WO2018189176A1 - Verfahren zur konservierung - Google Patents

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WO2018189176A1
WO2018189176A1 PCT/EP2018/059155 EP2018059155W WO2018189176A1 WO 2018189176 A1 WO2018189176 A1 WO 2018189176A1 EP 2018059155 W EP2018059155 W EP 2018059155W WO 2018189176 A1 WO2018189176 A1 WO 2018189176A1
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nitrogen
steam
condenser
sealing
steam turbine
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PCT/EP2018/059155
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Uwe Juretzek
Michael Rziha
Edwin Gobrecht
Michael SCHÖTTLER
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Siemens Aktiengesellschaft
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Priority to JP2019555635A priority patent/JP6880232B2/ja
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    • F01K9/006—Vacuum-breakers

Definitions

  • the invention relates to a power plant and a method for preserving a power plant.
  • the invention solves the task directed to a power plant by providing that in such a power plant comprising a steam turbine with a shaft, a steam turbine in the steam flow downstream condenser, a condenser downstream vacuum pump, a sealing steam system with shaft seals and a in the In the condenser, a first nitrogen line opens and in the sealing steam supply line a second nitrogen line and a branching off from the vacuum pump
  • Nitrogen make-up can be maintained on the capacitor. This procedure reduces the consumption of sticks.
  • a nitrogen pressure in the steam turbine or in the condenser is increased before an expected temperature change, in particular cooling, in the steam turbine or in the condenser. Otherwise, in the worst case ambient air can be sucked into the steam turbine or the condenser.
  • a temperature fluctuation and associated pressure fluctuation in the steam turbine or condenser can be caused, for example, by the operation of the main cooling water system during the preservation. Such recirculation of the cooling water during prolonged shutdowns are from time to time from a chemical / biological point of view necessary.
  • a corresponding nitrogen pressure control strategy is necessary, which also takes into account changes in operating conditions, eg before the cooling water pumps are switched on, the nitrogen pressure can be increased slightly beforehand. Regular checking of the residual oxygen in the preserved volume is also necessary.
  • nitrogen is particularly advantageous for nitrogen to be recirculated from the condenser to the sealing steam system in order to start up the power plant, specifically after air has been expelled from the condenser to the sealing steam system in a recirculation line and after a sufficient negative pressure has been reached in the condenser, which opens vapor diverter stations allowed.
  • Sufficient negative pressure typically means 600 mbar.
  • the nitrogen-enriched exhaust air prefferably be compressed from the vapor vapor chambers and made available to a nitrogen generator as input air. Furthermore, it is expedient if a comparatively small, high-purity amount of nitrogen is provided for the preservation during shutdown and during standstill and for starting up a larger, impure amount of nitrogen per time in comparison.
  • the WrasendampfSystem is at least temporarily during a targeted nitrogen filling of the condenser and the steam turbine in operation.
  • the invention in addition to a much improved over the present day concept (dryer based) preservation (eg greatly reduced corrosion in the condensate collection) also cost savings (while investing as well as in operation) with maximum shortened startup from the longer downtime and this without an external auxiliary steam source is needed.
  • the preparation time to the actual start time are shortened, for example, compared to the prior art, that the condensate collecting tank is already filled or that does not have to wait for the sealing steam supply.
  • the investment cost savings result from the elimination of the previous dryer including connecting lines, the auxiliary steam boiler including auxiliary equipment or additional starting devices for early sealing steam supply from the cold reheat and thus from the boiler, etc.
  • the countersigned costs for the nitrogen supply are significantly lower and include Essentially, the nitrogen storage, piping and valves for nitrogen supply or for nitrogen removal to the outside.
  • a nitrogen recovery plant is present on site, in addition to this still a sufficiently large compressed air generating plant and advantageously a nitrogen collecting area are added to the nitrogen-containing exhaust air receives and the compressed air generating unit is available as supply air.
  • a sealing steam system 6 with an opening into the shaft seals 7 sealing steam supply line 8 is used.
  • the shaft seals 7 comprise sealing vapor chambers 12 and steam vapor chambers 13.
  • the sealing steam supply line 8 coming from the auxiliary steam generator 19 opens into the sealing steam chambers 12.
  • an electric superheater 16 is connected in the sealing steam supply line 8.
  • the vapor steam chambers 13 are connected to a steam blower 14 in order to suck air which penetrates into the shaft seals 7 and a partial flow of steam from the sealing steam chambers 12.
  • the extracted vapor is fed to a steam vapor condenser 15.
  • a first nitrogen line 9 opens into the condenser 4.
  • a second nitrogen line 10 opens into the sealing steam supply line 8 upstream of the electric superheater 16.
  • a recirculation line 11 branching off from the vacuum pump 5 discharges into the sealing steam supply line 8.
  • the recirculated amount of nitrogen can overflow a valve 40 in the recirculation line 11 can be adjusted.
  • a pressure control of the vacuum pump 5 can also be done via valve 41 or in combination of the two valves 40 and 41.
