EP3111059A1 - Wasserdampfkreislauf sowie ein verfahren zum betreiben eines wasserdampfkreislaufes - Google Patents

Wasserdampfkreislauf sowie ein verfahren zum betreiben eines wasserdampfkreislaufes

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EP3111059A1
EP3111059A1 EP15716068.0A EP15716068A EP3111059A1 EP 3111059 A1 EP3111059 A1 EP 3111059A1 EP 15716068 A EP15716068 A EP 15716068A EP 3111059 A1 EP3111059 A1 EP 3111059A1
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EP
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steam
pressure turbine
turbine
pressure
starting
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EP15716068.0A
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EP3111059B1 (de
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Bernd Leu
Martin Ophey
Klaus Rothe
David Veltmann
Kai Brune
Matthias Heue
Rudolf PÖTTER
Michael Schütz
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Siemens Energy Global GmbH and Co KG
Original Assignee
Siemens AG
Siemens Corp
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Publication date
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Publication of EP3111059B1 publication Critical patent/EP3111059B1/de
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    • 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
    • F01K13/00—General layout or general methods of operation of complete plants
    • F01K13/02—Controlling, e.g. stopping or starting
    • 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
    • F01K7/00—Steam engine plants characterised by the use of specific types of engine; Plants or engines characterised by their use of special steam systems, cycles or processes; Control means specially adapted for such systems, cycles or processes; Use of withdrawn or exhaust steam for feed-water heating
    • F01K7/16—Steam engine plants characterised by the use of specific types of engine; Plants or engines characterised by their use of special steam systems, cycles or processes; Control means specially adapted for such systems, cycles or processes; Use of withdrawn or exhaust steam for feed-water heating the engines being only of turbine type
    • F01K7/22—Steam engine plants characterised by the use of specific types of engine; Plants or engines characterised by their use of special steam systems, cycles or processes; Control means specially adapted for such systems, cycles or processes; Use of withdrawn or exhaust steam for feed-water heating the engines being only of turbine type the turbines having inter-stage steam heating
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F01K9/00—Plants characterised by condensers arranged or modified to co-operate with the engines
    • F01K9/04—Plants characterised by condensers arranged or modified to co-operate with the engines with dump valves to by-pass stages

Definitions

  • the present invention relates to a steam cycle for a power plant and a method for operating a steam cycle.
  • the starting line In order to convert steam turbines from the prior art of starting operation or idling in the power operation, the starting line is closed. Closing the starting line is necessary because the mass flow of the steam, which is supplied to the condenser via the starting line, is not available for cooling the intermediate superheating.
  • Too fast closing of the starting line leads to pressure fluctuations in the water / steam cycle, which can lead to a turbine short circuit. Too slow an increase in the mass flow through the high ⁇ pressure turbine during the closing of the Anfahrtechnisch leads to unacceptably high temperatures in the exhaust steam behind the high-pressure turbine.
  • the two mentioned requirements require an optimal coordination of closing the starting line and opening the
  • WO 2013/031121 AI a steam turbine apparatus and a method for their operation is shown, wherein a starting of the steam turbine by means of a Kochström Oberssystems kontrol ⁇ is profiled.
  • the object of the invention is to make the start-up process "smoother" and more fluid and thus lower the load on the components.
  • the water vapor circuit according to claim 1 and the method according to the invention for operating a What ⁇ serdampf Vietnamese intro to claim 8 offer over the prior art has the advantage that a controller is provided which closing the valve to obstruct the Anfahrlei- direction and opening the live steam valves so regulates that
  • the reheater is always sufficiently supplied with steam.
  • An advantageous development of the steam cycle is that the controller for closing the starting valve and the controller for opening the live steam valves are integrated in a common module. Depending on the operating sizes Be ⁇ "pressure”, “temperature” and “speed”, which are detected by corresponding sensors, the common controller can control the opening of the main steam valves and the closing of the diverter valve ⁇ SEN.
  • a further advantageous development is that the starting line between the high-pressure turbine and the reheater springs and opens into the condenser.
  • a further advantageous development consists in that in a line section between the high-pressure turbine and the reheater a check-back device is provided which prevents a backflow of the steam in the direction of the high-pressure turbine.
  • a check-back device reliably ensures that in no operating state steam flows back from the reheater into the high-pressure turbine and possibly favors a turbine quick-closing.
  • a particularly simple and effective check means is a check valve.
