded with the medium to be cooled and can be overloaded as a result. If one were to connect it in parallel, the throughput of the secondary coolant would have to be regulated in order to achieve a desired cooling air temperature.
  • the advantage of the invention is to be seen in that the process efficiency of the main circuit can be improved or the usable power output can be increased, with adequate cooling of the corresponding system components being ensured regardless of the particular turbine operation.
  • the intermediate cooling circuit 1, 1 there is an intermediate cooling circuit with a circulating pump 4, which works independently of the working medium of a main circuit 12 and of the condenser coolant 17.
  • the system components 2, 3 to be cooled for example plain bearings, pumps or the like, and the intercooler 7 in a closed circuit are flowed through by water as the intermediate coolant.
  • the intercooler 7 the waste heat is given off to the secondary coolant, for example river water.
  • a regenerative heat exchanger 8 is arranged in the main circuit 12. Because of the prevailing temperatures, this is switched into the main condensate line 18 between the main condensate pump 14 following the condenser 13 and the preheating line 16, which is only indicated. On the coolant side, this regenerative heat exchanger 8 branches off from the intercooling circuit 1 via the line 1 ', between the circulating pump 4 and the intercooler 7 Components 2, 3 are mixed with the medium that may have cooled in the intercooler 7.
  • the regenerative heat exchanger 8 and intercooler 7 are therefore connected in parallel the temperature is reduced by known means at a measuring point 11, which is arranged downstream of the reunification point in such a way that the two partial flows are mixed well entiles 5 controls.
  • the three-way valve 5 is located at the point in the intermediate cooling circuit 1 at which the line 1 'branches off to the regenerative heat exchanger 8. The coolant heated in the system components can now only give off its heat in the regenerative heat exchanger 8, which means complete recovery.
  • the portion of the capacity which exceeds the capacity is fed to the intercooler 7 and, as is known, is cooled therein to the lowest possible temperature with secondary coolant 19.
  • the decisive factor for the distribution of the volume flows in the three-way valve 5 is in any case the inlet temperature of the coolant upstream of the system components 2, 3, which is to be kept as constant as possible according to their needs for uniform and sufficient cooling. This cooling is thus guaranteed regardless of the respective system status, with depending on the load given, the condenser coolant temperature and the secondary coolant temperature Maximum waste heat is recuperated and a minimum of waste heat is released into the environment.
  • the arrangement according to the invention will be used particularly advantageously where relatively cold coolant 17 is available for the turbine condenser 13.
  • relatively cold coolant 17 is available for the turbine condenser 13.
  • the regenerative heat exchanger 8 the more heat can be transferred from the system components 2, 3, the colder the main condensate.
  • the intermediate coolant For example, in a 220 MW system under full load and a condenser coolant temperature of 8 ° C, around 40% of the heat absorbed by the intermediate coolant can be released to the main condensate.

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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Dampfkraftwerk gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruches.
  • Ein Dampfkraftwerk mit einem geschlossenen Zwischenkühlkreis ist bekannt (Brown Boveri-Mitteilungen 8-79, Seite 533). Die von den gekühlten Anlageteilen aufgenommene und an ein Nebenkühlwasser abgegebene Wärme wird hierbei an die Atmosphäre weitergeleitet, was thermodynamisch einen Verlust bedeutet und eine Umweltbelastung darstellt.
  • Ferner ist aus der US-A-1 938 077 ein Dampfkraftwerk bekannt mit einem Kühlkreislauf für die zu kühlenden Anlage-Komponenten und einem von einem Nebenkühlmittel beaufschlagten Zwischenkühler. Das Kühlwasser wird hier direkt in den Kesselkreislauf eingeführt, in welchem es schliesslich gekühlt wird ; ein Teil des Kühlwassers aber wird parallel im Zwischenkühler gekühlt, zu weichem Zweck ein regelbares Dreiwegemischventil vorhanden ist.
