DE102008029941B4 - Dampfkraftanlage und Verfahren zur Regelung der Leistung einer Dampfkraftanlage - Google Patents

Dampfkraftanlage und Verfahren zur Regelung der Leistung einer Dampfkraftanlage Download PDF

Info

Publication number
DE102008029941B4
DE102008029941B4 DE102008029941A DE102008029941A DE102008029941B4 DE 102008029941 B4 DE102008029941 B4 DE 102008029941B4 DE 102008029941 A DE102008029941 A DE 102008029941A DE 102008029941 A DE102008029941 A DE 102008029941A DE 102008029941 B4 DE102008029941 B4 DE 102008029941B4
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
steam
turbine
power plant
bypass line
pressure
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
DE102008029941A
Other languages
English (en)
Other versions
DE102008029941A1 (de
Inventor
Andreas Rodewald
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
EOn Kraftwerke GmbH
Original Assignee
EOn Kraftwerke GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by EOn Kraftwerke GmbH filed Critical EOn Kraftwerke GmbH
Priority to DE102008029941A priority Critical patent/DE102008029941B4/de
Priority to GB0818829A priority patent/GB2453849B/en
Publication of DE102008029941A1 publication Critical patent/DE102008029941A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE102008029941B4 publication Critical patent/DE102008029941B4/de
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01KSTEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K13/00General layout or general methods of operation of complete plants
    • F01K13/02Controlling, e.g. stopping or starting

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Control Of Turbines (AREA)

