Die Erfindung betrifft eine Dampfkraftwerksanordnung mit einer
Dampfturbine und einem Dampferzeuger, einem Kondensator
und einer Vorwärmung.
Moderne Kraftwerksanordnungen bzw. Dampfkraftwerke umfassen
eine Vielzahl von Baugruppen, die miteinander in funktionellem
Zusammenhang stehen und ineinander verschachtelt verbaut
sind, um insgesamt eine technisch möglichst optimale Lösungen
zu ergeben. So werden beispielsweise bei Dampfkraftwerken
Kondensatoren unter oder seitlich von einem Niederdruckteil
einer Niederdruckteilturbine angeordnet, damit besonders kurze
Leitungswege realisiert werden können. Eine derartige verschachtelte
Bauweise von Dampfkraftwerken führt jedoch zu Abhängigkeiten
zwischen den verschiedenen Baugruppen, was die
Planung der Gesamtanlage, deren Fertigung und insbesondere
deren Montage erheblich verkompliziert.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine Dampfkraftwerksanordnung
mit einer Dampfturbine zu schaffen, bei der
die oben genannten Nachteile überwunden sind und insbesondere
Kosten bei der Planung und bei der Montage der Gesamtanlage
eingespart werden können.
Die Aufgabe ist erfindungsgemäß mit einer Dampfkraftwerksanordnung
mit einer Dampfturbine und einem Dampferzeuger, einem
Kondensator und einer Vorwärmung gelöst, bei der der Dampferzeuger,
der Kondensator und die Vorwärmung als einzelne funktional
und räumlich abgegrenzte Funktionsbereiche gestaltet
sind, die in einem räumlichen Aufstellungskonzept um die
Dampfturbine herum verteilt angeordnet sind.
Bei dem erfindungsgemäßen Aufstellungskonzept für eine Dampfkraftwerksanordnung
sind in sich abgeschlossene Baugruppen
gebildet, welche eine bestimmte technische Funktion übernehmen
und definiert einem einzelnen Bereich innerhalb des Aufstellungskonzepts
zugeordnet sind. Das erfindungsgemäße Konzept
beinhaltet also die feste Zuordnung von Funktionsbereichen
und Komponentenaufstellungen, beispielsweise in einem
Maschinenhaus, welche auch bei einer Veränderung verschiedener
standortspezifischer Einflüsse grundsätzlich unverändert
bleibt. Damit lässt sich erfindungsgemäß eine vorgeplante Lösung
einsetzen, deren standardisierte Module nebeneinander
geplant, gefertigt und auch montiert werden können. Diese
Entflechtung der Planung, Fertigung und Montageabfolge führt
auch bei späteren Revisionen der erfindungsgemäßen Dampfkraftwerksanordnung
zu Vorteilen. Insbesondere ist erfindungsgemäß
eine Parallelmontage der Komponenten Kondensator,
Turbine und Generator möglich, wodurch insbesondere Montagezeiten
erheblich reduziert werden können. Ferner ist prinzipiell
eine Parallelmontage der Funktionsbereiche (beispielsweise
der Vorwärmung) untereinander und zu der Montage der
Turbinenanlage möglich. Das erfindungsgemäße räumliche Aufstellungskonzept
ist insbesondere unabhängig von der zu erzeugenden
elektrischen Leistung, von Kondensatordrücken, der
Anzahl der Vorwärmstufen sowie der Dampfentnahmen, und im Wesentlichen
auch unabhängig von elektrotechnischen Belangen.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen
Dampfkraftwerksanordnung weist die Dampfturbine eine Längsachse
auf und der Kondensator-Funktionsbereich ist axial an
die Dampfturbine anschließend angeordnet. Eine derartige
Dampfturbine kann in Niedrigaufstellung, also ohne einen darunter
angeordneten Kondensator gestaltet werden, wodurch insbesondere
die Tragekonstruktion für die Dampfturbine vereinfacht
und ferner auch die Gesamthöhe des erforderlichen Maschinenhauses
reduziert werden kann. Mit einer solchen erfindungsgemäß
weitergebildeten Dampfkraftwerksanordnung können
ferner Rückwirkungen aus dem kalten Ende des Kondensator-Funktionsbereichs
auf die Aufstellung des Turbosatzes der
Dampfturbine vermieden werden, welche sich bei bekannten Aufstellungskonzepten
aufgrund der dortigen Anordnung des Kondensators
ergeben. Damit der Kondensator-Funktionsbereich
axial an die Dampfturbine anschließend angeordnet sein kann,
sollte die Dampfturbine insbesondere mit axialer Abströmung
am Turbosatz gestaltet sein.