  • Ein Dampfkraftwert der eingangs genannten Art ist bekannt aus der US-A-1 741 605. Hierbei wird der im Hauptkreislauf zwischen Kondensator und Vormärmer angeordnete Regenerativ-Wärmetauscher unmittelbar vom zu kühlenden Medium, hier Generatorkühlluft beaufschlagt. In diesem Zwischenkühlkreis ist der von einem Nebenkühlmittel gekühlte Zwischenkühler luftseitig in Serie zum Regenerativ-Wärmetauscher geschaltet. Letzterer wird permanent voll vom zu kühlenden Medium beaufschlagt und kann dadurch überlastet werden. Würde man ihn parallel schalten, so müsste zur Erzielung einer gewünschten Kühllufttemperatur der Durchsatz des Nebenkühlmittels geregelt werden.
  • Es ist deshalb die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, in einem Dampfkraftwerk die Kühlung der Anlagenkomponenten so auszulegen, dass deren Abwärme zumindest teilweise rekuperiert werden kann, ohne dass zusätzliche Regeleingriffe, z. B. über das Nebenkühlmittel, notwendig sind.
  • Die vorgenannte Aufgabe wird erfindungsgemäss durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches gelöst.
  • Der Vorteil der Erfindung ist darin zu sehen, dass der Prozesswirkungsgrad des Hauptkreislaufes verbessert oder die abgegebene Nutzleistung erhöht werden kann, wobei unabhängig vom jeweiligen Turbinenbetrieb die ausreichende Kühlung der entsprechenden Anlagenkomponenten gewährleistet ist.
  • In der Zeichnung ist anhand eines Schaltschemas ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemässen Anordnung in einem Dampfkraftwerk gezeigt, wobei alle zum Verständnis der Erfindung nicht erforderlichen Teile weggelassen wurden. So wird vom Turbinenkreis nur das sogenannte « kalte Ende vereinfacht dargestellt.
  • Es ist mit 1 ein Zwischenkühlkreislauf mit einer Umwälzpumpe 4 bezeichnet, welcher unabhängig vom Arbeitsmittel eines Hauptkreislaufes 12 und vom Kondensator-Kühlmittel 17 arbeitet. In den Zwischenkühlkreislauf 1, 1' sind die zu kühlenden Anlagenkomponenten 2, 3, beispielsweise Gleitlager, Pumpen o. ä. und der Zwischenkühler 7 in geschlossenem Kreislauf von Wasser als Zwischenkühlmittel durchströmt. Im Zwischenkühler 7 wird die Abwärme an das Nebenkühlmittel, beispielsweise Flusswasser abgegeben.
  • Um einen Teil dieser Abwärme rückgewinnen zu können, wird im Hauptkreislauf 12 ein Regenerativ-Wärmetauscher 8 angeordnet. Dieser wird aufgrund der vorherrschenden Temperaturen in die Hauptkondensatleitung 18 zwischen der auf den Kondensator 13 folgenden Hauptkondensatpumpe 14 und der nur angedeuteten Vorwärmstrasse 16 geschaltet. Kühlmittelseitig zweigt dieser Regenerativ-Wärmetauscher 8 über die Leitung 1' vom Zwischenkühlkreislauf 1 ab, zwischen der Umwälzpumpe 4 und dem Zwischenkühler 7. Abströmseitig wird das seine Wärme abgebende Kühlmittel über die Leitung 1" in den Zwischenkühlkreis 1 zurückgeführt, wo es vor den zu kühlenden Komponenten 2, 3 dem gegebenenfalls im Zwischenkühler 7 abgekühlten Medium beigemischt wird. Regenerativ-Wärmetauscher 8 und Zwischenkühler 7 sind somit parallel geschaltet. Die Aufteilung der die beiden Apparate 7, 8 durchströmenden Kühlmittelströme erfolgt in Funktion der Kühlmitteltemperatur vor den zu kühlenden Anlagekomponenten. Hierzu wird die Temperatur mit bekannten Mitteln an einer Mess-Stelle 11 abgenommen, welche stromabwärts der Wiedervereinigungsstelle so angeordnet ist, dass die beiden Teilströme gut durchmischt sind. Das Messignal wird nach entsprechender Verstärkung über die Steuerleitung 10 einem Regler 6 zugeführt, welcher die Durchflussquerschnitte eines Dreiwegeventiles 5 steuert. Das Dreiwegeventil 5 befindet sich an der Stelle im Zwischenkühlkreis 1, an der die Leitung 1' zum Regenerativ-Wärmetauscher 8 abzweigt. Das in den Anlagekomponenten erwärmte Kühlmittel kann nun ausschliesslich im Regenerativ-Wärmetauscher 8 seine Wärme abgeben, was eine vollständige Rückgewinnung bedeutet.
