WO2017153022A1 - Thermisches dampfkraftwerk mit verbesserter abwärmenutzung und verfahren zum betrieb desselben - Google Patents

Thermisches dampfkraftwerk mit verbesserter abwärmenutzung und verfahren zum betrieb desselben Download PDF

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WO2017153022A1
WO2017153022A1 PCT/EP2016/082825 EP2016082825W WO2017153022A1 WO 2017153022 A1 WO2017153022 A1 WO 2017153022A1 EP 2016082825 W EP2016082825 W EP 2016082825W WO 2017153022 A1 WO2017153022 A1 WO 2017153022A1
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steam
water
injection
pressure
reheater
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PCT/EP2016/082825
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English (en)
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Inventor
Datcho Datchev
Original Assignee
Mitsubishi Hitachi Power Systems Europe Gmbh
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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F22—STEAM GENERATION
    • F22G—SUPERHEATING OF STEAM
    • F22G5/00—Controlling superheat temperature
    • F22G5/12—Controlling superheat temperature by attemperating the superheated steam, e.g. by injected water sprays
    • F22G5/123—Water injection apparatus
    • 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
    • F01K13/00—General layout or general methods of operation of complete plants
    • F01K13/02—Controlling, e.g. stopping or starting

Definitions

  • the invention is directed to a steam power plant comprising a steam generator with connected water / steam circuit and a turbine set integrated therein, wherein the water / steam cycle has at least one high-pressure injection cooling, the injection side in the flow direction of the water / steam cycle downstream of an evaporator the steam generator in the run in the water / steam cycle steam flows and the supply side in injection water supplying line connection with a downstream of a feedwater pump and upstream of a high-pressure preheating formed first feedwater discharge point and / or with a downstream of the high-pressure preheating and upstream of the steam generator formed second feedwater discharge point.
  • the invention is directed to a method for operating a steam power plant comprising a steam generator with connected water / steam circuit and a turbo set integrated therein, wherein the water / steam cycle has at least one high-pressure injection cooling, by means of which injection side in the flow direction of the Water / steam cycle downstream of an evaporator of the steam generator injection water is injected into the water / steam circuit guided steam flow and which inlet side of a downstream of a feedwater pump and upstream of a high-pressure preheating formed first feedwater discharge point and / or downstream of the high pressure preheating and upstream of the steam generator trained second feedwater discharge point in the water / steam circuit fed feed water is supplied.
  • DE 10 2010 043 683 A1 discloses a fossil-fired steam generator for a steam power plant with a number of economizer, evaporator, and superheater heating surfaces forming a flow path and flowing through a flow medium.
  • a high-pressure stage an overflow line is connected on the input side to the flow path.
  • the steam generator is preceded by a high-pressure preheater.
  • DE 197 49 452 A1 discloses a method for fast power regulation of a steam power plant and a steam power plant.
  • the steam power plant comprises a turbine set with generator, in the operation of which an injection of water takes place in or in front of a superheater heating surface. This is to ensure a reliable fast power control with very little effort, with an increase in the injection rate of the water is made for fast power control of the steam power plant.
  • US 2005/02741 13 A1 discloses a system and method for steam temperature control. This is done by means of injection cooler, the steam temperature reduced before entering the steam generator by injecting water into the water vapor.
  • the generic steam power plant shown schematically in FIG. 1 and designated as a whole by 24 which comprises a steam generator DE without reheating the steam with connected water / steam circuit 25 and integrated turbine set 3.
  • the working medium water / steam passes through the stations and states enumerated below.
  • the feed water 1 is passed through the Eco bundle heating surface in the steam generator DE.
  • the pre-heated in the Eco feed water 1 is then partially or completely evaporated in the evaporator 2 according to the design of the steam generator DE and its operating state and possibly superheated. Thereafter, the vaporized feedwater 1 is further heated in one or more superheater heating surfaces 4 until the steam reaches the temperature required for operation of the turbine set 3.
  • This live steam FD is then fed to the turbo set 3.
  • a high-pressure injection cooling (HD-EK) 1 1 is used for the purpose of temperature control of the superheated steam.
  • This high-pressure injection cooling (HD-EK) 1 1 works on the basis of the use of evaporation enthalpy. It is injected water into the vapor stream, in which case as a result of the evaporation of the water, the temperature of the vapor stream is reduced.
  • the water for the high-pressure injection cooling (HD-EK) 1 1 is either downstream of a arranged in the water / steam cycle 25 feedwater pump 9 and upstream of a water / steam cycle 25 arranged high-pressure preheating (HD-VW) at a first feed water outlet 12th or downstream of a high pressure preheater (HD-VW) 10 and upstream in the water / steam circuit 25 the steam generator DE at a second feedwater extraction point 13 taken.
  • HD-EK high-pressure injection cooling
  • a steam power plant 24a in which the steam generator DE is equipped with a reheat 26 and the turbine set 3 in combination comprises a high-pressure turbine 3a and a medium-pressure turbine 3b.
  • Analogous to the high pressure part (HD) of the steam generator DE is here downstream of the junction of a cold reheater line (KZÜ) 17 in the steam generator DE and the reheate 26 for the purpose of temperature control of the superheated steam, which is fed via a hot reheater line (HZÜ) the turbo set 3 , a reheater injection cooling (ZÜ-EK) 16 is used, by means of which also water in the flow direction of the water / steam cycle 25 upstream and / or injected between the individual heating surfaces of the reheater 26 in the vapor stream. On the inlet side, the injection water removal takes place from an intermediate stage of a feedwater pump (SpW pump) 9.
  • SpW pump feedwater pump
  • the invention is therefore an object of the invention to provide a solution that allows a higher extraction of heat of condensation from the water / steam cycle of a steam power plant and thus an improvement in power plant efficiency at least a constant steam generator efficiency.
  • this is inventively achieved in that the high-pressure injection cooling on the inlet side in a line leading the injection water with a high pressure Injection-cooler preheating stands by means of which supplied injection water can be heated in heat-transferring and / or steam-mixing manner by utilizing the heat of condensation or condensation enthalpy obtained from steam extracted and / or supplied from the water / steam cycle.
  • the above object is achieved in a method of the type described in more detail in that the injection water on the inlet side of the high-pressure injection cooling and upstream of its injection-side high-pressure injection confluence into the vapor stream taking advantage of the extracted from the water / steam cycle and / or supplied steam condensation heat or condensation enthalpy is heated.
  • the water / steam cycle has a reheat, which is associated with at least one reheater injection cooling, the injection side in the flow direction of the water / steam cycle upstream and / or between the individual heating surfaces of the reheat the steam generator discharges into the steam stream guided in the water / steam cycle and the line connection leading into injection water is connected to a feed water pump arranged in the water / steam circuit, the reheater injection cooling being fed to an inlet line in a line connection supplying the injection water with an intermediate superheater injection cooler
  • Preheating stands by means of which supplied injection water by utilizing the extracted from the water / steam cycle and / or steam supplied condensation heat or Kondensati Onsenthalpie in heat-transferring and / or steam-mixing manner is heated.
  • the water / steam cycle has a reheat, which is associated with at least one reheater injection cooling, by means of which injection side in the flow direction of the water / steam cycle upstream and / or between the individual heating surfaces the reheat of the Steam generator injection water is injected into the guided in the water / steam cycle steam flow and which is fed to the inlet side of a run in the water / steam cycle feed water pump in the water / steam circuit fed feed water, the injection water on the inlet side of the reheater injection cooling and upstream its injection-side reheater injection confluence is heated in the vapor stream by utilizing the heat of condensation or condensation enthalpy obtained from steam supplied from the water / steam cycle.
  • the invention proposes therefore the warming of injected in a high-pressure injection cooling of the steam generator in the steam flow injection water to higher temperatures than before, which is achieved by exploiting the condensation enthalpy of the steam from turbine tappings on the turbine set.
  • This increased and compared to the prior art improved utilization of the heat of condensation of the steam results from the taps of the turbine (s) of the steam generator in the associated water / steam circuit arranged turbine set and / or better utilization of the flue gas heat.
  • the inventively provided warming of the injection water allows the use of cost-effective injection coolers for both the high pressure (HD) - and for the reheater (ZÜ) part of the steam generator. Due to the additional heating of the injection water, more condensation heat from the taps of the turbine (s) of the turbo set is used in the sum than in the prior art, which increases the plant efficiency in the entire load range.
