WO2015000536A1 - Prozess zur vorwärmung von zusatzwasser in dampfkraftwerken mit prozessdampfauskopplung - Google Patents

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condenser
condensate
heat exchanger
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Ingo Assmann
Tim Neuberg
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Siemens Aktiengesellschaft
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    • F22D1/34—Feed-water heaters, i.e. economisers or like preheaters arranged to be heated by steam, e.g. bled from turbines and returning condensate to boiler with main feed supply
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    • F22D1/50—Feed-water heaters, i.e. economisers or like preheaters incorporating thermal de-aeration of feed-water
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28B—STEAM OR VAPOUR CONDENSERS
    • F28B9/00—Auxiliary systems, arrangements, or devices

Definitions

  • the present invention relates to a system for feeding makeup water and preheating it into a water-steam cycle in a steam power plant. Furthermore, the present invention relates to a method for degassing make-up water in a water-steam cycle in a steam power plant.
  • the water-steam cycle When decoupling process steam / heat in steam power plants, the water-steam cycle must be topped up by means of the continuous supply of make-up water due to leaks and losses of process steam / condensate.
  • the make-up water is usually treated, but not degassed.
  • the additional water contains dissolved foreign gases, which must be expelled again in a degasser of the steam power process. In order to increase the process efficiency, the additional water must be added before entering the
  • make-up water also called make-up water
  • a conventional degassing fed directly into the degasser. This is technically simple and less expensive, but energetically the least favorable variant.
  • Fig. Figure 2 shows another conventional system for adding makeup water to a water-steam cycle.
  • the condensate from a conventional condenser 201 is pumped through a conventional condensate pump 202 into a container 204.
  • a mass flow m z of the make-up water is mixed in via a conventional supply line 203.
  • the water mixture is then pumped by another condensate pump 205 through conventional heating devices 206, 208 of the water-steam cycle into the conventional degassing device 209.
  • the water mixture is not degassed due to the additional water content and thus contains dissolved and corrosive media (eg oxygen), all containers, lines and fittings, including the container 204, must be made of corrosion-free stainless steel up to the conventional degassing device.
  • the water is supplied to a conventional evaporator 207.
  • a system for supplying makeup water to a preheater and / or reboiler of a water-steam cycle in a steam power plant comprises a condenser for condensing water vapor to water, a degassing device for degassing water, a supply line for supplying additional water and a heat exchanger.
  • the condenser for condensing water vapor into water (for better differentiation hereinafter referred to as "condensate") can be fed with steam from a turbine plant of the steam power plant
  • the heat exchanger is coupled to the condenser in such a way that a second portion of the condensate can be fed to the heat exchanger, wherein the heat exchanger is coupled to a feed line in such a way that make-up water can be fed to the heat exchanger in that the auxiliary water can be heated by means of the second portion of the condensate.
  • a method for degassing make-up water for an evaporator of a water-steam cycle in a steam power plant is described.
  • Steam power plants are nowadays often used to generate electrical energy.
  • the steam required to operate the steam turbine is generated in a steam boiler from previously purified and treated water. By further heating the steam in the superheater, the temperature and the specific volume of the steam increase. From the steam boiler, the steam flows via pipelines into a steam turbine plant, where it releases a portion of its previously absorbed energy as kinetic energy to the turbine plant.
  • a generator is connected to the turbine, which converts the mechanical power into electrical power. Thereafter, the expanded and cooled vapor flows into the condenser where it is converted by heat transfer to the environment (e.g.
  • Fresh water from a river condenses and collects as liquid water at the lowest point of the condenser. This water is called condensate.
  • Condensate pumps and preheaters or heating devices The water is temporarily stored, for example, in a feed water tank and then recirculated to the steam boiler or the evaporator via another condensate. Before the water is temporarily stored in the feed water tank and supplied to the evaporator, the water is fed to the degassing apparatus to substantially remove harmful gases such as corrosive oxygen or carbon dioxide.
  • the degassing apparatus may operate by a thermal degassing method or by a chemical degassing method.
  • the degassing device is supplied with thermal energy, for example from bleed steam (from the medium-pressure region) of the turbine plant, so that the water in the degassing device is "boiled” and thus heated, thereby causing the harmful gases, such as oxygen and carbon dioxide
  • the thermal degassing method the physical circumstance is used that with increasing temperature the solubility of gases in liquids decreases.
  • the degassing device is supplied with condensate from the condenser on the one hand and make-up water, which was previously heated in the heat exchanger.
  • the additional water is necessary because in the water-steam cycle water, or water vapor, escapes due to leaks from the water-steam cycle. This applies in particular to plants with external heat consumers, ie plants with a process steam extraction.
  • a heat exchanger which on the one hand receives the second portion of the condensate. Furthermore, a desired amount of make-up water is added to the heat exchanger via a supply line. The heat exchanger is set up, by means of the heat of the second portion of the condensate, the additional water to a to heat desired temperature. The heated additional water is then fed (in particular directly) to the degassing device.
  • the heat exchanger according to the present invention is in particular a condensate / make-up water heat exchanger.
  • the heat-emitting fluid here the second portion of the water or the condensate
  • the heat-absorbing fluid here the make-up water
  • the make-up water which may contain harmful gases, first mixed in the degassing with the first portion of the condensate.
  • the devices for example, heating devices and condensate pumps
  • the piping which may be present between the condenser and the degassing device need not necessarily be made of corrosion-resistant stainless steel, since these devices and pipelines do not come into contact with the corrosive makeup water come.