Abstract

Dampfkraftanlage, umfassend einen Dampferzeuger (1), eine Dampfturbine und einen Kondensator (8), wobei mindestens eine Bypass-Leitung (9, 11) und/oder eine Turbinenanfahrleitung (27) zur Umgehung von mindestens einer Druckstufe der Dampfturbine vorhanden sind/ist, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine weitere Bypass-Leitung (10, 12) vorhanden ist, die der Leistungsregelung der Dampfkraftanlage dient und mindestens einer Druckstufe (4, 5, 6) der Dampfturbine parallel geschaltet ist, wobei diese weitere Bypass-Leitung (10, 12) nur für einen Teilstrom eines maximal zulässigen, der mindestens einen parallel geschalteten Dampfturbinen-Druckstufe (4, 5, 6) zuführbaren Dampfmassenstroms ausgelegt ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Dampfkraftanlage, umfassend einen Dampferzeuger, eine Dampfturbine und einen Kondensator, wobei mindestens eine Bypass-Leitung und/oder eine Turbinenanfahrleitung zur Umgehung von mindestens einer Druckstufe der Dampfturbine vorhanden sind/ist. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Regelung der Leistung einer solchen Dampfkraftanlage.
  • Moderne Wärmekraftanlagen mit überkritischen Dampferzeugern können im Allgemeinen allein durch Maßnahmen wie Androsseln der Turbinenventile oder Kondensatstopp bzw. Vorwärmerabschaltung nur relativ moderate Lastrampen fahren. Die Netzanschlussbedingungen des derzeit in Deutschland gültigen Transmission Codes von 2% Leistungssteigerung in 30 Sekunden können damit jedoch erfüllt werden. In anderen elektrischen Netzen können je nach Größe des Netzes und Struktur der Erzeugungseinheiten jedoch auch von modernen, überkritischen Kondensationskraftwerken hohe Lastgradienten zur Frequenzstützung gefordert werden, wie dies zum Beispiel auch im britischen Grid Code mit einer Forderung nach 10% Leistungssteigerung innerhalb von 10 Sekunden der Fall ist.
  • In der DE 102 27 709 A1 ist eine Dampfturbinenanlage beschrieben, die eine Hochdruckturbine, eine Mitteldruckturbine und eine Niederdruckturbine umfasst, wobei zwischen der Hochdruckturbine und der Mitteldruck- oder Niederdruckturbine ein Zwischenüberhitzer angeordnet ist, und wobei zwischen dem Hochdruckturbinenaustritt und dem Zwischenüberhitzereintritt ein Rückschlagventil angeordnet ist. Um ein sicheres und schnelles Hochfahren aus dem kalten Zustand bzw. eine Lastabschaltung zu ermöglichen, ist bei dieser bekannten Dampfturbinenanlage weiterhin eine Überströmleitung vorgesehen, welche, den Zwischenüberhitzer überbrückend, die Hochdruck-Abdampfleitung der Hochdruckturbine mit der Mitteldruckturbine verbindet.
  • Die DE 25 40 446 A1 beschreibt ein Regelverfahren zum Anfahren einer Dampfturbine, die einen Zwischenüberhitzer, ein aus Hochdruck-Bypasssystem und Niederdruck-Bypasssystem bestehendes Turbinen-Bypasssystem, mindestens ein Regelventil für das Niederdruck-Bypasssystem, mindestens ein Einlassventil für die Hochdruckturbine, mindestens ein Abfangventil für die Mitteldruck-/Niederdruckturbine und eine Regelvorrichtung zur Regelung der Turbinendrehzahl oder Turbinenleistung umfasst. Um die Hochdruck-Abdampftemperatur innerhalb zulässiger Grenzen zu halten, und damit starke Temperaturschwankungen des Hochdruckgehäuses und daraus erfolgende unzulässig hohe thermische Beanspruchungen zu vermeiden, sieht das Verfahren vor, dass bei Leerlauf- und Schwachlastbetrieb, bis zu einer vorbestimmten Teillast, der Druck im Zwischenüberhitzer mit dem Niederdruck-Bypassregelventil als Stellglied derart geregelt wird, dass durch die Hochdruckturbine eine größere Dampfmenge als durch die Mitteldruckturbine und durch das Hochdruck-Bypasssystem eine kleinere Dampfmenge als durch das Niederdruck-Bypasssystem strömt, wobei eine maximal zulässige Hochdruck-Abdampftemperatur nicht überschritten wird, und dass bei größerer als der genannten Teillast der Druck im Zwischenüberhitzer bei geschlossenem Niederdruck-Bypassregelventil mit dem Abfangventil als Stellglied geregelt wird, bis das Abfangventil voll offen ist.
  • Die US 5 361 585 offenbart eine Dampfkraftanlage mit einem Dampferzeuger, einer einen Hochdruck-, einen Mitteldruck- und einen Niederdruckteil umfassenden Dampfturbine, einem Zwischenüberhitzer sowie einem Kondensator, wobei von der Austrittsleitung des Dampferzeugers eine ein Regelventil aufweisende Hochdruckturbinen-Bypassleitung abzweigt, die in die Hochdruckturbinen-Abdampfleitung mündet, bevor diese zu dem Zwischenüberhitzer führt. Von dem Zwischenüberhitzer aus führt eine Leitung, die ein Abfangventil und ein Absperrventil enthält, zum Eintritt des Mitteldruckturbinenteils, wobei von dieser Leitung zwischen dem Zwischenüberhitzer und dem Abfangventil eine in den Kondensator mündende Niederdruck-Bypassleitung abzweigt, die ein Regelventil enthält.
  • Die US 4 873 827 offenbart eine Dampfkraftanlage mit einer Dampfturbine, die einen Höchstdruck-, einen Hochdruck-, einen Mitteldruck- und einen Niederdruck-Turbinenteil aufweist, wobei die Abdampfleitungen des Höchstdruck- sowie des Hochdruck-Turbinenteils jeweils mit einem Zwischenüberhitzer versehen sind. Darüber hinaus sind in dieser Dampfkraftanlage Bypass-Leitungen vorgesehen, die es ermöglichen, wahlweise den Höchstdruck-, den Hochdruck- und/oder den Mitteldruck- und Niederdruck-Turbinenteil zu überbrücken. Jede der Bypass- Leitungen weist dabei ein Absperrventil und eine Einrichtung zur Kühlung des Dampfes, also einen Temperaturreduzierer auf.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Dampfkraftanlage zur Verfügung zu stellen, mit der auch die vorstehend genannten extremen Netzanschlussbedingungen erfüllt werden können. Insbesondere soll ein entsprechendes Verfahren zur Regelung der Leistung einer Dampfkraftanlage angegeben werden, mit dem die vorstehend genannten Netzanschlussbedingungen erfüllt werden können.
  • Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Dampfkraftanlage mit den Merkmalen des Anspruchs 1 bzw. durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 13.
  • Bevorzugte und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
  • Die erfindungsgemäße Dampfkraftanlage ist im Wesentlichen dadurch gekennzeichnet, dass sie mindestens eine Teilstrom-Bypass-Leitung aufweist, die der Leistungsregelung der Dampfkraftanlage dient und mindestens einer Druckstufe der Dampfturbine parallel geschaltet ist, wobei die Teilstrom-Bypass-Leitung für einen Teilstrom eines maximal zulässigen, der mindestens einen parallel geschalteten Dampfturbinen-Druckstufe zuführbaren Dampfmassenstroms ausgelegt. ist.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren ist dementsprechend im Wesentlichen dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Bypass-Leitung, eine Turbinenanfahrleitung und/oder mindestens eine Teilstrom-Bypass-Leitung zur Leistungsregelung der Dampfkraftanlage verwendet wird, wobei die mindestens eine Teilstrom-Bypass-Leitung einem Hochdruck-Teil der Dampfturbine oder einem Mitteldruck-Teil und/oder Niederdruck-Teil der Dampfturbine parallel geschaltet und nur für einen Teilstrom eines maximal zulässigen, dem/den jeweiligen Turbinen-Teil/Teilen zuführbaren Dampfmassenstroms ausgelegt ist.
  • Die Nettoleistung einer Dampfkraftanlage kann dabei erfindungsgemäß durch teilweises Öffnen mindestens einer herkömmlichen Bypass-Leitung und/oder durch Öffnen der mindestens einen Teilstrom-Bypass-Leitung und/oder der Turbinenanfahrleitung um einen Betrag gesenkt werden, der im Bedarfsfall zur Frequenzstützung zusätzlich zur Verfügung stehen soll.
  • Im Falle einer geforderten Steigerung der Leistung der Dampfkraftanlage sieht das erfindungemäße Verfahren vor, dass die mindestens eine herkömmliche Bypass-Leitung und/oder die mindestens eine Teilstrom-Bypass-Leitung und/oder die Turbinenanfahrleitung teilweise oder vollständig geschlossen wird.
  • Die erfindungsgemäße Lösung stellt eine Ergänzung zu den übrigen Maßnahmen zur Primärregelung dar, welche unter dem Gesichtspunkt eines möglichst hohen Wirkungsgrades und niedriger CO2-Emissionen zunächst voll ausgeschöpft werden sollten.
  • Die Erfindung besteht im Kern in der Nutzung eines Bypasssystems (im Folgenden als Regelbypasssystem bezeichnet) zur Leistungsregelung einer Dampfturbinenanlage. Das Regelbypasssystem kann das gleiche System sein wie das herkömmliche Bypasssystem bzw. die Turbinenanfahrleitung, welche zum Anfahren und zum Schutz der Anlage ohnehin vorgesehenen werden müssen, oder es kann ein eigenes Bypasssystem sein, welches nur für einen Teil des gesamten, maximalen Bypassmassenstromes ausgelegt ist und welches parallel zum konventionellen Bypasssystem installiert wird.
  • Bei modernen, überkritischen Dampfkraftwerken kann nach derzeitigen Erkenntnissen und Erfahrungen von einer erreichbaren Leistungssteigerung von ungefähr 5–6% durch Kondensatstopp und Androsseln der Turbinenregelventile ausgegangen werden. Ist in einem bestimmten elektrischen Netz eine Leistungssteigerung von 10% zur Frequenzstützung gefordert, müsste das Bypasssystem ca. 5% des Nennmassenstromes am jeweiligen Dampfturbineneintritt aufnehmen und reduzieren können. Die Schluckfähigkeit und damit bauliche Größe eines für diesen Zweck vorgesehenen Teilstrom-Bypasses beträgt somit nur ca. 5% des normalen Bypasses.
  • Der Wirkungsgrad sinkt dabei beispielsweise von ca. 46% auf 43,44% für die Dauer des Bereitschaftsbetriebes. Der spezifische Brennstoffverbrauch im Bereitschaftsbetrieb mit maximalem Primärregelband erhöht sich in diesem Fall um 5,88% und somit auch die variablen Einsatzkosten. Die Stromgestehungskosten steigen dabei jedoch deutlich geringer, da die Brennstoffkosten nur einen gewissen Teil der Vollkosten der Stromerzeugung ausmachen, aufgrund der vergleichsweise hohen Investitionskosten eines Kohlekraftwerkes und anderer Fixkosten. Hinzu kommen gegebenenfalls Verschleißkosten für den Regelbypass (Teilstrom-Bypass).
  • Nach einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist die Teilstrom-Bypass-Leitung einem Hochdruck-Teil der Dampfturbine parallel geschaltet und nur für einen Teilstrom eines maximal zulässigen, dem Hochdruck-Teil zuführbaren Dampfmassenstroms ausgelegt.
  • Alternativ oder ergänzend hierzu sieht eine weitere bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung vor, dass die Teilstrom-Bypass-Leitung einem Mitteldruck-Teil und/oder Niederdruck-Teil der Dampfturbine parallel geschaltet ist und nur für einen Teilstrom eines maximal zulässigen, dem Mitteldruck-Teil oder Niederdruck-Teil zuführbaren Dampfmassenstroms ausgelegt ist.
  • In regelungstechnischer Hinsicht ist es vorteilhaft, wenn gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung die mindestens eine Teilstrom-Bypass-Leitung mit einem eigenen Absperrventil versehen ist. Die Teilstrom-Bypass-Leitung kann so erforderlichenfalls vom restlichen Wasserdampfkreislauf vollständig getrennt werden. Für die Zuverlässigkeit der erfindungsgemäßen Leistungsregelung ist es ferner günstig, wenn gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung das Absperrventil in der mindestens einen Teilstrom-Bypass-Leitung ein schnell schließendes Absperrventil ist. Unter einem schnell schließenden Absperrventil wird im vorliegenden Kontext ein Absperrventil verstanden, das deutlich schneller schließen kann, als die üblicherweise in Bypässen eingesetzten Ventile, die in erster Linie schnell öffnen können. Beispielsweise kommt als Absperrventil in der Teilstrom-Bypass-Leitung ein Schnellschlussventil zum Einsatz, dessen Schaltzeit weniger als 5 Sekunden, vorzugsweise weniger als 2 Sekunden beträgt.