  • a further advantageous development is that at least in sections parallel to the Anfahrtechnisch another line is arranged, which also connects the high ⁇ pressure turbine or the Abdampf Scheme with the capacitor.
  • An inventive development of the method is that the pressure of the steam prior to entry into the high ⁇ pressure turbine, in particular in a blading space of the high-pressure turbine, time-delayed and ramped raised.
  • Mass flow through the high-pressure turbine easily controlled ⁇ who.
  • High-pressure turbine in particular before entering the Beschau ⁇ felungsraum, takes place at a defined position of the Anfahrventils.
  • a defined position of the starting valve which partially closes the start-up line, can limit the mass flow through the start-up line and thus be used as a further control variable.
  • opening of the live steam valves can be controlled by increasing the pressure setpoint at a pressure limiting regulator before entering the high pressure turbine or in the blading space.
  • a defi ned ⁇ opening the main steam valves at the same time defi ned ⁇ position of the diverter valve the mass flow can be controlled more precisely by the high pressure turbine.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a steam circuit according to the invention.
  • Fig. 2 shows a flowchart of an inventive
  • FIG. 1 shows a steam circuit 10 with a high ⁇ pressure turbine 12, an intermediate pressure turbine 50 and a Nie ⁇ derdruckturbine 60.
  • the turbines (12,50,60) are arranged on a common shaft which is coupled to a non Darge ⁇ set generator ,
  • the steam circuit 10 further includes a steam generator 30, a condenser 40 and a feed pump 70.
  • the steam generator 30 is connected via a first line 17 to the high-pressure turbine 12, wherein the first line 17 live steam valves 14,15 are arranged, via which a steam supply the steam generator 30 can be prevented.
  • the main steam valve 14 acts as a live steam quick- closing valve and the live steam ⁇ valve 15 as a steam control valve.
  • a pressure limiting controller 29 is arranged, via which the mass flow of steam from the steam generator 30 to the high-pressure turbine 12 can be limited.
  • the high-pressure turbine 12 is followed in the flow direction of the steam, a Abdampf Suite 13, which is supplied with steam leaving the high-pressure turbine 12 at the outlet.
  • the exhaust steam region 13 is connected to a reheater 20 via a line section 18, in which a non-return valve 19 is arranged.
  • the reheater 20 is connected to the medium-pressure turbine 50 via a line 37, in which live steam valves 38, 39 are arranged for shutting off or regulating the steam supply.
  • the SwissGermanhit ⁇ zer 20 is further connected via a line 35 to the condenser 40, wherein in the line 35, a medium-pressure Umleit ⁇ station 36 is arranged downstream with Abspschreibeter 33, with which the pressure supply of the medium-pressure turbine 50 can be controlled.
  • the steam generator 30 is furthermore connected to the reheater 20 via a line 21, in which a high-pressure bypass station 22 and a spraying device 55 are arranged.
  • the exhaust steam region 13 is connected to the condenser 40 via a starting line 23, 25.
  • a starting valve 27 and a spraying device 34 are arranged in the approach line 25.
  • the starting valve 27 can be regulated via a controller 26 and can be partially opened between the positions "completely open” and "completely closed” at least in discrete intermediate stages. Alternatively, a completely controllable starting valve 27 would be possible. Zusharm ⁇ Lich a draining pipe is disposed in parallel to the 28 Anfahrtechnisch 25 which also leads into the condenser 40th
  • the drain line can be opened via a drain valve 24.
  • the steam generator 30 is connected via a line 52 to the low-pressure turbine 60, wherein in the line 52, a Re ⁇ flap valve 53 is arranged, which controls the steam supply to the low-pressure turbine 60.
  • the medium-pressure turbine 50 is connected via a line 51 to the low-pressure turbine 60, wherein the conduit 52 opens into the conduit 51.
  • From the Nie ⁇ derdruckturbine 60 leads a line 54 to the condenser 40, which in turn is connected via a line 41 to the feed pump 70.
  • the feed pump 70 is connected via a line 42 to the steam generator 30.
  • the steam circuit 10 of the Dampferer ⁇ generator 30 is supplied via the pressure-building feed pump 70 and the line 42 with water.
  • the water is evaporated and overheated.
  • This steam is supplied via the first line 17 of the high pressure turbine 12, wherein the steam is partially relaxed.
  • the steam is again supplied with energy in the reheater 20, which it discharges via the medium-pressure turbine 50 and the low-pressure turbine 60.