  • Wenn jedoch dessen Kapazität nicht ausreicht, wird der die Kapazität überschreitende Mengenanteil dem Zwischenkühler 7 zugeleitet und darin wie bekannt mit Nebenkühlmittel 19 auf tiefstmögliche Temperatur abgekühlt. Massgebend für die Aufteilung der Mengenströme im Dreiwege-Ventil 5 ist jedenfalls die Zulauftemperatur des Kühlmittels vor den Anlagekomponenten 2, 3, die entsprechend deren Bedürfnissen nach gleichmässiger und ausreichender Kühlung möglichst konstant zu halten ist. Diese Kühlung ist somit unabhängig vom jeweiligen Anlagenzustand gewährleistet, wobei je nach abgegebener Last, nach Kondensator-Kühlmit-teltemperatur und nach Nebenkühlmitteltemperatur ein Maximum an Abwärme rekuperiert und ein Minimum an Abwärme an die Umwelt abgegeben wird.
  • Die erfindungsgemässe Anordnung wird besonders vorteilhaft dort zur Anwendung kommen, wo für den Turbinenkondensator 13 relativ kaltes Kühlmittel 17 zur Verfügung steht. Durch den Regenerativ-Wärmetauscher 8 kann umsomehr Wärme von den Anlagekomponenten 2, 3 übertragen werden, je kälter das Hauptkondensat ist. So können beispielsweise bei einer 220 MW-Anlage unter Vollast und einer Kondensator-Kühlmitteltemperatur von 8 °C etwa 40 % der vom Zwischenkühlmittel aufgenommenen Wärme an das Hauptkondensat abgegeben werden. Bei entsprechender Auslegung der beiden Apparate beaufschlagen hierbei etwa 85 % des Zwischenkühlmittels den Regenerativ-Wärmetauscher 8, während der Rest den Zwischenkühler 7 durchströmt. Durch diese Massnahme ist eine Erhöhung der Generatorleistung um ca. 250 KW möglich.

Claims (1)

  1. Dampfkraftwerk mit einem unabhängig vom Arbeitsmittel und vom Kondensatorkühlmittel (17) des Hauptkreislaufes (12) arbeitenden Zwischenkühlkreislauf (1), in welchem die zu kühlenden Anlagekomponenten (2, 3) und ein von einem Nebenkühlmittel (19) beaufschlagter Zwischenkühler (7) in geschlossenem Kreis von einem Zwischenkühlmittel durchströmt werden und im Zwischenkühlkreis (1) ein zusätzlicher Regenerativ-Wärmetauscher (8) geschaltet ist, in welchem das Zwischenkühlmittel seine Wärme an das Arbeitsmittel des Hauptkreislaufes (12) abgibt, dadurch gekennzeichnet, dass der Regenerativ-Wärmetauscher (8) parallel zum Zwischenkühler (7) geschaltet ist, wobei für die mengenmässige Aufteilung des in den Anlage- komponenten (2, 3) erwärmten Zwischenkühlmittels auf Zwischenkühler (7) und Regenerativ-Wärmetauscher (8) ein regelbares Dreiwege-Mischventil (5) vorgesehen ist, und wobei ferner als Regelparameter die Temperatur (11) des Zwischenkühlmittels nach erfolgter Wärmeabgabe, Wiedervereinigung und Durchmischung der beiden Teilströme vor den zu Kühlenden Komponenten (2, 3) dient.
EP82201400A 1981-11-16 1982-11-08 Dampfkraftwerk Expired EP0079648B1 (de)

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EP0079648A1 (de) 1983-05-25
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