  • the total amount of bleed steam taken from the turbine is kept constant and the warming up of the injection water (condensate, feedwater) at the HD injection is achieved in favor of a lower feedwater temperature before Eco.
  • a lower feedwater temperature before the economizer (Eco) leads to the lowering of the temperature of the exhaust gas at the outlet of the steam generator.
  • Eco economizer
  • the inventive design of a steam generator of a steam power plant allows a significant increase in investment and / or boiler efficiency, provided that the design of the steam generator is optimized accordingly.
  • the increase in the high-pressure (HP) injection quantity has the positive side effect of increasing the allowable load change speeds and reducing the HD pressure loss. As a result, the internal demand of the feedwater pump is reduced and the system efficiency is further increased.
  • the preheating of the injection water is realized primarily by a heat extraction from the feedwater preheating. This reduces the feedwater temperature prior to the economizer, which in turn results in a lower exhaust gas temperature at the exit of the steam generator, thereby increasing steam generator efficiency.
  • the material input for the Eco and / or the flue gas air preheater (RG-Luvo) can be reduced.
  • the pressure loss avoided in the practice of the invention can be used to use smaller pipe dimensions in the evaporator than usual (material savings) and lower the minimum benson load (higher load cycles at load cycles).
  • injection water is introduced significantly warmer in the injection cooler or the use of the invention and thereby evaporates faster, the requirements of the or the injection coolers are lower in terms of their sputtering ability. Consequently, simple, low-maintenance and cost-effective injection coolers can be used both on the high pressure (HD) and on the reheater (ZÜ) side.
  • the heat of condensation absorbed by the water / steam cycle can be increased by approximately 0.9% of the supplied heat input by the inventive use. This results in an improvement of the electrical system efficiency by about 0.4% points.
  • the condensation heat output is kept constant, the feedwater temperature before Eco can be reduced by 4K to 6K. As a result, the boiler efficiency can be increased by about 0.1% points.
  • the electrical system efficiency can be increased by about 1% point.
  • the steam generator efficiency can be increased by about 0.2% points.
  • the Benson minimum load can be reduced by 5% points to 30% for hard coal and 35% for lignite power plants without affecting high pressure (HD) pressure loss.
  • HD high pressure
  • a steam power plant can be operated in a larger load range with higher load gradients and better efficiency.
  • Further advantageous embodiments of the power plant according to the invention are that the high-pressure injection cooler preheating is connected via a steam supplying first line connection with a turbine tap first tapping line in line connection and / or that the reheater Einspritzkühler- preheating via a steam supplying second line connection with a turbine steam tapping second bleed line communicates.
  • the high-pressure injection cooler preheating is designed as a heat exchanger and / or if the reheater injection cooler preheating is modeled as a heat exchanger, which the invention also provides.
  • the method according to the invention is distinguished in a further embodiment in that bleed steam supplied to at least one turbine of the turbo set is added to the injection water and / or heat which is coupled out from this bleed steam is supplied.
  • the heating of the injection water is then carried out expediently in a high-pressure injection cooler preheating and / or a reheater Preheater reheater, which the invention further provides.
  • injection water in a further embodiment of the method according to the invention, it is also possible for the injection water to be withdrawn at the first feedwater sampling point and / or the second feedwater sampling point and fed to the high-pressure injection cooler preheating and / or for the injection water to be taken from the feedwater pump and for the reheater water. Injection cooler preheating is supplied.
  • the high-pressure injector preheating tap oil is supplied from a high-pressure part or a high-pressure turbine of the turbo set and / or the bleeder is supplied to the reheater Preheater tapping steam from a medium-pressure part or a medium-pressure turbine of the turbo set, which Invention finally also provides.
  • FIG. 1 is a schematic representation of a circuit diagram of a steam power plant with high-pressure injection cooling according to the prior art known from practice
  • FIG. 2 shows a schematic diagram of a circuit diagram of a steam power plant with high-pressure injection cooling and reheater injection cooling according to the prior art known from practice
  • Fig. 3 is a schematic representation of a circuit diagram of a steam power plant according to the invention with high-pressure injection cooling preheating and in Fig. 4 is a schematic representation of a circuit diagram of a steam power plant according to the invention with high-pressure injection cooling preheating and reheater injection cooling preheating.
  • Fig. 3 shows a total of 24 designated steam power plant, which may be as well as in the illustrated in Fig. 4 steam power plant 24a to a fossil-fired thermal power plant or a gas and steam (combined cycle) power plant.
  • the steam power plant 24 has a steam generator DE with connected water / steam circuit, whose essential line connections are designated 25.
  • a steam generator DE with connected water / steam circuit, whose essential line connections are designated 25.
  • the water / steam circuit 25 of the steam generator DE leaving fresh steam FD is supplied to a turbine set 3, to which a generator 28 is connected to generate electricity.
  • the water / steam circuit 25 leads to a condenser 5 and then flows into the low-pressure preheating, which includes a low-pressure pump 6, a low-pressure preheating 7 and a feedwater tank 8.
  • a high-pressure preheating 10 is supplied, from where the feedwater 1 an evaporator 2 of the steam generator DE supplied and live steam FD is generated.
  • Part of the water / steam cycle 25 are also a first bleed line 14, by means of which bleed steam from the high pressure part of the turbine set 3 of the high pressure preheating 10 is supplied or can be fed.
  • a second tap line 15 is part of the water / steam cycle 25, by means of which of a medium-pressure part or low-pressure part of the turbine set 3 bleed steam of the low-pressure preheating 7 is supplied or can be fed.
  • a high-pressure injection cooling 1 1 part of the water / steam circuit 25 the injection side in the flow direction of the guided in the water / steam circuit 25 medium downstream of the evaporator 2 of the steam generator DE in the guided in the water / steam cycle 25 steam flow a confluence 29 opens.
  • On the inlet side of the high-pressure injection cooling 1 1 is supplied via a line connection 30a, 30b, 30c injection water or injection water can be fed.
  • the line connection 30b branches in the flow direction of the guided in the water / steam circuit 25 medium downstream of the high-pressure preheating 10 and upstream of the steam generator DE at a second feedwater outlet 13 from the water / steam circuit 25 from.
  • a high-pressure injection cooler preheating 20 is arranged on the inlet side (inlet side) of the high-pressure injection cooling 11.
  • This high-pressure injection cooler preheating 20 is supplied via a first branch line 21, which branches off from the first bleed line 14, from the high-pressure part of the turbine set 3 derived tapping steam.
  • this supplied injection water is heated by utilizing condensing heat or condensation enthalpy obtained in the high-pressure injection cooler preheating 20, which is taken from the steam taken from the water / steam circuit 25 and / or from the steam supplied here extracted from the high-pressure part of the turbine set 3 and supplied tapping vapor is obtained. This is done by either transferring the heat generated by condensation heat or enthalpy of condensation to the injection water or the bleed steam is added directly to the injection water.
  • the injection water for the high-pressure injection cooling 1 1 is taken either at the first feed water outlet 12 or at the second feed water outlet 13, possibly also at two feed water tapping points 12, 13.
  • the first feedwater tapping point 12 is unfavorable from a thermodynamic point of view, since the injection water has not yet passed the high-pressure preheating 10 at this time and thus has not participated in the utilization of the condensation heat or condensation enthalpy of the bleed steam supplied via the first bleed line 14 of the high-pressure preheating 10. Although the feed water removed at the second feedwater extraction point 13 has passed the high-pressure preheating 10, only so much is involved Heat absorbed, as the economizer supplied feedwater.
  • the injection water is heated to about 20 K below the saturated steam temperature of the means of the high-pressure injection cooling 1 1 to be cooled vapor stream.
  • the injection water is heated in the supercritical range to about 355 ° C.
  • the setting of such an elevated temperature of the injection water is achieved by means of the high-pressure injection cooler preheating 20. This can be supported by a suitable condensate removal from the high-pressure preheating 10.
  • the embodiment of the steam power plant 24a according to FIG. 4 essentially differs from the embodiment according to FIG. 3 in that here there is a reheater injection cooling 16 and the turbine set 3 comprises a high-pressure turbine 3a and a medium-pressure turbine 3b.
  • the turbine set 3 comprises a high-pressure turbine 3a and a medium-pressure turbine 3b.
  • identical or identical elements are provided with the same reference numerals for the embodiment according to FIG. 3, which also applies to the embodiments according to the prior art according to FIGS. 1 and 2.