  • Ferner ist es zweckmäßig, wenn gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung die mindestens eine Teilstrom-Bypass-Leitung mindestens eine Einrichtung zur Reduzierung des Druckes des Dampfes (Drossel) aufweist. Die Druckreduziereinrichtung (Drossel) ist dabei vorzugsweise mit einer Einstellvorrichtung versehen, mittels der sich der Massenstrom des Dampfes einstellen lässt. Die Druckreduziereinrichtung kann auch als Regelventil oder Drossel bezeichnet werden.
  • Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, dass die mindestens eine Teilstrom-Bypass-Leitung mindestens eine Kühleinrichtung zur Kühlung des Dampfes aufweist. Die Kühlung erfolgt dabei vorzugsweise durch Eindüsen von Wasser in den Dampf.
  • Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert. Die einzige Figur der Zeichnung zeigt ein vereinfachtes Schaltbild einer erfindungsgemäß ausgeführten Dampfkraftanlage. Nicht dargestellt sind einige Komponenten, die üblicher Weise oder optional in solchen Prozessen vorhanden sind, die aber zur Erläuterung der vorliegenden Erfindung nicht erforderlich sind, wie z. B. eine regenerative Speisewasservorwärmung.
  • Wie an sich bekannt, umfasst die Dampfkraftanlage einen Dampferzeuger 1 mit Überhitzer 2, eine Dampfturbine, einen Kondensator 8, einen Speisewasserbehälter (Entgaser) 30 und eine Speisewasserpumpe 31. In dem Dampferzeuger 1 wird durch Zufuhr von Wärmeenergie, die durch Verbrennung fossiler Brennstoffe, zum Beispiel von Kohle gewonnen wird, Wasser verdampft. Der Dampf liefert bei Entspannung in der Dampfturbine die Energie zum Antrieb eines Generators 7. Der aus der Dampfturbine austretende Dampf wird im Kondensator 8 bei einem Druck, der unter dem Atmosphärendruck liegt, niedergeschlagen. Das Kondensat wird im Speisewasserbehälter 30 gesammelt und als Speisewasser von der Speisewasserpumpe 31 dem Dampferzeuger 1 wieder zugeführt, so dass sich ein geschlossener Wasser-Dampf-Kreislauf vorhanden ist.
  • Die Dampfturbine ist in mehrere Druckstufen gegliedert. Sie umfasst einen Hochdruck-Teil 4, einen Mitteldruck-Teil 5 und einen Niederdruck-Teil 6, die über eine gemeinsame Welle den Generator 7 antreiben.
  • Zur Verbesserung des Wirkungsgrades des Dampfkraftkreisprozesses ist eine Zwischenüberhitzung des teilentspannten Dampfes vorgesehen. Dementsprechend ist der Hochdruck-Teil 4 der Dampfturbine über eine einen Zwischenüberhitzer 3 enthaltene Dampfleitung am Mitteldruck-Teil 5 angeschlossen. Dem Hochdruck-Teil 4 ist mindestens ein Regelventil 13 vorgeordnet. Darüber hinaus kann dem Hochdruck-Teil 4 bzw. dem Regelventil 13 ein Schnellschlussventil (Absperrventil) vorgeordnet sein, das jedoch zur Vereinfachung des Schaltbildes nicht dargestellt ist.
  • Wie bei derartigen Dampfkraftanlagen üblich, ist dem Hochdruck-Teil 4 der Dampfturbine eine Bypass-Leitung 9 parallel geschaltet. In der Bypass-Leitung 9 sind ein Absperrventil 15, eine Druckreduzierungseinrichtung (Regelventil) 17 sowie eine Kühleinrichtung 19 angeordnet.
  • Des Weiteren kann auch dem Mitteldruck-Teil 5 der Dampfturbine mindestens ein Regelventil 14 vorgeordnet sein, dem wiederum ein Absperrventil (Schnellschlussventil) vorgeordnet ist, das hier jedoch nicht dargestellt ist.
  • Die Dampfleitung ist zwischen dem Zwischenüberhitzer 3 und dem Regelventil 14 mit einem Abzweig versehen, an dem eine den Mitteldruck-Teil 5 sowie den Niederdruck-Teil 6 umgehende Bypass-Leitung 11 angeschlossen ist. Auch in dieser Bypass-Leitung 11, die in den Kondensator 8 mündet, sind ein Absperrventil 21, eine Druckreduzierungseinrichtung (Regelventil) 23 sowie eine Kühleinrichtung 25 angeordnet.
  • Zudem weist die schematisch dargestellte Dampfkraftanlage eine Turbinenanfahrleitung 27 auf. Die Turbinenanfahrleitung 27 zweigt von der vom Hockdruck-Teil 4 zum Zwischenüberhitzer 3 führenden Dampfleitung ab und mündet in den Kondensator 8. Die Turbinenanfahrleitung 27 stellt somit einen Bypass dar, der den Zwischenüberhitzer 3 sowie den Mitteldruck-Teil 5 und den Niederdruck-Teil 6 umgeht. In der Turbinenanfahrleitung 27 sind wiederum eine Druckreduzierungseinrichtung (Regelventil) 28 und eine Kühleinrichtung (Wassereindüsung) 29 angeordnet.
  • Zur Erhöhung der Primärregelfähigkeit weist die Dampfkraftanlage erfindungsgemäß ein zusätzliches Turbinen-Bypass-System auf, das auch als Regel-Bypass-System bezeichnet werden kann. Die Figur veranschaulicht das Prinzip der erfindungsgemäßen Leistungsregelung anhand einer möglichen Anordnung des Regel-Bypass-Systems im Wasserdampfkreislauf.
  • Das Regel-Bypass-System gliedert sich in dem dargestellten Beispiel analog zum normalen Bypasssystem in einen HD-Regelbypass (A) und einen oder mehrere (je nach Anzahl der Zwischenüberhitzungen) MD/ND-Regelbypasse (B) auf. Es ist jedoch auch ein System mit einem Regelbypass nur für den Hochdruck-Teil 4 oder nur für die Niederdruck/Mitteldruck-Teile 5/6 der Dampfturbine denkbar, wobei letztere Variante die apparativ einfachste Lösung darstellt.
  • Die Regelorgane des Regel-Bypass-Systems können insbesondere im Falle eines Teilstrom-Regel-Bypasses speziell für die Leistungsregelung ausgelegt sein, also schnell schließende Ventile 16, 22 und Aktuatoren beinhalten und Ventile 18, 24, welche für Dauerbetrieb unter (Teil-)Öffnung geeignet sind. Der wesentliche Vorteil besteht hier in der geringen geforderten Schluckfähigkeit des Teilstrombypasses, sodass die Armaturen 16, 18, 20; 22, 24, 26 sehr viel kleiner und deren Regelbereiche größer sind, wodurch eine bessere Regelbarkeit erreicht wird. Der Aufbau der Regelbypassstrecken ist ansonsten analog zu herkömmlichen Regelbypasssystems und besteht aus einer oder mehreren Druckreduziereinrichtungen 18 bzw. 24 und einer oder mehreren Kühleinrichtungen 20 bzw. 26, zum Beispiel Wassereindüsungen. Der angedrosselte und gekühlte Dampf wird entweder auf niedriger Druckstufe wieder in die Turbine geführt oder direkt in einem eigenen Kondensator oder dem Hauptkondensator 8 niedergeschlagen, welcher in dem Fall auf den Dauerbetrieb mit dieser zusätzlichen Einströmung auszulegen ist.
