EP1819909A1 - Verfahren zum betrieb einer dampfkraftanlage, insbesondere einer dampfkraftanlage eines kraftwerks zur erzeugung von zumindest elektrischer energie, und entsprechende dampfkraftanlage - Google Patents

Verfahren zum betrieb einer dampfkraftanlage, insbesondere einer dampfkraftanlage eines kraftwerks zur erzeugung von zumindest elektrischer energie, und entsprechende dampfkraftanlage

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EP1819909A1
EP1819909A1 EP05803061A EP05803061A EP1819909A1 EP 1819909 A1 EP1819909 A1 EP 1819909A1 EP 05803061 A EP05803061 A EP 05803061A EP 05803061 A EP05803061 A EP 05803061A EP 1819909 A1 EP1819909 A1 EP 1819909A1
Authority
EP
European Patent Office
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water
steam
power plant
pressure stage
steam power
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP05803061A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Michael SCHÖTTLER
Anja Wallmann
Rainer Wulff
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
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Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
Priority to EP05803061A priority Critical patent/EP1819909A1/de
Publication of EP1819909A1 publication Critical patent/EP1819909A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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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
    • F01K21/00—Steam engine plants not otherwise provided for
    • F01K21/06—Treating live steam, other than thermodynamically, e.g. for fighting deposits in engine
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F01K23/10—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled combustion heat from one cycle heating the fluid in another cycle with exhaust fluid of one cycle heating the fluid in another cycle
    • F01K23/106—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled combustion heat from one cycle heating the fluid in another cycle with exhaust fluid of one cycle heating the fluid in another cycle with water evaporated or preheated at different pressures in exhaust boiler

Definitions

  • the present invention relates to a method for operating a steam power plant and more particularly to a method for operating a power plant for generating at least electrical energy with a steam power plant, wherein the steam ⁇ power plant has a water cycle with at least one pressure ⁇ level and water if necessary from the Water cycle ⁇ run or from the pressure stages, can be drained.
  • the power plant has at least one electric generator which can be driven by the steam power plant.
  • the invention also relates to a steam power plant for generating electrical energy minimum to ⁇ at which the inventive process can be performed.
  • Such a steam power plant usually includes one or more circulating steam generators with steam drums (pressure drums) with associated heating surfaces.
  • steam drums pressure drums
  • Pressure stage of the steam turbine can be supplied.
  • the steam turbine ⁇ may also comprise one or more so-called.
  • a disadvantage of the prior art is in particular that the dewatered deionized produced at high cost is not returned to the water cycle, but discarded in the form of waste water into the environment. Therefore, in conventional steam power plants, the costs incurred for deionized, especially in frequent take-off and start-up operations, significantly increased. In addition, the environment is significantly burdened by the high discharge of wastewater.
  • the nachgepeiste is significantly burdened by the high discharge of wastewater.
  • Deionate has high oxygen and carbon dioxide levels that require ei ⁇ ne degassing of the deionized, whereby the startup time of the steam power plant is extended.
  • the object of the invention is to eliminate the disadvantages of the prior art. In detail, it is therefore the task the invention, the ongoing costs of a steam power plant and a power plant for the production of electrical energy with such a steam power plant, which arise by the Deionatbe- provision to significantly reduce. Another object of the invention is to significantly reduce the pollution of the environment by wastewater and the consumption of water. It is also an object of the invention to shorten the startup time of the steam power plant ⁇ with low resources.
  • the object is according to the invention with a method with the
  • the invention has the advantage over the prior art that the costs for the provision of deionized water, especially in the case of frequent take-off and start-up operations, are significantly reduced. With the help of the invention it is also possible to operate steam power plants in regions with severe lack of water. Furthermore, much water can be saved by the invention and the environment is less burdened with Cleange ⁇ benem wastewater.
  • the start-up time of the steam power plant or the power plant is shortened. In particular, this is achieved by the feedback of substantially all of the dehydrated water, wherein substantially implies, for example, be ⁇ that approximately 99% of the drained amount of water is Retired ⁇ leads.
  • At least one further pressure level is included, the pressure level of which is lower than that of the highest pressure level, whereby all pressure levels can also be included in a corresponding further training.
  • all pressure levels can also be included in a corresponding further training.
  • the dewatered water is subjected to a liquid water vapor separation, wherein the separated steam can be supplied to the condenser of the steam power plant.
  • the result ⁇ separated clean steam can be easily cooled by this measure in the condenser and liquefied. A special cooling measure on the stored water can thus largely be avoided. It is also given in this way a simp ⁇ che recycling collected water in the water cycle.
  • the accumulating during a shutdown process drained water is only as far back into the water cycle Retired ⁇ that at the end of the shutdown process, so at standstill, the drainable water, so the maximum drainable What ⁇ sermenge is attached stores , Furthermore, the so drained water quantity is then the water cycle next to ⁇ driving process again is supplied.
  • At least part of the dehydrated water is returned to the water circulation via a water treatment plant. At least a part of the
  • Condenser water are also passed through the water treatment plant, where it also possible lent is the two partial streams before entry into the Wasserauf ⁇ treatment plant to mix.
  • the nature, in particular the degree of soiling, of the water supplied to the water treatment plant can thus be adjusted.
  • the burden on the water treatment plant can thus be easily protected against overloading.
  • Fig. 1 shows an embodiment of a steam power plant according to the invention with three pressure levels.
  • a first embodiment of an inventions ⁇ to the invention steam power plant 2 is shown.
  • the steam power anläge 2 is part of a power plant 1, which may be the game as embodied in a power plant ⁇ also as a combined gas and steam turbine ⁇ .
  • the steam power plant 2 comprises a steam turbine 4 with different issue in the embodiment under three ⁇ pressure ranges.