Bei der erfindungsgemäßen Kraftwerksanordnung ist es ferner
vorteilhaft, wenn der Dampferzeuger- und/oder der Vorwärmung-Funktionsbereich
radial neben der länglichen Dampfturbine angeordnet
sind, wobei insbesondere der Dampferzeuger-Funktionsbereich
an der vom Vorwärmung-Funktionsbereich gegenüberliegenden
Seite der Dampfturbine angeordnet sein sollte.
Die derart angeordneten Dampferzeuger- und Vorwärmung-Funktionsbereiche
können mit besonders kurzen Leitungswegen
an die erfindungsgemäße Dampfturbine angekoppelt werden und
Wechselwirkungen zwischen diesen Funktionsbereichen können
aufgrund der räumlichen Trennung durch die dazwischen angeordnete
Dampfturbine im Wesentlichen vollständig vermieden
werden. Darüber hinaus steht insbesondere für den großvolumigen
Dampferzeuger-Funktionsbereich mit dessen Kessel- und
Dampfleitungen in einem solchen räumlichen Aufstellungskonzept
ausreichend Fläche zur Verfügung.
Neben der erfindungsgemäß in einer Dampfkraftwerksanordnung
integrierten Dampfturbine ist ferner vorteilhaft ein Elektro-Funktionsbereich
vorgesehen, wobei dieser Bereich insbesondere
neben einem zur Dampfturbine gehörenden Generator parallel
zu dem oben genannten Vorwärmung-Funktionsbereich angeordnet
sein sollte. Bei einem derart angeordneten Elektrotechnik-Funktionsbereich
können wiederum besonders kurze Leitungswege,
hier für die elektrischen Leitungen, genutzt werden.
Im Gegensatz zu bekannten Dampfkraftwerksanlagen, bei denen
der Kondensator oftmals unter dem Turbinensatz angeordnet
ist, sollen bei der erfindungsgemäßen Kraftwerksanordnung die
Dampfturbine und die genannten Funktionsbereiche weitgehend
niveaugleich angeordnet sein. Dies trifft insbesondere für
den Funktionsbereich der Dampfturbine und des Kondensators
zu. Ein derart angeordneter Kondensator, welcher achsgleich
zur Turbine angeordnet ist, entkoppelt die Turbinenaufstellung
von der Kühlkonfiguration. So kann bei der Kühlkonfiguration
die Kühlwassertemperatur und/oder der Kondensatordruck,
eine Durchfluss- oder Rückkühlung, ein geteilter oder
ungeteilter Kondensator sowie ein ein- oder zweiwegiger Kondensator
nahezu frei gewählt werden.
Als besonders vorteilhafte Zuordnung der Funktionsbereiche
innerhalb der erfindungsgemäßen Kraftwerksanordnung hat sich
eine serielle Anordnung der folgenden Funktionsbereiche herausgestellt:
An einen Dampferzeuger-Funktionsbereich grenzt
längsgerichtet die Dampfturbine an, bei der an der gegenüberliegenden
Längsseite eine parallele Anordnung von Vorwärmung-Funktionsbereich
und Elektrotechnik-Funktionsbereich vorgesehen
sind. Der Vorwärmung-Funktionsbereich grenzt dabei insbesondere
im Bereich eines Turbinensatzes an die Dampfturbine,
während der Elektrotechnik-Funktionsbereich neben einem Generator
der Dampfturbine angeordnet ist. Eine solche Anordnung
kann selbst bei einer standortspezifischen Veränderung der
Anzahl der Vorwärmstufen und der Dampfentnahmen sowie einer
gegebenenfalls erforderlichen Anpassung an elektrotechnische
Belange beibehalten werden.
Parallel zu dieser genannten seriellen Anordnung ist der Kondensator-Funktionsbereich
besonders vorteilhaft als ein lang
gestrecktes Feld gestaltet, welches sich parallel zur seriellen
Anordnung erstreckt. In dem derartigen Kondensator-Funktionsbereich
besteht eine hohe Variabilität, ohne dass
sich Rückwirkungen auf die anderen Funktionsbereiche ergeben.
Zwischen den genannten erfindungsgemäßen Funktionsbereichen
sollten vorteilhaft Verbindungselemente, wie beispielsweise
Rohre vorgesehen sein, welche als Dampfleitungen und Wasserleitungen
und/oder elektrische Leitungen zur funktionallen
Verschaltung der Funktionsbereiche dienen. Diese Verbindungselemente
können weitgehend standardisiert werden, so dass für
die Planung, Fertigung und Montage der erfindungsgemäßen
Dampfkraftwerksanordnung definierte Schnittstellen geschaffen
sind.