  • Mit Hilfe von Absperrarmaturen 16 bzw. 22 kann das Regelbypasssystem als Teilstrombypass vom restlichen Wasserdampfkreislauf vollständig getrennt werden, sodass Verfügbarkeits- oder Wirkungsgradeinflüsse auf den Gesamtprozess durch eventuelle Auswaschungen oder andere Defekte im Regelbypass minimiert werden können.
  • In der einzigen Figur der Zeichnung ist dargestellt, dass die dem Hochdruck-Teil 4 der Dampfturbine sowie der Bypass-Leitung 9 parallel geschaltete Bypass-Leitung 10 als Teilstrom-Bypass ausgebildet ist. Die Bypass-Leitung 10 ist dementsprechend nur für einen Teilstrom des maximal zulässigen, dem Hochdruck-Teil 4 zuführbaren Dampfmassenstroms ausgelegt.
  • Weiterhin ist dargestellt, dass auch die dem Mitteldruck-Teil 5 und dem Niederdruck-Teil 6 der Dampfturbine sowie der Bypass-Leitung 11 parallel geschaltete, in den Kondensator 8 mündende Bypass-Leitung 12 als Teilstrom-Bypass ausgebildet ist. Somit ist diese Bypass-Leitung 12 nur für einen Teilstrom eines maximal zulässigen, dem Mitteldruck-Teil 5 zuführbaren Dampfmassenstroms ausgelegt.
  • Die Teilstrom-Bypass-Leitungen 10, 12 sind jeweils mit einem eigenen Absperrventil 16 bzw. 22 versehen. Das Absperrventil 16, 22 ist als Schnellschlussventil ausgebildet. Hinter dem Absperrventil 16, 22 ist eine Einrichtung 18, 24 angeordnet, mittels der der Druck des Dampfes reduziert wird. Die Druckreduziereinrichtung 18, 24 kann als Regelventil ausgeführt sein. Vorzugsweise ist die Druckreduziereinrichtung 18, 24 mit einer Einstellvorrichtung versehen, mittels der sich der Massenstrom des Dampfes einstellen lässt.
  • Ferner sind die Teilstrom-Bypass-Leitungen 10, 12 mit einer Kühleinrichtung 20, 26 zur Kühlung des Dampfes, vorzugsweise zur Eindüsung von Wasser in den Dampf versehen.
  • Da die Bypass-Leitungen 10, 12 nur für einen Teilstrom des den Hochdruck-Teil 4 bzw. Mitteldruck-Teil 5 der Dampfturbine durchströmenden Dampfmassenstroms ausgelegt sind, können diese Leitungen 10, 12 und die darin integrierten Armaturen 16, 22 und Einrichtungen 18, 20, 24, 26 im Vergleich zu den normalen Bypasssystemen (9, 15, 17, 19; 11, 21, 23, 25) relativ klein dimensioniert werden.
  • Nachfolgend wird die Funktionsweise der erfindungsgemäßen Leistungsregelung näher erläutert.
  • Soll das Kraftwerk im Stromnetz zur Primärregelung mit maximalem Primärregelband betrieben werden, wird die Nettoleistung des Kraftwerks durch Öffnen des Regelbypasses um den Betrag gesenkt, der im Bedarfsfall zur Frequenzstützung zusätzlich zur Verfügung stehen soll (Bereitschaftsbetrieb). Fordert das Netz dann eine Leistungssteigerung, wird diese durch (gegebenenfalls teilweises) Schließen des Regelbypasses erreicht. Die Vorteile dieser Leistungsregelung liegen in der sehr geringen Reaktionszeit und den geringen Einflüssen auf thermische Größen im Bereich des Dampferzeugers und der Turbine, sodass hier keine größeren Materialbelastungen oder Regelungsprobleme zu erwarten sind. Der Betrieb des Regelbypasssystems erfordert zudem keine Erholungsphase nach einem Einsatz, wie beispielsweise der Kondensatstopp.
  • Für Kraftwerke mit nur gelegentlichem Einsatz zur Primärregelung ist dies eine apparativ und regelungstechnisch wenig aufwendige, ergänzende Maßnahme zur Erfüllung der Netzanforderungen an die Frequenzstützung.
  • Das Funktionsprinzip beruht auf der Dissipation der zur Primärregelung bereitzustellenden Leistung im Bereitschaftsbetrieb. Das bedeutet, dass im Bereitschaftsbetrieb nicht die elektrische Nennleistung des Kraftwerks erreicht wird und der Wirkungsgrad des Kraftwerkes eingesenkt wird. Die Höhe des Bypassmassenstromes ist daher auf das notwendige Maß zu reduzieren, welches um so geringer ist, je größer der erreichbare Anteil der übrigen Maßnahmen wie Kondensatstopp bzw. Vorwärmerabschaltung und Androsselung der Turbine an der geforderten Leistungssteigerung sind.
  • Die Ausführung der Erfindung ist nicht auf das in der Zeichnung dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt. Vielmehr sind eine Vielzahl von Varianten denkbar, die auch bei abweichender Gestaltung von der in den Ansprüchen angegebenen Erfindung Gebrauch machen. So kann eine erfindungsgemäß ausgeführte Dampfkraftanlage beispielsweise auch nur einen oder mehrere MD/ND-Regel-Bypässe (B) oder nur den HD-Regel-Bypass (A) aufweisen.
  • 1
    Dampferzeuger
    2
    Überhitzer
    3
    Zwischenüberhitzer
    4
    Hochdruck-Teil der Turbine
    5
    Mitteldruck-Teil der Turbine
    6
    Niederdruck-Teil der Turbine
    7
    Generator
    8
    Kondensator
    9
    HD-Bypass-Leitung
    10
    HD-Regel-Bypass-Leitung
    11
    MD/ND-Bypass-Leitung
    12
    MD/ND-Regel-Bypass-Leitung
    13
    HD-Regelventil
    14
    MD/ND-Regelventil
    15
    HD-Bypass-Absperrventil
    16
    HD-Regel-Bypass-Absperrventil
    17
    HD-Bypass-Druckreduziereinrichtung
    18
    HD-Regel-Bypass-Druckreduziereinrichtung
    19
    HD-Bypass-Kühleinrichtung
    20
    HD-Regel-Bypass-Kühleinrichtung
    21
    MD/ND-Bypass-Absperrventil
    22
    MD/ND-Regel-Bypass-Absperrventil
    23
    MD/ND-Bypass-Druckreduziereinrichtung
    24
    MD/ND-Regel-Bypass-Druckreduziereinrichtung
    25
    MD/ND-Bypass-Kühleinrichtung
    26
    MD/ND-Regel-Bypass-Kühleinrichtung
    27
    Turbinenanfahrleitung
    28
    Regelventil
    29
    Kühleinrichtung
    30
    Speisewasserbehälter (Entgaser)
    31
    Speisewasserpumpe