  • the nitrogen supply is carried out in the embodiment of Figure 1 via a nitrogen generator and a nitrogen storage 20. Since the vacuum pump 5 with regard to the funded flow as expected not for the
  • restart concept must also be taken into account, that is, it must be considered from when the nitrogen make-up can be replaced by conventional sealing steam again. If there is no nitrogen production on site, the delivery logistics must also be taken into account in the storage dimensioning.
  • varying the nitrogen purity level can vary the capacity of a given nitrogen feed. As described above, it is necessary to provide a smaller but high purity amount of nitrogen for preservation. This is required during shutdown and standstill and results from the comparatively low nitrogen losses via the vapor steam system, since the nitrogen excess pressure in the steam turbine / condenser is kept very low for conservation purposes. It would now be possible to switch a nitrogen production from "high purity" in the start-up preservation case to provide a relatively larger, less-polluted second nitrogen amount 37. The provision of a larger amount of impure nitrogen for the start-up is necessary in view of the amount Nitrogen must be provided with a higher pressure in the sealing steam system 6, which increases the nitrogen losses through the vapor steam system 18. On the other hand, the increased impurity is not a problem due to the shortness of the start-up process, moreover it becomes highly pure Nitrogen recirculated via the vacuum pump 5.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Kraftwerksanlage (1) umfassend eine Dampfturbine (2) mit einer Welle (3), einen der Dampfturbine (2) in Dampfströmungsrichtung nachgeschalteten Kondensator (4), eine dem Kondensator (4) nachgeschaltete Vakuumpumpe (5), ein Dichtdampfsystem (6) mit Wellendichtungen (7) und eine in die Wellendichtungen (7) mündende Dichtdampfversorgungsleitung (8), wobei in den Kondensator (4) eine erste Stickstoffleitung (9) mündet und in die Dichtdampfversorgungsleitung (8) eine zweite Stickstoffleitung (10) sowie eine von der Vakuumpumpe (5) abzweigende Rezirkulationsleitung (11) münden. Die Erfindung betrifft insbesondere ein Verfahren zur Konservierung einer Kraftwerksanlage (1).

Description

Beschreibung
Verfahren zur Konservierung Die Erfindung betrifft eine Kraftwerksanlage sowie ein Verfahren zur Konservierung einer Kraftwerksanlage.
Bei einer Kraftwerksanlage mit Dampfturbine müssen bei längeren Stillständen die Dampfturbine und der Kondensator konser- viert werden, um Korrosion zu begrenzen. Gleichzeitig besteht bei thermischen Kraftwerken mit Wasser-Dampf-Kreislauf der Anspruch, nach längerem Stillstand denselben schnell wieder anfahren zu können und während des Anfahrens schnell chemische Dampfreinheit zu erreichen, um möglichst bald die Dampf- turbine wieder in Betrieb nehmen zu können.
Bisher wurde bei längeren Stillständen das Vakuum gebrochen, d.h. Dampfturbine und Kondensator wurden mit Umgebungsluft gefüllt. Die somit in Dampfturbine und Kondensator enthaltene Umgebungsluft wurde mittels Trocknern soweit getrocknet, dass Korrosion durch die weitgehende Abwesenheit von Feuchte ausreichend eingedämmt war. Eine kritische Stelle ist in diesem Zusammenhang der KondensatSammelbehälter, aus welchem das Kondensat entweder komplett abgelassen oder zumindest der Füllstand reduziert wird. Dies erschwert das Wiederanfahren. Darüber hinaus wird durch das Vakuumbrechen über die Umgebungsluft auch „Verschmutzung" in Dampfturbine und in den Kondensator eingetragen, so dass die erforderliche Dampfreinheit beim Wiederanfahren entsprechend schwerer zu erreichen ist und der Anfahrprozess entsprechend länger dauert.
Korrosion kann entweder durch die Abwesenheit von Feuchte (bisher meist üblicher Ansatz in Bezug auf Dampfturbine und Kondensator) oder von Sauerstoff verhindert werden. Bei- spielsweise wird Stickstoff bereits heute üblicherweise zur Korrosionsvermeidung und Konservierung im dampfführenden Bereich des Kessels und im Dampfleitungsbereich eingesetzt. Aufgabe der Erfindung ist es, eine Kraftwerksanlage bereitzustellen, mit der ein Konservierungsverfahren möglich ist, das sowohl im Hinblick auf Wirksamkeit und Kosteneffizienz als auch im Hinblick auf Schnellstartfähigkeit der Kraftwerksan- läge vorteilhaft ist. Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, ein entsprechendes Verfahren zur Konservierung anzugeben.
Die Erfindung löst die auf eine Kraftwerkanlage gerichtete Aufgabe, indem sie vorsieht, dass bei einer derartigen Kraft- Werksanlage umfassend eine Dampfturbine mit einer Welle, einen der Dampfturbine in DampfStrömungsrichtung nachgeschalteten Kondensator, eine dem Kondensator nachgeschaltete Vakuumpumpe, ein DichtdampfSystem mit Wellendichtungen und eine in die Wellendichtungen mündende DichtdampfVersorgungsleitung, in den Kondensator eine erste Stickstoffleitung mündet und in die DichtdampfVersorgungsleitung eine zweite Stickstoffleitung sowie eine von der Vakuumpumpe abzweigende
Rezirkulationsleitung münden. Durch die Möglichkeit der Einleitung von Stickstoff in das
DichtdampfSystem und zusätzlich auch direkt in den Kondensator, kann die Dampfturbine/ der Kondensator während des Abfahrens in den konservierten Zustand auf einen geringen (wenige mbar) Stickstoff-Überdruck gebracht werden. Über die Rezirkulationsleitung kann der Stickstoffbedarf vergleichsweise gering gehalten werden.
Die Verwendung von Stickstoff zur Konservierung der Dampfturbine als Alternative zum Trocknen führt zu verringertem Wasserverbrauch - das Kondensat im KondensatSammelbehälter wird nicht mehr verworfen, damit ergibt sich eine Reduzierung des Abwasseranfalls.
Generell entfallen die Betriebskosten für den Trockner.
In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung umfassen die Wellendichtungen Sperrdampfkammern und Wrasendampf- kammern, wobei die DichtdampfVersorgungsleitung in die Sperr- dam fkämmern mündet und die Wrasendampfkammern mit einem Wrasendampf-Gebläse verbunden sind, um in die Wellendichtungen eindringende Luft und einen Teilmengenstrom des Dampfes aus den Sperrdampfkammern abzusaugen und einem Wrasendampf- Kondensator zuzuführen. Über diese Anordnung kann im Falle einer Konservierung mit Stickstoff auch der Stickstoff gesammelt bzw. kontrolliert abgezogen und ggf. einer Weiterverwendung zugeführt werden. Insbesondere kann Stickstoff, der im Falle einer stehenden, konservierten Anlage in nennenswertem Umfang benötigt wird bzw. anfällt, rückgewonnen werden.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist ein elektrischer Überhitzer in die DichtdampfVersorgungsleitung geschaltet und die Stickstoffleitung mündet stromauf des Überhitzers in die DichtdampfVersorgungsleitung . Falls notwendig kann die Warmhaltung/ Anwärmung der Dampfturbine durch die Aufwärmung des Stickstoffs über den im DichtdampfSystem vorhandenen elektrischen Überhitzer (eigentlich Hilfsdampf- Überhitzer) unterstützt werden.
Die auf ein Verfahren gerichtete Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zur Konservierung einer Kraftwerksanlage umfassend eine Dampfturbine, einen der Dampfturbine nachgeschalteten Kondensator, eine dem Kondensator nachgeschalte- te Vakuumpumpe und ein DichtdampfSystem, wobei beim Abfahren der Dampfturbine in einen konservierten Zustand Stickstoff in das DichtdampfSystem und in den Kondensator eingeleitet wird, und die Dampfturbine und der Kondensator auf Stickstoff- Überdruck gebracht werden und die Vakuumpumpe abgeschaltet wird, wobei beim Anfahren der Dampfturbine an der Abluft der Vakuumpumpe Stickstoff abgezweigt und wieder dem Dichtdampf- System zugeführt wird.
Es ist vorteilhaft, wenn Stickstoff stromauf eines elektri- sehen Überhitzers in eine DichtdampfVersorgungsleitung des
DichtdampfSystems eingeleitet wird. Der elektrische Überhitzer im DichtdampfSystem stellt dabei sicher, dass der über das DichtdampfSystem eingespeiste Stickstoff ausreichend hohe Temperaturen für die Wellendichtdampf ersorgung hat.
Durch frühzeitigere Umstellung auf Stickstoff-Versorgung kann der Dichtdampf edarf nach dem Abfahren reduziert werden, was mehr Wärme im Kessel belässt und diesen damit länger heiß- /warmstartfähig hält.
Es ist daher zweckmäßig, wenn beim Abfahren der Kraftwerkan- läge (1) Stickstoff gemeinsam mit Dampf in die DichtdampfVersorgungsleitung (8) eingespeist wird, sobald das Vakuum gebrochen werden kann.
Im Hinblick auf einen sparsamen Umgang mit Stickstoff ist es vorteilhaft, wenn nach dem Abfahren der Dampfturbine nach Erreichen eines Stickstoff-Überdrucks in der Dampfturbine und im Kondensator die StickstoffVersorgung des DichtdampfSystems während der Konservierungsphase außer Betrieb genommen wird. Nach Erreichen eines leichten Stickstoff-Überdruckes in
Dampfturbine bzw. Kondensator kann der Überdruck durch die
Stickstoff-Nachspeisung am Kondensator aufrechterhalten werden. Dieses Vorgehen senkt den Stickverbrauch.
Dabei ist auf Temperaturschwankungen zu achten. Insbesondere ist es vorteilhaft, wenn vor einer erwartbaren Temperaturänderung, insbesondere Abkühlung, in der Dampfturbine oder im Kondensator ein Stickstoffdruck in der Dampfturbine oder im Kondensator erhöht wird. Ansonsten kann im ungünstigen Fall Umgebungsluft in die Dampfturbine bzw. den Kondensator hineingesaugt werden. Eine solche Temperaturschwankung und damit verbundene Druckschwankung in Dampfturbine bzw. Kondensator kann z.B. durch den Betrieb des Hauptkühlwassersystems während der Konservierung hervorgerufen werden. Derartige Umwälzungen des Kühlwassers während längerer Stillstände sind von Zeit zu Zeit aus chemischer/ biologischer Sicht notwendig . Um diese Probleme zu vermeiden, ist eine entsprechende Stickstoffdruckregelstrategie notwendig, die auch Betriebszu- standsänderungen berücksichtigt, z.B. kann vor Anschalten der Kühlwasserpumpen, der Stickstoff-Druck zuvor leicht erhöht werden. Auch eine regelmäßige Überprüfung des RestSauerstoffes im konservierten Volumen ist notwendig.
Vorteilhafter Weise wird beim Anfahren der Kraftwerksanlage, solange kein ausreichender Dichtdampf vorliegt, kontinuier- lieh Stickstoff über das DichtdampfSystem nachgespeist. Insbesondere erfolgt dies während der Kondensator-Evakuierung zur Sperrung der Dampfturbinenwellendichtung . Damit wird ein Nachströmen von Umgebungsluft in die Dampfturbine und infolgedessen eine Kontamination des Wasser-Dampf-Kreislaufes ver- hindert. Eine vom Abhitzedampferzeuger unabhängige Dichtdampfversorgung ist somit nicht nötig, d.h. es könnte ggf. ein separater Hilfsdampferzeuger eingespart werden. Dies führt auch zu Energieeinsparungen. Ganz besonders vorteilhaft ist es, wenn zum Anfahren der Kraftwerksanlage Stickstoff vom Kondensator in das Dichtdampfsystem rezirkuliert wird, und zwar nachdem Luft in einer Rezirkulationsleitung vom Kondensator zum DichtdampfSystem ausgetrieben wurde und nachdem ein ausreichender Unterdruck im Kondensator erreicht wurde, der ein Öffnen von Dampfum- leitstationen erlaubt. Ausreichender Unterdruck bedeutet typischerweise 600 mbar.
Weiterhin vorteilhaft ist es, wenn die Warmhaltung oder Auf- wärmung der Dampfturbine durch Aufwärmung des Stickstoffs über einen im HilfsdampfSystem angeordneten elektrischen Überhitzer unterstützt wird.
Es ist zweckmäßig, wenn die mit Stickstoff angereicherte Ab- luft aus den Wrasendampfkammern verdichtet und einem Stickstoffgenerator als Eingangsluft zu Verfügung gestellt wird. Weiterhin ist es zweckmäßig, wenn für die Konservierung während des Abfahrens und während des Stillstandes eine vergleichsweise kleine, hochreine Stickstoffmenge und für das Anfahren eine im Vergleich dazu größere, unreinere Stickstoffmenge pro Zeit bereitgestellt wird.
Vorteilhafter Weise ist das WrasendampfSystem zumindest zeitweise während einer gezielten Stickstoffbefüllung des Kondensators und der Dampfturbine in Betrieb.
Mit der Erfindung ergeben sich zahlreiche Vorteile. Beispielsweise ermöglicht die Erfindung neben einer gegenüber dem heutigen Konzept (Trockner basiert) deutlich verbesserten Konservierung (z.B. stark verminderte Korrosion im Kondensat- Sammelbehälter) auch Kosteneinsparungen (beim Invest wie auch im Betrieb) bei gleichzeitig maximal verkürzter Anfahrzeit aus dem längeren Stillstand und dies ohne dass eine externe Hilfsdampfquelle benötigt wird. Die Vorbereitungszeit bis zum eigentlichen Startzeitpunkt sind beispielsweise dadurch gegenüber dem Stand der Technik verkürzt, dass der Kondensat- Sammelbehälter bereits gefüllt ist bzw. dass nicht auf die Dichtdampfbereitstellung gewartet werden muss.
Die Investkosteneinsparungen resultieren aus dem Entfall des bisherigen Trockners einschließlich Anschlussleitungen, des Hilfsdampfkessels einschließlich Nebenanlagen bzw. von zusätzlichen Anfahreinrichtungen zur frühzeitigen Dichtdampfversorgung aus der kalten Zwischenüberhitzung und damit aus dem Kessel, etc. Die gegenzurechnenden Kosten für die Stickstoff-Versorgung sind deutlich geringer und beinhalten im Wesentlichen den Stickstoff-Speicher, Rohrleitungen und Ventile zur Stickstoff-Versorgung bzw. zur Stickstoff-Abfuhr ins Freie .
Falls eine Stickstoff-Gewinnungsanlage vor Ort vorhanden ist, kommen neben dieser noch eine ausreichend dimensionierte Drucklufterzeugungsanlage und vorteilhafterweise ein Stickstoff-Sammelbereich hinzu, der die Stickstoff-haltige Abluft aufnimmt und der Drucklufterzeugungseinheit als Zuluft zur Verfügung steht .
Zumindest ergeben sich aber Synergieeffekte in Bezug auf die Konservierung anderer Teile des Wasserdampfkreislaufes . Diesen Einsparungen sind zwar die betrieblichen Kosten für den Stickstoff-Verbrauch und dabei insbesondere für die Druck- lufterzeugung gegenzurechnen. Diese sind aber vergleichsweise niedrig .
Weitere Synergieeffekte ergeben sich, falls eine Werksluftanlage installiert ist, in Bezug auf das zur Stickstoffgewinnung vor Ort erforderliche Druckluftsystem. Darüber hinaus ergeben sich Brennstoffeinsparungen durch deutlich schnellere Kaltstarts, da die Wartezeit auf chemische Dampfreinheit im Prinzip entfallen kann. Voraussetzung hierfür ist allerdings, dass auch andere Teile des Wasser- Dampfkreislaufes hinreichend konserviert und gegen das Ein- dringen von Umgebungsluft ausgestattet und entsprechend betrieben wurden.
Im Vergleich zu einer Anlage, die mit einem fossil befeuerten Hilfskessel betrieben wird, würde auch eine bei der Genehmi- gung zu berücksichtigende Emissionsquelle entfallen.
Die Erfindung wird beispielhaft anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen schematisch und nicht maßstäblich: Figur 1 eine Kraftwerksanlage nach der Erfindung und
Figur 2 Ablauf eines Verfahrens zur Konservierung einer
Kraftwerksanlage .
Die Figur 1 zeigt schematisch und beispielhaft eine Kraft- Werksanlage 1 umfassend eine Dampfturbine 2 mit einer Welle
3, einen der Dampfturbine 2 in DampfStrömungsrichtung nachgeschalteten Kondensator 4 und eine dem Kondensator 4 nachgeschaltete Vakuumpumpe 5. Zum Abdichten der Welle 3 kommt üb- licherweise ein DichtdampfSystem 6 mit einer in die Wellendichtungen 7 mündenden Dichtdampf ersorgungsleitung 8 zum Einsatz. Die Wellendichtungen 7 umfassen Sperrdampfkammern 12 und Wrasendampfkammern 13. Die vom Hilfsdampferzeuger 19 kom- mende DichtdampfVersorgungsleitung 8 mündet in die Sperrdampfkammern 12. Zur Überhitzung des Hilfsdampfes bzw. Dichtdampfes ist in die DichtdampfVersorgungsleitung 8 ein elektrischer Überhitzer 16 geschaltet. Innerhalb eines Wrasen- dampfsystems 18 sind die Wrasendampfkammern 13 mit einem Wrasendampf-Gebläse 14 verbunden, um in die Wellendichtungen 7 eindringende Luft und einen Teilmengenstrom des Dampfes aus den Sperrdampfkammern 12 abzusaugen. Der abgesaugte Wrasen wird einem Wrasendampf-Kondensator 15 zugeführt. Nach der Erfindung mündet eine erste Stickstoffleitung 9 in den Kondensator 4. Eine zweite Stickstoffleitung 10 mündet stromauf des elektrischen Überhitzers 16 in die Dichtdampfversorgungsleitung 8. Ferner mündet eine von der Vakuumpumpe 5 abzweigende Rezirkulationsleitung 11 in die Dichtdampfver- sorgungsleitung 8. Die rezirkulierte Stickstoffmenge kann über ein Ventil 40 in der Rezirkulationsleitung 11 eingestellt werden. Eine Druckregelung der Vakuumpumpe 5 kann auch über Ventil 41 oder in Kombination der beiden Ventile 40 und 41 erfolgen. Die StickstoffVersorgung erfolgt im Ausführungs- beispiel der Figur 1 über einen Stickstoffgenerator sowie ein Stickstofflager 20. Da die Vakuumpumpe 5 im Hinblick auf den geförderten Volumenstrom erwartungsgemäß nicht für die
Rezirkulation von Stickstoff für die Konservierung ausgelegt ist und für diesen Zweck tendenziell überdimensioniert ist, zeigt Figur 1 zwei weitere Maßnahmen, mit denen ein Betrieb mit der Vakuumpumpe 5 trotzdem sinnvoll möglich ist. Zum Einen kann über die Rückführungsleitung 42 mit Ventil 43 zu viel gepumpter Stickstoff an den Eingang der Vakuumpumpe 5 rückgeführt werden, zum Anderen kann über Leitung 44 mit Ver- dichter 45 Stickstoff direkt in das Stickstofflager 20 gefördert werden. Im erfindungsgemäßen Verfahren zur Konservierung einer Kraft- Werksanlage 1 wird entsprechend Figur 2 beim Abfahren der Dampfturbine 2 in einen konservierten Zustand Stickstoff stromauf eines elektrischen Überhitzers 16 in die Dichtdampf- Versorgungsleitung 8 des DichtdampfSystems 6 und in den Kondensator 4 eingeleitet 21. Solange die Dampfturbine 2 noch mit dem Netz synchronisiert ist, darf der Kondensatordruck um Ventilationsprobleme an der Dampfturbine 2 zu vermeiden durch Stickstoffzufuhr nur begrenzt angehoben werden. Wie beim Ab- fahren so auch beim Anfahren der Dampfturbine 2 kann dabei zeitweise Stickstoff gemeinsam mit Dampf in die Dichtdampfversorgungsleitung 8 eingespeist werden 22, insbesondere aber erst dann, wenn das Vakuum gebrochen werden kann. Erst nach Trennung vom Netz und Erreichen der Turndrehzahl wird die Va- kuumpumpe 5 abgeschaltet 23. Eine entsprechende kondensator- seitige Absperrung an der Luftabsaugung des Kondensators wird geschlossen. Der Vakuumbrecher wird nicht benutzt (er kann ggf. ganz entfallen, falls er durch eine ausreichend groß dimensionierte Stickstoffeinspeisung am Kondensator ersetzt wird) . Anschließend wird über die Stickstoffzufuhr der Druck im Kondensator 4 / in der Dampfturbine 2 auf Überdruck angehoben 24.
Im DichtdampfSystem wird während des Stickstoff-Füllvorganges (dieser kann bereits langsam während des Abfahrens der Kraftwerksanlage beginnen, d.h. Dampfturbosatz ist noch mit dem Netz synchronisiert) immer ein Überdruck gewahrt 25 (entweder durch Stickstoff-Einspeisung, herkömmliche DichtdampfVersorgung aus dem Kessel oder einer Kombination aus beiden) , so- dass keine Umgebungsluft über diesen Weg eindringen kann. Damit soll sichergestellt werden, dass die Anlage aus chemischer Sicht immer schnellstartbereit ist (kein Warten auf Dampfreinheit) und Korrosion auch bei gefülltem Kondensatsammelbehälter im Bereich von Dampfturbine und Kondensator unterbleibt.
Nach dem vollständigen Abfahren der Dampfturbine 2 und nach Erreichen eines Stickstoff-Überdrucks in der Dampfturbine 2 und im Kondensator 4 wird die Stickstoff ersorgung des Dichtdampfsystems 6 während der Konservierungsphase außer Betrieb genommen 26. Das WrasendampfSystem 18 ist zumindest zeitweise während einer gezielten Stickstoffbefüllung des Kondensators und der Dampfturbine in Betrieb.
Mit Stickstoff angereicherte Abluft aus den Wrasendampf- kammern 13 kann verdichtet und einem Stickstoffgenerator 17 als Eingangsluft zu Verfügung gestellt werden 28. Für die Konservierung während des Abfahrens und während des Stillstandes der Dampfturbine 2 wird eine vergleichsweise kleine, hochreine erste Stickstoffmenge benötigt 29.
Eine Warmhaltung oder Aufwärmung der Dampfturbine 2 wird durch Aufwärmung des Stickstoffs über einen in der Dichtdampfversorungsleitung 8 angeordneten elektrischen Überhitzer 16 unterstützt 30.
Vor einer erwartbaren Temperaturänderung in der Dampfturbine 2 oder im Kondensator 4 wird ein Stickstoffdruck in der
Dampfturbine 2 oder im Kondensator 4 erhöht 31.
Beim Anfahren der Kraftwerksanlage 1, insbesondere während der Kondensator-Evakuierung, wird zur Sperrung der Dampf- turbinenwellendichtung, kontinuierlich Stickstoff über das DichtdampfSystem 6 nachgespeist 32, solange kein ausreichender Dichtdampf vorliegt.
Beim Anfahren der Dampfturbine 2 wird die Vakuumpumpe 5 wie- der in Betrieb genommen 33. Insbesondere wird über die Vakuumpumpen ein für das Öffnen der Dampfumleitstationen bzw. Startfreigabe der Gasturbine ausreichendes Vakuum gezogen. Stickstoff wird über eine entsprechende Abluftleitung an den Vakuumpumpen über Dach abgeblasen 34 oder, im Falle der
Stickstoffgewinnung vor Ort (z.B. mittels Druckwechsel -
Adsorption) , einem speziellen Zuluftbereich an einer Druck- lufterzeugungsanlage zur Stickstoff-Gewinnung zugeführt 35. Damit ist es sinnvoll, das stark Stickstoff-haltige Abgas aus dem WrasendampfSystem 18 bzw. der Abluft aus der Vakuumpumpe 5 wieder zu verdichten und dem Stickstoffgenerator 17 als Eingangsdruckluft zur Verfügung zu stellen. Auf diese Weise lässt sich die Stickstoffgewinnungsanlage wie auch die dafür nötige „Druckluftmenge" stark verkleinern.
Der benötigte Stickstoff kann entweder über einen extern zu füllenden Speicher (z.B. Flaschenbatterie) erfolgen oder Stickstoff wird vor Ort gewonnen (z.B. mittels Druckwechsel Adsorption) und ggf. in einem Speicher bereitgehalten. Die Dimensionierung des Speichers und/oder der Stickstoffgewinnungsanlage muss ausreichend sein, um mindestens die
Befüllung von Dampfturbine/Kondensator und die anschließende Druckhaltung sicherzustellen. Darüber hinaus muss auch das Wiederanfahrkonzept berücksichtigt werden, d.h., es muss berücksichtigt werden, ab wann die Stickstoff-Nachspeisung durch herkömmlichen Dichtdampf wieder ersetzt werden kann. Falls keine Stickstoffgewinnung vor Ort erfolgt, muss auch die Lieferlogistik bei der Speicherdimensionierung berück- sichtigt werden.
Um den Stickstoffbedarf zu begrenzen, wird beim Anfahren zumindest zeitweise an der Abluft der Vakuumpumpe 5 Stickstoff abgezweigt und dem DichtdampfSystem 6 zugeführt 36. Der
Stickstoff wird natürlich nicht sofort, sondern erst nach einer gewissen Betriebszeit in das DichtdampfSystem 6
rezirkuliert, und zwar dann, wenn Luft in einer
Rezirkulationsleitung 11 vom Kondensator 4 zum DichtdampfSystem 6 ausgetrieben wurde und nachdem ein ausreichender Unter- druck im Kondensator 4 erreicht wurde, der ein Öffnen von
Dampfumleitstationen erlaubt. Dies wird durch entsprechende Absperreinrichtungen sichergestellt .
Im Falle der Stickstoffgewinnung vor Ort lässt sich durch Va- riation des Stickstoffreinheitsgrades die Kapazität einer gegebenen Stickstoffanläge variieren. Wie bereits oben beschrieben ist die Bereitstellung einer kleineren, aber hochreinen Stickstoffmenge für die Konservierung erforderlich. Diese wird während des Abfahrens und des Stillstandes benötigt und resultiert aus den vergleichsweise niedrigen Stickstoff-Verlusten über das WrasendampfSystem, da der StickstoffÜberdruck in Dampfturbine/Kondensator zu Konservierungs- zwecken sehr niedrig gehalten wird. Es könnte nun eine StickstoffProduktion von „hochrein" im Konservierungsfall für das Anfahren umgestellt werden, so dass eine im Vergleich dazu größere, unreinere zweite Stickstoffmenge bereitgestellt wird 37. Die Bereitstellung einer größeren unreineren Stickstoff- menge für das Anfahren ist im Hinblick auf die Menge nötig und im Hinblick auf die Reinheit ausreichend. Stickstoff muss nämlich mit einem höheren Druck im DichtdampfSystem 6 bereitgestellt werden, wodurch die Stickstoff-Verluste über das WrasendampfSystem 18 zunehmen. Andererseits ist die erhöhte Unreinheit aufgrund der Kürze des Anfahrvorganges kein Problem, darüber hinaus wird auch hochreiner Stickstoff über die Vakuumpumpe 5 rezirkuliert.
Im Hinblick auf Betriebssicherheit ist zu beachten, dass das WrasendampfSystem 18 (insbesondere die Ventilatoren zur Absaugung) während der gesamten Zeit (auch während der ggf. länger dauernden Stillstandskonservierung) in Betrieb bleibt und den, ansonsten über die Wellendichtungen 7 in das Maschinenhaus entweichenden Stickstoff über eine entsprechende Rohrleitung über Dach abführt bzw. einem besonderen (entsprechend gut abgeschirmten) Zuluftbereich an einer ggf. zusätzlichen, nur für die Komprimierung der Stickstoff-haltigen Abluft vorgesehenen, Drucklufterzeugungsanlage zu. Die vorhandene Maschinenhauslüftung sorgt als weitere Sicherheit dafür, dass etwaige Stickstoffansammlungen (z.B. bei Fehlfunktion der Absaugeventilatoren am WrasendampfSystem 18) , welche eine für Menschen hinreichende Sauerstoffzufuhr unterbinden könnten, gar nicht erst entstehen können. Als weitere Sicherheit können entsprechende Alarmanlagen, welche anzeigen, dass das WrasendampfSystem 18 und/oder die Gebäudelüftung ausgefallen sind und außerdem entsprechende Gasdetektoren angewandt werden, welche entweder eine hohe Stickstoffkonzentration oder eine niedrige Sauerstoffkonzentration detektieren und ent- sprechend deutlich anzeigen. Dazu können ortsfeste oder auch vom einzelnen Mitarbeiter zutragende Gasdetektoren verwendet werden. Damit sind ggf. auftretende Probleme in Bezug auf Personensicherheit sehr gut beherrschbar. Insgesamt ist auch festzuhalten, dass der gasförmig abgegebene molekulare Stickstoff an sich ungiftig und als Hauptbestandteil der Luft auch keine umweltrelevante Emission ist.

Claims

Kraftwerksanlage (1) umfassend eine Dampfturbine (2) mit einer Welle (3), einen der Dampfturbine (2) in Dampfströmungsrichtung nachgeschalteten Kondensator (4), eine dem Kondensator (4) nachgeschaltete Vakuumpumpe (5) , ein DichtdampfSystem (6) mit Wellendichtungen (7) und eine in die Wellendichtungen (7) mündende Dichtdampf ersorgungsleitung (8), dadurch gekennzeichnet, dass in den Kondensator (4) eine erste Stickstoffleitung (9) mündet und in die DichtdampfVersorgungsleitung (8) eine zweite Stickstoffleitung (10) sowie eine von der Vakuumpumpe (5) abzweigende Rezirkulationsleitung (11) münden.
Kraftwerksanlage (1) nach Anspruch 1, wobei die Wellendichtungen (7) Sperrdampfkammern (12) und Wrasendampf- kammern (13) umfassen, wobei die Dichtdampfversorgungs- leitung (8) in die Sperrdampfkammern (12) mündet und die Wrasendampfkammern (13) mit einem Wrasendampf-Gebläse (14) verbunden sind, um in die Wellendichtungen (7) eindringende Luft und einen Teilmengenstrom des Dampfes aus den Sperrdampfkammern (12) abzusaugen und einem Wrasendampf-Kondensator (15) zuzuführen.
Kraftwerksanlage (1) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei ein elektrischer Überhitzer (16) in die Dichtdampfversorgungsleitung (8) geschaltet ist und die erste
Stickstoffleitung (9) stromauf des elektrischen Überhitzers (16) in die DichtdampfVersorgungsleitung (8) mündet.
Verfahren zur Konservierung einer Kraftwerksanlage (1) umfassend eine Dampfturbine (2), einen der Dampfturbine (2) nachgeschalteten Kondensator (4), eine dem Kondensator (4) nachgeschaltete Vakuumpumpe (5) und ein Dichtdampfsystem (6), wobei beim Abfahren der Dampfturbine (2) in einen konservierten Zustand Stickstoff in das Dichtdampfsystem (6) und in den Kondensator (4) eingeleitet wird, und die Dampfturbine (2) und der Kondensator (4) auf Stickstoff-Überdruck gebracht werden und die Vakuumpumpe (5) abgeschaltet wird, dadurch gekennzeichnet, dass beim Anfahren der Dampfturbine (2) die Vakuumpumpe (5) wieder in Betrieb genommen wird und zumindest zeitweise an der Abluft der Vakuumpumpe (5) Stickstoff abgezweigt und dem DichtdampfSystem (6) zugeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei Stickstoff stromauf eines elektrischen Überhitzers (16) in eine Dichtdampfversorgungsleitung (8) des DichtdampfSystems (6) eingeleitet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 4 oder 5, wobei beim Abfahren der Kraftwerkanlage (1) Stickstoff gemeinsam mit Dampf in die Dichtdampf ersorgungsleitung (8) eingespeist wird, sobald das Vakuum gebrochen werden kann.
Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 6, wobei nach dem Abfahren der Dampfturbine (2) nach Erreichen eines Stickstoff-Überdrucks in der Dampfturbine (2) und im Kondensator (4) die Stickstoffversorgung des DichtdampfSystems (6) während der Konservierungsphase außer Betrieb genommen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 7, wobei vor einer erwartbaren Temperaturänderung in der Dampfturbine (2) oder im Kondensator (4) ein Stickstoffdruck in der Dampfturbine (2) oder im Kondensator (4) erhöht wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 8, wobei beim Anfahren der Kraftwerksanlage (1) , solange kein ausreichender Dichtdampf vorliegt, kontinuierlich Stickstoff über das DichtdampfSystem (6) nachgespeist wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 9, wobei zum Anfahren der Kraftwerksanlage (1) Stickstoff vom Kondensator (4) in das DichtdampfSystem (6) rezirkuliert wird, nachdem Luft in einer Rezirkulationsleitung (11) vom Kon- densator (4) zum DichtdampfSystem (6) ausgetrieben wurde und nachdem ein ausreichender Unterdruck im Kondensator (4) erreicht wurde, der ein Öffnen von Dampfumleitstatio- nen erlaubt . Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 10, bei dem eine Warmhaltung oder Aufwärmung der Dampfturbine (2) durch Aufwärmung des Stickstoffs über einen in der Dichtdampf- versorungsleitung (8) angeordneten elektrischen Überhitzer (16) unterstützt wird. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 11, bei dem mit Stickstoff angereicherte Abluft aus den Wrasendampf- kammern (13) verdichtet und einem Stickstoffgenerator (17) als Eingangsluft zu Verfügung gestellt wird. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 12, bei dem für die Konservierung während des Abfahrens und während des Stillstandes der Dampfturbine (2) eine vergleichsweise kleine, hochreine erste Stickstoffmenge und für das Anfahren eine im Vergleich dazu größere, unreinere zweite Stickstoffmenge pro Zeit bereitgestellt wird. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 13, bei dem ein WrasendampfSystem (18) zumindest zeitweise während einer gezielten Stickstoffbefüllung des Kondensators (4) und der Dampfturbine (2) in Betrieb ist.
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