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen
Dampfkraftwerksanordnung anhand der beigefügten schematischen
Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 eine stark schematische Draufsicht auf ein Ausführungsbeispiel
einer erfindungsgemäßen Dampfkraftwerksanordnung, Fig. 2 eine detaillierte Draufsicht auf die Dampfkraftwerksanordnung
gemäß Fig. 1, Fig. 3 den Schnitt III-III gemäß Fig. 2 und Fig. 4 den Schnitt IV-IV gemäß Fig. 2.
In den Figuren ist eine Dampfkraftwerksanordnung 10 veranschaulicht,
deren Bauelemente zu Funktionsbereichen zusammengefasst
und gruppiert sind. Die Funktionsbereiche sind in der
Art eines Aufstellungskonzepts einander funktionell und räumlich
planmässig zugeordnet. Als Funktionsbereiche sind insbesondere
ein Dampfturbinen-Funktionsbereich 12 ein Dampferzeuger-Funktionsbereich
14, ein Vorwärmung-Funktionsbereich 16,
ein Elektrotechnik-Funktionsbereich 18 sowie ein Kondensator-Funktionsbereich
20 vorgesehen. Das in Fig. 1 gezeichnete
Feld 14 des Dampferzeuger-Funktionsbereichs stellt nur die
Dampfleitungen zwischen dem Dampferzeuger und der Dampfturbine
dar, der Dampferzeuger selbst schliesst sich an dieses
Feld an.
Den Kern der Dampfkraftwerksanordnung 10 bildet der Dampfturbinen-Funktionsbereich
12, der sich entlang einer Längsachse
22 erstreckt und als Bauelemente eine Erregung 24, einen
daneben angeordneten Generator 26 und einen ebenfalls in
Längsrichtung anschließenden Turbinensatz 28 aufweist. An der
bezogen auf die Figuren 1 und 2 linken Stirnseite des Dampfturbinen-Funktionsbereichs
12 grenzt an diesen der Kondensator-Funktionsbereich
20 an. In diesem Kondensator-Funktionsbereich
20 wird ein Kondensator 30 durch eine axiale
Abströmung aus dem Turbinensatz 28 heraus mit Dampf beströmt.
An dem Kondensator 30 sind ferner quer zur Längsachse 22 ausgerichtete
Leitungen 32 zur Kühlwasserversorgung vorgesehen,
so dass der Kondensator-Funktionsbereich 20 insgesamt eine im
Wesentlichen rechteckige Fläche abdeckt, welche quer zur
Längsachse 22 des Dampfturbinen-Funktionsbereichs 12 ausgerichtet
ist.
Parallel zu diesem Kondensator-Funktionsbereich 20 ist über
den Dampfturbinen-Funktionsbereich 12 hinweg eine serielle
bzw. sequenzielle Anordnung der verbleibenden Funktionsbereiche
ausgebildet. Diese serielle Anordnung umfasst insbesondere
den bezogen auf die Figuren 1 und 2 am oberen Rand der Anordnung
vorgesehenen Dampferzeuger-Funktionsbereich 14, der
insbesondere einen nicht-dargestellten großvolumigen Kessel
umfasst. Der Dampferzeuger-Funktionsbereich 14 erstreckt sich
mit einer Längsseite entlang des Dampfturbinen-Funktionsbereichs
12.
An der dem Dampferzeuger-Funktionsbereich 14 gegenüberliegenden
Längsseite des Dampfturbinen-Funktionsbereichs 12 sind
die beiden Funktionsbereiche Vorwärmung 16 und Elektrotechnik
18 vorgesehen. Dabei ist der Vorwärmung-Funktionsbereich 16
neben dem Turbinensatz 28 des Dampfturbinen-Funktionsbereichs
12 angeordnet, während der Elektrotechnik-Funktionsbereich 18
neben dem Generator 26 und der Erregung 24 ausgebildet ist.
Der Vorwärmung-Funktionsbereich 16 umfasst in vertikaler Anordnung
insbesondere Speisepumpen 34, darüber angeordnete und
quer zur Längsachse 22 ausgerichtete Vorwärmer 36 sowie einen
sich parallel zur Längsachse 22 erstreckenden Speisewasserbehälter
38 (siehe Fig. 3).
Der Elektrotechnik-Funktionsbereich 18 umfasst insbesondere
eine Generatorableitung 40, die sich teilweise über den Generator
26 hinweg erstreckt und von diesem in Stufen nach außen
geführt ist.
Die Dampfkraftwerksanordnung 10 ist mit ihren Funktionsbereichen
insgesamt im Wesentlichen auf einem einzigen Niveau, dem
Grundniveau 42 angeordnet. Die Längsachse 22 des Dampfturbinen-Funktionsbereichs
12 befindet sich dabei etwa in einer
Höhe von zwischen zirka sechs und zirka acht Metern, insbesondere
zirka sieben Meter, über diesem Grundniveau 42. Dabei
ist insbesondere der Turbinensatz 28 von einem Maschinenhaus
44 umgeben, in dem sich auch ein Maschinenhauskran 46 befindet.
