WO2018024409A1 - Kraftwerk mit wärmespeicher - Google Patents

Kraftwerk mit wärmespeicher Download PDF

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WO2018024409A1
WO2018024409A1 PCT/EP2017/065645 EP2017065645W WO2018024409A1 WO 2018024409 A1 WO2018024409 A1 WO 2018024409A1 EP 2017065645 W EP2017065645 W EP 2017065645W WO 2018024409 A1 WO2018024409 A1 WO 2018024409A1
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steam
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medium
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Stefan Becker
Erich Schmid
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Siemens Aktiengesellschaft
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    • F01K3/14—Plants characterised by the use of steam or heat accumulators, or intermediate steam heaters, therein having both steam accumulator and heater, e.g. superheating accumulator

Definitions

  • the present invention relates to a power plant with a steam circuit, which in the region of
  • Heat recovery steam generator can be supplied with thermal energy for Dampfberei ⁇ tion, and a method for operating such a power plant.
  • the power plants should also cover a high power range in order to be used both at peak load as well as at low part load operations.
  • WO 2014/026784 Al discloses a power plant arrangement having a high-temperature storage unit that requires operating temperatures in excess of 600 ° C.
  • the DE 10 2012 108 733 AI also describes a system for generating hot water or steam through a high-temperature storage for use in a gas turbine power plant, in which there is a storage material in the high-temperature storage.
  • a gas turbine power ⁇ factory is known having improved flexibility, wherein a heat ⁇ memory and a container are provided, so that hot water from the container of the gas turbine during operation to Leis ⁇ tung increase can be supplied.
  • the US 2014/0165572 AI also discloses a preheating device for fuel gas for a gas turbine, by stored thermal energy.
  • auxiliary steam is often used from an auxiliary steam generator or a neighboring plant to keep the functional components in the steam circuit warm.
  • the auxiliary ⁇ steam pressures are relatively low, which in turn severely limits the temperatures for keeping warm upwards.
  • the auxiliary steam generator usually requires relatively expensive natural gas or electrical energy to provide the required amounts of energy, whereby this method has economic disadvantages.
  • a power plant with a Wasserdampf Vietnamese- which can be supplied in the region of a heat recovery steam generator with thermal energy for steam preparation
  • the steam cycle in the heat recovery steam generator comprises a high pressure part, a medium-pressure part and a low ⁇ pressure part
  • PCM phase change material
  • the heat storage has for efficient thermal energy storage on a support medium, which performs only relatively small changes in volume when storing or removing the thermal energy.
  • These materials phase change materials (PCM), are integrated into the heat storage and allow the storage of relatively large amounts of thermal energy in a relatively small space.
  • the phase change material is supplied in the heat storage by steam from the high-pressure part or the medium-pressure part, where ⁇ thermally charges both located in the heat storage phase change material and the heat ⁇ store itself can be filled with about steam.
  • phase change material ensures a substantially constant temperature level, as far as the temperature-induced phase change in the Phasen promptma ⁇ material is not yet completed.
  • the thermal properties of phase change materials are well known to those skilled in the art.
  • the phase change material may be present in the heat storage in about encapsulated form, for. B. spherical, egg-shaped, pellet-shaped, in the form of short or long rods, etc., and is of the water vapor from the high-pressure part or the Surrounded by medium-pressure part or is flowed around by this. Thus, direct contact between the water vapor and the possibly encapsulated phase change material can take place.
  • High-pressure part, the medium-pressure part and the low-pressure part of the water vapor circuit differ from each other due to the prevailing temperatures or the pressure level in the steam cycle.
  • Low-pressure part, medium-pressure part as high ⁇ pressure part can all have their own pressure vessel, a eige ⁇ nen economizer, a separate heat exchanger and a eige nen superheater or reheater.
  • the term high-pressure part, medium-pressure part and low-pressure part are general technical terms and are used in the power plant ⁇ technology well. In particular, it should be noted that these terms are not used interchangeably.
  • water vapor can be removed with a high energy content from the heat storage or processed in this and will be supplied to the electric power generation of the steam turbine. Due to the additional steam is available for energy production relatively increased thermal energy ready, which can be implemented in the steam turbine.
  • steam can be removed from the heat storage or processed in this, if the func onsbaumaschineer the steam cycle to be kept warm, but without about the heat recovery steam generator would be regular or ever fired.
  • the power plant may be approximately in standby mode or be turned off, while still thermal energy from the Heat storage for keeping warm the thermal functional components of the steam cycle can be available.
  • phase change material can provide a substantially constant temperature level to be ⁇ ner charging, over relatively long periods of time also can the water vapor in the heat accumulator, which communicates with the phase change material in thermal interaction, will have a substantially equal temperature level supported ⁇ th. This in turn ensures a long-term supply of the thermal functional components of the steam cycle with thermally conditioned water from the heat storage.
  • the heat accumulator is designed as a pressure vessel in which the phase change material is arranged.
  • the phase change material may in this case be present in isolated pieces, so that it is directly in contact with thermally treated water or water vapor when the heat accumulator is loaded.
  • the phase change material to approximately the pressure vessel also may be attached around ⁇ arranged so that the heat transfer between phase change material and water or water vapor on the side walls of the heat accumulator takes place.
  • the phase change mate ⁇ rial ensures an increase in the heat capacity of the heat ⁇ memory and thus a relatively smaller type.
  • phase change material is suitably adapted to the desired or prevailing temperatures in the heat accumulator.
  • temperature range of the phase change of the phase change material is close to or at the required storage temperature in the Heat storage.
  • the heat accumulator has a sparger over which the thermally treated water from the supply line can be distributed in the heat storage.
  • a sparger here is essentially a line network, which has numerous small openings, over which the thermally prepared water can be distributed in the heat storage. The sparger ensures when introducing the thermally treated water in the heat storage as uniform as possible exposure of all areas of the heat storage with thermal energy, which in particular the
  • the heat accumulator has at least one pressure measuring device and / or one temperature measuring device.
  • the loading as well as the discharge of the heat accumulator can thus be temperature-dependent or pressure-dependent.
  • the power plant may also include about a control valve in the supply line as well as in the derivative, which allow to set the required flows or pressures.
  • the heat accumulator can be loaded and unloaded depending on pressure or temperature. Such a regulation can be integrated into the control system of the power plant.
  • a flash tank is connected in the discharge, which allows a separation of vaporous and liquid water.
  • About the flash tank can be separated as about vaporous portions of the discharged water and possibly re ⁇ the water vapor circulation for further use.
  • such a vaporous fraction in the low pressure part of the steam cycle be initiated in order to be ready ⁇ for further use ⁇ .
  • Demenspre ⁇ ing the heat accumulator can be supplied with relatively inexpensive thermally treated water, whereby a charge of the heat accumulator can be done at relatively low cost.
  • the supply line goes from an economizer or a superheater of the high-pressure part. Since the high-pressure part providing water at significantly higher pressures or higher temperatures, these execution ⁇ form is economically less advantageous compared to previous one, but allows the heat accumulator at a height ⁇ ren pressure or a higher temperature level charge. Likewise, the thermally conditioned water possibly stored in the heat accumulator can still be kept available for use over a longer period of time.
  • a return line is provided, which is on the one hand connected fluid-technically with the heat accumulator and on the other hand opens into the medium-pressure part at a location where liquid water is guided.