  • the live steam FD is passed in a conventional manner to a high-pressure turbine 3 a of the turbine set 3 after flowing through the superheater heating surfaces 4.
  • the steam is returned via a cold reheater line (KZÜ) 17 in the steam generator DE and passed through a reheatening 26. Thereafter, the steam leaves the steam generator DE via a hot reheater line (HZÜ) and is fed to the medium-pressure turbine 3b.
  • the reheater 26 is associated with a reheater injection cooling 16 upstream of the injection side in the flow direction of the water / steam cycle 25 and / or between the individual heating surfaces of the reheater 26 of the steam generator DE in one or more confluence point (s) 31 in the water / Steam cycle led vapor stream discharges.
  • the reheating of the steam takes place usually in two heating surfaces - ZÜ1 and ZÜ2.
  • the ZÜ injection cooler 16 is usually installed between ZÜ1 and ZÜ2. But it is also possible to use an additional ZÜ injection cooler in the flow direction of the Medium to install in the water / steam cycle 25 before ZÜ1.
  • the reheater injection cooling (ZÜ-EK) 16 is on its inlet side (inlet side) via an injection water-supplying line connection 27a, 27b with the arranged in the water / steam circuit 25 feedwater pump (SpW pump) 9 in combination.
  • a reheater-preheater (ZÜ-EK VW) 22 is arranged, with which the reheater injection cooling (ZÜ-EK) 16 is connected on the inlet side via the injection water supplying line connection 27a.
  • the heat of condensation or condensation enthalpy recovered from the second tap line 15 connected to the center pressure turbine 3b in line communication with the tap line 15 connected to the intermediate pressure turbine 3b is supplied to heat the line via the line connection 27b Used injection water.
  • the heat of condensation or enthalpy of condensation obtained by the cooling of the bleed steam is coupled into the supplied injection water either by heat exchange or heat transfer or else the bleed steam supplied via the second branch line 23 is added directly to the supplied injection water.
  • Both provided for preheating / heating of the high-pressure injection water high-pressure injector preheat 20 and provided for preheating / heating of the reheater injection water reheater reheater injector 22 may be formed as a heat exchanger.

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Abstract

Bei einem Dampfkraftwerk (24, 24a) umfassend einen Dampferzeuger (DE) mit angeschlossenem Wasser/Dampf-Kreislauf (25) und einem darin integrierten Turbosatz (3), wobei der Wasser/Dampf-Kreislauf (25) mindestens eine Hochdruck- Einspritzkühlung (11) aufweist, die einspritzseitig in Strömungsrichtung des Wasser/Dampf-Kreislaufes (25) stromabwärts eines Verdampfers (2) des Dampferzeugers (DE) in den im Wasser/Dampf-Kreislauf (25) geführten Dampfstrom einmündet (29) und die zulaufseitig in Einspritzwasser zuführender Leitungsverbindung (30a, 30b, 30c) mit einer stromabwärts einer Speisewasserpumpe (9) und stromaufwärts einer Hochdruckvorwärmung (10) ausgebildeten ersten Speisewasserentnahmestelle (12) und/oder mit einer stromabwärts der Hochdruckvorwärmung (10) und stromaufwärts des Dampferzeugers (DE) ausgebildeten zweiten Speisewasserentnahmestelle (13) steht, soll eine Lösung geschaffen werden, die eine höhere Auskopplung von Kondensationswärme aus dem Wasser/Dampf-Kreislauf eines Dampfkraftwerkes und damit eine Verbesserung des Kraftwerkwirkungsgrades bei einem zumindest gleichbleibenden Dampferzeugerwirkungsgrad ermöglicht. Dies wird dadurch erreicht, dass die Hochdruck-Einspritzkühlung (11) zulaufseitig in einer das Einspritzwasser führenden Leitungsverbindung (30a) mit einer Hochdruck-Einspritzkühler-Vorwärmung (20) steht, mittels welcher zugeführtes Einspritzwasser unter Ausnutzung der von aus dem Wasser/Dampf-Kreislauf (25) entnommenem und/oder zugeführtem Dampf gewonnener Kondensationswärme oder Kondensationsenthalpie in wärmeübertragender und/oder Dampf zumischender Weise erwärmbar ist.

Description

Thermisches Dampfkraftwerk mit verbesserter Abwärmenutzung und Verfahren zum
Betrieb desselben
Die Erfindung richtet sich auf ein Dampfkraftwerk umfassend einen Dampferzeuger mit angeschlossenem Wasser/Dampf-Kreislauf und einem darin integrierten Turbosatz, wobei der Wasser/Dampf-Kreislauf mindestens eine Hochdruck-Einspritzkühlung aufweist, die einspritzseitig in Strömungsrichtung des Wasser/Dampf-Kreislaufes stromabwärts eines Verdampfers des Dampferzeugers in den im Wasser/Dampf- Kreislauf geführten Dampfstrom einmündet und die zulaufseitig in Einspritzwasser zuführender Leitungsverbindung mit einer stromabwärts einer Speisewasserpumpe und stromaufwärts einer Hochdruckvorwärmung ausgebildeten ersten Speisewasserentnahmestelle und/oder mit einer stromabwärts der Hochdruckvorwärmung und stromaufwärts des Dampferzeugers ausgebildeten zweiten Speisewasserentnahmestelle steht.
Weiterhin richtet sich die Erfindung auf ein Verfahren zum Betrieb eines Dampfkraftwerks, das einen Dampferzeuger mit angeschlossenem Wasser/Dampf- Kreislauf und einem darin integrierten Turbosatz umfasst, wobei der Wasser/Dampf- Kreislauf mindestens eine Hochdruck-Einspritzkühlung aufweist, mittels welcher einspritzseitig in Strömungsrichtung des Wasser/Dampf-Kreislaufes stromabwärts eines Verdampfers des Dampferzeugers Einspritzwasser in den im Wasser/Dampf- Kreislauf geführten Dampfstrom eingespritzt wird und welcher zulaufseitig von einer stromabwärts einer Speisewasserpumpe und stromaufwärts einer Hochdruckvorwärmung ausgebildeten ersten Speisewasserentnahmestelle und/oder von einer stromabwärts der Hochdruckvorwärmung und stromaufwärts des Dampferzeugers ausgebildeten zweiten Speisewasserentnahmestelle im Wasser/Dampf-Kreislauf geführtes Speisewasser zugeführt wird.
In Dampfkraftwerken ist es üblich, die Kondensationswärme des Dampfes zur Vorwärmung des dem Dampferzeuger zugeführten Speisewassers zu nutzen. Dies findet unter anderen in der Hochdruck-Vorwärmstrecke oder Hochdruckvorwärmung und der Niederdruck-Vorwärmstrecke oder Niederdruckvorwärmung des Wasser/Dampf-Kreislaufes Anwendung. Derzeit ist die Höhe der erreichbaren Vorwärmtemperatur des Speisewassers von der in Strömungs chtung des Wasser/Dampf-Kreislaufes vor dem Economiser (Eco) eingestellten Speisewassertemperatur abhängig und insofern begrenzt. Hintergrund ist, dass der Economiser eine wesentliche Rolle bei der Absenkung der Abgastemperatur am Austritt des Dampferzeugers spielt und in dieser Hinsicht umso effektiver ist, je niedriger die eingangsseitige Speisewassertemperatur ist. Es ist nämlich so, dass der Dampferzeugerwirkungsgrad mit niedrigeren Speisewassertemperaturen besser wird. Der (elektrische) Anlagenwirkungsgrad hingegen verhält sich gegenläufig und wird mit niedrigeren Speisewassertemperaturen schlechter, da weniger Kondensationswärme aus dem Wasser/Dampf-Kreislauf ausgekoppelt und zur Dampferzeugung verwendet wird.
Aus der DE 10 2010 043 683 A1 ist ein fossilbefeuerter Dampferzeuger für ein Dampfkraftwerk mit einer Anzahl von einen Strömungsweg bildenden, von einem Strömungsmedium durchströmten Economizer-, Verdampfer-, und Überhitzerheizflächen bekannt. Hierbei ist in einer Hochdruckstufe eine Überströmleitung eingangsseitig mit dem Strömungsweg verbunden. Dem Dampferzeuger ist ein Hochdruckvorwärmer vorgeschaltet.
Aus der DE 199 44 920 B4 ist ein Kombikraftwerk mit einer Einspritzvorrichtung zum Einspritzen von Wasser in Frischdampf bekannt, bevor der Frischdampf den Turbinenstufen zugeführt wird.
Die DE 197 49 452 A1 offenbart ein Verfahren zur schnellen Leistungsregulierung einer Dampfkraftanlage sowie eine Dampfkraftanlage. Die Dampfkraftanlage umfasst einen Turbosatz mit Generator, bei dessen Betrieb eine Einspritzung von Wasser in oder vor eine Überhitzerheizfläche erfolgt. Hierdurch soll eine zuverlässige schnelle Leistungsregelung mit besonders geringem Aufwand gewährleistet werden, wobei zur schnellen Leistungsregelung der Dampfkraftanlage eine Erhöhung der Einspritzrate des Wassers vorgenommen wird.
Die US 2005/02741 13 A1 offenbart ein System und ein Verfahren zur Dampftemperaturkontrolle. Hierbei wird mittels Einspritzkühler die Dampftemperatur vor dem Eintritt in den Dampferzeuger durch Einspritzen von Wasser in den Wasserdampf verringert.
Schließlich ist aus der US 8,453,450 B2 ein Dampfkraftwerk mit einem Dampfkreislauf bekannt, bei dem in den überhitzten Dampf, welcher den einzelnen Turbinenstufen zugeführt wird, zur Kühlung des überhitzten Dampfs Wasser eingespritzt wird.
Aus der Praxis ist das schematisch in Fig. 1 dargestellte und insgesamt mit 24 bezeichnete gattungsgemäße Dampfkraftwerk bekannt, das einen Dampferzeuger DE ohne Zwischenüberhitzung des Dampfes mit angeschlossenem Wasser/Dampf-Kreislauf 25 und integriertem Turbosatz 3 umfasst. Während des Normalbetriebes des Dampfkraftwerks 24 durchläuft das Arbeitsmedium Wasser/Dampf die nachfolgend aufgezählten Stationen und Zustände. Das Speisewasser 1 wird über die Eco-Bündelheizfläche im Dampferzeuger DE geleitet. Das im Eco vorgewärmte Speisewasser 1 wird dann im Verdampfer 2 entsprechend der Bauweise des Dampferzeugers DE und seines Betriebszustandes partiell oder vollständig verdampft und ggf. überhitzt. Danach wird das in Dampf überführte Speisewasser 1 in einer oder mehreren Überhitzerheizflächen 4 weiter erhitzt, bis der Dampf die für den Betrieb des Turbosatzes 3 erforderliche Temperatur erreicht ist. Dieser Frischdampf FD wird dann dem Turbosatz 3 zugeführt. In Strömungsrichtung des Wasser/Dampf-Kreislaufes 25 stromabwärts des Verdampfers 2 wird zwecks Temperaturregelung des überhitzten Dampfes eine Hochdruck-Einspritzkühlung (HD-EK) 1 1 eingesetzt. Diese Hochdruck- Einspritzkühlung (HD-EK) 1 1 funktioniert auf der Basis der Nutzung von Verdampfungsenthalpie. Es wird Wasser in den Dampfstrom eingespritzt, wobei dann in Folge der Verdampfung des Wassers die Temperatur des Dampfstromes reduziert wird. Das Wasser für die Hochdruck-Einspritzkühlung (HD-EK) 1 1 wird entweder stromabwärts einer im Wasser/Dampf-Kreislauf 25 angeordneten Speisewasserpumpe 9 und stromaufwärts einer im Wasser/Dampf-Kreislauf 25 angeordneten Hochdruckvorwärmung(HD-VW) an einer ersten Speiswasserentnahmestelle 12 oder stromabwärts einer im Wasser/Dampf- Kreislauf 25 angeordneten Hochdruckvorwärmung (HD-VW) 10 und stromaufwärts des Dampferzeugers DE an einer zweiten Speisewasserentnahmestelle 13 entnommen.
Ebenso ist aus der Praxis ein Dampfkraftwerk 24a gemäß Fig. 2 bekannt, bei welchem der Dampferzeuger DE mit einer Zwischenüberhitzung 26 ausgestattet ist und der Turbosatz 3 in Kombination eine Hochdruckturbine 3a und einer Mitteldruckturbine 3b umfasst. Analog zum Hochdruckteil (HD) des Dampferzeugers DE wird hier stromabwärts der Einmündung einer kalten Zwischenüberhitzerleitung (KZÜ) 17 in den Dampferzeuger DE und der Zwischenüberhitzung 26 zum Zwecke der Temperaturregelung des überhitzten Dampfes, der über eine heiße Zwischenüberhitzerleitung (HZÜ) dem Turbosatz 3 zugeführt wird, eine Zwischenüberhitzer-Einspritzkühlung (ZÜ-EK) 16 eingesetzt, mittels welcher ebenfalls Wasser in Strömungsrichtung des Wasser/Dampf-Kreislaufes 25 stromaufwärts und/oder zwischen den einzelnen Heizflächen der Zwischenüberhitzung 26 in den Dampfstrom eingespritzt wird. Zulaufseitig erfolgt die Einspritzwasserentnahme von einer Zwischenstufe einer Speisewasserpumpe (SpW-Pumpe) 9.
Moderne Kondensations- und Dampfkraftwerke weisen einen elektrischen Wirkungsgrad von ca. 45% auf. Überschlagsmäßig ist die ungenutzte Kondensationswärme des Dampfes nach Abzug von ca. 5% Eigenbedarf und ca. 7% Verlusten am Dampferzeuger für mehr als 40% der Wirkungsgradeinbußen verantwortlich. Eine verbesserte Nutzung dieser Kondensationswärme stellt somit ein großes Potenzial zur Steigerung der Effizienz eines Kondensations- und Dampfkraftwerks dar.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Lösung zu schaffen, die eine höhere Auskopplung von Kondensationswärme aus dem Wasser/Dampf-Kreislauf eines Dampfkraftwerkes und damit eine Verbesserung des Kraftwerkwirkungsgrades bei einem zumindest gleichbleibenden Dampferzeugerwirkungsgrad ermöglicht.
Bei einem Dampfkraftwerk der eingangs näher bezeichneten Art wird dies erfindungsgemäß dadurch erreicht, dass die Hochdruck-Einspritzkühlung zulaufseitig in einer das Einspritzwasser führenden Leitungsverbindung mit einer Hochdruck- Einspritzkühler-Vorwärmung steht, mittels welcher zugeführtes Einspritzwasser unter Ausnutzung der von aus dem Wasser/Dampf-Kreislauf entnommenem und/oder zugeführtem Dampf gewonnener Kondensationswärme oder Kondensationsenthalpie in wärmeübertragender und/oder Dampf zumischender Weise erwärmbar ist.
Ebenso wird die vorstehende Aufgabe bei einem Verfahren der eingangs näher bezeichneten Art dadurch gelöst, dass das Einspritzwasser auf der Zulaufseite der Hochdruck-Einspritzkühlung und stromaufwärts seiner einspritzseitigen Hochdruck- Einspritz-Einmündung in den Dampfstrom unter Ausnutzung der von aus dem Wasser/Dampf-Kreislauf entnommenem und/oder zugeführtem Dampf Kondensationswärme oder Kondensationsenthalpie erwärmt wird.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und zweckmäßige Weiterbildungen sind Gegenstand der jeweiligen Unteransprüche.
Eine besonders vorteilhafte Weiterbildung des Dampfkraftwerks besteht erfindungsgemäß darin, dass der Wasser/Dampf-Kreislauf eine Zwischenüberhitzung aufweist, der mindestens eine Zwischenüberhitzer-Einspritzkühlung zugeordnet ist, die einspritzseitig in Strömungsrichtung des Wasser/Dampf-Kreislaufes stromaufwärts und/oder zwischen den einzelnen Heizflächen der Zwischenüberhitzung des Dampferzeugers in den im Wasser/Dampf-Kreislauf geführten Dampfstrom einmündet und die zulaufseitig in Einspritzwasser zuführender Leitungsverbindung mit einer im Wasser/Dampf-Kreislauf angeordneten Speisewasserpumpe steht, wobei die Zwischenüberhitzer-Einspritzkühlung zulaufseitig in einer das Einspritzwasser zuführenden Leitungsverbindung mit einer Zwischenüberhitzer-Einspritzkühler- Vorwärmung steht, mittels welcher zugeführtes Einspritzwasser unter Ausnutzung der von aus dem Wasser/Dampf-Kreislauf entnommenem und/oder zugeführtem Dampf gewonnener Kondensationswärme oder Kondensationsenthalpie in wärmeübertragender und/oder Dampf zumischender Weise erwärmbar ist.