  • the expanded steam then condenses in the condenser 40 and is returned via the line 41 as water to the steam generator 30, whereby the circuit is closed.
  • a regulator 26 which opens the starting valve 27 as a function of temperature, pressure and speed of the high-pressure turbine 12.
  • the corresponding Sen ⁇ sensors for detecting the rotational speed are not shown, but can simply on the shaft which supports the turbine stages 12,50,60, and is connected to the generator, are angeord ⁇ net.
  • FIG. 2 shows a flow diagram for starting up a steam cycle with a steam turbine.
  • [100] thus be ⁇ begun will launch a starting operation of the steam turbine 12,50,60 in a first process step.
  • the steam turbine 12, 50, 60 is accelerated by complete opening of the fresh steam quick-closing valves 14, 38 and subsequent opening of the live steam valves 15, 39.
  • the Anfahrtechnisch 25 is opened by opening of the diverter valve 27 and turning on the Druckbe ⁇ grenzungsregler 29th
  • a heating-up speed is achieved and the
  • the closing operation of the on ⁇ running valve 27 25 to close the Anfahrtechnisch from a defined position of the diverter valve 27 begins is in the subsequent process steps [170], [171], [172], [173], a pressure setpoint of Pressure limiting controller 29 time-delayed and ramped and raised at a certain speed. This results in a defined opening of the live steam valves 15,39. This process continues until the mass flow of steam through the high pressure turbine 12 has exceeded a threshold.
  • a final method step [180] the Anfahrtechnisch 25 and the on ⁇ traveling valve 27 completely closed and the steam turbine

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Wasserdampfkreislauf (10) für ein Kraftwerk, sowie ein Verfahren zum Betrieb, insbesondere zum Anfahren, eines Wasserdampfkreislaufes (10). Dabei weist der Wasserdampfkreislauf (10) eine Hochdruckturbine (12), einen Kondensator (40) sowie einen Dampferzeuger (30) auf. Der Dampferzeuger (30) ist über eine erste Leitung (17) mit der Hochdruckturbine (12) verbunden. In Strömungsrichtung des Dampfes zwischen Dampferzeuger (30) und Hochdruckturbine (12) sind Frischdampfschnellschlussventile (14) und Frischdampfregelventile (15) zur Versorgung der Hochdruckturbine (12) angeordnet. In Strömungsrichtung des Dampfes ist hinter der Hochdruckturbine (12) eine Anfahrleitung (23,25) angeordnet, welche einen Abdampfbereich (13) hinter der Hochdruckturbine (12) mit dem Kondensator (40) verbindet. Es ist mindestens ein Regler (26,29) vorgesehen, welcher in Abhängigkeit von Drehzahl, einer Temperatur und Lastzustand der Hochdruckturbine (12) ein Schließen eines Anfahrventils (27) zum Verschließen der Anfahrleitung (25) und ein Öffnen der Frischdampfventile (15) regelt.

Description

Beschreibung
Wasserdampfkreislauf sowie ein Verfahren zum Betreiben eines Wasserdampfkreislaufes
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Wasserdampfkreislauf für ein Kraftwerk sowie ein Verfahren zum Betreiben eines Wasserdampfkreislaufs .
Beim Anfahren einer Dampfturbine kann es im Abdampfbereich der Hochdruckturbine zu unzulässig hohen Temperaturen kommen, wenn die Dampfturbine unter Schwachlast bzw. im Leerlauf be¬ trieben wird und nur eine geringe bzw. gar keine elektrische Leistung in das Verbrauchernetz eingespeist wird. Um die Temperatur abzusenken, sind potenziell zwei Maßnahmen denkbar:
1. ) Ein Absenken des Gegendrucks der Hochdruckturbine
2. ) Eine Steigerung des Massenstroms durch die Hochdruckturbine
Eine Steigerung des Massenstroms ist jedoch im Anfahrbetrieb, bei Schwachlast bzw. im Leerlauf nicht möglich, da eine Erhö¬ hung des Massenstroms zu einer Steigerung der Turbinenleis¬ tung führen würde. Daher ist bei aus dem Stand der Technik bekannten Dampfturbinen für den Anfahrbetrieb eine sogenannte Anfahrleitung vorgesehen, welche einen Bereich hinter der Hochdruckturbine (auch als Abdampfraum bezeichnet) mit dem Kondensator der Dampfturbine verbindet und dadurch ein Absenken des Gegendrucks der Hochdruckturbine ermöglicht.