Die einzelnen oben genannten Funktionsbereiche 12 bis 20
sind, wie in Fig. 1 veranschaulicht ist, durch Verbindungselemente
48 miteinander gekoppelt, die beispielsweise in Gestalt
von Dampfleitungen oder elektrischen Leitungen gestaltet
sind.
Mit anderen Worten ist die Dampfkraftwerksanordnung 10 also
durch eine Anzahl von Funktionsbereichen gekennzeichnet, welche
in der Art eines Aufstellungskonzepts einander funktionell
und räumlich planmäßig zugeordnet sind, und durch eine
Dampfturbine in Niedrigaufstellung mit axialer Abströmung.
Die Funktionsbereiche umfassen einen Kondensator und eine
Vorwärmstrecke und/oder elektrotechnische Komponenten, beispielsweise
eine Schaltanlage und/oder eine Energieableitung
und/oder einen Dampferzeuger und/oder Verbindungselemente,
beispielsweise Rohre, insbesondere Dampfleitungen, und/oder
elektrische Leitungen, zur funktionellen Zusammenschaltung
mindestens zweier Funktionsbereiche.
Der Kondensator ist im Wesentlichen niveaugleich mit der
Dampfturbine angeordnet. Ferner liegt eine sequentielle Anordnung
der Funktionsbereiche Dampferzeuger, Dampfturbine und
parallele Anordnung von Vorwärmstrecke und elektrotechnische
Komponenten vor. Parallel zu dieser sequentiellen Anordnung
ist ein Funktionsbereich zur Kühlung, welcher hauptsächlich
einen Kondensator umfasst, angeordnet.
Durch die Anordnung der Komponenten Kondensator, Turbine und
Generator, inklusive der Hilfseinrichtungen in Verbindung mit
der Anordnung der oben genannten Funktionsbereiche, wie beispielsweise
der Vorwärmstrecke, ergeben sich insbesondere die
nachfolgenden Vorteile:
Weil das Konzept eine feste Zuordnung von Funktionsbereichen
und Komponentenaufstellungen insbesondere im Maschinenhaus
beinhaltet, kann die Planung mit standardisierten Modulen erfolgen
und es können ferner Vorteile in der Fertigung durch
definierte Anpassbereiche erreicht werden. Darüber hinaus
wird eine Entflechtung der Montage und der Montageabfolge
möglich. Dies führt auch bei Revisionen an der Dampfkraftwerksanlage
zu Vorteilen und betrifft sowohl die oben genannten
Funktionsbereiche als auch den Turbosatz selbst. Ferner
wird eine Parallelmontage der Komponenten Kondensator, Turbine
und Generator sowie der Baugruppen in den anderen Funktionsbereichen
möglich. Es kann also die Montagezeit reduziert
werden.
Darüber hinaus wird mit der gewählten Anordnung insgesamt die
Aufstellhöhe des Turbosatzes und damit respektive die Maschinenhaushöhe
verringert.
Bei der Dampfkraftwerksanordnung 10 ist ferner die Heaterbay-Konfiguration
(Funktionsbereiche Vorwärmung und E-Bereich)
und die Dampfanbindung an den Dampferzeuger unabhängig von
der Turbosatz- und Kondensator-Entwicklung.
Die Entnahme von Anzapfdampf für weitere Anwendungen ist in
vielfältigen Konfigurationen flexibel möglich. Das Aufstellungskonzept
und damit die Zuordnung der Komponenten wird
nicht beeinflusst.
Durch die Anordnung der Turbine im Verhältnis zum Dampferzeuger
und zur Anordnung der Vorwärmstrecke werden die Rohrleitungslängen
im Vergleich zu bekannten Anordnungen erheblich
verkürzt. Speziell durch die Anordnung der Vorwärmstrecke
bzw. der Vorwärmung wird eine kompakte Aufstellung bei
gleichzeitig optimierter Maschinenhaushöhe erreicht. Die
Kühlwasser- und Kondensationsanlage kann ohne Rückwirkungen
auf das gewählte Aufstellungs- und damit Zuordnungskonzept
der Funktionsbereiche ausgeführt werden.
Schließlich hat, wie erwähnt, eine Nutzung von Anzapfungen
für weitere Anwendungen keine Auswirkung auf die gewählte Zuordnung
der Funktionsbereiche. Dies gilt sowohl bei einer
Ausführung als Kondensationsturbine als auch bei einer Ausführung
als Entnahme-Kondensations-Maschine. Selbst bei einer
Gestaltung als Gegendruckmaschine ergeben sich keine Rückwirkungen
auf die meisten der übrigen Funktionsbereiche.