In gleicher Weise vorteilhaft ist die erfindungsgemäße Weiterbildung des Verfahrens, wonach der Wasser/Dampf-Kreislauf eine Zwischenüberhitzung aufweist, der mindestens eine Zwischenüberhitzer-Einspritzkühlung zugeordnet ist, mittels welcher einspritzseitig in Strömungsrichtung des Wasser/Dampf-Kreislaufes stromaufwärts und/oder zwischen den einzelnen Heizflächen der Zwischenüberhitzung des Dampferzeugers Einspritzwasser in den im Wasser/Dampf-Kreislauf geführten Dampfstrom eingespritzt wird und welcher zulaufseitig von einer im Wasser/Dampf- Kreislauf angeordneten Speisewasserpumpe im Wasser/Dampf-Kreislauf geführtes Speisewasser zugeführt wird, wobei das Einspritzwasser auf der Zulaufseite der Zwischenüberhitzer-Einspritzkühlung und stromaufwärts seiner einspritzseitigen Zwischenüberhitzer-Einspritz-Einmündung in den Dampfstrom unter Ausnutzung der von aus dem Wasser/Dampf-Kreislauf zugeführtem Dampf gewonnener Kondensationswärme oder Kondensationsenthalpie erwärmt wird.
Als Neuerung schlägt die Erfindung demnach die Aufwärmung des in einer Hochdruck- Einspritzkühlung des Dampferzeugers in den Dampfstrom eingespritzten Einspritzwassers auf höhere Temperaturen als bisher vor, was durch die Ausnutzung der Kondensationsenthalpie des Dampfes aus Turbinenanzapfungen am Turbosatz erreicht wird. Diese erhöhte und gegenüber dem Stand der Technik verbesserte Ausnutzung der Kondensationswärme des Dampfes ergibt sich aus der Anzapfungen der Turbine(n) eines in dem dem Dampferzeuger zugeordneten Wasser/Dampf- Kreislauf angeordneten Turbosatzes und/oder aus einer bessere Ausnutzung der Rauchgaswärme. Weiterhin ermöglicht die erfindungsgemäß vorgesehene Aufwärmung des Einspritzwassers die Nutzung von kostengünstigen Einspritzkühlern sowohl für den Hochdruck (HD)- als auch für den Zwischenüberhitzer(ZÜ)-Teil des Dampferzeugers. Durch die zusätzliche Aufwärmung des Einspritzwassers wird in der Summe mehr Kondensationswärme aus den Anzapfungen der Turbine(n) des Turbosatzes verwendet als nach dem bisherigen Stand der Technik, wodurch sich der Anlagenwirkungsgrad im gesamten Lastbereich erhöht.
Hierbei kann vorgesehen sein, dass die aus der Turbine insgesamt entnommene Menge an Anzapfdampf konstant gehalten wird und die Aufwärmung des Einspritzwassers (Kondensats, Speisewassers) an der HD-Einspritzung zugunsten einer niedrigeren Speisewassertemperatur vor Eco erreicht wird. Eine niedrigere Speisewassertemperatur vor dem Economiser (Eco) führt zur Absenkung der Temperatur des Abgases am Austritt des Dampferzeugers. Dadurch kann bei gleichbleibendem Anlagenwirkungsgrad der Dampferzeugerwirkungsgrad erhöht werden. Insbesondere bei Neuanlagen ermöglicht die erfindungsgemäße Ausgestaltung eines Dampferzeugers eines Dampfkraftwerkes eine deutliche Erhöhung des Anlage- und/oder Kesselwirkungsgrades, vorausgesetzt die Auslegung des Dampferzeugers wird entsprechend optimiert.
Um eine maximale Ausnutzung der Kondensationswärme der Dampfanzapfungen der Turbine eines Kondensationskraftwerkes zu erreichen, ist eine Erhöhung der Einspritzmenge gegenüber den bekannten Fahrweisen erforderlich. Dies kann bei einem Durchlaufdampferzeuger erreicht werden, indem die Speisewassermenge, zugunsten einer höheren Überhitzung am Austritt des Verdampfers, reduziert wird. Weiterhin können Hochdruck(HD)-Einspritzkühler vor der ersten Überhitzerheizfläche sowie Zwischenüberhitzer(ZÜ)-Einspritzkühler vor ersten Zwischenüberhitzerheizfläche eingebaut werden.
Die Erhöhung der Hochdruck(HD)-Einspritzmenge hat den positiven Nebeneffekt einer Erhöhung der zulässigen Laständerungsgeschwindigkeiten sowie der Reduzierung des HD-Druckverlustes. Dadurch wird der Eigenbedarf der Speisewasserpumpe reduziert und der Anlagenwirkungsgrad zusätzlich gesteigert.
Ist ein höherer Dampferzeugerwirkungsgrad gewünscht, wird die Vorwärmung des Einspritzwassers primär durch eine Wärmeauskopplung aus der Speisewasservorwärmstrecke realisiert. Dadurch wird die Speisewassertemperatur vor dem Eco (Economizer) reduziert, was wiederum zu einer niedrigeren Abgastemperatur am Austritt des Dampferzeugers führt, wodurch der Dampferzeugerwirkungsgrad erhöht wird.
Alternativ kann bei Beibehaltung des Dampferzeugerwirkungsgrades der Materialeinsatz für den Eco und/oder den Rauchgasluftvorwärmer (RG-Luvo) reduziert werden.
Die Erhöhung der HD-Einspritzmenge führt zu einer Reduzierung des HD- Druckverlustes. Falls ein flexibles Kraftwerk bereitgestellt werden soll, kann der bei Anwendung der Erfindung vermiedene Druckverlust dazu verwendet werden, im Verdampfer kleinere Rohrabmessungen als üblich zu verwenden (Materialersparnis) und die Bensonmindestlast abzusenken (höhere Laständerungsgeschwindigkeiten bei Lastzyklen).
Da das Einspritzwasser bei Anwendung der Erfindung deutlich wärmer in den oder die Einspritzkühler eingeleitet wird und dadurch schneller verdampft, sind die Anforderungen an den oder die Einspritzkühler in Bezug auf ihre Zerstäubungsfähigkeit geringer. Folglich können hier einfache, wartungsarme und kostengünstige Einspritzkühler sowohl auf der Hochdruck(HD)- als auch auf der Zwischenüberhitzer(ZÜ)-Seite eingesetzt werden.
Die nachfolgend aufgeführten Wirkungsgradsteigerungen beziehen sich jeweils auf die Umsetzung einer der beiden Maßnahmen. Es ist nicht möglich gleichzeitig den vollen Wirkungsgradgewinn beim Anlagen- und beim Dampferzeugerwirkungsgrad zu erzielen.
Bei einer Nachrüstung von bestehenden Dampf- oder Kondensationskraftwerken kann durch die erfindungsgemäße Nutzung die durch den Wasser/Dampf-Kreislauf aufgenommene Kondensationswärme um ca. 0,9 % der zugeführten Feuerungswärmeleistung erhöht werden. Dadurch ergibt sich eine Verbesserung des elektrischen Anlagenwirkungsgrades um ca. 0,4 % Punkte.
Wenn die Kondensationswärmeauskopplung konstant gehalten wird, kann die Speisewassertemperatur vor dem Eco um 4 K bis 6 K reduziert werden. Dadurch kann der Kesselwirkungsgrad um ca. 0,1 % Punkte gesteigert werden.
Verglichen mit dem Stand der Technik kann der elektrischen Anlagenwirkungsgrad um ca. 1 % Punkt erhöht werden. Verglichen mit dem Stand der Technik kann der Dampferzeugerwirkungsgrad um ca. 0,2 % Punkte erhöht werden. Die Bensonmindestlast kann um 5 % Punkte auf 30 % bei Steinkohle- und 35 % bei Braunkohlekraftwerken reduziert werden, ohne den Hochdruck(HD)-Druckverlust zu beeinflussen. Dadurch kann ein Dampfkraftwerk in einem größeren Lastbereich mit höheren Lastgradienten und besserem Wirkungsgrad betrieben werden. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Kraftwerks bestehen darin, dass die Hochdruck-Einspritzkühler-Vorwärmung über eine Dampf zuführende erste Leitungsverbindung mit einer Turbinendampf anzapfenden ersten Anzapfleitung in Leitungsverbindung steht und/oder dass die Zwischenüberhitzer-Einspritzkühler- Vorwärmung über eine Dampf zuführende zweite Leitungsverbindung mit einer Turbinendampf anzapfenden zweiten Anzapfleitung in Verbindung steht.