  • This location is preferably the steam drum or the feed water line. Via the return line can thus be removed from the heat storage thermally enriched water and re-introduced into the steam cycle.
  • the power plant further comprises a steam superheater, which is connected in the discharge downstream of the heat accumulator and also a phase change material on ⁇ has.
  • the steam superheater may in this case also be designed, for example, as the heat accumulator as a combination of steam accumulator and integrated phase change material.
  • An exemplary embodiment has approximately the form of a storage box, which is integrated in a standard container and has suitable connection points for a supply or discharge.
  • the supply of thermally treated steam from the heat storage can be done in different ways.
  • the feed can be designed so that z. B. generated saturated steam is introduced into the steam line of the medium-pressure part before the superheater or the superheated steam from the
  • the finallylei ⁇ tete, thermally treated water from the heat storage is thus thermally conditioned so far in the superheater of the medium-pressure part that steam from a suffi ⁇ ciently high temperature level can be provided to increase the power operation of the steam turbine.
  • partial thermal energy from the overheating process is used to increase performance, a significant amount of thermal energy is still dissipated from the heat storage for performance enhancement.
  • the derivation of the stored water takes place at the start of the steam turbine and the stored water is discharged directly to the steam turbine, without first being fed to the medium pressure part or the low pressure part of the power plant.
  • the drained water is preferred in this case again thermally processed further by about a wide ⁇ rer, second heat storage or steam superheater is provided, which is connected into the drain line, and again delivers thermal energy to the water drained.
  • a sol ⁇ cher second heat storage can be formed, for example, as a heat storage with phase change material.
  • the derivation of the stored water takes place in the case of a standby state of the steam turbine ⁇ to which the steam turbine gives no power from ⁇ .
  • the derived water is preferred again with a second heat storage again thermally treated and fed to reheat.
  • the steam turbine is in this case approximately in standby mode or possibly also completely removed from the grid.
  • the derivation of the stored water is at normal load of the steam turbine and the loading vorratete water is discharged to the intermediate-pressure section for further processing Leis ⁇ increase.
  • the derived water thus serves for peak load coverage.
  • 1 shows a schematic circuit diagram of a first embodiment of the power plant 1 according to the invention
  • Power plant 1 in schematic circuit diagram; an additional third embodiment of the power plant 1 according to the invention in a schematic Heidelbergansieht; a flowchart representation of an embodiment of the invention ⁇ tion of the method for operating a power plant.
  • 1 shows a schematic circuit view of an exporting ⁇ approximate shape of the power plant 1 according to the invention, in which a heat recovery steam generator 3 the water is thermally aufbebreitet in a steam circuit 2 to convert subsequently the ⁇ sen thermal energy by means of a steam turbine 4 in rotating mechanical energy.
  • the heat recovery steam generator 3 is supplied in particular via the exhaust gas of a gas turbine 8 with ther ⁇ mixing energy, wherein the regions of the water vapor ⁇ circuit 2, which are arranged fluidically closer to the gas turbine, have a higher temperature.
  • the individual Wär ⁇ exchanger 3 different areas can be assigned.
  • the area which has the highest temperatures and pressures is the high-pressure part 11, the part which has the subsequently higher pressures and temperatures is the medium-pressure part 12, and the third part, the low-pressure part 13, has the lowest pressures or temperatures.
  • Both the high-pressure part 11 and the medium-pressure part 12, as well as the low-pressure part 13 can have an economizer, a steam drum heat exchanger as well as a reheater or superheater.
  • the individual pressure parts 11, 12, 13 are according to the pressure or temperature levels with a ⁇ individual turbines of the steam turbine 4 connected multipart.
  • the high-pressure part 11 is connected to a high-pressure steam turbine 5 connected to the intermediate-pressure section 12 having a medium-pressure steam turbine 6, as well as the low-pressure part 13 having a Nie ⁇ The pressure steam turbine 7.
  • the individual steam turbine 5, 6, 7 are each connected by a shaft, and the gas turbine 8 as via a coupling 9 with the
  • Steam turbine 4 may be connected via this shaft.
  • a generator 10 is mechanically connected to the shaft, so that when performing the rotary motion electrical power can be provided.
  • a heat accumulator 20 which has a phase change material 21 which is integrated into the heat accumulator 20.
  • the phase change material 21 in the form of individual pieces, which are encapsulated, in the heat accumulator 20 is present approximately as a bed.
  • For thermal charging of the heat accumulator 20 together with the therein be ⁇ sensitive phase change material 21 can be removed from the economizer 14 of the medium pressure member 12 initially thermally treated water in the form of steam and the heat storage 20 are supplied.
  • the heat accumulator 20 is connected to the economizer 14 of the medium-pressure part 12 via a line ⁇ 25, wherein by means of a supply line 28, the flow rate can be adjusted to entnomme ⁇ nen thermally treated water from the medium pressure part 12.
  • the condensed water which still has a high thermal heat content, can be returned from the heat accumulator 20 by means of a return line 24 back into the steam drum 15 of the medium-pressure member 12. There, the recirculated water can be fed again to a thermal storage bo ⁇ reitung in the heat recovery steam generator. 3 The loss of water from the steam circuit 2 can thus be avoided.
  • the steam can be removed for example to increase performance during operation of the power plant 1 from the heat storage 20 again.
  • the steam is supplied via a discharge line 26 to the intermediate pressure part 12 in the region between the
  • Steam drum 15 and the superheater 16 of the medium-pressure member 12 is supplied.
  • the amount of steam supplied can in turn be adjusted via a discharge valve 27 in the discharge 26.
  • the amount of steam additionally supplied to the medium-pressure part 12 can enable increased power operation of the steam turbine 4, as a result of which electric power can be output by the generator 10.
  • FIG 2 shows a further embodiment of the invention shown SEN power plant 1 in schematic circuit view.
  • the basic structure of the steam circuit 2 of the power plant 1 of the embodiment according to FIG 1. Similar only the interconnection of the heat accumulator 20 is different in that the supply line 25 is not connected to the central ⁇ pressure member 12 but the high pressure part 11. The interconnection is here just before upstream of over ⁇ superheater 17 of the high-pressure part. 11
  • the heat accumulator 20 can be charged with steam at a much higher temperature level as well as pressure level. This as ⁇ derum results in a higher energy content in the heat accumulator 20, so that when discharge via the outlet 26 relatively more energy to Leis ⁇ tung increase the steam turbine 4 can be dissipated in the medium-pressure part 12th
  • FIG. 3 shows a further embodiment of the power plant 1 according to the invention, the basic structure of which
  • Steam cycle 2 is again substantially equal to the previous embodiments.
  • the heat storage 20, however, is designed as a vapor pressure accumulator, in which a sparger 32 is arranged, via which the supplied via the supply line 25 steam from the high-pressure part 11 behaves ⁇ tionally evenly distributed.
  • the steam required for charging the heat accumulator 20 is in this case removed from the superheater 17 of the high-pressure part 11.
  • the power plant 1 After removal of high pressure steam from the steam circuit 2 and Zu meetings into the heat storage 20, it is typically a condensation of some shares of the steam, which can be passed through the return line 24 to the low pressure part 13 ⁇ .
  • the power plant 1 also has a flash tank 30, which is also connected in the return line 24. From the flash tank 30 performs a steam line 31, which is connected to the steam drum of the low-pressure part 13. At the same time, the liquid condensate in the flash tank 30 may also be supplied to the steam drum of the low-pressure part 13, but in a region where the liquid phases of the water are accumulated.