Claims (17)

  1. Dampfkraftanlage, umfassend einen Dampferzeuger (1), eine Dampfturbine und einen Kondensator (8), wobei mindestens eine Bypass-Leitung (9, 11) und/oder eine Turbinenanfahrleitung (27) zur Umgehung von mindestens einer Druckstufe der Dampfturbine vorhanden sind/ist, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine weitere Bypass-Leitung (10, 12) vorhanden ist, die der Leistungsregelung der Dampfkraftanlage dient und mindestens einer Druckstufe (4, 5, 6) der Dampfturbine parallel geschaltet ist, wobei diese weitere Bypass-Leitung (10, 12) nur für einen Teilstrom eines maximal zulässigen, der mindestens einen parallel geschalteten Dampfturbinen-Druckstufe (4, 5, 6) zuführbaren Dampfmassenstroms ausgelegt ist.
  2. Dampfkraftanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine weitere Bypass-Leitung (10) einem Hochdruck-Teil (4) der Dampfturbine parallel geschaltet ist und nur für einen Teilstrom eines maximal zulässigen, dem Hochdruck-Teil (4) zuführbaren Dampfmassenstroms ausgelegt ist.
  3. Dampfkraftanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine weitere Bypass-Leitung (12) einem Mitteldruck-Teil (5) und/oder Niederdruck-Teil (6) der Dampfturbine parallel geschaltet ist und nur für einen Teilstrom eines maximal zulässigen, dem Mitteldruck-Teil (5) oder Niederdruck-Teil (6) zuführbaren Dampfmassenstroms ausgelegt ist.
  4. Dampfkraftanlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine weitere Bypass-Leitung (12) in den Kondensator (8) mündet.
  5. Dampfkraftanlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine weitere Bypass-Leitung (12) in einen eigenen Kondensator mündet.
  6. Dampfkraftanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine weitere Bypass-Leitung (10, 12) mit einem eigenen Absperrventil (16, 22) versehen ist.
  7. Dampfkraftanlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Absperrventil (16, 22) ein schnell schließendes Absperrventil ist.
  8. Dampfkraftanlage nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich zu dem Absperrventil (16, 22) ein schnell schließendes Regelventil vorgesehen ist.
  9. Dampfkraftanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine weitere Bypass-Leitung (10, 12) mindestens eine Druckreduziereinrichtung (18, 24) zur Reduzierung des Druckes des Dampfes aufweist.
  10. Dampfkraftanlage nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Druckreduziereinrichtung (18, 24) eine Einstellvorrichtung aufweist, mittels der sich der Massenstrom des Dampfes einstellen lässt.
  11. Dampfkraftanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine weitere Bypass-Leitung (10, 12) mindestens eine Kühleinrichtung (20, 26) zur Kühlung des Dampfes aufweist.
  12. Dampfkraftanlage nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühleinrichtung (20, 26) zur Eindüsung von Wasser in den Dampf ausgebildet ist.
  13. Verfahren zur Regelung der Leistung einer Dampfkraftanlage, die einen Dampferzeuger, eine Dampfturbine und einen Kondensator umfasst, wobei mindestens eine Bypass-Leitung (9, 11) und/oder eine Turbinenanfahrleitung (27) zur Umgehung von mindestens einer Druckstufe der Dampfturbine vorhanden sind/ist, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Bypass-Leitung (9, 11), die Turbinenanfahrleitung (27) und/oder mindestens eine Teilstrom-Bypass-Leitung (10, 12) zur Leistungsregelung der Dampfkraftanlage verwendet wird, wobei die mindestens eine Teilstrom-Bypass-Leitung (10, 12) einem Hochdruck-Teil (4) der Dampfturbine oder einem Mitteldruck-Teil (5) und/oder Niederdruck-Teil (6) der Dampfturbine parallel geschaltet und nur für einen Teilstrom eines maximal zulässigen, dem/den jeweiligen Turbinen-Teil/Teilen (4, 5, 6) zuführbaren Dampfmassenstroms ausgelegt ist.
  14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Nettoleistung der Dampfkraftanlage durch teilweises Öffnen der mindestens einen Bypass-Leitung (9, 11) und/oder durch Öffnen der mindestens einen Teilstrom-Bypass-Leitung (10, 12) und/oder der Turbinenanfahrleitung (27) um einen Betrag gesenkt wird, der im Bedarfsfall zur Frequenzstützung zusätzlich zur Verfügung stehen soll.
  15. Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass im Falle einer geforderten Steigerung der Leistung der Dampfkraftanlage die mindestens eine Bypass-Leitung (9, 11) und/oder die mindestens eine Teilstrom-Bypass-Leitung (10, 12) und/oder die Turbinenanfahrleitung (27) teilweise oder vollständig geschlossen wird.
  16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass das teilweise oder vollständige Schließen mittels schnell schließender Ventile (15, 16, 21, 22) durchgeführt wird.
  17. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass über die mindestens eine Teilstrom-Bypass-Leitung (10, 12) geleiteter Dampf auf niedriger Druckstufe wieder in die Turbine geführt oder in einem eigenen Kondensator niedergeschlagen wird.
DE102008029941A 2007-10-16 2008-06-26 Dampfkraftanlage und Verfahren zur Regelung der Leistung einer Dampfkraftanlage Expired - Fee Related DE102008029941B4 (de)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102008029941A DE102008029941B4 (de) 2007-10-16 2008-06-26 Dampfkraftanlage und Verfahren zur Regelung der Leistung einer Dampfkraftanlage
GB0818829A GB2453849B (en) 2007-10-16 2008-10-14 Steam power plant and method for controlling the output of a steam power plant using an additional bypass pipe