  • the steam power plant 2 in the exemplary embodiment, a water cycle with essentially the steam turbine 4, a condenser 6, a condensate pump 7 and three pressure stages 8, 9, 10, which are each associated with the individual respective pressure ranges of the steam turbine 4.
  • the water cycle also includes a feedwater pump, not shown.
  • the pressure stages 8, 9, 10 are connected to the pressure ranges of the steam turbine 4 in each case by steam lines 11.
  • the pressure stages 8, 9, 10 are divided into the first pressure stage 8 designed as a high-pressure stage, the second pressure stage 9 designed as a medium-pressure stage and the third pressure stage 10 designed as a low-pressure stage.
  • the first pressure stage 8 of the water circuit has an running steam generator 12 with a continuous heating surface 16 and ei ⁇ ner separator bottle 15.
  • the second pressure stage 9 has a first circulation steam generator 13 with a first pressure drum 17 and a first circulation heating surface 18 designed as a circulation evaporator.
  • the third pressure stage 10 constructed similar to the second pressure stage 9 has a second circulation steam generator 14 with a second pressure drum 19 and a second circulation heating surface 20 designed as a circulation evaporator.
  • the heating surfaces 16, 18, 20 are arranged in a boiler 5, which may be formed, for example, as in the embodiment as a horizontal waste heat boiler and is fed by the exhaust gases of a gas turbine, not shown.
  • the steam generators 12, 13, 14 is in each case an over ⁇ superheater 21 downstream in the embodiment.
  • the output of the respective superheater 21 is connected via the respective steam line 11 with its associated pressure range of the steam turbine 4 in connection.
  • Each steam line 11 is part of each pressure stage 8, 9, 10th
  • the emerging from the high pressure region of the steam turbine 4 in the form of steam water is conventionally supplied to the next lower pressure stage via lines, which are not shown for the sake of clarity.
  • exporting ⁇ approximately example of the steam turbine 4 in the form of steam escaping water is supplied so the second pressure stage 9 from the high pressure region.
  • From the medium pressure range of the steam turbine 4 in the form of steam escaping water is the third pressure stage 10, and thus at the end and the lowest pressure range of the steam turbine 10 is supplied.
  • the water emerging from the low-pressure region of the steam turbine 4 is supplied to the condenser 6 for cooling and liquefaction via an exhaust steam line 41.
  • the exhaust steam line 41 closes the water cycle of the steam power plant 2 between the steam turbine 4 and the condenser 6.
  • the water emerging from the condensate pump 7 is supplied via the feedwater pump, not shown, mainly the first pressure stage 8.
  • 9 10 amount of water flowing in the first pressure stage 8 amount of water in the embodiment in operation has a share of about 75%, as in her compared to the other pressure levels 9, 10 significantly more power is implemented ,
  • the energy supplied in the steam of the steam turbine 4 is converted into rotational energy in the steam turbine 4 and thus delivered to the connected electric generator 3.
  • ⁇ watered water is added tung 22 first through a Sammelvorrich ⁇ , which in the embodiment by a first raw line bundle 23 and a second pipe bundle 24 is out ⁇ , collected.
  • ⁇ 17 and 19 continuously dehydrated in nominal operation of the steam turbine 2 water drums. This process is also referred to as sludging, since accumulated by the circulation operation in the pressure drums 17, 18, which must be ablated. For example, about 0.5% to 1% of the throughput of water of the printing drum 17, 18 constantly ent ⁇ watered.
  • the in the embodiment of the pressure stages 8, 9, 10 ent ⁇ watered and collected water is then angespei ⁇ chert.
  • a plurality of storage containers 25, 26, 27 and 28 are provided, which may be more or less filled depending on the operating state of the power plant 1.
  • the out of the pressure drums 17, 19 dewatered water chert 15 drained water and the dehydrated from the superheaters 21 water is first supplied from the trap bottle to the first storage tank 25 and angespei there ⁇ .
  • the first storage tank 25 is sized so ⁇ laid out that he can initially accumulate when starting up or shutdown of the steam power plant 2 very high supply of dehydrated water for some time and so can buffer.
  • the first storage tank 25 acts as a first separator 32 because the hot, drained water in the first Spei ⁇ cher varietieser 25 evaporates, liquid water is overall steam separates, wherein the in itself impurities of impurities via a first return line 29 to the input of the capacitor 6 is supplied and the liquid water is initially stored in the storage tank 25. If necessary, liquid water stored in the first storage tank 25 is pumped into a third storage tank 27 by means of a first pump 34. By a arranged after the output of the first pump 34 branch, the pumped amount of water can be partially or completely pumped through a first cooler 37 back into the first storage tank 25 by a corresponding position of a valve, not shown. As a result, additional cooling of the water stored in the first storage tank 25 is possible. In particular, can be reduced by the use of the first radiator 37, the evaporating amount of water and the heat load of the capacitor 6 verrin ⁇ siege.
  • the water drained from the steam lines 11 of the pressure stages 8, 9, 10 is dewatered through the second pipe bundle 24 and stored in the second storage tank 26.
  • a cooling circuit consisting of a second pump 35 and a second cooler 38 is also associated with the second storage tank 26.
  • the second storage tank 26 has a second separating device 33, which is provided as in the first storage tank 25, wherein the water vapor, which is clean per se, can also be fed to the inlet of the condenser 6 via a second return line 30.
  • the liquid water stored in the second storage tank 26 can also be supplied to the third storage tank 27 via the second pump 35 if required.
  • This is stored in the third storage vessel 27 diessigwas ⁇ ser is in the exemplary embodiment, if necessary via a third cooler 39, a third pump 36, and a water treatment anläge 40 to the input of the condensate pump 7 through a third recirculation line 31 is supplied.
  • the water treatment system 40 is connected so ⁇ and is arranged that it is passed in the entire liquid phase of the water the dehydrated and conditioned before this liquid phase ⁇ réellege- in the water circuit of the steam turbine 2 is lead.
  • the entire water emerging from the third storage tank 27 is passed through the water treatment plant 40 and processed there.
  • the water treatment plant 40 is arranged in the secondary flow of the water circulation ⁇ run, wherein a partial flow of the condensate from a fourth condensate container formed as a fourth storage tank 28 exiting water via the third pump 36 of the water treatment plant 40 can be fed.
  • the partial flow can be mixed with the liquid water coming from the third storage tank 27 before it reaches the water treatment plant 40.
  • the well as the whole are guided from the Kon ⁇ capacitor 6 water exiting through the water treatment system 40, wherein the water treatment system 40 then is located in the main flow of the emerging from the condenser 6 water.
  • the entire amount of dewatered water accumulating over a certain period of time is collected in the exemplary embodiment, stored to a certain extent and then released to the water cycle.
  • the water drained from all pressure stages 8, 9, 10 is collected, stored and returned.
  • the water from only one, preferably the highest pressure stage 8 dehydrated water can be collected in this way, stored and returned.
  • the inventive arrangement and application of the water treatment plant 40 inariessbei ⁇ game since in the embodiment in the highest pressure stage 8, a continuous steam generator 12 is used.
  • Throughput steam generator 12 place increased demands on the water quality, which can be usually produced only by the treatment plant Wasseraufberei ⁇ 40 and secured.
  • the other requirements for water quality compared to the requirements of circulating steam generators 13, 14 relate in particular to the pH value and the oxygen content. Since the water ⁇ treatment plant 40 because of the once-through steam generator 12 is necessary anyway, it is more advantageous, the comparatively ⁇ as low from the circulation steam generator 13, also due 14 dewatered amounts of water through the water treatment system 40 to the water circuit, as this fen to Verwer ⁇ .
  • the Wasseraufbreitungsstrom 40 may, in particular a mechanical ⁇ African cleaning and a cation / anion exchanger have.
  • the Wasseraufbreitungsstrom 40 prepares led him fed ⁇ water in particular with regard to its chemical properties egg on.
  • the entire water circuit in particular the Sammelvorrich ⁇ tung 22, the storage containers 25, 26, 27, 28 and the return lines 29, 30, 31, are to the atmosphere off closed to prevent an uncontrolled entry of air into the dehydrated water.
  • the features of the embodiment may be bined together kom ⁇ .

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Abstract

Es wird ein Verfahren zum Betrieb einer Dampfkraftanlage (2) und eines Kraftwerks (1) sowie eine entsprechende Dampfkraftanlage (2) vorgeschlagen, bei denen das aus zumindest einer Druckstufe (8, 9, 10) der Dampfkraftanlage (2) entwässerte Wasser im wesentlichen vollständig gesammelt, angespeichert und in den Wasserkreislauf der Dampfkraftanlage (2) zurückgeführt wird.

Description

Beschreibung
Verfahren zum Betrieb einer Dampfkraftanlage, insbesondere einer Dampfkraftanlage eines Kraftwerks zur Erzeugung von zu- mindest elektrischer Energie, und entsprechende Dampfkraftan¬ lage
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer Dampfkraftanlage und insbesondere ein Verfahren zum Be- trieb eines Kraftwerk zur Erzeugung von zumindest elektrischer Energie mit einer Dampfkraftanlage, wobei die Dampf¬ kraftanlage einen Wasserkreislauf mit zumindest einer Druck¬ stufe aufweist und Wasser wenn notwendig aus dem Wasserkreis¬ lauf bzw. aus den Druckstufen, entwässert werden kann. Das Kraftwerk weist zumindest einen elektrischen Generator auf, der mit der Dampfkraftanlage antreibbar ist. Die Erfindung betrifft außerdem eine Dampfkraftanlage zur Erzeugung von zu¬ mindest elektrischer Energie, an der das erfindungsgemäße Verfahren ausgeführt werden kann.
Eine solche Dampfkraftanlage enthält üblicherweise eine oder mehrere Umlaufdampferzeuger mit Dampftrommeln (pressure drums) mit zugehörigen Heizflächen. Mit den Umlaufdampferzeu- gern wird, insbesondere in unterschiedlichen Druckstufen, Dampf erzeugt, der einer Dampfturbine bzw. der jeweiligen
Druckstufe der Dampfturbine zugeführt werden kann. Die Dampf¬ kraftanlage kann auch einen oder mehrere sog. Durchlaufdampferzeuger, welche auch als Benson-Kessel bezeichnet werden, aufweisen, welche aber zumeist in der Hochdruckstufe einge- bunden sind.
Herkömmlicherweise wird bei Dampfkraftanlagen, je nach Be¬ triebszustand der Dampfkraftanlage, mehr oder minder stark entwässert. Entwässert wird beispielsweise bei laufendem Be- trieb aus länger geschlossenen Rohrleitungen, in denen sich
Kondensat angesammelt hat. Dazu werden die betreffenden Rohr¬ leitungen kurz geöffnet und damit entwässert. Dabei geht dem Wasserkreislauf Wasser verloren, das durch Zusatzwasser, so genanntes Deionat, wieder zugeführt werden muss. Entwässerun¬ gen fallen besonders vermehrt an beim Anfahren und Abfahren der Dampfkraftanlage, da beispielsweise beim Abfahren der Dampfkraftanlage der im Wasserkreislauf befindliche Dampf nach und nach kondensiert und das so anfallende Flüssigwasser nicht in den Anlagenteilen, insbesondere in den Heizflächen, stehen darf. Beim Abfahren wird aus dem Wasserkreislauf mehr Wasser entwässert als nachgefüllt wird, bis am Ende kein Was- ser mehr nachgefüllt wird.
Es ist bekannt die Entwässerungen zu sammeln, also zusammen zu führen. Weiterhin ist bekannt diese Entwässerungen teilweise kurzzeitig in einem Tank zu speichern. Da die Entwässe- rungen, also das entwässerte Wasser, herkömmlicherweise über eine Pumpe in die Umwelt verworfen werden, dient der Tank le¬ diglich dazu die Laufzeit und die Intervallhäufigkeit der Pumpe zu reduzieren. Weiterhin ist bekannt das entwässerte Wasser in einem Abscheiderbehälter zu entspannen und Wasser und Dampf voneinander zu trennen. Der abgetrennte Dampf wird anschließend in die Umwelt abgegeben.
Nachteilig bei dem Stand der Technik ist insbesondere, dass das mit hohen Kosten hergestellte entwässerte Deionat nicht wieder in den Wasserkreislauf zurückgeführt, sondern in Form von Abwasser in die Umwelt verworfen wird. Daher sind bei herkömmlichen Dampfkraftanlagen die anfallenden Kosten für Deionat, insbesondere bei häufigen Ab- und Anfahrbetrieben, erheblich gesteigert. Außerdem wird die Umwelt durch die hohe Abgabe von Abwasser erheblich belastet. Das nachgespeiste
Deionat hat hohe Sauerstoff- und Kohlendioxidgehalte, die ei¬ ne Entgasung des Deionates erfordern, wodurch die Anfahrzeit der Dampfkraftanlage verlängert wird.
Aufgabe der Erfindung ist, die Nachteile aus dem Stand der Technik zu beseitigen. Im Einzelnen ist es daher Aufgabe der Erfindung die laufenden Kosten einer Dampfkraftanlage und eines Kraftwerks zur Erzeugung von elektrischer Energie mit einer solchen Dampfkraftanlage, welche durch die Deionatbe- reitstellung entstehen, deutlich zu senken. Eine weitere Auf- gäbe der Erfindung ist es, die Belastung der Umwelt durch Abwasser und den Verbrauch von Wasser deutlich zu vermindern. Ebenso ist es Aufgabe der Erfindung die Anfahrzeit der Dampf¬ kraftanlage mit geringen Mitteln zu verkürzen.
Die Aufgabe ist erfindungsgemäß mit einem Verfahren mit den
Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Hinsichtlich einer Vorrichtung ist die Aufgabe durch eine Dampfkraftanlage mit den Merkmalen des Anspruchs 12 gelöst.
Die Erfindung hat gegenüber dem Stand der Technik den Vorteil, dass die Kosten für die Bereitstellung von Deionat, insbesondere bei häufigen Ab- und Anfahrbetrieben, deutlich reduziert sind. Mit Hilfe der Erfindung ist es zudem möglich Dampfkraftwerke auch in Regionen mit starkem Wassermangel zu betreiben. Weiterhin kann durch die Erfindung sehr viel Wasser eingespart werden und die Umwelt wird weniger mit abgege¬ benem Abwasser belastet. Die Anfahrzeit der Dampfkraftanlage bzw. des Kraftwerks wird verkürzt. Insbesondere durch die Rückführung des im wesentlichen gesamten entwässerten Wassers wird dies erreicht, wobei im wesentlichen beispielsweise be¬ deutet, dass ca. 99% der entwässerten Wassermenge zurückge¬ führt wird.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird mindestens aus der Druckstufe mit dem höchsten Druck das entwäs¬ serte Wasser gesammelt, angespeichert und dem Wasserkreislauf vollständig zurückgeführt. So lässt sich in einfacher Weise mit geringem Aufwand der Größte Teil des entwässerten Wassers zurückführen, da die in der höchsten Druckstufe fließende Wassermenge den größten Teil der Wassermenge des gesamten Wasserkreislaufs ausmacht.
Vorteilhafterweise wird außer der höchsten Druckstufe noch mindestens eine weitere Druckstufe mit einbezogen, deren Druckniveau niedriger ist als das der höchsten Druckstufe, wobei in einer entsprechenden Fortbildung dabei auch alle Druckstufen mit einbezogen sein können. In dieser Weise wird ein größerer Teil oder die Gesamtmenge des entwässerten Was- sers gesammelt, angespeichert und dem Wasserkreislauf zurück¬ geführt und so noch mehr Wasser gespart.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird das entwässerte Wasser einer Flüssigwasser-Dampf- Trennung unterzogen, wobei der abgetrennte Dampf dem Kondensator der Dampfkraftanlage zugeführt werden kann. Der abge¬ trennte saubere Dampf kann durch diese Maßnahme einfach im Kondensator gekühlt und verflüssigt werden. Eine besondere Kühlmaßnahme an dem angespeicherten Wasser kann dadurch weit- gehend unterbleiben. Außerdem ist auf diese Weise eine einfa¬ che Rückführung gesammelten Wassers in den Wasserkreislauf gegeben.
Bei einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird das während eines Abfahrvorgangs anfallende entwässerte Wasser immer nur so weit wieder dem Wasserkreislauf zurückge¬ führt, dass am Ende des Abfahrvorgangs, also bei Stillstand, das entwässerbare Wasser, also die maximal entwässerbare Was¬ sermenge, angespeichert ist. Im Weiteren wird dann die so entwässerte Wassermenge dem Wasserkreislauf beim nächsten An¬ fahrvorgang wieder zugeführt wird.
Vorteilhafterweise wird wenigstens ein Teil des entwässerten Wassers über eine Wasseraufbereitungsanlage dem Wasserkreis- lauf zurückgeführt. Dabei kann zumindest ein Teil des vom
Kondensator austretenden Wassers ebenfalls über die Wasseraufbereitungsanlage geführt werden, wobei es ebenfalls mög- lieh ist die beiden Teilströme vor Eintritt in die Wasserauf¬ bereitungsanlage zu vermischen. Beispielsweise kann so die Beschaffenheit, insbesondere der Verschmutzungsgrad, des der Wasseraufbereitungsanlage zugeführten Wasser eingestellt wer- den. Die Belastung der Wasseraufbereitungsanlage kann somit leicht vor einer Überbelastung geschützt werden.
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der beigefügten schematischen Zeichnung näher erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Dampfkraftanlage mit drei Druckstufen.
Im Folgenden werden für gleiche und gleich wirkende Elemente durchweg gleiche Bezugszeichen verwendet.
In Fig. 1 ist ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfin¬ dungsgemäßen Dampfkraftanlage 2 dargestellt. Die Dampfkraft- anläge 2 ist Bestandteil eines Kraftwerks 1, welches bei¬ spielsweise auch als kombiniertes Gas- und Dampfturbinen¬ kraftwerk ausgebildet sein kann. Die Dampfkraftanlage 2 weist eine Dampfturbine 4 mit im Ausführungsbeispiel drei unter¬ schiedlichen Druckbereichen auf. Weiterhin weist die Dampf- kraftanlage 2 im Ausführungsbeispiel einen Wasserkreislauf mit im wesentlichem der Dampfturbine 4, einem Kondensator 6, einer Kondensatpumpe 7 und drei Druckstufen 8, 9, 10 auf, welche jeweils den einzelnen jeweiligen Druckbereichen der Dampfturbine 4 zugeordnet sind. Der Wasserkreislauf umfasst außerdem noch eine nicht dargestellte Speisewasserpumpe. Die Druckstufen 8, 9, 10 sind mit den Druckbereichen der Dampfturbine 4 jeweils durch Dampfleitungen 11 verbunden. Die Druckstufen 8, 9, 10 gliedern sich im Ausführungsbeispiel in die als Hochdruckstufe ausgebildete erste Druckstufe 8, die als Mitteldruckstufe ausgebildete zweite Druckstufe 9 und die als Niederdruckstufe ausgebildete dritte Druckstufe 10. Die erste Druckstufe 8 des Wasserkreislaufs weist einen Durch- laufdampferzeuger 12 mit einer Durchlaufheizfläche 16 und ei¬ ner Abscheiderflasche 15 auf. Die zweite Druckstufe 9 weist einen ersten Umlaufdampferzeuger 13 mit einer ersten Drucktrommel 17 und einer als Umlaufverdampfer ausgebildeten ers- ten Umlaufheizfläche 18 auf. Die ähnlich wie die zweite Druckstufe 9 aufgebaute dritte Druckstufe 10 weist einen zweiten Umlaufdampferzeuger 14 mit einer zweiten Drucktrommel 19 und einer als Umlaufverdampfer ausgebildeten zweiten Umlaufheizfläche 20 auf.
Die Heizflächen 16, 18, 20 sind in einem Kessel 5 angeordnet, der beispielsweise wie im Ausführungsbeispiel als liegender Abhitzekessel ausgebildet sein und von den Abgasen einer nicht dargestellten Gasturbine gespeist wird. Den Dampferzeu- gern 12, 13, 14 ist im Ausführungsbeispiel jeweils ein Über¬ hitzer 21 nachgeschaltet. Der Ausgang des jeweiligen Überhitzers 21 steht über die jeweilige Dampfleitung 11 mit dem ihm zugeordneten Druckbereich der Dampfturbine 4 in Verbindung. Jede Dampfleitung 11 ist jeweils Bestandteil der einzelnen Druckstufe 8, 9, 10.
Im Betrieb der Dampfkraftanlage 2 bzw. des Kraftwerks 1 wird durch die nicht dargestellte Speisewasserpumpe deionisiertes Wasser, sog. Deionat, den Dampferzeugern 12, 13, 14 über Lei- tungen zugeführt, welche der Einfachheit wegen nicht darge¬ stellt sind. Da im gezeigten Ausführungsbeispiel unterschied¬ liche Arten von Dampferzeugern 12, 13 ,14 Verwendung finden, welche unterschiedliche Anforderungen an die Beschaffenheit des zugeführten Deionats, insbesondere des ph-Wertes, haben, wird das Deionat kurz vor seinem Eintritt in den jeweiligen Dampferzeuger 12, 13 ,14 durch eine entsprechende nicht dargestellte Einrichtung entsprechend aufbereitet. Im Dampfer¬ zeuger 12, 13 ,14 erfolgt die Verdampfung des zugeführten Wassers. Im Durchlaufdampferzeuger 12 erfolgt zumeist auch noch eine Überhitzung. Das verdampfte Wasser wird im sich anschließenden Überhitzer 21 überhitzt und über die Dampflei- tungen 11 dem jeweiligen Druckbereich der Dampfturbine 4 zugeführt.
Das aus dem Hochdruckbereich der Dampfturbine 4 in Form von Dampf austretende Wasser wird herkömmlicherweise der nächst niedrigeren Druckstufe über Leitungen zugeführt, welche der besseren Übersicht wegen nicht dargestellt sind. Im Ausfüh¬ rungsbeispiel wird aus dem Hochdruckbereich der Dampfturbine 4 in Form von Dampf austretendes Wasser also der zweiten Druckstufe 9 zugeführt. Aus dem Mitteldruckbereich der Dampfturbine 4 in Form von Dampf austretendes Wasser wird der dritten Druckstufe 10, und damit am Ende auch dem niedersten Druckbereich der Dampfturbine 10 zugeführt.
Das aus dem Niederdruckbereich der Dampfturbine 4 austretende Wasser wird dem Kondensator 6 zur Abkühlung und Verflüssigung über eine Abdampfleitung 41 zugeführt. Die Abdampfleitung 41 schließt den Wasserkreislauf der Dampfkraftanlage 2 zwischen Dampfturbine 4 und Kondensator 6.
Das aus der Kondensatpumpe 7 austretende Wasser wird über die nicht dargestellte Speisewasserpumpe hauptsächlich der ersten Druckstufe 8 zugeführt. Von der in allen Druckstufen 8, 9, 10 strömenden Wassermenge hat die in der ersten Druckstufe 8 strömende Wassermenge im Ausführungsbeispiel im Betrieb einen Anteil von ca. 75%, da in ihr, verglichen mit den anderen Druckstufen 9, 10 deutlich mehr Leistung umgesetzt wird.
Die im Dampf der Dampfturbine 4 zugeführte Energie wird in der Dampfturbine 4 in Rotationsenergie umgewandelt und so an den angeschlossenen elektrischen Generator 3 abgegeben.
Im laufenden Betrieb, insbesondere auch im Anfahr- und Ab¬ fahrbetrieb, wird aus den Druckstufen 8, 9, 10 intermittie- rend oder teilweise auch laufend Wasser entwässert. Das ent¬ wässerte Wasser wird dazu zunächst durch eine Sammelvorrich¬ tung 22, welche im Ausführungsbeispiel durch ein erstes Roh- leitungsbündel 23 und ein zweites Rohrleitungsbündel 24 aus¬ geführt ist, gesammelt. Beispielsweise wird aus den Druck¬ trommeln 17 und 19 im Nominalbetrieb der Dampfkraftanlage 2 ständig Wasser entwässert. Dieser Vorgang wird auch als Ent- schlämmen bezeichnet, da sich durch den Umlaufbetrieb in den Drucktrommeln 17, 18 Ablagerungen ansammeln, die abgeschlämmt werden müssen. Beispielsweise werden ca. 0,5% bis 1% des Durchsatzes von Wasser der Drucktrommel 17, 18 ständig ent¬ wässert. Durch den im Durchlauferdampferzeuger 12 im Nominal- betrieb fehlenden Umlaufbetrieb muss aus der Abscheiderfla¬ sche 15 im Ausführungsbeispiel nicht ständig entwässert wer¬ den, sondern zumeist hauptsächlich im Anfahr- und Abfahrbetrieb. Unter Anderem wird auch aus den Überhitzern 21 entwässert, jedoch auch meist nur im Anfahr- und Abfahrbetrieb. Im Ausführungsbeispiel wird Wasser auch aus den Dampfleitungen 11 entwässert und durch das zweite Rohleitungsbündel 24 ge¬ sammelt. Wasser kann auch aus anderen Bereichen bzw. Teilen der Druckstufen 8, 9, 10 entwässert werden, welche aufgrund der vereinfachten Darstellung des Ausführungsbeispiels nicht alle dargestellt sind.
Das im Ausführungsbeispiel aus den Druckstufen 8, 9, 10 ent¬ wässerte und gesammelte Wasser wird anschließend angespei¬ chert. Dazu sind mehrere Speicherbehälter 25, 26, 27 und 28 vorgesehen, die je nach Betriebszustand des Kraftwerks 1 mehr oder weniger gefüllt sein können. Im Einzelnen wird im Ausführungsbeispiel das aus den Drucktrommeln 17, 19 entwässerte Wasser, das aus der Abscheiderflasche 15 entwässerte Wasser und das aus den Überhitzern 21 entwässerte Wasser zunächst dem ersten Speicherbehälter 25 zugeführt und dort angespei¬ chert. Der erste Speicherbehälter 25 ist größenmäßig so aus¬ gelegt, das er die beim Anfahren oder Abfahren der Dampfkraftanlage 2 sehr hohe Zufuhr von entwässertem Wasser zunächst für einige Zeit anspeichern und so puffern kann. Der erste Speicherbehälter 25 wirkt auch als eine erste Trenneinrichtung 32, da das heiße, entwässerte Wasser im ersten Spei¬ cherbehälter 25 ausdampft, wird Flüssigwasser von Dampf ge- trennt, wobei der an sich von Verunreinigungen freie Dampf über eine erste Rückführungsleitung 29 dem Eingang des Kondensators 6 zugeführt wird und das Flüssigwasser vorerst im Speicherbehälter 25 angespeichert wird. Im ersten Speicherbe- hälter 25 angespeichertes Flüssigwasser wird bei Bedarf in einen dritten Speicherbehälter 27 mittels einer ersten Pumpe 34 gepumpt. Durch einen nach dem Ausgang der ersten Pumpe 34 angeordneten Abzweig, kann durch eine entsprechende Stellung eines nicht dargestellten Ventils die gepumpte Wassermenge teilweise oder vollständig über einen ersten Kühler 37 zurück in den ersten Speicherbehälter 25 gepumpt werden. Dadurch ist eine zusätzliche Kühlung des im ersten Speicherbehälter 25 angespeicherten Wassers möglich. Insbesondere kann durch den Einsatz des ersten Kühlers 37 die ausdampfende Wassermenge reduziert und die Wärmebelastung des Kondensators 6 verrin¬ gert werden.
Im Ausführungsbeispiel wird das aus den Dampfleitungen 11 der Druckstufen 8, 9, 10 entwässerte Wasser durch das zweite Roh- leitungsbündel 24 entwässert und in dem zweiten Speicherbe- hälter 26 angespeichert. Wie der erste Speicherbehälter 25 ist auch dem zweiten Speicherbehälter 26 ein Kühlkreislauf bestehend aus einer zweiten Pumpe 35 und einem zweiten Kühler 38 zugeordnet. Außerdem weist der zweite Speicherbehälter 26 eine wie im ersten Speicherbehälter 25 beschaffene zweite Trenneinrichtung 33 auf, wobei auch hier der an sich saubere Wasserdampf dem Eingang des Kondensators 6 über eine zweite Rückführungsleitung 30 zuführbar ist. Das im zweiten Speicherbehälter 26 angespeicherte Flüssigwasser ist auch hier dem dritten Speicherbehälter 27 über die zweite Pumpe 35 bei Bedarf zuführbar.
Das im dritten Speicherbehälter 27 angespeicherte Flüssigwas¬ ser wird im Ausführungsbeispiel bei Bedarf über einen dritten Kühler 39, eine dritte Pumpe 36 und eine Wasseraufbereitungs- anläge 40 dem Eingang der Kondensatpumpe 7 über eine dritte Rückführungsleitung 31 zugeführt. Die Wasseraufbereitungsanlage 40 ist so geschaltet und ange¬ ordnet, dass in sie die gesamte Flüssigphase des entwässerten Wassers geleitet und aufbereitet wird, bevor diese Flüssig¬ phase in den Wasserkreislauf der Dampfkraftanlage 2 zurückge- führt wird. Das gesamte aus dem dritten Speicherbehälter 27 austretende Wasser wird über die Wasseraufbereitungsanlage 40 geführt und dort aufbereitet. Im Ausführungsbeispiel ist die Wasseraufbereitungsanlage 40 im Nebenstrom des Wasserkreis¬ laufes angeordnet, wobei ein Teilstrom des aus einem als Kon- densatsammelbehälter ausgebildeten vierten Speicherbehälter 28 austretenden Wassers über die dritte Pumpe 36 der Wasseraufbereitungsanlage 40 zuführbar ist. Der Teilstrom ist im Ausführungsbeispiel mit dem aus dem dritten Speicherbehälter 27 kommenden Flüssigwasser mischbar, bevor er die Wasserauf- bereitungsanlage 40 erreicht. Insbesondere im Nominalbetrieb der Dampfkraftanlage 2 kann der auch das gesamte aus dem Kon¬ densator 6 austretende Wasser über die Wasseraufbereitungsanlage 40 geführt werden, wobei die Wasseraufbereitungsanlage 40 dann im Hauptstrom des aus dem Kondensator 6 tretenden Wassers liegt.
Erfindungsgemäß wird im Ausführungsbeispiel die gesamte über einen bestimmten Zeitraum anfallende entwässerte Wassermenge gesammelt, bis zu einem bestimmten Maße angespeichert und dann an den Wasserkreislauf abgegeben. Im Ausführungsbeispiel wird das aus allen Druckstufen 8, 9, 10 entwässerte Wasser gesammelt, angespeichert und zurückgeführt. In anderen nicht dargestellten Ausführungsbeispielen kann auch das aus nur einer, vorzugsweise der höchste Druckstufe 8 entwässerte Wasser in dieser Weise gesammelt, angespeichert und zurück geführt werden.
Beim Abfahren, also beispielsweise wenn die Dampfkraftanlage 2 ausgeschaltet werden soll, fallen vermehrt Entwässerungen an. Dies ist auch beim Anfahren der Fall da die für den Nominalbetrieb erforderlichen Dampfparameter nur allmählich erreicht werden können. Der Wasserkreislauf muss auch beim Ab- fahren aufrechterhalten werden, da durch das zirkulierende Wasser den Druckstufen 8, 9, 10 die Wärme entzogen werden muss. Am Ende des Abfahrvorgangs ist die anfallende Menge an zu entwässerndem Wasser am Größten. Die Rückführung des ent- wässerten Wassers kann deshalb auch während des Abfahrvorgangs erfolgen, dies erfolgt jedoch so, dass am Ende des Ab¬ fahrvorgangs die gesamte Wassermenge angespeichert ist. Die Speicherbehälter sind von ihrer Größe bzw. ihrem Fassungsvermögen entsprechend konzipiert. Die Pumpen 34, 35, 36 und 7 werden entsprechend gesteuert. Insbesondere beim erneuten An¬ fahren muss auf diese Weise höchstens nur eine geringe Menge an neuem Deionat dem Wasserkreislauf zugeführt werden. Wasser wird so gespart und die Umwelt durch eine verringerte Abgabe an Abwasser entlastet.
Besonders vorteilhaft ist die erfindungsgemäße Anordnung und Anwendung der Wasseraufbereitungsanlage 40 im Ausführungsbei¬ spiel, da im Ausführungsbeispiel in der höchsten Druckstufe 8 ein Durchlaufdampferzeuger 12 Verwendung findet. Durchlauf- dampferzeuger 12 stellen erhöhte Anforderungen an die Wasserqualität, die für gewöhnlich nur durch die Wasseraufberei¬ tungsanlage 40 hergestellt und gesichert werden kann. Die im Vergleich zu den Anforderungen der Umlaufdampferzeuger 13, 14 anderen Anforderungen an die Wasserqualität betreffen insbe- sondere den pH-Wert und den Sauerstoffgehalt. Da die Wasser¬ aufbereitungsanlage 40 wegen des Durchlaufdampferzeugers 12 sowieso notwendig ist, ist es vorteilhafter die vergleichs¬ weise geringen aus den Umlaufdampferzeuger 13, 14 entwässerten Wassermengen ebenfalls über die Wasseraufbereitungsanlage 40 dem Wasserkreislauf zurückzuführen, als diese zu Verwer¬ fen. Dies trifft zumeist auch auf die vergleichsweise stark belasteten aus den Drucktrommeln 17, 19 entschlämmten Wassermengen, bzw. im An- und Abfahrbetrieb aus der Abscheiderfla¬ sche 15 entschlämmten Wassermengen zu. Um jedoch die Wasser- aufbereitungsanlage 40 zu entlasten ist es denkbar die aus den Drucktrommeln 17, 18 der Umlaufdampferzeuger 13, 14 Ent- schlämmungen nicht in den Wasserkreislauf zurückzuführen. Ei- ne Dampf-Flüssigwassertrennung ist für diese Entschlämmungen trotzdem möglich, wobei der dann an sich saubere anfallende Dampf dem Wasserkreislauf, insbesondere dem Eingang des Kon¬ densators 6 zurückgeführt werden kann.
Die Wasseraufbreitungsanlage 40 kann insbesondere eine mecha¬ nische Reinigung und einen Kationen/Anionentauscher aufweisen. Die Wasseraufbreitungsanlage 40 bereitet das ihm zuge¬ führte Wasser insbesondere hinsichtlich seiner chemischen Ei- genschaften auf.
Der gesamte Wasserkreislauf, insbesondere die Sammelvorrich¬ tung 22, die Speicherbehälter 25, 26, 27, 28 und die Rückführungsleitungen 29, 30, 31, sind gegenüber der Atmosphäre ab- geschlossen, um einen unkontrollierten Lufteintrag in das entwässerte Wasser zu verhindern.
Die Merkmale des Ausführungsbeispiels können miteinander kom¬ biniert werden.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Betrieb einer Dampfkraftanlage (2) mit einem Wasserkreislauf mit zumindest einer Druckstufe (8, 9, 10), einer Dampfturbine (4) und einem Kondensator (6), wobei Was¬ ser aus der zumindest einen Druckstufe (8, 9, 10) entwässert wird, dadurch gekennzeichnet, dass das aus der zumindest einen Druckstufe (8, 9, 10) im we- sentlichen gesamte entwässerte Wasser gesammelt und angespei¬ chert wird und dass das so gesammelte und angespeicherte entwässerte Wasser im wesentlichen vollständig dem Wasserkreislauf zurückgeführt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckstufe (8, 9, 10) die höchste Druckstufe (8) des Wasserkreislaufs ist.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zudem noch zumindest eine weite¬ re niedrigere Druckstufe (9, 10) einbezogen ist.
4. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das entwässerte Wasser einer Flüssigwasser-Dampf-Trennung unterzogen wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der abgetrennte Dampf dem Kon- densator (6) des Wasserkreislaufs zugeführt wird.
6. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das entwässerte Wasser in zumin¬ dest einem Speicherbehälter (25, 26, 27, 28) angespeichert wird.
7. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das während des Abfahrens der Dampfkraftanlage (2) anfallende entwässerte Wasser immer nur soweit wieder zurück geführt wird, dass am Ende des Abfahrens die im wesentlichen vollständige entwässerbare Wassermenge angespeichert ist und die so angespeicherte Wassermenge dem Wasserkreislauf beim Anfahren wieder zugeführt wird.
8. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das entwässerte Wasser wenigsten zum Teil über eine Wasseraufbereitungsanlage (40) dem Wasser¬ kreislauf zurückgeführt wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teilstrom des von dem Kondensator (6) austretenden kondensierten Wassers über die Wasseraufbereitungsanlage (40) geführt wird.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das über die Wasseraufberei- tungsanlage (40) in den Wasserkreislauf zurück geführte ent¬ wässerte Wasser vor dem Eintritt in die Wasseraufbereitungs¬ anlage (40) mit dem aus dem Kondensator (6) kommenden Teilstrom vermischt wird.
11. Verfahren zum Betrieb eines Kraftwerks (1) zur Er¬ zeugung von zumindest elektrischer Energie, wobei das Kraft¬ werk (1) eine Dampfkraftanlage (2) aufweist, mit welcher ein elektrischer Generator (3) antreibbar ist und die Dampfkraftanlage (2) mit einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10 betrieben wird.
12. Dampfkraftanlage (2) mit einem Wasserkreislauf mit zumin¬ dest einer Druckstufe (8, 9, 10), einer Dampfturbine (4) und einem Kondensator (6), wobei Wasser aus der zumindest einen Druckstufe (8, 9, 10) entwässert werden kann, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Sammelvorrichtung (22), zumindest ein Speicherbehälter (25, 26, 27, 28) für das gesamte aus der zumindest einen Druckstufe (8, 9, 10), entwässerte Wasser vorgesehen ist, wobei das gesamte so ge- sammelte und angespeicherte entwässerte Wasser in den Wasser¬ kreislauf zurückführbar ist.
13. Dampfkraftanlage nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Druckstufe (8, 9, 10), die höchste Druckstufe (8) ist.
14. Dampfkraftanlage nach Anspruch 12 oder 13, gekennzeichnet durch, zumindest eine Trenneinrichtung (32, 33) zum Trennen von Flüssigwasser und Dampf.
15. Dampfkraftanlage nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Trenneinrichtung (32, 33) dampfseitig mit dem Eingang des Kondensators (6) über zumin¬ dest eine Rückführungsleitung (29, 30) verbunden ist.
16. Dampfkraftanlage nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Trenneinrichtung (32, 33) als Bestandteil des zumindest einen Speicherbehälters (25, 26, 27) ausgebildet ist.
17. Dampfkraftanlage nach einem der Ansprüche 12 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Speicherbehäl¬ ter (25, 26, 27, 28) so groß ausgebildet ist, dass er die ge¬ samte am Ende eines Abfahrvorgangs der Dampfkraftanlage (2) anfallende entwässerte Wassermenge anspeichern kann.
18. Dampfkraftanlage nach einem der Ansprüche 12 bis 17, gekennzeichnet durch, zumindest eine Wasseraufbereitungsanla¬ ge (40), welche das ihr zugeführte Wasser insbesondere che- misch aufbereitet und konditioniert.
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