  • more favorable materials for the devices and pipelines between the condenser and the degassing device can be used with the system according to the present invention.
  • the second portion of the condensate may be at least half smaller than the first portion of the water.
  • the second part of the condensate is determined by the total part of the condensate in particular after the condenser and after at least one heating device, so that the second portion of water has already been heated by means of a heating device before the second portion of the water is supplied to the heat exchanger.
  • the heat exchanger is coupled to the degassing device such that the second portion of the condensate is condensate after flowing through the heat exchanger of the degassing device.
  • the second portion of the water is mixed with the make-up water and thus set an average temperature between the second portion of the water and the make-up water.
  • the make-up water is thus also heated.
  • the mixture of the second portion of the condensate and the make-up water is then mixed in the degassing device with the first portion of the water.
  • the heat exchanger may also be coupled to the condenser such that the second portion of the condensate can be supplied to the condenser again after flowing through the heat exchanger.
  • the second portion of the condensate can be supplied to the condenser again after flowing through the heat exchanger.
  • the second portion of the condensate is fed to the condenser and before the heating device and mixed with the total proportion of water from the condenser.
  • the system comprises the heating device for heating the water.
  • the heating device is coupled to the condenser such that the condensate can be fed to the heating device.
  • the heating device is coupled to the degassing device such that the heated water, or at least the first portion of the condensate, the degassing device can be fed.
  • the heating device is set up such that the heating device can be fed with water vapor from the turbine system, in particular from a low-pressure region of the turbine system, of the steam power plant for heating the water.
  • bleed steam is taken from the turbine plant to use the thermal energy of the bleed steam for heating the water after the condenser.
  • the medium-pressure region of the turbine system is an area which is close to the last turbine stage of the turbine system in that the steam still has a relatively high thermal energy but a lower pressure.
  • the heating device is coupled between the condenser and the heat exchanger in such a way that the second portion of the condensate can be branched off after heating the make-up water in the heating device and can be fed to the heat exchanger.
  • the degassing device is set up such that the degassing device for degassing the water (that is, the first portion of the condensate and the additional water heated in the heat exchanger) with water vapor from the turbine system, in particular from the low pressure region and / or the medium-pressure region the turbine plant, the steam power plant is fedis.
  • the system further comprises a condensate pump, which is arranged to increase the pressure of the water between the condenser and the degassing device.
  • the make-up water is mixed with the condensate only in the degassing device.
  • the make-up water is mixed with the condensate only in the degassing device.
  • the used for heating second portion of the condensate can be removed from any number of upstream Niederbuchvor Anlagenrn and then used in one or more condensate / additional water heat exchangers for preheating the make-up water.
  • Energetically useful is the removal of the second portion of the water (ie the preheating condensate) between the last heating device (low pressure preheater) and the degassing.
  • the used for preheating the second portion of the water (condensate) is fed to the turbine condenser after cooling in the condensate / additional water heat exchanger in an exemplary embodiment again.
  • the second portion of the condensate mass flow branched off to preheat the make-up water is separated by low-energy bleed steam, e.g. preheated from the relaxation process of the steam turbine plant.
  • low-energy bleed steam e.g. preheated from the relaxation process of the steam turbine plant.
  • Low-pressure prewarder made of corrosion-resistant steel (for example stainless steel).
  • Partial flow of the condensate The complicated design of the heating surfaces of the economizer in special steel (heat and corrosion resistant) omitted. Compared to conventional systems, the cost of equipment can be reduced and reduced e.g. a machine house is smaller in its base area, because the additionally installed preheaters for the heating of the additional water can be omitted (these are necessary especially for large additional water volumes). As a result, the costs for the power plant components decrease considerably. Furthermore, a very large additional water mass flow can be processed. This additional water mass flow can exceed the amount of condensate by more than double.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a system for supplying make-up water in a water-steam cycle of a steam power plant according to an exemplary embodiment of the present invention
  • Fig. 2 shows a conventional system for supplying make-up water in a water-steam cycle of a steam power plant.
  • a condenser 101 for condensing water vapor into water (this water is referred to below as condensate) can be fed with steam from a turbine plant 105 of the steam power plant.
  • a degassing device 109 for degassing condensate is coupled to the condenser 101 such that a first portion of the condensate of the condenser 101 can be fed to the degassing device 109.
  • the heat exchanger 102 is coupled to the condenser 101 in such a way that a second portion of the condensate of the condenser 101 can be fed to the condensate / make-up water heat exchanger 102, the heat exchanger 102 being coupled to a feed line 103 in such a way that make-up water flows to the heat exchanger 102
  • the heat exchanger 102 is set up in such a way that the additional water can be heated by means of the second portion of the condensate.
  • the heat exchanger 102 is coupled to the degassing device 109 such that the heated additional water of the degassing device 109 can be fed. After the degassing device 109, the water is supplied to an evaporator 107, for example.
  • the heated additional water is fed into the heating device 109 directly after the heat exchanger 102 and is first mixed in the heating device 109 with the first portion or first mass flow rrii of the condensate of the condenser 101.
  • the heat exchanger 102 may be coupled to the degassing device 109 such that the second portion (or a second mass flow m 2 ) of the condensate can be fed to the degassing device 109 after flowing through the heat exchanger 102.
  • the heat exchanger 102 may be coupled to the condenser 101 such that the second portion of the condensate can be supplied to the condenser 101 after flowing through the heat exchanger 102.
  • At least one heating device 106 or, for example, a further plurality of further heating devices 108 can be coupled.
  • the heating devices 106, 108 heat the entire mass flow of the water, which flows from the condenser 101 in the direction of the degassing device 109.