Zweckmäßig ist es weiterhin, wenn die Hochdruck-Einspritzkühler-Vorwärmung zulaufseitig in Einspritzwasser führender Leitungsverbindung mit der ersten und/oder der zweiten Speisewasserentnahmestelle steht und/oder die Zwischenüberhitzer- Einspritzkühler-Vorwärmung zulaufseitig in Einspritzwasser zuführender Leitungsverbindung mit der Speisewasserpumpe steht, was die Erfindung ebenfalls vorsieht.
Weiterhin ist es in erfindungsgemäßer Weiterbildung für die Nutzung der erfindungsgemäßen Vorteile besonders zweckmäßig, wenn die Hochdruck- Einspritzkühler-Vorwärmung mit einem Hochdruckteil oder einer Hochdruckturbine des Turbosatzes in dampfführender Leitungsverbindung steht und/oder wenn die Zwischenüberhitzer-Einspritzkühler-Vorwärmung mit einem Mitteldruckteil oder einer Mitteldruckturbine des Turbosatzes in dampfführender Leitungsverbindung steht.
Von Vorteil ist es ebenfalls, wenn die Hochdruck-Einspritzkühler-Vorwärmung als Wärmetauscher ausgebildet ist und/oder wenn die Zwischenüberhitzer- Einspritzkühler-Vorwärmung als Wärmetauscher nachgebildet ist, was die Erfindung ebenfalls vorsieht.
In analoger Weise zum Dampfkraftwerk zeichnet sich das erfindungsgemäße Verfahren in Weiterbildung dadurch aus, dass dem Einspritzwasser von mindestens einer Turbine des Turbosatzes zugeführter Anzapfdampf zugemischt und/oder aus diesem Anzapfdampf ausgekoppelte Wärme zugeführt wird. Die Erwärmung des Einspritzwassers wird dabei dann zweckmäßigerweise in einer Hochdruck-Einspritzkühler-Vorwärmung und/oder einer Zwischenüberhitzer- Einspritzkühler-Vorwärmung durchgeführt, was die Erfindung weiterhin vorsieht.
Auch ist es in weiterer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens dann auch möglich, dass das Einspritzwasser an der ersten Speisewasserentnahmestelle und/oder der zweiten Speisewasserentnahmestelle entnommen und der Hochdruck- Einspritzkühler-Vorwärmung zugeführt wird und/oder dass das Einspritzwasser an der Speisewasserpumpe entnommen und der Zwischenüberhitzer-Einspritzkühler- Vorwärmung zugeführt wird.
Für die Entnahme von Anzapfdampf ist es vorteilhaft, wenn der Hochdruck- Einspritzkühler-Vorwärmung Anzapfdampf aus einem Hochdruckteil oder einer Hochdruckturbine des Turbosatzes zugeführt wird und/oder der Zwischenüberhitzer- Einspritzkühler-Vorwärmung Anzapfdampf aus einem Mitteldruckteil oder einer Mitteldruckturbine des Turbosatzes zugeführt wird, was die Erfindung schließlich auch vorsieht.
Die Erfindung ist nachstehend anhand einer Zeichnung beispielhaft näher erläutert. Diese zeigt in
Fig. 1 in schematischer Darstellung einen Schaltplan eines Dampfkraftwerkes mit Hochdruck-Einspritzkühlung nach dem aus der Praxis bekannten Stand der Technik,
Fig. 2 in schematischer Darstellung einen Schaltplan eines Dampfkraftwerkes mit Hochdruck-Einspritzkühlung und Zwischenüberhitzer- Einspritzkühlung nach dem aus der Praxis bekannten Stand der Technik,
Fig. 3 in schematischer Darstellung einen Schaltplan eines erfindungsgemäßen Dampfkraftwerkes mit Hochdruck-Einspritzkühlung- Vorwärmung und in Fig. 4 in schematischer Darstellung einen Schaltplan eines erfindungsgemäßen Dampfkraftwerkes mit Hochdruck-Einspritzkühlung- Vorwärmung und Zwischenüberhitzer-Einspritzkühlung-Vorwärmung.
Die Fig. 3 zeigt ein insgesamt mit 24 bezeichnetes Dampfkraftwerk, bei welchem es sich ebenso wie bei dem in Fig. 4 dargestellten Dampfkraftwerk 24a um ein fossil befeuertes thermisches Kraftwerk oder ein Gas- und Dampf- (GuD) Kraftwerk handeln kann.
Das Dampfkraftwerk 24 weist einen Dampferzeuger DE mit angeschlossenem Wasser/Dampf-Kreislauf auf, dessen wesentliche Leitungsverbindungen mit 25 bezeichnet sind. In dem Wasser/Dampf-Kreislauf 25 wird der den Dampferzeuger DE verlassende Frischdampf FD einem Turbosatz 3 zugeführt, an welchen ein Generator 28 zur Stromerzeugung angeschlossen ist. Vom Niederdruckteil des Turbosatzes 3 führt der Wasser/Dampf-Kreislauf 25 zu einem Kondensator 5 und mündet dann in die Niederdruckvorwärmung ein, die eine Niederdruckpumpe 6, eine Niederdruck- Vorwärmung 7 und einen Speisewasserbehälter 8 umfasst. Vom Speisewasserbehälter 8 aus wird das Speisewasser im Wasser/Dampf-Kreislauf 25 mit Hilfe einer Speisewasserpumpe 9 einer Hochdruck-Vorwärmung 10 zugeführt, von wo aus das Speisewasser 1 einem Verdampfer 2 des Dampferzeugers DE zugeführt und Frischdampf FD erzeugt wird. Bestandteil des Wasser/Dampf-Kreislaufs 25 sind auch eine erste Anzapfleitung 14, mittels welcher Anzapfdampf vom Hochdruckteil des Turbosatzes 3 der Hochdruckvorwärmung 10 zugeführt wird oder zuführbar ist. Ebenso ist eine zweite Anzapfleitung 15 Bestandteil des Wasser/Dampf-Kreislaufes 25, mittels welcher von einem Mitteldruckteil oder Niederdruckteil des Turbosatzes 3 Anzapfdampf der Niederdruckvorwärmung 7 zugeführt wird oder zuführbar ist.
Weiterhin ist eine Hochdruck-Einspritzkühlung 1 1 Bestandteil des Wasser/Dampf- Kreislaufes 25, die einspritzseitig in Strömungsrichtung des im Wasser/Dampf- Kreislauf 25 geführten Mediums stromabwärts des Verdampfers 2 des Dampferzeugers DE in den im Wasser/Dampf-Kreislauf 25 geführten Dampfstrom an einer Einmündungssteile 29 einmündet. Zulaufseitig wird der Hochdruckeinspritzkühlung 1 1 über eine Leitungsverbindung 30a, 30b, 30c Einspritzwasser zugeführt oder ist Einspritzwasser zuführbar. Dabei zweigt die Leitungsverbindung 30c in Strömungsrichtung des im Wasser/Dampf-Kreislauf 25 geführten Mediums stromabwärts der Speisewasserpumpe 9 und stromaufwärts der Hochdruckvorwärmung 10 an einer ersten Speisewasserentnahmestelle 12 vom Wasser/Dampf-Kreislauf 25 ab. Die Leitungsverbindung 30b zweigt in Strömungsrichtung des im Wasser/Dampf-Kreislauf 25 geführten Mediums stromabwärts der Hochdruckvorwärmung 10 und stromaufwärts des Dampferzeugers DE an einer zweiten Speisewasserentnahmestelle 13 vom Wasser/Dampf-Kreislauf 25 ab.
In der Leitungsverbindung 30a ist auf der Zulaufseite (zulaufseitig) der/zur Hochdruckeinspritzkühlung 1 1 eine Hochdruck-Einspritzkühler-Vorwärmung 20 angeordnet. Dieser Hochdruck-Einspritzkühler-Vorwärmung 20 wird über eine erste Abzweigleitung 21 , die von der ersten Anzapfleitung 14 abzweigt, vom Hochdruckteil des Turbosatzes 3 stammender Anzapfdampf zugeführt. Mittels der Hochdruck- Einspritzkühler-Vorwärmung 20 wird dieser zugeführtes Einspritzwasser unter Ausnutzung von in der Hochdruck-Einspritzkühler-Vorwärmung 20 gewonnener Kondensationswärme oder Kondensationsenthalpie erwärmt, die aus dem aus dem Wasser/Dampf-Kreislauf 25 entnommenen und/oder aus zugeführtem Dampf, hier dem aus dem Hochdruckteil des Turbosatzes 3 entnommenen und zugeführten Anzapfdampf gewonnen wird. Dies erfolgt dadurch, dass entweder die durch Kondensationswärme oder Kondensationsenthalpie gewonnene Wärme auf das Einspritzwasser übertragen oder aber der Anzapfdampf unmittelbar dem Einspritzwasser zugemischt wird.
Das Einspritzwasser für die Hochdruck-Einspritzkühlung 1 1 wird entweder an der ersten Speisewasserentnahmestelle 12 oder an der zweiten Speisewasserentnahmestelle 13, ggf. auch an beiden Speisewasserentnahmestellen 12, 13, entnommen. Die erste Speisewasserentnahmestelle 12 ist aus thermodynamischer Sicht ungünstig, da das Einspritzwasser zu diesem Zeitpunkt noch nicht die Hochdruckvorwärmung 10 passiert hat und damit noch nicht an der Ausnutzung der Kondensationswärme oder Kondensationsenthalpie des über die erste Anzapfleitung 14 der Hochdruckvorwärmung 10 zugeführten Anzapfdampfs teilgenommen hat. Das an der zweiten Speisewasserentnahmestelle 13 entnommene Speisewasser hat zwar die Hochdruckvorwärmung 10 passiert, dabei aber nur so viel Wärme aufgenommen, wie das dem Economizer zugeführte Speisewasser 1 . Es ist allerdings energetisch günstiger, wenn das Einspritzwasser bis auf ca. 20 K unterhalb der Sattdampftemperatur des mittels der Hochdruck-Einspritzkühlung 1 1 zu kühlenden Dampfstromes erhitzt wird. Hierbei wird das Einspritzwasser im überkritischen Bereich auf ca. 355 °C aufgeheizt. Die Einstellung einer derart erhöhten Temperatur des Einspritzwassers wird mit Hilfe der Hochdruck-Einspritzkühler-Vorwärmung 20 erreicht. Dies kann durch eine geeignete Kondensatentnahme aus der Hochdruckvorwärmung 10 unterstützt werden.
Die Ausführungsform des Dampfkraftwerks 24a nach der Fig. 4 unterscheidet sich von der Ausführungsform nach der Fig. 3 im Wesentlichen dadurch, dass hier eine Zwischenüberhitzer-Einspritzkühlung 16 vorhanden ist und der Turbosatz 3 eine Hochdruckturbine 3a und eine Mitteldruckturbine 3b umfasst. Im Übrigen sind zur Ausführungsform nach der Fig. 3 gleiche oder identische Elemente mit denselben Bezugszeichen versehen, was auch für die Ausführungsformen nach dem Stand der Technik gemäß Fig. 1 und 2 gilt.
Bei dem Dampfkraftwerk 24a wird in üblicher Weise der Frischdampf FD nach Durchströmen der Überhitzerheizflächen 4 auf eine Hochdruckturbine 3a des Turbosatzes 3 geleitet. Von der Hochdruckturbine 3a wird der Dampf über eine kalte Zwischenüberhitzerleitung (KZÜ) 17 in den Dampferzeuger DE rückgeführt und über eine Zwischenüberhitzung 26 geführt. Danach verlässt der Dampf über eine heiße Zwischenüberhitzerleitung (HZÜ) den Dampferzeuger DE und wird der Mitteldruckturbine 3b zugeführt.
Der Zwischenüberhitzung 26 ist eine Zwischenüberhitzer-Einspritzkühlung 16 zugeordnet, die einspritzseitig in Strömungsrichtung des Wasser/Dampf-Kreislaufes 25 stromaufwärts und/oder zwischen den einzelnen Heizflächen der Zwischenüberhitzung 26 des Dampferzeugers DE in einer oder mehreren Einmündungsstelle(n) 31 in den im Wasser/Dampf-Kreislauf geführten Dampfstrom einmündet. In in Fig. 4 nicht detailliert dargestellter Weise findet die Zwischenüberhitzung des Dampfes in der Regel in zwei Heizflächen statt - ZÜ1 und ZÜ2. Der ZÜ-Einspritzkühler 16 ist in der Regel zwischen ZÜ1 und ZÜ2 installiert. Es ist aber auch möglich, einen zusätzlichen ZÜ-Einspritzkühler in Strömungsrichtung des Mediums im Wasser/Dampf-Kreislauf 25 vor ZÜ1 zu installieren. Die Zwischenüberhitzer-Einspritzkühlung (ZÜ-EK) 16 steht auf ihrer Zulaufseite (zulaufseitig) über eine Einspritzwasser zuführende Leitungsverbindung 27a, 27b mit der im Wasser/Dampf-Kreislauf 25 angeordneten Speisewasserpumpe (SpW-Pumpe) 9 in Verbindung. In der das Einspritzwasser zuführenden Leitungsverbindung 27a, 27b ist eine Zwischenüberhitzer-Einspritzkühler-Vorwärmung (ZÜ-EK VW) 22 angeordnet, mit welcher die Zwischenüberhitzer-Einspritzkühlung (ZÜ-EK) 16 zulaufseitig über die das Einspritzwasser zuführende Leitungsverbindung 27a verbunden ist. In der Zwischenüberhitzer-Einspritzkühler-Vorwärmung 22 wird wiederum die aus über eine zweite Abzweigleitung oder Leitungsverbindung 23, die von der zweiten Anzapfleitung 15, die mit der Mitteldruckturbine 3b in Leitungsverbindung steht, zugeführtem Anzapfdampf gewonnene Kondensationswärme oder Kondensationsenthalpie zur Erwärmung des über die Leitungsverbindung 27b zugeführten Einspritzwassers genutzt. Hierbei wird die durch die Abkühlung des Anzapfdampfes gewonnene Kondensationswärme oder Kondensationsenthalpie entweder durch Wärmetausch oder Wärmeübertragung in das zugeführten Einspritzwasser eingekoppelt oder aber es wird der über die zweite Abzweigleitung 23 zugeführte Anzapfdampf dem zugeführten Einspritzwasser unmittelbar zugemischt.
Sowohl die zur Vorwärmung/Erwärmung des Hochdruck-Einspritzwassers vorgesehene Hochdruck-Einspritzkühler-Vorwärmung 20 als auch die für Vorwärmung/Erwärmung des Zwischenüberhitzer-Einspritzwassers vorgesehene Zwischenüberhitzer-Einspritzkühler-Vorwärmung 22 kann als Wärmetauscher ausgebildet sein.
Bei der Ausführungsform nach der Fig. 4 ist zusätzlich zu der ebenso wie bei der Ausführungsform nach der Fig. 3 möglichen Fahrweise, die die Erhöhung der Temperatur des Hochdruck-Einspritzwassers ermöglicht, eine Erhöhung der Temperatur des Zwischenüberhitzer-Einspritzwassers mittels des von der Mitteldruckturbine über die zweite Abzweigleitung/zweite Leitungsverbindung 23 zugeführten Anzapfdampfes möglich. Auch hier kann zusätzlich eine geeignete Kondensatentnahme aus der Hochdruckvorwärmung 10 gewünschtenfalls erfolgen.

Claims

Patentansprüche
1 . Dampfkraftwerk (24, 24a) umfassend einen Dampferzeuger (DE) mit angeschlossenem Wasser/Dampf-Kreislauf (25) und einem darin integrierten Turbosatz (3, 3a, 3b), wobei der Wasser/Dampf-Kreislauf (25) mindestens eine Hochdruck-Einspritzkühlung (1 1 ) aufweist, die einspritzseitig in Strömungsrichtung des Wasser/Dampf-Kreislaufes (25) stromabwärts eines Verdampfers (2) des Dampferzeugers (DE) in den im Wasser/Dampf-Kreislauf (25) geführten Dampfstrom einmündet (29) und die zulaufseitig in Einspritzwasser zuführender Leitungsverbindung (30a, 30b, 30c) mit einer stromabwärts einer Speisewasserpumpe (9) und stromaufwärts einer Hochdruckvorwärmung (10) ausgebildeten ersten Speisewasserentnahmestelle (12) und/oder mit einer stromabwärts der Hochdruckvorwärmung (10) und stromaufwärts des Dampferzeugers (DE) ausgebildeten zweiten Speisewasserentnahmestelle (13) steht, dadurch gekennzeichnet, dass die Hochdruck-Einspritzkühlung (1 1 ) zulaufseitig in einer das Einspritzwasser führenden Leitungsverbindung (30a) mit einer Hochdruck- Einspritzkühler-Vorwärmung (20) steht, mittels welcher zugeführtes Einspritzwasser unter Ausnutzung der von aus dem Wasser/Dampf-Kreislauf (25) entnommenem und/oder zugeführtem Dampf gewonnener Kondensationswärme oder Kondensationsenthalpie in wärmeübertragender und/oder Dampf zumischender Weise erwärmbar ist.
2. Dampfkraftwerk (24, 24a) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Wasser/Dampf-Kreislauf (25) eine Zwischenüberhitzung (26) aufweist, der mindestens eine Zwischenüberhitzer-Einspritzkühlung (16) zugeordnet ist, die einspritzseitig in Strömungsrichtung des Wasser/Dampf-Kreislaufes (25) stromaufwärts und/oder zwischen den einzelnen Heizflächen der Zwischenüberhitzung (26) des Dampferzeugers (DE) in den im Wasser/Dampf- Kreislauf (25) geführten Dampfstrom einmündet (31 ) und die zulaufseitig in Einspritzwasser zuführender Leitungsverbindung (27a, 27b) mit einer im Wasser/Dampf-Kreislauf (25) angeordneten Speisewasserpumpe (9) steht, wobei die Zwischenüberhitzer-Einspritzkühlung (16) zulaufseitig in der das Einspritzwasser zuführenden Leitungsverbindung (27a) mit einer Zwischenüberhitzer-Einspritzkühler-Vorwärmung (22) steht, mittels welcher zugeführtes Einspritzwasser unter Ausnutzung der von aus dem Wasser/Dampf-Kreislauf (25) entnommenem und/oder zugeführtem Dampf gewonnener Kondensationswärme oder Kondensationsenthalpie in wärmeübertragender und/oder Dampf zumischender Weise erwärmbar ist.
3. Dampfkraftwerk (24, 24a) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Hochdruck-Einspritzkühler-Vorwärmung (20) über eine Dampf zuführende erste Leitungsverbindung (21 ) mit einer Turbinendampf anzapfenden ersten Anzapfleitung (14) in Leitungsverbindung steht.
4. Dampfkraftwerk (24, 24a) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Hochdruck-Einspritzkühler-Vorwärmung (20) zulaufseitig in Einspritzwasser führender Leitungsverbindung (30a, 30b, 30c) mit der ersten und/oder der zweiten Speisewasserentnahmestelle (12, 13) steht.
5. Dampfkraftwerk (24, 24a) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenüberhitzer-Einspritzkühler-Vorwärmung (22) über eine Dampf zuführende zweite Leitungsverbindung (23) mit einer Turbinendampf anzapfenden zweiten Anzapfleitung (15) in Verbindung steht
6. Dampfkraftwerk (24, 24a) nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenüberhitzer-Einspritzkühler-Vorwärmung (22) zulaufseitig in Einspritzwasser zuführender Leitungsverbindung (27b) mit der Speisewasserpumpe (9) steht.
7. Dampfkraftwerk (24, 24a) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hochdruck-Einspritzkühler-Vorwärmung (20) mit einem Hochdruckteil oder einer Hochdruckturbine (3a) des Turbosatzes (3) in dampfführender Leitungsverbindung steht.
8. Dampfkraftwerk (24, 24a) nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenüberhitzer-Einspritzkühler-Vorwärmung (22) mit einem Mitteldruckteil oder einer Mitteldruckturbine (3b) des Turbosatzes (3) in dampfführender Leitungsverbindung steht.
9. Dampfkraftwerk (24, 24a) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hochdruck-Einspritzkühler-Vorwärmung (20) als Wärmetauscher ausgebildet ist.
10. Dampfkraftwerk (24, 24a) nach einem der Ansprüche 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenüberhitzer-Einspritzkühler-Vorwärmung (22) als Wärmetauscher ausgebildet ist.
1 1 . Verfahren zum Betrieb eines Dampfkraftwerks (24, 24a), das einen Dampferzeuger (DE) mit angeschlossenem Wasser/Dampf-Kreislauf (25) und einem darin integrierten Turbosatz (3, 3a, 3b) umfasst, wobei der Wasser/Dampf-Kreislauf (25) mindestens eine Hochdruck-Einspritzkühlung (1 1 ) aufweist, mittels welcher einspritzseitig in Strömungsrichtung des Wasser/Dampf-Kreislaufes (25) stromabwärts eines Verdampfers (2) des Dampferzeugers (DE) Einspritzwasser in den im Wasser/Dampf-Kreislauf (25) geführten Dampfstrom eingespritzt wird und welcher zulaufseitig von einer stromabwärts einer Speisewasserpumpe (9) und stromaufwärts einer Hochdruckvorwärmung (10) ausgebildeten ersten Speisewasserentnahmestelle (12) und/oder von einer stromabwärts der Hochdruckvorwärmung (10) und stromaufwärts des Dampferzeugers (DE) ausgebildeten zweiten Speisewasserentnahmestelle (13) im Wasser/Dampf- Kreislauf (25) geführtes Speisewasser zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Einspritzwasser auf der Zulaufseite (30a) der Hochdruck- Einspritzkühlung (1 1 ) und stromaufwärts seiner einspritzseitigen Hochdruck- Einspritz-Einmündung (29) in den Dampfstrom unter Ausnutzung der von aus dem Wasser/Dampf-Kreislauf (25) entnommenem und/oder zugeführtem Dampf gewonnener Kondensationswärme oder Kondensationsenthalpie erwärmt wird.
12. Verfahren nach Anspruch 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Wasser/Dampf-Kreislauf (25) eine Zwischenüberhitzung (26) aufweist, der mindestens eine Zwischenüberhitzer-Einspritzkühlung (16) zugeordnet ist, mittels welcher einspritzseitig in Strömungsrichtung des Wasser/Dampf- Kreislaufes (25) stromaufwärts und/oder zwischen den einzelnen Heizflächen der Zwischenüberhitzung (26) des Dampferzeugers (DE) Einspritzwasser in den im Wasser/Dampf-Kreislauf (25) geführten Dampfstrom eingespritzt wird und welcher zulaufseitig von einer im Wasser/Dampf-Kreislauf (25) angeordneten Speisewasserpumpe (9) im Wasser/Dampf-Kreislauf (25) geführtes Speisewasser zugeführt wird, wobei das Einspritzwasser auf der Zulaufseite (27a) der Zwischenüberhitzer-Einspritzkühlung (16) und stromaufwärts seiner einspritzseitigen Zwischenüberhitzer-Einspritz- Einmündung (31 ) in den Dampfstrom unter Ausnutzung der von aus dem Wasser/Dampf-Kreislauf (25) zugeführtem Dampf gewonnener Kondensationswärme oder Kondensationsenthalpie erwärmt wird.
13. Verfahren nach Anspruch 1 1 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass dem Einspritzwasser von mindestens einer Turbine (3a, 3b) des Turbosatzes (3) zugeführter Anzapfdampf zugemischt und/oder aus diesem Anzapfdampf ausgekoppelte Wärme zugeführt wird.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Erwärmung des Einspritzwassers in einer Hochdruck-Einspritzkühler- Vorwärmung (20) und/oder einer Zwischenüberhitzer-Einspritzkühler-Vorwärmung (22) durchgeführt wird.
15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Einspritzwasser an der ersten Speisewasserentnahmestelle (12) und/oder der zweiten Speisewasserentnahmestelle (13) entnommen und der Hochdruck- Einspritzkühler-Vorwärmung (20) zugeführt wird.
16. Verfahren nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Einspritzwasser an der Speisewasserpumpe (9) entnommen und der Zwischenüberhitzer-Einspritzkühler-Vorwärmung (22) zugeführt wird.
17. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Hochdruck-Einspritzkühler-Vorwärmung (20) Anzapfdampf aus einem Hochdruckteil oder einer Hochdruckturbine (3a) des Turbosatzes (3) zugeführt wird.
18. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Zwischenüberhitzer-Einspritzkühler-Vorwärmung (22) Anzapfdampf aus einem Mitteldruckteil oder einer Mitteldruckturbine (3b) des Turbosatzes (3) zugeführt wird.
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