Um Dampfturbinen aus dem Stand der Technik von Anfahrbetrieb bzw. Leerlauf in den Leistungsbetrieb zu überführen, wird die Anfahrleitung geschlossen. Ein Schließen der Anfahrleitung ist notwendig, weil der Massenstrom des Dampfes, der über die Anfahrleitung dem Kondensator zugeführt wird, nicht zur Kühlung der Zwischenüberhitzung zur Verfügung steht.
Beim Schließen der Anfahrleitung steigt der Druck am Austritt aus der Hochdruckturbine und damit die Austrittstemperatur der Hochdruckturbine. Ein unzulässiger Temperaturanstieg nach Schließen der Anfahrleitung kann durch eine gleichzeitige Steigerung des Massenstroms durch die Hochdruckturbine ver¬ hindert werden.
Dabei führt ein zu schnelles Schließen der Anfahrleitung zu Druckschwankungen im Wasser-/Dampfkreislauf, was bis zu einem Turbinenschnellschluss führen kann. Eine zu langsame Steigerung des Massenstroms durch die Hoch¬ druckturbine während des Schließens der Anfahrleitung führt zu unzulässig hohen Temperaturen im Abdampfbereich hinter der Hochdruckturbine . Die beiden genannten Anforderungen bedingen eine optimale Abstimmung von Schließen der Anfahrleitung und Öffnen der
Frischdampfventile, um einerseits den Massenstrom des Dampfes über die Frischdampfventile schnell steigern zu können und damit die Temperatur niedrig zu halten, und andererseits den Massenstrom über die Anfahrleitung zu begrenzen, damit die Zwischenüberhitzung ausreichend versorgt ist und eine soge¬ nannte Hochdruckumleitstation den Frischdampfdruck ausregeln kann . Bislang wurde diese Aufgabe durch ein schnelles Schließen der Anfahrleitung und eine Vorsteuerung auf die Hochdruckumleit¬ station gelöst. Diese Vorgehensweise führt jedoch zu starken Transienten der Temperatur im Abdampfbereich der Hochdruckturbine sowie starken Transienten beim Massenstrom in der Turbine, in der Frischdampfleitung sowie in der Leitung zur Zwischenüberhitzung .
In WO 2013/031121 AI ist eine Dampfturbinenvorrichtung und ein Verfahren zu deren Betrieb gezeigt, wobei ein Starten der Dampfturbine mittels eines Überströmleitungssystems kontrol¬ liert wird. Aufgabe der Erfindung ist es, den Anfahrprozess „sanfter" und fließender zu gestalten und somit die Belastung für die Bauteile abzusenken.
Diese Aufgabe wird durch einen Wasserdampfkreislauf und ein Verfahren zum Betreiben des Wasserdampfkreislaufs gemäß den unabhängigen Patentansprüchen gelöst.
Der erfindungsgemäße Wasserdampfkreislauf gemäß Anspruch 1 sowie das erfindungsgemäße Verfahren zum Betrieb eines Was¬ serdampfkreislaufs nach Anspruch 8 bieten gegenüber dem Stand der Technik den Vorteil, dass ein Regler vorgesehen ist, welcher ein Schließen des Ventils zum Versperren der Anfahrlei- tung und ein Öffnen der Frischdampfventile derart regelt, dass
1. ) Die Abdampftemperatur hinter der Hochdruckturbine
stets innerhalb der zulässigen Grenzen bleibt.
2. ) Die Anforderungen an die Hochdruck-Umleitstation
nicht erhöht werden.
3. ) Der Zwischenüberhitzer stets hinreichend mit Dampf versorgt wird.
4. ) Der Wasser-/Dampfkreislauf nur geringen Massenstromschwankungen unterliegt.
Durch die in den abhängigen Ansprüchen angeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im unabhängigen Anspruch angegebenen Dampfturbine sowie des Verfahrens zum Betrieb einer Dampfturbine möglich.