  • the second portion (the second mass flow m 2 ) of the condensate can be diverted after passing through all the heating devices 108 and fed to the heat exchanger 102.
  • the first portion (first mass flow mi) of the condensate flows after the tapping of the second portion directly into the degassing device 109, in which the first portion of the condensate is mixed with the heated in the heat exchanger 102 additional water m z .
  • the heating devices 106, 108 may be configured such that the heating devices 106, 108 for heating the condensate with steam (bleed steam) from the turbine system 105, in particular from a low pressure region of the turbine system 105, the steam power plant can be fed.
  • the degassing device 109 is set up in such a way that the degassing device 109 can be fed with water vapor from the turbine system 105, in particular from a low-pressure region of the turbine system 105 of the steam power plant, for degassing the water.
  • a condensate pump 104 may be coupled to increase the pressure of the total mass flow of water to the condenser 101.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein System zum Zuführen von Zusatzwasser für einen Verdampfer eines Wasser–Dampf- Kreislaufs. Ein Kondensator (101) zum Kondensieren von Wasserdampf zu Wasser ist mit Wasserdampf aus einer Turbinenanlage (105) speisbar. Eine Entgasungsvorrichtung (109) zum Entgasen von Kondensat ist mit dem Kondensator (101) derart gekoppelt, dass ein erster Anteil des Kondensats des Kondensators (101) der Entgasungsvorrichtung (109) zuführbar ist. Der Wärmetauscher (102) ist mit dem Kondensator (101) derart gekoppelt, dass ein zweiter Anteil des Kondensats des Kondensators (101) dem Wärmetauscher (102) zuführbar ist, wobei der Wärmetauscher (102) mit einer Zuführleitung (103) derart gekoppelt ist, dass Zusatzwasser dem Wärmetauscher (102) zuführbar ist. Der Wärmetauscher (102) ist derart eingerichtet, dass mittels des zweiten Anteils des Kondensats das Zusatzwasser erwärmbar ist. Der Wärmetauscher (102) ist mit der Entgasungsvorrichtung (109) derart gekoppelt, dass das erwärmte Zusatzwasser der Entgasungsvorrichtung (109) zuführbar ist.

Description

Beschreibung
Prozess zur Vorwärmung von Zusatzwasser in Dampfkraftwerken mit Prozessdampfauskopplung
Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft ein System zum Zuführen von Zusatzwasser und dessen Vorwärmung in einen Wasser-Dampf - Kreislauf in einem Dampfkraftwerk. Ferner betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Entgasen von Zusatzwasser in einem Wasser-Dampf -Kreislauf in einem Dampfkraftwerk.
Hintergrund der Erfindung
Bei der Auskopplung von Prozessdampf -/wärme in Dampfkraftwerken muss aufgrund von Leckagen und Verlusten von Prozessdampf/ -kondensat der Wasser-Dampf -Kreislauf mittels der kontinuierlichen Zuführung von Zusatzwasser nachgefüllt werden. Das Zusatzwasser ist in der Regel aufbereitet, aber nicht entgast. Beispielsweise enthält das Zusatzwasser gelöste Fremdgase, die in einem Entgaser des Dampfkraftprozesses wieder ausgetrieben werden müssen. Um den Prozesswirkungsgrad zu steigern muss das Zusatzwasser vor dem Eintritt in den
Entgaser vorgewärmt werden.
Derzeit wird das Zusatzwasser (auch Make -Up-Water genannt) , beispielsweise einer herkömmlichen Entgasungsvorrichtung, direkt in den Entgaser eingespeist. Dies ist technisch einfach und weniger aufwändig, jedoch energetisch die ungünstigste Variante .
Ferner kann das Zusatzwasser direkt in einen Turbinenkondensator oder in einen Niederdruckvorwärmer eingespeist werden. Diese Variante kann allerdings nur für kleinere Mengen Zusatzwasser angewendet werden. In Fig . 2 ist ein weiteres herkömmliches System zur Zuführung von Zusatzwasser in einen Wasser-Dampf -Kreislauf dargestellt. Das Kondensat aus einem herkömmlichen Kondensator 201 wird durch eine herkömmliche Kondensatpumpe 202 in einen Behälter 204 gepumpt. Zusätzlich wird dort ein Massenstrom mz des Zusatzwassers über eine herkömmliche Zuführleitung 203 eingemischt. Das Wassergemisch wird anschließend von einer weiteren Kondensatpumpe 205 durch herkömmliche Erwärmungsvorrichtungen 206, 208 des Wasser-Dampf -Kreislaufs hindurch in die herkömmliche Entgasungsvorrichtung 209 gepumpt. Da das Wassergemisch aufgrund des Zusatzwasseranteils nicht entgast ist und somit gelöste und korrosive Medien (z. B. Sauerstoff) enthält, müssen alle Behälter, Leitungen und Armaturen einschließlich dem Behälter 204 bis zur herkömmlichen Entga- sungsvorrichtung aus korrosionsfreiem Edelstahl ausgeführt werden. Nach der herkömmlichen Entgasungsvorrichtung 209 wird das Wasser einem herkömmlichen Verdampfer 207 zugeführt.
Darstellung der Erfindung
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, energie- und kosteneffizient Zusatzwasser für einem Wasser-Dampf -Kreislauf eines Dampfkraftwerks zu entgasen. Diese Aufgabe wird mit einem System zum Zuführen von Zusatzwasser über einen extra Kondensat-Zusatzwasser-Vorwärmer eines Wasser-Dampf -Kreislaufs in einem Dampfkraftwerk und mit einem Verfahren zum Entgasen von Zusatzwasser in einem nachgeschalteten Entgaser eines Wasser-Dampf -Kreislaufs in einem Dampfkraftwerk gemäß den unabhängigen Ansprüchen gelöst.
Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein System zum Zuführen von Zusatzwasser für einen Vorwärmer und/oder Versampfer eines Wasser-Dampf -Kreislaufs in einem Dampfkraftwerk beschrieben. Das System weist einen Kondensator zum Kondensieren von Wasserdampf zu Wasser, eine Entgasungsvorrichtung zum Entgasen von Wasser, eine Zuführleitung zum Zuführen von Zusatzwasser und einen Wärmetauscher auf. Der Kondensator zum Kondensieren von Wasserdampf zu Wasser (zur besseren Unterscheidbarkeit im Folgenden als „Kondensat" bezeichnet) ist mit Wasserdampf aus einer Turbinenanlage des Dampfkraftwerks speisbar. Die Entgasungsvorrichtung zum Ent- gasen von Wasser ist mit dem Kondensator derart gekoppelt, dass ein erster Anteil des Kondensats der Entgasungsvorrichtung zuführbar ist . Der Wärmetauscher ist mit dem Kondensator derart gekoppelt, dass ein zweiter Anteil des Kondensats dem Wärmetauscher zuführbar ist, wobei der Wärmetauscher mit ei- ner Zuführleitung derart gekoppelt ist, dass Zusatzwasser dem Wärmetauscher zuführbar ist. Der Wärmetauscher ist derart eingerichtet, dass mittels des zweiten Anteils des Kondensats das Zusatzwasser erwärmbar ist. Der Wärmetauscher ist mit der Entgasungsvorrichtung derart gekoppelt, dass das erwärmte Zu- satzwasser der Entgasungsvorrichtung zuführbar ist.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Entgasen von Zusatzwasser für einen Verdampfer eines Wasser-Dampf -Kreislaufs in einem Dampfkraftwerk beschrieben.
Dampfkraftwerke werden heutzutage häufig zur Erzeugung von elektrischer Energie eingesetzt. Der zum Betrieb der Dampfturbine notwendige Wasserdampf wird in einem Dampfkessel aus zuvor gereinigtem und aufbereitetem Wasser erzeugt. Durch weiteres Erwärmen des Dampfes im Überhitzer nimmt die Temperatur und das spezifische Volumen des Dampfes zu . Vom Dampfkessel aus strömt der Dampf über Rohrleitungen in eine Dampf - turbinenanlage , wo er einen Anteil seiner zuvor aufgenommenen Energie als Bewegungsenergie an die Turbinenanlage abgibt . An die Turbine ist ein Generator angekoppelt , der die mechani - sehe Leistung in elektrische Leistung umwandelt. Danach strömt der entspannte und abgekühlte Dampf in den Kondensator , wo er durch Wärmeübertragung an die Umgebung (z.B.
Frischwasser aus einem Fluß) kondensiert und sich als flüssiges Wasser an der tiefsten Stelle des Kondensators sammelt. Dieses Wasser wird als Kondensat bezeichnet. Über die
Kondensatpumpen und Vorwärmer bzw. Erwärmungsvorrichtungen hindurch wird das Wasser z.B. in einen Speisewasserbehälter zwischengespeichert und dann über eine weitere Kondensat umpe erneut dem Dampfkessel bzw. dem Verdampfer zugeführt. Bevor das Wasser in dem Speisewasserbehälter zwischengespeichert wird und entsprechend dem Verdampfer zugeführt wird, wird das Wasser der Entgasungsvorrichtung zugeführt, um schädliche Gase, wie z.B. korrosiven Sauerstoff oder Kohlendioxid weitgehend zu entfernen.
Die Entgasungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung kann mittels einer thermischen Entgasungsmethode oder mittels einer chemischen Entgasungsmethode arbeiten. Bei der thermischen Entgasungsmethode wird der Entgasungsvorrichtung ther- mische Energie, zum Beispiel aus Anzapfdampf (aus dem Mitteldruckbereich) der Turbinenanlage, zugeführt, sodass das Wasser in der Entgasungsvorrichtung „aufgekocht" und somit erwärmt wird. Hierdurch werden die schädlichen Gase, wie Sauerstoff und Kohlendioxid, weitgehend entfernt. Für die Entga- sung wird der physikalische Umstand genutzt, dass mit zunehmender Temperatur die Löslichkeit von Gasen in Flüssigkeiten sinkt .
Der Entgasungsvorrichtung wird gemäß der vorliegenden Erfin- dung Kondensat aus dem Kondensator einerseits und Zusatzwasser, welches zuvor in dem Wärmetauscher erwärmt wurde, zugeführt. Das Zusatzwasser ist notwendig, da im Wasser-Dampf - Kreislauf Wasser, bzw. Wasserdampf, aufgrund von Leckagen aus dem Wasser-Dampf -Kreislauf entweicht. Die betrifft insbeson- dere Anlagen mit externen Wärmeverbrauchern, also Anlagen mit einer Prozessdampfauskopplung .
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Wärmetauscher bereitgestellt, welcher einerseits den zweiten Anteil des Kon- densats erhält. Ferner wird dem Wärmetauscher über eine Zuführleitung eine gewünschte Menge an Zusatzwasser hinzugefügt. Der Wärmetauscher ist eingerichtet, mittels der Wärme des zweiten Anteils des Kondensates das Zusatzwasser auf eine gewünschte Temperatur zu erwärmen. Das erwärmte Zusatzwasser wird anschließend (insbesondere direkt) der Entgasungsvorrichtung zugeführt. Der Wärmetauscher gemäß der vorliegenden Erfindung ist insbesondere ein Kondensat/Zusatzwasser-Wärmetauscher. Dies bedeutet, dass das wärmeabgebende Fluid (hier der zweite Anteil des Wassers bzw. des Kondensats) seinen Aggregatzustand nicht ändert und flüssig bleibt, und auch das wärmeaufnehmende Fluid (hier das Zusatzwasser) flüssig bleibt und seinen Aggregatzustand nicht ändert. Daraus ergibt sich eine, im Vergleich zu kondensierenden Wärmetauschern, sehr kompakte Bauform des Wärmetauschers. Da das Zusatzwasser in einem separaten Wärmetauscher mittels der Wärme eines zweiten Anteils des Kondensates aus dem Kondensator erwärmt wird und anschließend in dem erwärmten Zustand direkt der Entgasungsvorrichtung zugeführt wird, ist das erfindungsgemäßen System energetisch sehr effizient.
Ferner wird das Zusatzwasser, welches schädliche Gase enthalten kann, erst in der Entgasungsvorrichtung mit dem ersten Anteil des Kondensats gemischt. Dadurch ist es möglich, dass die Vorrichtungen (zum Beispiel Erwärmungsvorrichtungen und Kondensatpumpen) sowie die Rohrleitungen, welche zwischen dem Kondensator und der Entgasungsvorrichtung vorliegen können, nicht zwangsläufig aus korrosionsbeständigem Edelstahl ausgeführt werden müssen, da diese Vorrichtungen und Rohrleitungen nicht mit dem korrosiven Zusatzwasser in Kontakt kommen. So- mit können mit dem System gemäß der vorliegenden Erfindung neben der äußerst energieeffizienten Ausbildung zudem günstigere Materialien für die Vorrichtungen und Rohrleitungen zwischen dem Kondensator und der Entgasungsvorrichtung eingesetzt werden.
Der zweite Anteil des Kondensats kann mindestens um die Hälfte kleiner sein als der erste Anteil des Wassers. Der zweite Anteil des Kondensats wird von dem Gesamtanteil des Konden- sats insbesondere erst nach dem Kondensator und nach zumindest einer ErwärmungsVorrichtung abgezweigt, so dass der zweite Anteil von Wasser bereits mittels einer ErwärmungsVorrichtung erwärmt wurde, bevor der zweite Anteil des Wassers dem Wärmetauscher zugeführt wird.
Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform ist der Wärmetauscher derart mit der Entgasungsvorrichtung gekoppelt, dass der zweite Anteil des Kondensats nach Durchströmen des Wärmetauschers der Entgasungsvorrichtung Kondensats ist. Somit wird beispielsweise der zweite Anteil des Wassers mit dem Zusatzwasser vermischt und somit eine mittlere Temperatur zwischen dem zweiten Anteil des Wassers und dem Zusatzwasser eingestellt. Das Zusatzwasser wird somit ebenfalls erwärmt. Das Gemisch aus dem zweiten Anteil des Kondensats und dem Zusatzwasser wird anschließend in der Entgasungsvorrichtung mit dem ersten Anteil des Wassers gemischt.
Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform kann der Wärmetauscher auch derart mit dem Kondensator gekoppelt sein, dass der zweite Anteil des Kondensats nach Durchströmen des Wärmetauschers erneut dem Kondensator zuführbar ist. Dadurch kann der zweite Anteil des Kondensats erneut mit dem Wasser in dem Kondensator gemischt werden und anschließend erneut dem Wasser-Dampf -Prozess zugeführt werden. Insbesondere wird der zweite Anteil des Kondensats nach Durchströmen des Wärmetauschers in einer weiteren beispielhaften Ausführungsform der Erfindung nach dem Kondensator und vor der ErwärmungsVorrichtung eingespeist und mit dem Gesamtanteil des Wassers aus dem Kondensator gemischt.
Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform weist das System die ErwärmungsVorrichtung zum Erwärmen des Wassers auf. Die Erwärmungsvorrichtung ist derart an den Kondensator gekoppelt, dass das Kondensat der ErwärmungsVorrichtung zuführbar ist. Die Erwärmungsvorrichtung ist mit der Entgasungsvorrichtung derart gekoppelt, dass das erwärmte Wasser, bzw. zumindest der erste Anteil des Kondensats, der Entgasungsvorrichtung zuführbar ist.
Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform ist die Erwärmungsvorrichtung derart eingerichtet, dass die Erwärmungsvorrichtung zum Erwärmen des Wassers mit Wasserdampf aus der Turbinenanlage, insbesondere aus einem Niederdruckbereich der Turbinenanlage, des Dampfkraftwerks speisbar ist. Mit anderen Worten wird Anzapfdampf aus der Turbinenanlage entnom- men, um die thermische Energie des Anzapfdampfs für die Erwärmung des Wassers nach dem Kondensator zu nutzen. Der Mitteldruckbereich der Turbinenanlage ist insbesondere ein Bereich, welcher nahe der letzten Turbinenstufe der Turbinenanlage vorliegt, indem der Wasserdampf noch eine relativ hohe thermische Energie jedoch einen niedrigeren Druck aufweist.
Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform ist die Erwärmungsvorrichtung zwischen dem Kondensator und dem Wärmetauscher derart gekoppelt, dass der zweite Anteil des Konden- sats nach dem Erwärmen des Zusatzwassers in der Erwärmungs- vorrichtung abzweigbar ist und dem Wärmetauscher zuführbar ist .
Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform ist die Entgasungsvorrichtung derart eingerichtet, dass die Entgasungsvorrichtung zum Entgasen des Wassers (das heißt dem ersten Anteil des Kondensats und dem im Wärmetauscher erwärmten Zusatzwasser) mit Wasserdampf aus der Turbinenanlage, insbesondere aus dem Niederdruckbereich und/oder dem Mitteldruck- bereich der Turbinenanlage, des Dampfkraftwerks speisbar ist.
Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform weist das System ferner eine Kondensatpumpe auf, welche zur Druckerhöhung des Wassers zwischen dem Kondensator und der Entgasungs- Vorrichtung angeordnet ist.
Mit der vorliegenden Erfindung wird das Zusatzwasser erst in der Entgasungsvorrichtung mit dem Kondensat gemischt. Um kei- ne Wirkungsgradeinbußen durch fehlende Vorwärmung hinnehmen zu müssen, wird das Zusatzwasser in dem Kondensat/Zusatzwasser-Wärmetauscher durch einen Teilstrom (den zweiten Anteil) des in den Niederdruckvorwärmern (Erwärmungs- Vorrichtungen) bereits vorgewärmten zweiten Anteils des Kondensats erhitzt. Der zur Erhitzung genutzte zweite Anteil des Kondensats kann einer beliebigen Vielzahl an vorgeschalteten Niederdruckvorwärmern entnommen werden und dann in einem oder mehreren Kondensat/Zusatzwasser-Wärmetauschern zur Vorwärmung des Zusatzwassers verwendet werden. Energetisch sinnvoll ist die Entnahme des zweiten Anteils des Wassers (d.h. des Vorwärmkondensates) zwischen der letzten ErwärmungsVorrichtung (Niederdruckvorwärmer) und der Entgasungsvorrichtung. Der zur Vorwärmung genutzte zweite Anteil des Wassers (Kondensats) wird nach der Abkühlung im Kondensat/Zusatzwasser- Wärmetauscher in einer beispielhaften Ausführungsform wieder dem Turbinenkondensator zugeleitet.
Der zur Vorwärmung des Zusatzwassers abgezweigte zweite An- teil des Kondensatmassenstroms wird durch energetisch nieder- wertigen Anzapfdampf z.B. aus dem Entspannungsverlauf der Dampfturbinenanlage vorgewärmt. Mit der vorliegenden Erfindung kann ein höherer Gesamtwirkungsgrad durch Nutzung von energetisch niederwertigem Niederdruck-Anzapf - /Entnahmedampf aus dem Entspannungsverlauf der Dampfturbinenanlage erzielt werden .
Ferner entfällt die Ausführung der mit dem unentgasten Zusatzwasser in Kontakt kommenden genutzten
Niederdruckvorwämers aus korrosionsfreiem Stahl (z.B. Edelstahl) .
Zudem entfällt z.B. die Notwendigkeit einer Mischung des Zusatzwassers mit dem Wasser/Kondensat in einem separaten Kondensattank. Die Kondensatpumpe nach dem Kondensator pumpt somit ausschließlich den Gesamtanteil des Wassers (Kondensat) , welches bereits entgast und somit weniger korrosiv wirkt . Durch das oben beschriebene System wird es auch wirtschaftlich sinnvoll, die Vorwärmung des Zusatzwassers über Abgas - Wärmetauscher in Verbindung mit dem zusätzlichen Konden- sat/Zusatzwasserwärmetauscher zu kombinieren. Dies wird ermöglicht, weil die Abgasheizflächen (in diesem Fall z.B. als Economizer im Abgaskanal von Müllverbrennungsanlagen oder kombinierten Gas- und Dampfkraftwerken installiert) nicht von unentgastem Wasser durchströmt werden. Zudem kann durch die nachgeschaltete Vorwärmung des Zusatzwassers mittels des
Teilstromes des Kondensates die komplizierte Ausführung der Heizflächen der Economizer in Sonderstählen (hitze- und korrosionsbeständig) entfallen. Im Vergleich zu herkömmlichen Systemen kann der Anlagenaufwand reduziert werden und z.B. ein Maschinenhaus in seiner Grundfläche kleiner ausgeführt werden, weil die zusätzlich installierten Vorwärmer für die Erwärmung des Zusatzwassers entfallen können (diese werden besonders bei großen Zusatz - wassermengen notwendig) . In der Folge sinken die Kosten für die Kraftwerkskomponenten erheblich. Weiterhin kann ein sehr großer Zusatzwasser-Massenstrom verarbeitet werden. Dieser Zusatzwasser-Massenstrom kann die Kondensatmenge um mehr als das Doppelte übersteigen.
Es wird darauf hingewiesen, dass die hier beschriebenen Ausführungsformen lediglich eine beschränkte Auswahl an möglichen Ausführungsvarianten der Erfindung darstellen. So ist es möglich, die Merkmale einzelner Ausführungsformen in geeigne- ter Weise miteinander zu kombinieren, so dass für den Fachmann mit den hier expliziten Ausführungsvarianten eine Vielzahl von verschiedenen Ausführungsformen als offensichtlich offenbart anzusehen sind. Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Im Folgenden werden zur weiteren Erläuterung und zum besseren Verständnis der vorliegenden Erfindung Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren näher beschrieben .
Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Systems zum Zuführen von Zusatzwasser in einem Wasser-Dampf -Kreislauf eines Dampfkraftwerks gemäß einer beispielhaften Ausführungs- form der vorliegenden Erfindung, und
Fig. 2 zeigt ein herkömmliches System zum Zuführen von Zusatzwasser in einem Wasser-Dampf -Kreislauf eines Dampfkraft- werks.
Detaillierte Beschreibung von exemplarischen Ausführungsfor- men Gleiche oder ähnliche Komponenten sind in den Figuren mit gleichen Bezugsziffern versehen. Die Darstellungen in den Figuren sind schematisch und nicht maßstäblich.
Fig. 1 zeigt ein System zum Zuführen von Zusatzwasser in ei- nem Wasser-Dampf -Kreislauf eines Dampfkraftwerks. Ein Kondensator 101 zum Kondensieren von Wasserdampf zu Wasser (dieses Wasser wird im Folgenden als Kondensat bezeichnet) ist mit Wasserdampf aus einer Turbinenanlage 105 des Dampfkraftwerks speisbar. Eine Entgasungsvorrichtung 109 zum Entgasen von Kondensats ist mit dem Kondensator 101 derart gekoppelt, dass ein erster Anteil des Kondensats des Kondensators 101 der Entgasungsvorrichtung 109 zuführbar ist. Der Wärmetauscher 102 ist mit dem Kondensator 101 derart gekoppelt, dass ein zweiter Anteil des Kondensats des Kondensators 101 dem Kon- densat/Zusatzwasser-Wärmetauscher 102 zuführbar ist, wobei der Wärmetauscher 102 mit einer Zuführleitung 103 derart gekoppelt ist, dass Zusatzwasser dem Wärmetauscher 102
zuführbar ist. Der Wärmetauscher 102 ist derart eingerichtet, dass mittels des zweiten Anteils des Kondensats das Zusatzwasser erwärmbar ist. Der Wärmetauscher 102 ist mit der Entgasungsvorrichtung 109 derart gekoppelt, dass das erwärmte Zusatzwasser der Entgasungsvorrichtung 109 zuführbar ist. Nach der Entgasungsvorrichtung 109 wird das Wasser z.B. einem Verdampfer 107 zugeführt.
Insbesondere wird das erwärmte Zusatzwasser direkt nach dem Wärmetauscher 102 in die ErwärmungsVorrichtung 109 einge- speist und erst in der Erwärmungsvorrichtung 109 mit dem ersten Anteil bzw. ersten Massenstroms rrii des Kondensats des Kondensators 101 vermischt.
Der Wärmetauscher 102 kann derart mit der Entgasungsvorrich- tung 109 gekoppelt sein, dass der zweite Anteil (bzw. ein zweiter Massenstrom m2) des Kondensats nach Durchströmen des Wärmetauschers 102 der Entgasungsvorrichtung 109 zuführbar ist. Alternativ kann, wie in Fig. 1 dargestellt, der Wärmetauscher 102 derart mit dem Kondensator 101 gekoppelt sein, dass der zweite Anteil des Kondensats nach Durchströmen des Wärmetauschers 102 dem Kondensator 101 zuführbar ist.
Zwischen dem Kondensator 101 und der Entgasungsvorrichtung 109 kann zumindest eine Erwärmungsvorrichtung 106 oder bei- spielsweise eine weitere Vielzahl von weiteren ErwärmungsVorrichtungen 108 gekoppelt werden. Die Erwärmungsvorrichtungen 106, 108 erwärmen den gesamten Massenstrom des Wassers, welches aus dem Kondensator 101 in Richtung Entgasungsvorrichtung 109 strömt. Wie in Fig. 1 beispielsweise dargestellt, kann der zweite Anteil (der zweite Massenstrom m2) des Kondensats nach Durchlaufen aller Erwärmungsvorrichtungen 108 abgezweigt werden und dem Wärmetauscher 102 zugeführt werden. Der erste Anteil (erste Massenstrom mi ) des Kondensats fließt nach der Abzapfung des zweiten Anteils direkt in die Entga- sungsvorrichtung 109, in welcher der erste Anteil des Kondensats mit dem im Wärmetauscher 102 erwärmten Zusatzwasser mz gemischt wird. Die Erwärmungsvorrichtungen 106, 108 können derart eingerichtet sein, dass die Erwärmungsvorrichtungen 106, 108 zum Erwärmen des Kondensats mit Wasserdampf (Abzapfdampf ) aus der Turbinenanlage 105, insbesondere aus einem Niederdruckbereich der Turbinenanlage 105, des Dampfkraftwerks speisbar sind.
Die Entgasungsvorrichtung 109 ist derart eingerichtet, dass die Entgasungsvorrichtung 109 zum Entgasen des Wassers mit Wasserdampf aus der Turbinenanlage 105, insbesondere aus ei- nem Niederdruckbereich der Turbinenanlage 105, des Dampfkraftwerks speisbar ist.
Ferner kann stromaufwärts oder stromabwärts der Erwärmungs- vorrichtungen 106, 108 eine Kondensatpumpe 104 gekoppelt wer- den, um den Druck des Gesamtmassenstroms des Wassers nach dem Kondensator 101 zu erhöhen.
Ergänzend ist darauf hinzuweisen, dass "umfassend" keine anderen Elemente oder Schritte ausschließt und "eine" oder "ein" keine Vielzahl ausschließt. Ferner sei darauf hingewiesen, dass Merkmale oder Schritte, die mit Verweis auf eines der obigen Ausführungsbeispiele beschrieben worden ist, auch in Kombination mit anderen Merkmalen oder Schritten anderer oben beschriebener Ausführungsbeispiele verwendet werden kön- nen. Bezugszeichen in den Ansprüchen sind nicht als Einschränkung anzusehen.

Claims

Patentansprüche
1. System zum Zuführen von Zusatzwasser für einen Verdampfer (107) eines Wasser-Dampf -Kreislaufs , das System aufwei- send
einen Kondensator (101) zum Kondensieren von Wasserdampf zu Kondensat,
wobei der Kondensator (101) mit Wasserdampf aus einer Turbinenanlage (105) speisbar ist,
eine Entgasungsvorrichtung (109) zum Entgasen von Kondensat ,
wobei die Entgasungsvorrichtung (109) mit dem Kondensator
(101) derart gekoppelt ist, dass ein erster Anteil des Kondensats (101) der Entgasungsvorrichtung (109) zuführbar ist, eine Zuführleitung (103) zum Zuführen des Zusatzwassers, und
einen Wärmetauscher (102),
wobei der Wärmetauscher (102) mit dem Kondensator (101) derart gekoppelt ist, dass ein zweiter Anteil des Kondensats des Kondensators (101) dem Wärmetauscher (102) zuführbar ist, wobei der Wärmetauscher (102) mit der Zuführleitung (103) derart gekoppelt ist, dass das Zusatzwasser dem Wärmetauscher
(102) zuführbar ist,
wobei der Wärmetauscher (102) derart eingerichtet ist, dass mittels des zweiten Anteils des Kondensats des Kondensators (101) das Zusatzwasser erwärmbar ist, und
wobei der Wärmetauscher (102) mit der Entgasungsvorrichtung (109) derart gekoppelt ist, dass das erwärmte Zusatzwasser der Entgasungsvorrichtung (109) zuführbar ist.
2. System gemäß Anspruch 1,
wobei der Wärmetauscher (102) derart mit der EntgasungsVorrichtung (109) gekoppelt ist, dass der zweite Anteil des Kondensats des Kondensators (101) nach Durchströmen des Wärme - tauschers (102) der Entgasungsvorrichtung (109) zuführbar ist .
3. System gemäß Anspruch 1,
wobei der Wärmetauscher (102) derart mit dem Kondensator (101) gekoppelt ist, dass der zweite Anteil des Kondensats des Kondensators (101) nach Durchströmen des Wärmetauschers (102) dem Kondensator (101) zuführbar ist.
4. System gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, ferner aufweisend
eine Erwärmungsvorrichtung (106) zum Erwärmen des Kon- densats des Kondensators (101),
wobei die Erwärmungsvorrichtung (106) derart an den Kondensator (101) gekoppelt ist, dass das Kondensat des Kondensators (101) der Erwärmungsvorrichtung (106) zuführbar ist,
wobei die Erwärmungsvorrichtung (106) mit der Entgasungsvor- richtung (109) derart gekoppelt ist, dass das erwärmte Kondensat der Entgasungsvorrichtung (109) zuführbar ist.
5. System gemäß Anspruch 4 ,
wobei die Erwärmungsvorrichtung (106) derart eingerichtet ist, dass die Erwärmungsvorrichtung (106) zum Erwärmen des Kondensats des Kondensators (101) mit Wasserdampf aus der Turbinenanlage (105), insbesondere aus einem Mitteldruckbereich und/oder Niederdruckbereich der Turbinenanlage (105), speisbar ist.
6. System gemäß Anspruch 4 oder 5,
wobei die Erwärmungsvorrichtung (106) zwischen dem Kondensator (101) und dem Wärmetauscher (102) derart gekoppelt ist, dass der zweite Anteil des Kondensats nach dem Erwärmen des Wassers des Kondensators in der Erwärmungsvorrichtung (106) abzapfbar ist und dem Wärmetauscher (102) zuführbar ist.
7 . System gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6,
wobei die Entgasungsvorrichtung (109) derart eingerichtet ist, dass die Entgasungsvorrichtung (109) zum Entgasen des
Wassers mit Wasserdampf aus der Turbinenanlage (105) , insbesondere aus einem Mitteldruckbereich und/oder Niederdruckbereich der Turbinenanlage (105), speisbar ist.
8. System gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, ferner aufweisend
eine Kondensatpumpe (104) ,
wobei die Kondensatpumpe (104) zur Druckerhöhung des Konden- sats des Kondensators (101) zwischen dem Kondensator (101) und der Entgasungsvorrichtung (109) angeordnet ist.
9. Verfahren zum Entgasen von Zusatzwasser für einen Verdampfer eines Wasser-Dampf -Kreislaufs , das Verfahren aufwei- send
Kondensieren eines Wasserdampfs zu Wasser mittels eines Kondensators (101) ,
wobei der Kondensator (101) mit Wasserdampf aus einer Turbinenanlage (105) gespeist wird,
Entgasen von Wasser mittels einer Entgasungsvorrichtung
(109) ,
wobei die Entgasungsvorrichtung (109) mit dem Kondensator
(101) derart gekoppelt ist, dass ein erster Anteil des Wassers des Kondensators (101) der Entgasungsvorrichtung (109) zuführbar ist,
Zuführen eines zweiten Anteils des Kondensats des Kondensators (101) zu einem Wärmetauscher (102),
Zuführen eines Zusatzwassers aus einer Zuführleitung (103) dem Wärmetauscher (102),
Erwärmen des Zusatzwassers mittels des zweiten Anteils des Kondensats des Kondensators (101) in dem Wärmetauscher
(102) , und
Zuführen des erwärmten Zusatzwassers von dem Wärmetauscher (102) zu der Entgasungsvorrichtung (109) .
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