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102007049749.2 2007-10-16
DE102007049749 2007-10-16
DE102008029941A DE102008029941B4 (de) 2007-10-16 2008-06-26 Dampfkraftanlage und Verfahren zur Regelung der Leistung einer Dampfkraftanlage

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE102008029941A1 DE102008029941A1 (de) 2009-05-07
DE102008029941B4 true DE102008029941B4 (de) 2009-11-19

Family

ID=40514515

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102008029941A Expired - Fee Related DE102008029941B4 (de) 2007-10-16 2008-06-26 Dampfkraftanlage und Verfahren zur Regelung der Leistung einer Dampfkraftanlage

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102008029941B4 (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102012204288A1 (de) 2012-03-19 2013-09-19 Man Diesel & Turbo Se Dampfturbine und Verfahren zum Betrieb einer Dampfturbine

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CH699593A1 (de) 2008-09-25 2010-03-31 Alstom Technology Ltd Schaufel für eine gasturbine.
DE102009021924B4 (de) 2009-05-19 2012-02-23 Alstom Technology Ltd. Verfahren zur Primärregelung einer Dampfturbinenanlage
EP2363577A1 (de) * 2010-02-24 2011-09-07 Alstom Technology Ltd Dampfturbinenanlage
EP2644840A1 (de) 2012-03-28 2013-10-02 Siemens Aktiengesellschaft Dampfturbinensystem und Verfahren zum Anfahren einer Dampfturbine
EP2770171A1 (de) 2013-02-22 2014-08-27 Alstom Technology Ltd Verfahren zur Bereitstellung einer Frequenzreaktion für ein kombiniertes Zykluskraftwerk
EP2775106A1 (de) * 2013-03-06 2014-09-10 Alstom Technology Ltd Verfahren zum Betreiben eines Kombikraftwerks
DE102014211976A1 (de) * 2014-06-23 2015-12-24 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zum Anfahren eines Dampfturbinensystems
DE102017211010A1 (de) * 2017-06-29 2019-01-03 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zum Betrieb einer Gasturbinenanlage
EP3444449A1 (de) * 2017-08-18 2019-02-20 Siemens Aktiengesellschaft Anlage mit umleitstation
CN108678821A (zh) * 2018-05-11 2018-10-19 华电能源股份有限公司富拉尔基发电厂 一种实现火电机组热电解耦的汽轮机启停调峰供热***