Eine vorteilhafte Weiterbildung des Wasserdampfkreislaufs be¬ steht darin, dass der Regler zum Schließen des Anfahrventils und der Regler zum Öffnen der Frischdampfventile in einem gemeinsamen Modul integriert sind. In Abhängigkeit der Be¬ triebsgrößen „Druck", „Temperatur" und „Drehzahl", welche über entsprechende Sensoren erfasst werden, kann der gemeinsame Regler das Öffnen der Frischdampfventile und das Schlie¬ ßen des Anfahrventils steuern. Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung besteht darin, dass die Anfahrleitung zwischen der Hochdruckturbine und dem Zwischenüberhitzer entspringt und in den Kondensator mündet. Damit stellt die Anfahrleitung eine direkte Verbindung des Ab- dampfbereichs mit dem Kondensator sicher, so dass der Dampf aus dem Abdampfbereich ohne weitere Zwischenelemente abge¬ führt werden kann.
Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung besteht darin, dass in einem Leitungsabschnitt zwischen der Hochdruckturbine und dem Zwischenüberhitzer eine Rückschlageinrichtung vorgesehen ist, welche ein Rückströmen des Dampfes in Richtung Hochdruckturbine verhindert. Eine solche Rückschlageinrichtung stellt zuverlässig sicher, dass in keinem Betriebszustand Dampf aus dem Zwischenüberhitzer in die Hochdruckturbine zurückströmt und ggf. einen Turbinenschnellschluss begünstigt. Eine besonders einfache und wirksame Rückschlageinrichtung stellt eine Rückschlagklappe dar. Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung besteht darin, dass zumindest abschnittsweise parallel zu der Anfahrleitung eine weitere Leitung angeordnet ist, welche ebenfalls die Hoch¬ druckturbine bzw. den Abdampfbereich mit dem Kondensator verbindet .
Eine erfindungsgemäße Weiterbildung des Verfahrens besteht darin, dass der Druck des Dampfes vor Eintritt in die Hoch¬ druckturbine, insbesondere in einen Beschaufelungsraum der Hochdruckturbine, zeitverzögert und rampenförmig angehoben wird. Durch eine stufenweise Anhebung des Drucks kann der
Massenstrom durch die Hochdruckturbine einfach geregelt wer¬ den .
Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung besteht darin, dass eine Erhöhung des Drucks des Dampfes vor Eintritt in die
Hochdruckturbine, insbesondere vor Eintritt in den Beschau¬ felungsraum, bei einer definierten Stellung des Anfahrventils erfolgt. Eine definierte Stellung des Anfahrventils, welche die Anfahrleitung teilweise verschließt, kann den Massestrom durch die Anfahrleitung begrenzen und somit als weitere Regelgröße genutzt werden.
Alternativ oder zusätzlich kann über die Erhöhung des Druck- Sollwertes an einem Druckbegrenzungsregler vor Eintritt in die Hochdruckturbine bzw. in den Beschaufelungsraum ein Öffnen der Frischdampfventile gesteuert werden. Durch ein defi¬ niertes Öffnen der Frischdampfventile bei gleichzeitig defi¬ nierter Stellung des Anfahrventils kann der Massenstrom durch die Hochdruckturbine genauer geregelt werden.
Im Folgenden wird ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsge¬ mäßen Dampfturbine sowie eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Betrieb, insbesondere zum Anfahren, einer solchen Dampf- turbine anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert.
Gleiche Bauteile oder Bauteile mit gleicher Funktion sind da¬ bei mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.
Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung eines erfin- dungsgemäßen Wasserdampfkreislaufs .
Fig. 2 zeigt ein Ablaufdiagramm eines erfindungsgemäßen
Verfahrens zum Betrieb eines Wasserdampfkreislaufs . Fig. 1 zeigt eine Wasserdampfkreislauf 10 mit einer Hoch¬ druckturbine 12, einer Mitteldruckturbine 50 und einer Nie¬ derdruckturbine 60. Die Turbinen (12,50,60) sind auf einer gemeinsamen Welle angeordnet, welche an einen nicht darge¬ stellten Generator gekoppelt ist. Der Wasserdampfkreislauf 10 umfasst ferner einen Dampferzeuger 30, einen Kondensator 40 und eine Speisepumpe 70. Der Dampferzeuger 30 ist über eine erste Leitung 17 mit der Hochdruckturbine 12 verbunden, wobei an der ersten Leitung 17 Frischdampfventile 14,15 angeordnet sind, über welche eine Dampfzufuhr aus dem Dampferzeuger 30 unterbunden werden kann. Dabei wirkt das Frischdampfventil 14 als ein Frischdampfschnellschlussventil und das Frischdampf¬ ventil 15 als Frischdampfregelventil . An dem Frischdampf¬ regelventil 15 ist ein Druckbegrenzungsregler 29 angeordnet, über welchen der Massenstrom des Dampfes aus dem Dampferzeuger 30 zur Hochdruckturbine 12 begrenzt werden kann. Der Hochdruckturbine 12 ist in Strömungsrichtung des Dampfes ein Abdampfbereich 13 nachgeschaltet, welcher mit Dampf versorgt wird, der die Hochdruckturbine 12 am Auslass verlässt. Der Abdampfbereich 13 ist über einen Leitungsabschnitt 18, in welchem eine Rückschlagklappe 19 angeordnet ist, mit einem Zwischenüberhitzer 20 verbunden. Der Zwischenüberhitzer 20 ist über eine Leitung 37, in der Frischdampfventile 38,39 zur Absperrung bzw. Regelung der DampfVersorgung angeordnet sind, mit der Mitteldruckturbine 50 verbunden. Der Zwischenüberhit¬ zer 20 ist ferner über eine Leitung 35 mit dem Kondensator 40 verbunden, wobei in der Leitung 35 eine Mitteldruck-Umleit¬ station 36 mit nachgeschalteter Abspritzeinrichtung 33 ange- ordnet ist, mit der die Druckversorgung der Mitteldruckturbine 50 geregelt werden kann.
Der Dampferzeuger 30 ist ferner über eine Leitung 21, in der eine Hochdruck-Umleitstation 22 sowie eine Abspritzeinrich- tung 55 angeordnet sind, mit dem Zwischenüberhitzer 20 verbunden. Der Abdampfbereich 13 ist über eine Anfahrleitung 23,25 mit dem Kondensator 40 verbunden. Dabei sind in der An- fahrleitung 25 ein Anfahrventil 27 und eine Abspritzeinrichtung 34 angeordnet. Das Anfahrventil 27 ist über einen Regler 26 regelbar und kann zwischen den Positionen „komplett geöffnet" und „komplett geschlossen" zumindest in diskreten Zwischenstufen teilweise geöffnet werden. Alternativ wäre auch ein vollständig regelbares Anfahrventil 27 möglich. Zusätz¬ lich ist parallel zu der Anfahrleitung 25 eine Entleerungs- leitung 28 angeordnet, welche ebenfalls in den Kondensator 40 mündet. Die Entleerungsleitung kann über ein Entleerungsventil 24 geöffnet werden.
Der Dampferzeuger 30 ist über eine Leitung 52 mit der Nieder- druckturbine 60 verbunden, wobei in der Leitung 52 eine Re¬ gelklappe 53 angeordnet ist, welche die Dampfzufuhr in die Niederdruckturbine 60 steuert. Die Mitteldruckturbine 50 ist über eine Leitung 51 mit der Niederdruckturbine 60 verbunden, wobei die Leitung 52 in die Leitung 51 mündet. Von der Nie¬ derdruckturbine 60 führt eine Leitung 54 zum Kondensator 40, der seinerseits über eine Leitung 41 mit der Speisepumpe 70 verbunden ist. Die Speisepumpe 70 ist über eine Leitung 42 mit dem Dampferzeuger 30 verbunden.
Im Betrieb des Wasserdampfkreislaufes 10 wird der Dampferer¬ zeuger 30 über die druckaufbauende Speisepumpe 70 und die Leitung 42 mit Wasser versorgt. Im Dampferzeuger 30 wird das Wasser verdampft und überhitzt. Dieser Dampf wird über die erste Leitung 17 der Hochdruckturbine 12 zugeführt, wobei sich der Dampf teilweise entspannt. Dem Dampf wird im Zwischenüberhitzer 20 nochmal Energie zugeführt, welche er über die Mitteldruckturbine 50 und die Niederdruckturbine 60 ab- gibt. Der entspannte Dampf kondensiert dann im Kondensator 40 und wird über die Leitung 41 wieder als Wasser dem Dampferzeuger 30 zugeführt, womit der Kreislauf geschlossen ist.
Über die jeweiligen Abspritzeinrichtungen 33,34,55 kann dem Dampf in den Leitungen 21, 25 und 28 Wasser zugeführt werden, um die Temperatur des Dampfes beim Eintritt in den Kondensa¬ tor 40 bzw. in den Zwischenüberhitzer 20 abzusenken. An dem Anfahrventil 27 ist ein Regler 26 vorgesehen, welcher das Anfahrventil 27 in Abhängigkeit von Temperatur, Druck und Dreh- zahl der Hochdruckturbine 12 öffnet. Die entsprechenden Sen¬ soren zur Erfassung der Drehzahl sind nicht dargestellt, können aber einfach an der Welle, welche die Turbinenstufen 12,50,60 trägt und mit dem Generator verbunden ist, angeord¬ net werden.
Die Sensoren zur Erfassung der Temperatur und des Drucks werden sinnvollerweise vor dem Eintritt in den Beschaufelungs¬ raum der Hochdruckturbine 12 bzw. am Ausgang der Hochdruckturbine 12 oder im Abdampfbereich 13 angeordnet. In Fig. 2 ist ein Ablaufdiagramm zum Anfahren einer eines Wasserdampfkreislaufs mit einer Dampfturbine dargestellt. Dabei wird in einem ersten Verfahrensschritt [100] damit be¬ gonnen, einen Anfahrvorgang der Dampfturbine 12,50,60 zu starten. In einem weiteren Verfahrensschritt [110] wird die Dampfturbine 12,50,60 durch vollständiges Öffnen der Frisch- dampfschnellschlussventile 14,38 und anschließendes Öffnen der Frischdampfventile 15,39 beschleunigt. In einem darauf¬ folgenden Verfahrensschritt [120] wird die Anfahrleitung 25 durch Öffnen des Anfahrventils 27 geöffnet und der Druckbe¬ grenzungsregler 29 eingeschaltet. Im nächsten Verfahrens- schritt [130] wird eine Anwärmdrehzahl erreicht und die
Dampfturbine 12,50,60 weiter auf Nenndrehzahl beschleunigt. Im folgenden Verfahrensschritt [140] erfolgen der Betrieb der Dampfturbine im Leerlauf und die Synchronisation mit dem Stromnetz. Im nächsten Verfahrensschritt [150] wird die Leis- tung der Dampfturbine 12,50,60 weiter gesteigert, bis ein Massenstrom des Dampfes über die Hochdruckturbine 12 ohne Druckbegrenzungsregler 29 so groß wäre, dass bei geschlosse¬ ner Anfahrleitung 25 eine Abdampftemperatur nach der Hochdruckturbine 12 gerade noch zulässig ist. Im nachfolgenden Verfahrensschritt [160] beginnt der Schließvorgang des An¬ fahrventils 27 zum Verschließen der Anfahrleitung 25. Ab einer definierten Position des Anfahrventils 27 wird in den nachfolgenden Verfahrensschritten [170], [171], [172], [173] ein Drucksollwert des Druckbegrenzungsreglers 29 zeitverzögert und rampenförmig und mit einer bestimmten Geschwindigkeit angehoben. Dadurch erfolgt ein definiertes Öffnen der Frischdampfventile 15,39. Dieser Vorgang wird fortgesetzt, bis der Massenstrom des Dampfes durch die Hochdruckturbine 12 einen Schwellenwert überschritten hat. In einem abschließenden Ver- fahrensschritt [180] wird die Anfahrleitung 25 bzw. das An¬ fahrventil 27 komplett geschlossen und die Dampfturbine
12,50,60 in den Leistungsbetrieb überführt.
Obwohl die Erfindung im Detail durch die bevorzugten Ausfüh- rungsbeispiele näher beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht auf das offenbarte Ausführungsbeispiel beschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.

Claims

Patentansprüche
1. Wasserdampfkreislauf (10) für ein Kraftwerk, mit einer Hochdruckturbine (12), einem Kondensator (40) sowie einem
Dampferzeuger (30),
wobei der Dampferzeuger (30) über eine erste Leitung (17) mit der Hochdruckturbine (12) verbunden ist,
wobei in Strömungsrichtung des Dampfes zwischen Dampferzeu- ger (30) und Hochdruckturbine (12) mindestens ein Frisch¬ dampfventil (15) angeordnet ist, und
wobei in Strömungsrichtung des Dampfes nach der Hochdruckturbine (12) eine Anfahrleitung (23,25) angeordnet ist, welche einen Abdampfbereich (13) hinter der Hochdruckturbi- ne (12) mit dem Kondensator (40) verbindet,
dadurch gekennzeichnet, dass
mindestens ein Regler (26,29) vorgesehen ist, welcher in Abhängigkeit von Betriebsparametern der Hochdruckturbine (12) ein Schließen eines Anfahrventils (27) zum Verschlie- ßen der Anfahrleitung (25) und ein Öffnen des mindestens einen Frischdampfventils (15) regelt, wobei
eine Öffnung des Anfahrventils (27) zwischen den Positionen „komplett geöffnet" und „komplett geschlossen" zumindest stufenweise regelbar ist und ein Drucksollwert des Reglers (26, 29) in Abhängigkeit von der Öffnung des Anfahrventils
(27) anhebbar ist.
2. Wasserdampfkreislauf nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Betriebsparameter der Hochdruckturbine eine Drehzahl, eine Temperatur, insbesondere der Temperatur im Abdampfbe¬ reich (13), ein Druck und/oder ein Lastzustand der Hochdruckturbine (12) sind.
3. Wasserdampf reislauf nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass
die Regler (26,29) in einem gemeinsamen Modul integriert sind .
4. Wasserdampfkreislauf nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass
zwischen der Hochdruckturbine (12) und einer weiteren Turbinenstufe (50,60) ein Zwischenüberhitzer (20) vorgesehen ist.
5. Wasserdampfkreislauf nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Anfahrleitung (23,25) zwischen der Hochdruckturbine (12) und dem Zwischenüberhitzer (20) entspringt und in Kondensator (40) mündet.
6. Wasserdampfkreislauf nach Anspruch 4,
dass in einem Leitungsabschnitt (18) zwischen der Hoch- druckturbine (12) und dem Zwischenüberhitzer (20) eine
Rückschlageinrichtung (19), insbesondere eine Rückschlag¬ klappe, vorgesehen ist, welche ein Rückströmen des Dampfes in Richtung Hochdruckturbine (12) verhindert.
7. Wasserdampfkreislauf nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass
zumindest abschnittsweise parallel zu der Anfahrleitung (23,25) eine weitere Leitung (28), insbesondere eine Lei¬ tung zum Entleeren der Hochdruckturbine (12), angeordnet ist, welche ebenfalls die Hochdruckturbine (12) mit dem
Kondensator (40) verbindet.
8. Verfahren zum Betreiben, insbesondere zum Anfahren, eines Wasserdampfkreislaufs (10) mit einer Hochdruckturbine (12), einem Kondensator (40) sowie einem Dampferzeuger (30), umfassend zumindest folgende Verfahrensschritte:
· Beginn des Anfahrvorgangs der Dampfturbine (12,50,60) [100]
• Beschleunigen der Dampfturbine (12,50,60) durch Öffnen von Frischdampfventilen (15) [110]
• Öffnen einer Anfahrleitung (25) und Einschalten eines
Druckbegrenzungsreglers (29) [120]
· Beschleunigen der Dampfturbine (12,50,60) auf Nenndrehzahl
[130]
• Betrieb der Dampfturbine (12,50,60) im Leerlauf und Syn¬ chronisation mit dem Stromnetz [140]
• Leistungssteigerung der Dampfturbine (12,50,60), bis ein Massenstrom des Dampfes über die Hochdruckturbine (12) ei¬ nen Schwellenwert erreicht [150]
• Beginn des Schließvorgangs der Anfahrleitung (25) durch
Schließen eines Anfahrventils (27) [160]
• Ab einer definierten Position des Anfahrventils (27) gere- geltes Anheben des Drucks vor Eintritt in die Hochdrucktur¬ bine (12) durch den Druckbegrenzungsregler (29) [170]
• Abschluss des Schließvorgangs der Anfahrleitung (25) durch vollständiges Schließen des Anfahrventils (27) und Übergang der Dampfturbine (12,50,60) in den Leistungsbetrieb [180].
9. Verfahren nach Anspruch 8,
wobei der Druck vor Eintritt in die Hochdruckturbine (12) zeitverzögert und rampenförmig mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit angehoben wird [171].
10. Verfahren nach Anspruch 9,
wobei eine Erhöhung des Drucks vor Eintritt in die Hoch¬ druckturbine (12) bei einer definierten Stellung des Anfahrventils (27) erfolgt [72].
11. Verfahren nach Anspruch 10,
wobei über die Erhöhung eines Druck-Sollwerts am Druckbe¬ grenzungsregler (29) vor Eintritt in die Hochdruckturbine (12) ein Öffnen der Frischdampf entile (15) gesteuert wird [173] .
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