  • a water supply line 33 is provided, which can dissipate thermally treated water from the economizer of the intermediate pressure member 12.
  • the amount of this guided water is adjusted via a water supply valve 34 in the Wasserzulei ⁇ tion 33.
  • the accumulated in the heat accumulator 20 steam is supplied via a not further provided with reference numerals flash valve to a steam superheater 40, which is designed approximately as a storage box.
  • the steam exiting from this steam superheater 40 is then fed to the medium-pressure steam turbine 6 of the steam turbine 4.
  • Bypass line 35 which from the steam superheater 40th discharged steam with steam from the superheater 17 of the high-pressure part 11 mixes.
  • the steam superheater 40 is preferably be formed also as a heat store with phase change material ⁇ , wherein the thermal loading of this steam superheater 40 occurs substantially comparable to the charge of the
  • Heat storage 20 The required line sections or process steps are not further described in the present application, but the skilled person understand. 4 shows an embodiment of the method according to the invention for operating a power plant described above, which comprises the following steps:

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Kraftwerk (1) mit einem Wasserdampfkreislauf (2), welcher im Bereich eines Abhitzedampferzeugers (3) mit thermischer Energie zur Dampfbereitung versorgbar ist, wobei der Wasserdampfkreislauf (2) im Bereich des Abhitzedampferzeugers (3) einen Hochdruckteil (11), einen Mitteldruckteil (12) und einen Niederdruckteil (13) umfasst, und wobei weiterhin ein ein Phasenwechselmaterial (21) aufweisender Wärmespeicher (20) umfasst ist, welcher nicht im Bereich des Abhitzedampferzeugers (3) angeordnet ist, wobei zur Versorgung des Wärmespeichers (20) mit thermisch aufbereitetem Wasser eine Zuleitung (25) abgehend vom Hochdruckteil (11) oder dem Mitteldruckteil (12) umfasst ist und eine Ableitung (26) zur Abgabe von thermisch aufbereitetem Wasser aus dem Wärmespeicher (20), welche in den Mitteldruckteil (12), den Niederdruckteil (13) oder eine Dampfturbine (4) mündet.

Description

Beschreibung
KRAFTWERK MIT WÄRMESPEICHER Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kraftwerk mit einem Wasserdampfkreislauf, welcher im Bereich eines
Abhitzedampferzeugers mit thermischer Energie zur Dampfberei¬ tung versorgbar ist, sowie ein Verfahren zum Betreiben eines solchen Kraftwerks.
Der heutige Energiemarkt erfordert Kraftwerke, die einen fle¬ xiblen Betrieb erlauben, um neben verhältnismäßig schnellen An- und Abfahrzeiten gleichzeitig auch einen großen Leistungsbereich abdecken zu können. Insbesondere da in den elektrischen Versorgungsnetzen große Fluktuationen von angebotenen und nachgefragten Strommengen vorliegen können, sind solche Kraftwerke, welche schnell Leistung an die Versor¬ gungsnetze abgeben können, bzw. schnell aus diesen entnehmen können, sehr vorteilhaft. Die Kraftwerke sollten zudem einen hohen Leistungsbereich abdecken, um sowohl bei Spitzenlastbetrieb wie auch bei niedrigen Teillastbetrieben Einsatz zu finden .
Aufgrund dieses erforderlichen Wechsellastbetriebs ist es mitunter auch notwendig, dass das Kraftwerk zeitweilig in Standby betrieben wird, bzw. vom Netz vollständig entfernt wird. Soll aus diesen Zuständen heraus ein möglichst schnel¬ les Anfahren erfolgen, müssen die Funktionsbauteile des Was¬ serdampfkreislaufs warm gehalten werden, um die thermische Materialermüdung, insbesondere bei dickwandigen Bauteilen durch thermische Spannungen gering zu halten.
Aus dem Stand der Technik sind verschiedene Verfahren be¬ kannt, um thermische Energie in einem Kraftwerksprozess zu speichern, und wieder in den Kraftwerksprozess zurück zu führen. Die WO 2014/026784 AI offenbart beispielsweise eine Kraftwerksanordnung mit einer Hochtemperatur-Speichereinheit, die Betriebstemperaturen von über 600°C erfordert. Die DE 10 2012 108 733 AI beschreibt darüber hinaus ein System zur Erzeugung von Heißwasser oder Dampf durch einen Hochtemperaturspeicher für den Einsatz in einem Gasturbinenkraftwerk, bei dem sich in dem Hochtemperaturspeicher ein Speichermaterial befindet. Aus der EP 2 759 680 AI ist ein Gasturbinenkraft¬ werk mit verbesserter Flexibilität bekannt, wobei ein Wärme¬ speicher und ein Behältnis vorgesehen sind, sodass heißes Wasser aus dem Behältnis der Gasturbine im Betrieb zur Leis¬ tungserhöhung zugeführt werden kann. Die US 2014/0165572 AI offenbart überdies eine Vorwärmvorrichtung für Brenngas für eine Gasturbine, durch gespeicherte, thermische Energie.
Bisher ist es bei der Bereitstellung von Spitzenlasten etwa durch kombinierte Gas- und Dampfkraftwerke üblich, die Gas- turbine zu überfeuern, die Verdichterleitschaufeln stark zu öffnen oder auch eine Wassereindüsung in den Ansaugluftkanal (sog. wet compression) bzw. eine Dampfeindüsung in die Brennkammer der Gasturbine (sog. power augmentation) vorzunehmen. Herrschen verhältnismäßig hohe Außentemperaturen vor, kann die Leistungssteigerung auch dadurch erreicht werden, dass die Ansaugluft für die Gasturbine mit Verdunstungskühlern oder Kältemaschinen (sog. Chillern) abgekühlt wird. Ebenso kann der Abhitzedampferzeuger (AHDE) mit einer zusätzlichen Feuerung ausgestattet werden, um weitere thermische Energie in den Wasserdampfkreislauf einzubringen.
Bei reinen Dampfkraftwerken ist es darüber hinaus üblich, bei der Dampferzeugung eine Leistungsreserve von bis zu 5% der Spitzenlast vorzuhalten. Wird die Spitzenlast dann nachge- fragt, kann eine entsprechende Leistungssteigerung angeboten werden .
Ist ein thermisches Kraftwerk abgeschaltet, dient bspw. im Falle eines Dampfkraftwerks oftmals Hilfsdampf aus einem Hilfsdampferzeuger oder einer Nachbaranlage zur Warmhaltung der Funktionsbauteile in dem Wasserdampfkreislauf . Die Hilfs¬ dampfdrücke sind jedoch verhältnismäßig niedrig, was wiederum die Temperaturen zum Warmhalten nach oben hin stark begrenzt. Außerdem benötigt der Hilfsdampferzeuger in der Regel relativ teures Erdgas bzw. elektrische Energie zur Bereitstellung der erforderlichen Energiemengen, wodurch dieses Verfahren wirtschaftliche Nachteile aufweist.
Aufgrund dieser Nachteile ist es erforderlich, eine weiterge¬ hende technische Kraftwerkslösung vorzuschlagen, welche nicht nur die Flexibilisierung des Kraftwerks gewährleistet, son¬ dern auch eine geeignete Warmhaltung der thermischen Funkti- onsbauteile ermöglicht während das Kraftwerk sich in einem Standby-Betrieb befindet bzw. abgeschaltet wurde.
Diese der Erfindung zugrundeliegenden Aufgaben werden gelöst durch ein Kraftwerk gemäß Anspruch 1 sowie durch ein Verfah- ren zum Betreiben eines solchen vorab wie auch nachfolgend beschriebenen Kraftwerks gemäß Anspruch 11.
Insbesondere werden die der Erfindung zugrundliegenden Aufgaben gelöst durch ein Kraftwerk mit einem Wasserdampfkreis- lauf, welcher im Bereich eines Abhitzedampferzeugers mit thermischer Energie zur Dampfbereitung versorgbar ist, wobei der Wasserdampfkreislauf im Bereich des Abhitzedampferzeugers einen Hochdruckteil, einen Mitteldruckteil und einen Nieder¬ druckteil umfasst, und wobei weiterhin ein ein Phasenwechsel- material (PCM) aufweisender Wärmespeicher umfasst ist, welcher nicht im Bereich des Abhitzedampferzeugers angeordnet ist, wobei zur Versorgung des Wärmespeichers mit thermisch aufbereitetem Wasser eine Zuleitung abgehend vom Hochdruckteil oder dem Mitteldruckteil umfasst ist und eine Ableitung zur Abgabe von thermisch aufbereitetem Wasser aus dem Wärmespeicher, welche in den Mitteldruckteil, den Niederdruckteil oder eine Dampfturbine mündet.
Weiterhin werden die der Erfindung zugrundeliegenden Aufgaben gelöst durch ein Verfahren zum Betreiben eines solchen vorab wie nachfolgend beschriebenen Kraftwerks, welches folgende Schritte umfasst: - Zuleiten von thermisch aufbereitetem Wasser aus dem Hochdruckteil oder dem Mitteldruckteil an den Wärmespeicher zum Aufladen;
- Rückführen von flüssigem Wasser mittels der Rückführleitung an das Mitteldruckteil;
- Unterbrechen der Zuleitung von thermisch aufbereitetem Wasser bei Erreichen eines vorbestimmten Drucks oder einer vorbestimmten Temperatur in dem Wärmespeicher;
- Ableiten des bevorrateten Wassers in dem Wärmespeicher nach dem Unterbrechen an den Mitteldruckteil, den Niederdruckteil oder die Dampfturbine mittels der Ableitung.
Erfindungsgemäß ist also ein energetisches Wärmespeicherkon¬ zept vorgeschlagen, welches in das Kraftwerk integriert ist. Der Wärmespeicher weist zur effizienten thermischen Energiebevorratung ein Trägermedium auf, welches nur verhältnismäßig geringe Volumenänderungen beim Ein- bzw. Ausspeichern der thermischen Energie vollführt. Diese Materialien, Phasenwech- selmaterialien (PCM) , werden in den Wärmespeicher integriert und ermöglichen die Speicherung von relativ großen thermischen Energiemengen auf verhältnismäßig kleinem Raum. Das Phasenwechselmaterial wird in dem Wärmespeicher durch Dampf aus dem Hochdruckteil oder dem Mitteldruckteil versorgt, wo¬ durch sich sowohl das sich in dem Wärmespeicher befindliche Phasenwechselmaterial thermisch auflädt als auch der Wärme¬ speicher selbst etwa mit Dampf anfüllen lässt.
Das thermisch aufgeladene Phasenwechselmaterial gewährleistet hierbei ein weitgehend konstantes Temperaturniveau, soweit der temperaturbedingte Phasenwechsel in dem Phasenwechselma¬ terial noch nicht abgeschlossen ist. Die thermischen Eigenschaften von Phasenwechselmaterialen sind dem Fachmann hinlänglich bekannt.
Das Phasenwechselmaterial kann in dem Wärmespeicher etwa in gekapselter Form vorliegen, z. B. kugelförmig, eiförmig, pelletförmig, in Form von kurzen oder langen Stangen, etc., und ist von dem Wasserdampf aus dem Hochdruckteil bzw. dem Mitteldruckteil umgeben bzw. wird von diesem umströmt. Es kann also ein direkter Kontakt zwischen dem Wasserdampf und dem möglicherweise verkapselten Phasenwechselmaterial erfol- gen .
An dieser Stelle ist darauf hinzuweisen, dass der Hochdruckteil, der Mitteldruckteil und der Niederdruckteil des Wasser dampfkreislaufs sich voneinander aufgrund der vorherrschende Temperaturen bzw. des Druckniveaus im Wasserdampfkreislauf unterscheiden. Niederdruckteil, Mitteldruckteil wie Hoch¬ druckteil können alle einen eigenen Druckkessel, einen eige¬ nen Economizer, einen eigenen Wärmetauscher sowie einen eige nen Überhitzer bzw. Zwischenüberhitzer aufweisen. Die Begrif fe Hochdruckteil, Mitteldruckteil sowie auch Niederdruckteil sind allgemeine Fachbegriffe und werden in der Kraftwerks¬ technik hinlänglich verwendet. Insbesondere ist darauf hinzu weisen, dass diese Begriffe nicht austauschbar verwendbar sind .
Aufgrund der Bevorratung von thermischer Energie, insbesonde re in Verbindung mit thermisch aufbereitetem oder
aufbereitbarem Wasserdampf können somit Lastwechsel des Kraftwerks unterstützt werden. Insbesondere bei Spitzenlast¬ betrieb kann Wasserdampf mit einem hohen Energieinhalt aus dem Wärmespeicher entnommen bzw. in diesem aufbereitet werde und zur elektrischen Stromerzeugung der Dampfturbine zugeführt werden. Aufgrund des zusätzlichen Dampfes steht zur Energieerzeugung relativ vermehrt thermische Energie bereit, welche in der Dampfturbine umgesetzt werden kann.
Ebenfalls kann beispielsweise Dampf aus dem Wärmespeicher entnommen bzw. in diesem aufbereitet werden, wenn die Funkti onsbauteile des Wasserdampfkreislaufs warmgehalten werden sollen, ohne dass jedoch etwa der Abhitzedampferzeuger regulär oder überhaupt befeuert würde. Mit anderen Worten kann das Kraftwerk sich etwa im Standby-Betrieb befinden bzw. abgeschaltet sein, wobei dennoch thermische Energie aus dem Wärmespeicher für die Warmhaltung der thermischen Funktionsbauteile des Wasserdampfkreislaufs zur Verfügung stehen kann.
Aufgrund der hohen speicherbaren thermischen Energiedichte in dem Wärmespeicher, welche durch die Verwendung des Phasen- wechselmaterials ermöglicht wird, kann energetisch besonders vorteilhaft eine Warmhaltung erreicht werden. Ein elektrisch bzw. ein Brennstoff betriebener Hilfsdampferzeuger ist damit nicht mehr notwendig. Da das Phasenwechselmaterial , nach sei¬ ner Aufladung, über verhältnismäßig lange Zeiträume auch ein weitgehend gleichbleibendes Temperaturniveau bereitstellen kann, kann auch der Wasserdampf in dem Wärmespeicher, welcher mit dem Phasenwechselmaterial in thermischer Wechselwirkung steht, auf einem weitgehend gleichen Temperaturniveau gehal¬ ten werden. Dies wiederum gewährleistet ein zeitlich langes Versorgen der thermischen Funktionsbauteile des Wasserdampfkreislaufs mit thermisch konditioniertem Wasser aus dem Wärmespeicher .
Gemäß einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kraftwerks ist vorgesehen, dass der Wärmespeicher als Druckbehälter ausgeführt ist, in welchem das Phasenwechselmaterial angeordnet ist. Das Phasenwechselmaterial kann hierbei in vereinzelten Stücken vorliegen, so dass es beim Beladen des Wärmespeichers mit thermisch aufbereitetem Wasser bzw. Wasserdampf direkt in Kontakt ist. Alternativ kann auch das Phasenwechselmaterial etwa auch um den Druckbehälter herum ange¬ ordnet sein, so dass die Wärmeübertragung zwischen Phasenwechselmaterial und Wasser bzw. Wasserdampf über die Seitenwandungen des Wärmespeichers erfolgt. Das Phasenwechselmate¬ rial sorgt für eine Erhöhung der Wärmekapazität des Wärme¬ speichers und damit für eine verhältnismäßig kleinere Bauart.
Das Phasenwechselmaterial ist natürlich an die gewünschten bzw. vorherrschenden Temperaturen in dem Wärmespeicher geeignet angepasst. In anderen Worten liegt der Temperaturbereich des Phasenwechsels des Phasenwechselmaterials nahe oder an der erforderlichen bzw. gewünschten Speichertemperatur in dem Wärmespeicher. Dies gilt natürlich auch für alle Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Kraftwerks.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist vorge sehen, dass der Wärmespeicher einen Sparger aufweist, über welchen das thermisch aufbereitete Wasser aus der Zuleitung in den Wärmespeicher verteilt werden kann. Ein Sparger ist hierbei im Wesentlichen ein Leitungsverbund, welcher zahlrei che kleine Öffnungen aufweist, über welche das thermisch auf bereitete Wasser in den Wärmespeicher verteilt werden kann. Der Sparger gewährleistet bei Einbringung des thermisch aufbereiteten Wassers in den Wärmespeicher eine möglichst gleichmäßige Beaufschlagung aller Bereiche des Wärmespeicher mit thermischer Energie, wodurch insbesondere die
Einspeicherraten erhöht werden können.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass der Wärmespeicher mindestens eine Druckmesseinrichtung und/oder eine Temperaturmesseinrichtung aufweist. Die Beladung sowie auch die Entladung des Wärmespeichers kann damit temperaturabhängig bzw. druckabhängig erfolgen. Dazu kann das Kraftwerk zudem auch noch etwa ein Regelventil in der Zuleitung wie auch in der Ableitung umfassen, welche die erforderlichen Flüsse bzw. Drücke einzustellen erlauben. Mit Hilfe einer weitergehenden geeigneten Regelung kann so der Wärmespeicher druck- bzw. temperaturabhängig be- und entladen werden. Eine derartige Reglung kann in die Leittechnik des Kraftwerks integriert sein.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass in die Ableitung ein Flash-Tank geschaltet ist, welcher eine Trennung von dampfförmigem und flüssigem Wasser ermöglicht. Über den Flash-Tank können so etwa dampfförmige Anteile des abgeleiteten Wassers abgetrennt und möglicherwei¬ se erneut dem Wasserdampfkreislauf zur weitergehenden Nutzung zugeführt werden. Insbesondere kann ein derartiger dampfförmiger Anteil in den Niederdruckteil des Wasserdampfkreislaufs eingeleitet werden, um für eine weitergehende Nutzung bereit¬ zustehen .
Entsprechend einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Zuleitung von einem Economizer oder von einer Dampftrommel des Mitteldruckteils abgeht. Demenspre¬ chend kann der Wärmespeicher mit verhältnismäßig günstig thermisch aufbereitetem Wasser versorgt werden, wodurch eine Aufladung des Wärmespeichers bei relativ geringen Kosten er- folgen kann.
Alternativ hierzu ist es auch denkbar, dass die Zuleitung von einem Economizer oder einem Überhitzer des Hochdruckteils abgeht. Da der Hochdruckteil Wasser bei deutlich höherem Druck bzw. höherer Temperatur bereitstellt, ist diese Ausführungs¬ form im Vergleich zu vorhergehenden wirtschaftlich weniger vorteilhaft, erlaubt jedoch den Wärmespeicher auf einen höhe¬ ren Druck bzw. ein höheres Temperaturniveau aufzuladen. Ebenfalls kann das in dem Wärmespeicher möglicherweise bevorrate- te thermisch konditionierte Wasser über einen längeren Zeitraum noch nutzbar bereitgehalten werden.
Weiterhin ist es denkbar, dass eine Rückführleitung vorgesehen ist, welche einerseits mit dem Wärmespeicher fluidtech- nisch verschaltet ist und andererseits in das Mitteldruckteil an einem Ort mündet, an welchem flüssiges Wasser geführt wird. Bevorzugt ist dieser Ort die Dampftrommel oder die Speisewasserleitung. Über die Rückführleitung kann somit aus dem Wärmespeicher thermisch angereichertes Wasser abgeführt und in den Wasserdampfkreislauf erneut eingeleitet werden.
Insbesondere bei erstmaligem Aufladen des Wärmespeichers, bei welchem eine Dampfkondensation erfolgt, ist es wünschenswert, die kondensierten Anteile wieder in den Wasserdampfkreislauf zurückzuführen, insbesondere an einen Ort, an welchem eben- falls flüssiges Wasser geführt wird. Dies ist insbesondere im Mitteldruckteil im Bereich der Dampftrommel oder Speisewas¬ serleitung möglich. In einer alternativen Ausführungsform der Erfindung kann vorgesehen sein, dass weiterhin eine Rückführleitung vorgesehen ist, welche einerseits mit dem Wärmespeicher fluidtechnisch verschaltet ist und andererseits in einen Flash-Tank mündet, von welchem eine Dampfleitung in das Niederdruckteil führt. Zusätzlich kann auch etwa noch eine Flüssigkeitsleitung in den Niederdruckteil an einer Stelle münden, an welcher flüs¬ siges Wasser geführt wird. Aufgrund der Trennung von dampfförmigen und flüssigen Anteilen in dem Flash-Tank kann so der Niederdruckteil mit dampfförmigen sowie auch mit flüssigen
Anteilen des thermisch konditionierten Wassers versorgt werden. Die Nutzung des Flash-Tanks erfordert also keine phasen¬ spezifische Rückführung von thermisch konditioniertem Wasser in der Rückführleitung, da die dampfförmige Phase von der flüssigen Phase in dem Flash-Tank abgetrennt werden kann. Infolgedessen kann etwa Nassdampf aus dem Wärmespeicher über die Rückführleitung an das Niederdruckteil zurückgeführt wer¬ den . Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass das Kraftwerk weiterhin einen DampfÜberhitzer aufweist, welcher in die Ableitung stromab des Wärmespeichers geschaltet ist und ebenfalls ein Phasenwechselmaterial auf¬ weist. Der Dampfüberhitzer kann hierbei beispielsweise auch wie der Wärmespeicher als eine Kombination von DampfSpeicher und integriertem Phasenwechselmaterial ausgebildet sein. Eine beispielhafte Ausbildung weist etwa die Form einer Speicherbox auf, die in einen Standardcontainer integriert ist und geeignete Anschlussstellen für eine Zuleitung bzw. Ableitung aufweist. Die Zuführung von thermisch aufbereitetem Wasserdampf aus dem Wärmespeicher kann hierbei auf unterschiedliche Weise erfolgen. Je nach betrieblicher Anforderung kann etwa die Zuführung so gestaltet sein, dass z. B. erzeugter Sattdampf in die Dampfleitung des Mitteldruckteils vor dem Über- hitzer eingeleitet wird oder der überhitze Dampf aus dem
Dampfüberhitzer zwischen Zwischenüberhitzer-Heizflächen in die Leitung des Zwischenüberhitzers zugeführt wird. Andere Zuführungsmöglichkeiten sind je nach Erfordernis denkbar. Die Nutzung des DampfÜberhitzers erhöht weiterhin die Flexibili¬ tät des Kraftwerks und erlaubt auch überhitzten Dampf in dem Wasserdampfkreislauf kostengünstig zu nutzen. Gemäß einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Betrieb des Kraftwerks ist vorgesehen, dass das Ableiten des bevorrateten Wassers nach einer Anforderung zur Sekundärfrequenzstützung erfolgt und das bevorratete Wasser an dem Mitteldruckteil zwischen der Dampftrommel und dem Überhitzer des Mitteldruckteils abgeleitet wird. Das abgelei¬ tete, thermisch aufbereitete Wasser aus dem Wärmespeicher wird folglich in dem Überhitzer des Mitteldruckteils nochmal thermisch soweit konditioniert, dass Dampf von einem ausrei¬ chend hohen Temperaturniveau bereitgestellt werden kann, um den Leistungsbetrieb der Dampfturbine zu erhöhen. Obwohl teilweise thermische Energie aus dem Überhitzungsprozess zur Leistungssteigerung benutzt wird, wird dennoch eine signifikante Menge an thermischer Energie aus dem Wärmespeicher für die Leistungssteigerung abgeführt.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass das Ableiten des bevorrateten Wassers beim Start der Dampfturbine erfolgt und das bevorratete Wasser direkt an die Dampfturbine abgeleitet wird, ohne zunächst dem Mittel- druckteil oder dem Niederdruckteil des Kraftwerks zugeleitet zu werden. Bevorzugt wird hierbei also das abgeleitete Wasser nochmal thermisch weiter aufbereitet, indem etwa ein weite¬ rer, zweiter Wärmespeicher bzw. DampfÜberhitzer bereitgestellt wird, der in die Ableitung geschaltet ist und nochmals an das abgeleitete Wasser thermische Energie abgibt. Ein sol¬ cher zweiter Wärmespeicher kann beispielsweise auch als Wärmespeicher mit Phasenwechselmaterial ausgebildet sein.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens kann vorgesehen sein, dass das Ableiten des bevorrateten Wassers bei einem Bereitschaftszustand der Dampftur¬ bine erfolgt, zu welchem die Dampfturbine keine Leistung ab¬ gibt. Das abgeleitete Wasser wird bevorzugt wieder mit einem zweiten Wärmespeicher nochmals thermisch aufbereitet und einer Zwischenüberhitzung zugeführt. Die Dampfturbine befindet sich hierbei etwa im Standby-Betrieb oder ist möglicherweise auch vollständig vom Netz entfernt. Durch die Ableitung des im Wärmespeicher bevorrateten Wassers können somit die thermischen Funktionsbauteile des Wasserdampfkreislaufs warmge¬ halten werden, wobei etwa auch ein Mindestdruck bereitgestellt werden kann. Dies wiederum fördert nicht nur die schnelle Einsatzbereitschaft des Wasserdampfkreislaufes , son- dern es werden auch thermische Materialermüdung vermindert.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass das Ableiten des bevorrateten Wassers bei Normallast der Dampfturbine erfolgt und das be- vorratete Wasser an den Mitteldruckteil zur weiteren Leis¬ tungserhöhung abgeleitet wird. Das abgeleitete Wasser dient also zur Spitzenlastabdeckung.
Nachfolgend soll die Erfindung anhand einzelner Figuren im Detail näher beschrieben werden. Hierbei ist darauf hinzuwei¬ sen, dass die in den Figuren mit gleichen Bezugszeichen versehenden technischen Merkmale gleiche Wirkungsweisen zeigen.
Weiterhin ist darauf hinzuweisen, dass die Figuren lediglich schematisch zu verstehen sind und insbesondere keinerlei Ein¬ schränkungen hinsichtlich der Ausführbarkeit daraus resultie¬ ren kann.
Es ist auch anzumerken, dass die nachfolgend beschriebenen technischen Merkmale in beliebiger Kombination miteinander wie auch in beliebiger Kombination mit den vorab beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung beansprucht werden, soweit die daraus resultierende Lösung die der Erfindung zu¬ grundeliegende Aufgabe lösen kann.
Hierbei zeigen: FIG 1 eine schematische Schaltansicht einer ersten Aus¬ führungsform des erfindungsgemäßen Kraftwerks 1 ;
FIG 2 eine zweite Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Kraftwerks 1 in schematischer Schaltansicht; eine darüber hinaus gehende dritte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kraftwerks 1 in schematischer Schaltansieht ; eine flussdiagrammatische Darstellung einer Ausfüh¬ rungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Betreiben eines Kraftwerks. FIG 1 zeigt eine schematische Schaltansicht einer Ausfüh¬ rungsform des erfindungsgemäßen Kraftwerks 1, in welchem über einen Abhitzedampferzeuger 3 Wasser in einen Wasserdampfkreislauf 2 thermisch aufbebreitet wird, um nachfolgend des¬ sen thermische Energie mittels einer Dampfturbine 4 in dreh- mechanische Energie umzusetzen. Der Abhitzedampferzeuger 3 wird insbesondere über das Abgas einer Gasturbine 8 mit ther¬ mischer Energie versorgt, wobei die Bereiche des Wasserdampf¬ kreislaufs 2, welche strömungstechnisch näher an der Gasturbine angeordnet sind, eine höhere Temperatur aufweisen. In- nerhalb des Abhitzedampferzeugers 3 können die einzelnen Wär¬ metauscher 3 unterschiedlichen Bereichen zugeordnet werden. Der Bereich, welcher die höchsten Temperaturen und Drücke aufweist, ist der Hochdruckteil 11, der Teil, welcher die nachfolgend höheren Drücke und Temperaturen aufweist, ist der Mitteldruckteil 12 sowie der dritte Teil, der Niederdruckteil 13, weist die geringsten Drücke bzw. Temperaturen auf. Sowohl der Hochdruckteil 11 wie der Mitteldruckteil 12, als auch der Niederdruckteil 13 können einen Economizer aufweisen, einen Wärmetauscher mit Dampftrommel wie auch einen Zwischenüber- hitzer oder Überhitzer. Die einzelnen Druckteile 11, 12, 13 sind entsprechend des Druck- bzw. Temperaturniveaus mit ein¬ zelnen Turbinen der mehrteiligen Dampfturbine 4 verbunden. So ist der Hochdruckteil 11 mit einer Hochdruck-Dampfturbine 5 verbunden, der Mitteldruckteil 12 mit einer Mitteldruck- Dampfturbine 6 wie auch der Niederdruckteil 13 mit einer Nie¬ derdruck-Dampfturbine 7. Die einzelnen Dampfturbinen 5, 6, 7 sind jeweils durch eine Welle miteinander verbunden, wobei auch die Gasturbine 8 etwa über eine Kupplung 9 mit der
Dampfturbine 4 über diese Welle verbunden sein kann. Gleichsam ist ein Generator 10 mit der Welle mechanisch verbunden, so dass bei Ausführen der Drehbewegung elektrische Leistung bereitgestellt werden kann.
Weiterhin ist ein Wärmespeicher 20 umfasst, welcher ein Pha- senwechselmaterial 21 aufweist, das in den Wärmespeicher 20 integriert ist. Insbesondere ist das Phasenwechselmaterial 21 in Form von Einzelstücken, die verkapselt sind, in dem Wärmespeicher 20 etwa als Schüttung vorliegend. Zur thermischen Aufladung des Wärmespeichers 20 zusammen mit dem darin be¬ findlichen Phasenwechselmaterial 21 kann aus dem Economizer 14 des Mitteldruckteils 12 zunächst thermisch aufbereitetes Wasser etwa in Form von Dampf entnommen werden und dem Wärmespeicher 20 zugeführt werden. Hierzu ist der Wärmespeicher 20 mit dem Economizer 14 des Mitteldruckteils 12 über eine Zu¬ leitung 25 verbunden, wobei mittels eines Zuleitungsventils 28 die Strömungsmenge an aus dem Mitteldruckteil 12 entnomme¬ nen thermisch aufbereitetem Wasser eingestellt werden kann. Während des Aufladevorgangs im Wärmespeicher 20 erfolgt nor¬ malerweise Kondensation des Dampfes, welcher sich etwa als flüssiges Wasser am Boden des Wärmespeichers 20 absetzt. Das kondensierte Wasser, welches dennoch weiterhin einen hohen thermischen Wärmeinhalt aufweist, kann aus dem Wärmespeicher 20 mittels einer Rückführleitung 24 wieder in die Dampftrommel 15 des Mitteldruckteils 12 zurückgeführt werden. Dort kann das rückgeführte Wasser erneut einer thermischen Aufbe¬ reitung im Abhitzedampferzeuger 3 zugeführt werden. Der Verlust von Wasser aus dem Wasserdampfkreislauf 2 kann folglich vermieden werden.
Ist der Wärmespeicher 20 etwa vollständig aufgeladen, d. h. das Volumen des Wärmespeichers 20 ist etwa mit Dampf gefüllt, wobei das Phasenwechselmaterial 21 ebenfalls vollständig auf¬ geladen vorliegt, kann der Dampf etwa zur Leistungssteigerung bei Betrieb des Kraftwerks 1 aus dem Wärmespeicher 20 wieder entnommen werden. Hierbei wird der Dampf etwa über eine Ab- leitung 26 dem Mitteldruckteil 12 im Bereich zwischen der
Dampftrommel 15 sowie dem Überhitzer 16 des Mitteldruckteils 12 zugeführt. Die Menge an zugeführtem Dampf kann wiederrum über ein Ableitungsventil 27 in der Ableitung 26 eingestellt werden .
Ist nun beispielsweise bei Spitzenlastbetrieb eine erhöhte Abgabe von elektrischer Energie erforderlich, kann die zusätzlich dem Mitteldruckteil 12 zugeführte Dampfmenge einen erhöhten Leistungsbetrieb der Dampfturbine 4 ermöglichen, wo- durch vermehrt elektrische Leistung durch den Generator 10 abgegeben werden kann.
FIG 2 zeigt eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemä¬ ßen Kraftwerks 1 in schematischer Schaltansicht. Hierbei gleicht der grundlegende Aufbau des Wasserdampfkreislaufs 2 des Kraftwerks 1 der Ausführungsform gemäß Figur 1. Lediglich die Verschaltung des Wärmespeichers 20 ist insofern unterschiedlich, als dass die Zuleitung 25 nicht mit dem Mittel¬ druckteil 12 sondern dem Hochdruckteil 11 verschalten ist. Die Verschaltung liegt hierbei unmittelbar stromauf des Über¬ hitzers 17 des Hochdruckteils 11 vor. Infolgedessen kann der Wärmespeicher 20 mit Dampf auf einem deutlich höheren Temperaturniveau wie auch Druckniveau aufgeladen werden. Dies wie¬ derum resultiert in einem höheren Energieinhalt in dem Wärme- Speicher 20, so dass bei Entladung über die Ableitung 26 in den Mitteldruckteil 12 vergleichsweise mehr Energie zur Leis¬ tungssteigerung der Dampfturbine 4 abgeführt werden kann.
FIG 3 zeigt eine weitergehende Ausführungsform des erfin- dungsgemäßen Kraftwerks 1, dessen grundlegender Aufbau des
Wasserdampfkreislaufs 2 wiederrum den vorhergehenden Ausführungsformen im Wesentlichen gleicht. Der Wärmespeicher 20 hingegen ist als Dampfdruckspeicher ausgeführt, in welchem ein Sparger 32 angeordnet ist, über welchen der über die Zuleitung 25 zugeführte Dampf aus dem Hochdruckteil 11 verhält¬ nismäßig gleichmäßig verteilt werden kann. Der zum Laden des Wärmespeichers 20 erforderliche Dampf wird hierbei aus dem Überhitzer 17 des Hochdruckteils 11 entnommen.
Nach Entnahme von Hochdruckdampf aus dem Wasserdampfkreislauf 2 und Zuleiten in den Wärmespeicher 20 kommt es typischerweise zu einer Kondensation einiger Anteile des Dampfes, wobei diese über die Rückführleitung 24 dem Niederdruckteil 13 zu¬ geleitet werden können. Zur Trennung der dampfförmigen Anteile wie der flüssigen Anteile vor Zuführung an den Niederdruckteil 13 weist das Kraftwerk 1 noch einen Flash-Tank 30 auf, der ebenfalls in die Rückführleitung 24 verschaltet ist. Aus dem Flash-Tank 30 führt eine Dampfleitung 31 ab, die mit der Dampftrommel des Niederdruckteils 13 verschaltet ist. Gleichzeitig kann das flüssige Kondensat in dem Flash-Tank 30 ebenfalls der Dampftrommel des Niederdruckteils 13 zugeführt werden, jedoch in einem Bereich, in welchem die flüssigen Phasen des Wassers angesammelt ist.
Zur weitergehenden thermischen Beladung des Wärmespeichers ist auch eine Wasserzuleitung 33 vorgesehen, welche thermisch aufbereitetes Wasser aus dem Economizer des Mitteldruckteils 12 abführen kann. Die Menge des hierbei geführten Wassers wird über ein Wasserzuleitungsventil 34 in der Wasserzulei¬ tung 33 eingestellt.
Bei Entnahme von thermischer Energie aus dem Wärmespeicher 20 wird der in dem Wärmespeicher 20 angesammelte Dampf über ein nicht weiter mit Bezugszeichen versehenes Flash-Ventil einem Dampfüberhitzer 40 zugeführt, welcher etwa als Speicherbox ausgebildet ist. Der aus diesem Dampfüberhitzer 40 austretende Wasserdampf wird anschließend der Mitteldruck-Dampfturbine 6 der Dampfturbine 4 zugeleitet. Um den aus dem DampfÜberhit¬ zer 40 entnommenen Dampf noch weitergehende thermische Energie zuzuführen, weist der Wasserdampfkreislauf eine
Bypassleitung 35 auf, welche den aus dem Dampfüberhitzer 40 abgeführten Dampf mit Dampf aus dem Überhitzer 17 des Hochdruckteils 11 mischt. Der DampfÜberhitzer 40 ist bevorzugt ebenfalls als Wärmespeicher mit Phasenwechselmaterial ausge¬ bildet, wobei die thermische Beladung dieses DampfÜberhitzers 40 im Wesentlichen vergleichbar erfolgt wie die Ladung des
Wärmespeichers 20. Die erforderlichen Leitungsabschnitte bzw. Verfahrensschritte sind in der vorliegenden Anmeldung nicht weiter beschrieben, jedoch dem Fachmann verständlich. FIG 4 zeigt eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Betreiben eines vorab beschriebenen Kraftwerks, welches folgende Schritte umfasst:
- Zuleiten von thermisch aufbereitetem Wasser aus dem
Hochdruckteil (11) oder dem Mitteldruckteil (12) an den
Wärmespeicher (20) zum Aufladen (erster Verfahrensschritt 101) ;
- Rückführen von flüssigem Wasser mittels der
Rückführleitung (24) an das Mitteldruckteil (12) (zwei- ter Verfahrensschritt 102);
- Unterbrechen der Zuleitung von thermisch aufbereitetem Wasser bei Erreichen eines vorbestimmten Drucks oder einer vorbestimmten Temperatur in dem Wärmespeicher (20) (dritter Verfahrensschritt 103) ;
- Ableiten des bevorrateten Wassers in dem Wärmespeicher nach dem Unterbrechen an den Mitteldruckteil (12), den Niederdruckteil (13) oder die Dampfturbine (4) mittels der Ableitung (26) (vierter Verfahrensschritt 104). Weitere Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen .

Claims

Patentansprüche
1. Kraftwerk (1) mit einem Wasserdampfkreislauf (2), wel¬ cher im Bereich eines Abhitzedampferzeugers (3) mit thermi- scher Energie zur Dampfbereitung versorgbar ist, wobei der
Wasserdampfkreislauf (2) im Bereich des Abhitzedampferzeugers (3) einen Hochdruckteil (11), einen Mitteldruckteil (12) und einen Niederdruckteil (13) umfasst, und wobei weiterhin ein ein Phasenwechselmaterial (21) aufweisender Wärmespeicher (20) umfasst ist, welcher nicht im Bereich des
Abhitzedampferzeugers (3) angeordnet ist, wobei zur Versor¬ gung des Wärmespeichers (20) mit thermisch aufbereitetem Was¬ ser eine Zuleitung (25) abgehend vom Hochdruckteil (11) oder dem Mitteldruckteil (12) umfasst ist und eine Ableitung (26) zur Abgabe von thermisch aufbereitetem Wasser aus dem Wärmespeicher (20), welche in den Mitteldruckteil (12), den Nie¬ derdruckteil (13) oder eine Dampfturbine (4) mündet.
2. Kraftwerk nach Anspruch 1,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s
der Wärmespeicher (20) als Druckbehälter ausgeführt ist, in welchem das Phasenwechselmaterial (21) angeordnet ist.
3. Kraftwerk nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s
der Wärmespeicher (20) einen Sparger (32) aufweist, über welchen das thermisch aufbereitete Wasser aus der Zuleitung (25) in dem Wärmespeicher (20) verteilt werden kann.
4. Kraftwerk nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s
der Wärmespeicher (20) mindestens eine Druckmesseinrichtung und/oder eine Temperaturmesseinrichtung aufweist.
5. Kraftwerk nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s in die Ableitung (26) ein Flash-Tank (30) geschaltet ist, welcher eine Trennung von dampfförmigen und flüssigem Wasser ermöglicht .
6. Kraftwerk nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s
die Zuleitung (25) von einem Economizer (14) oder von einer Dampftrommel (15) des Mitteldruckteils (12) abgeht.
7. Kraftwerk nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 5,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s
die Zuleitung (25) von einem Economizer (14) oder einem Überhitzer (17) des Hochdruckteils (11) abgeht.
8. Kraftwerk nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s
weiterhin eine Rückführleitung (24) vorgesehen ist, welche einerseits mit dem Wärmespeicher (20) fluidtechnisch ver- schaltet ist, und andererseits in das Mitteldruckteil (12) an einem Ort mündet, an welchem flüssiges Wasser geführt wird.
9. Kraftwerk nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 7,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s
weiterhin eine Rückführleitung (24) vorgesehen ist, welche einerseits mit dem Wärmespeicher (20) fluidtechnisch verschaltet ist, und andererseits in einen Flash-Tank (30) mün¬ det, von welchem eine Dampfleitung (31) in das Niederdruck- teil (13) führt.
10. Kraftwerk nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s
das Kraftwerk (1) weiterhin einen DampfÜberhitzer (40) auf- weist, welcher in die Ableitung (26) geschaltet ist und eben¬ falls ein Phasenwechselmaterial (21) aufweist.
11. Verfahren zum Betreiben eines Kraftwerks nach einem der vorhergehenden Ansprüche, welches folgende Schritte umfasst:
Zuleiten von thermisch aufbereitetem Wasser aus dem Hochdruckteil (11) oder dem Mitteldruckteil (12) an den Wär- mespeicher (20) zum Aufladen;
Rückführen von flüssigem Wasser mittels der
Rückführleitung (24) an das Mitteldruckteil (12);
Unterbrechen der Zuleitung von thermisch aufbereitetem Wasser bei Erreichen eines vorbestimmten Drucks oder einer vorbestimmten Temperatur in dem Wärmespeicher;
Ableiten des bevorrateten Wassers in dem Wärmespeicher nach dem Unterbrechen an den Mitteldruckteil (12), den Niederdruckteil (13) oder die Dampfturbine (4) mittels der Ab¬ leitung (26).
12. Verfahren zum Betreiben eines Kraftwerks nach Anspruch 11, wobei das Ableiten des bevorrateten Wassers nach einer Anforderung zur Sekundärfrequenzstützung erfolgt und das bevorratete Wasser an den Mitteldruckteil (12) zwischen der Dampftrommel (15) und den Überhitzer (16) des Mitteldruck¬ teils (15) abgeleitet wird.
13. Verfahren zum Betreiben eines Kraftwerks nach Anspruch 11, wobei das Ableiten des bevorrateten Wassers beim Start der Dampfturbine (4) erfolgt und das bevorratete Wasser di¬ rekt an die Dampfturbine (4) abgeleitet wird, ohne zunächst dem Mitteldruckteil (12) oder dem Niederdruckteil (13) des Kraftwerks zugeleitet zu werden.
14. Verfahren zum Betreiben eines Kraftwerks nach Anspruch
11, wobei das Ableiten des bevorrateten Wassers bei einem Bereitschaftszustand der Dampfturbine (4) erfolgt, zu welchem die Dampfturbine (4) keine Leistung abgibt.
15. Verfahren zum Betreiben eines Kraftwerks nach Anspruch 11, wobei das Ableiten des bevorrateten Wassers bei Normal¬ last der Dampfturbine (4) erfolgt, und das bevorratete Wasser an den Mitteldruckteil (12) zur weiteren Leistungserhöhung abgeleitet wird.
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