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2540446A1 (de) * 1975-08-22 1977-03-03 Bbc Brown Boveri & Cie Regelverfahren zum anfahren einer dampfturbine mit zwischenueberhitzer und turbinen-bypassystem, und einrichtung zur durchfuehrung des verfahrens
US4873827A (en) * 1987-09-30 1989-10-17 Electric Power Research Institute Steam turbine plant
US5361585A (en) * 1993-06-25 1994-11-08 General Electric Company Steam turbine split forward flow
DE10227709A1 (de) * 2001-06-25 2003-02-27 Alstom Switzerland Ltd Dampfturbinenanlage sowie Verfahren zu deren Betrieb

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2540446A1 (de) * 1975-08-22 1977-03-03 Bbc Brown Boveri & Cie Regelverfahren zum anfahren einer dampfturbine mit zwischenueberhitzer und turbinen-bypassystem, und einrichtung zur durchfuehrung des verfahrens
US4873827A (en) * 1987-09-30 1989-10-17 Electric Power Research Institute Steam turbine plant
US5361585A (en) * 1993-06-25 1994-11-08 General Electric Company Steam turbine split forward flow
DE10227709A1 (de) * 2001-06-25 2003-02-27 Alstom Switzerland Ltd Dampfturbinenanlage sowie Verfahren zu deren Betrieb

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102012204288A1 (de) 2012-03-19 2013-09-19 Man Diesel & Turbo Se Dampfturbine und Verfahren zum Betrieb einer Dampfturbine
EP2642090A1 (de) 2012-03-19 2013-09-25 MAN Diesel & Turbo SE Dampfturbine und Verfahren zum Betrieb einer Dampfturbine

Also Published As

Publication number Publication date
DE102008029941A1 (de) 2009-05-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102008029941B4 (de) Dampfkraftanlage und Verfahren zur Regelung der Leistung einer Dampfkraftanlage
DE10227709B4 (de) Dampfturbinenanlage sowie Verfahren zu deren Betrieb
EP2480762B1 (de) Kraftwerksanlage mit Überlast-Regelventil
EP2467601B1 (de) Solarthermisches kraftwerk mit wärmetauscher in der speisewasservorwärmstrecke und verfahren zum betrieb des kraftwerks
DE102009026053A1 (de) Überlastventil für eine Dampfturbine und zugehöriges Verfahren
EP1854964A1 (de) Nutzung der Dampfturbine zur primären Frequenzregelung in Energieerzeugungsanlagen
WO2008104465A2 (de) Verfahren zum betreiben einer mehrstufigen dampfturbine
EP2326800B1 (de) Dampfkraftanlage zur erzeugung elektrischer energie
EP1957759B1 (de) Verfahren zum starten einer dampfturbinenanlage
WO2002075119A1 (de) Verfahren zum betrieb einer dampfkraftanlage sowie dampfkraftanlage
EP0976914B1 (de) Vorrichtung sowie Verfahren zur schnellen Bereitstellung von Leistungsreserven bei kombinierten Gas- und Dampfturbinenanlagen
DE102011078193A1 (de) Zusätzliche Regelanzapfung für einen Vorwärmer zur Verbesserung der Anlagendynamik und Frequenzregelung bei einem Dampfkraftwerk
EP1896697B1 (de) Verfahren zum hochfahren einer gas- und dampfturbinenanlage
EP2556218B1 (de) Verfahren zum schnellen zuschalten eines dampferzeugers
EP2362073A1 (de) Dampfkraftwerk umfassend eine Tuning-Turbine
EP2829691A1 (de) Verfahren zum Betreiben einer GuD-Anlage
EP2805031B1 (de) Kraftwerk und verfahren zum betreiben einer kraftwerksanlage
EP3365534B1 (de) Verfahren zur speisewasservorwärmung eines dampferzeugers eines kraftwerks und dampfkraftwerk zur durchführung des verfahrens
EP2642090B1 (de) Verfahren zum Betrieb einer Dampfturbine und assoziiertes Steuer- oder Regelungssystem
DE1228623B (de) Dampfkraftanlage mit Zwanglaufdampferzeuger und Zwischenueberhitzer
DE10124492B4 (de) Verfahren zum Betrieb eines Kombikraftwerkes bei unterschiedlichen Netzanforderungen
DE102014221563A1 (de) Verfahren zur Verkürzung des Anfahrvorgangs einer Dampfturbine
EP2932054A2 (de) Gasturbinenkraftwerk mit verbesserter flexibilisierung
DE102011078205A1 (de) Hilfsdampferzeuger als zusätzliche Frequenz- bzw. Primär- und/oder Sekundärregelmaßnahme bei einem Dampfkraftwerk

Legal Events

Date Code Title Description
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
8364 No opposition during term of opposition
R082 Change of representative

Representative=s name: HARLACHER, MECHTHILD, DIPL.-ING., DE

R082 Change of representative

Representative=s name: HARLACHER, MECHTHILD, DIPL.-ING., DE

R081 Change of applicant/patentee

Owner name: E.ON KRAFTWERKE GMBH, DE

Free format text: FORMER OWNER: E.ON KRAFTWERKE GMBH, 30457 HANNOVER, DE

Effective date: 20130703

R082 Change of representative

Representative=s name: HARLACHER, MECHTHILD, DIPL.-ING., DE

Effective date: 20130603

Representative=s name: HARLACHER, MECHTHILD, DIPL.-ING., DE

Effective date: 20130703

R082 Change of representative
R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee