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Die Erfindung richtet sich auf ein Verfahren zum Betrieb eines Dampfkraftwerks während einer jeweiligen Start- und Anfahrphase eines Dampferzeugers mit angeschlossenem Wasser/Dampf-Kreislauf, wobei der Dampferzeuger eine Frischdampferzeugung oder eine Frischdampferzeugung mit einer nachgeschalteten Zwischenüberhitzung aufweist und der Wasser/Dampf-Kreislauf eine Hochdruckvorwärmung und einen Speisewasserbehälter umfasst sowie in dem Wasser/Dampf-Kreislauf mindestens ein mindestens eine Turbine umfassender Turbosatz angeordnet ist und dem Wasser/Dampf-Kreislauf, insbesondere der Hochdruckvorwärmung und dem Speisewasserbehälter, vorzugsweise eine dem Wasser/Dampf-Kreislauf zumindest während der jeweiligen Start- und Anfahrphase des Dampferzeugers Hilfsdampf zuführende Hilfsdampfschiene zugeordnet ist.
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Die Nutzung der Kondensationswärme des bei der Dampferzeugung im Dampferzeuger eines Dampfkraftwerkes entstehenden Dampfes zur Vorwärmung des bei einem solchen Dampferzeuger im zugeordneten Wasser/Dampf-Kreislauf geführten Speisewassers für den Dampferzeuger ist allgemein bekannt und wird beispielsweise während des Dampferzeugungsbetriebes in der Hochdruck-Vorwärmstrecke des an den Dampferzeuger angeschlossenen Wasser/Dampf-Kreislaufes eingesetzt. Bei den aus der Praxis bekannten Anlagen ist allerdings nur eine begrenzte Vorwärmung des Speisewassers während des Anfahrvorganges, dem sogenannte Start-up-Prozess einer Dampferzeugeranlage möglich. Der größte Teil der während eines solchen Anfahrvorganges mit der Dampferzeugung entstehenden Wärme wird in der Regel nicht genutzt, sondern mit zusätzlichem Energieaufwand insbesondere im im Wasser/Dampf-Kreislauf angeordnetem Kondensator verworfen.
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So ist z. B. aus der Praxis ein Dampferzeuger ohne Zwischenüberhitzung und mit einem Turbosatz bekannt, bei welchem im Dampferzeuger aus einem angeschlossenen Wasser/Dampf-Kreislauf zugeführtes Speisewasser während des Anfahrvorganges oder Start-up-Prozesses des Dampferzeugers in Frischdampf umgewandelt wird, der dann in der Leitung des Wasser/Dampf-Kreislaufes zu einem Turbosatz geführt wird. Solange der Frischdampf aber nicht die Anforderungen der Turbosatzes in Bezug auf die dort für den Betrieb der Turbine notwendigen Dampfparameter Druck, Temperatur und Massenstrom erfüllt, wird der Frischdampf über eine Bypass-Leitung, einer sogenannte Hochdruck-Umleitstation, an dem Turbosatz vorbei und in den ebenfalls im Wasser/Dampf-Kreislauf angeordneten Kondensator eingeleitet. Im Kondensator kühlt der Frischdampf ab und kondensiert. Dabei wird die gesamte Kondensationswärme mittels zusätzlichem Energieaufwand verworfen. Andererseits ist dem Wasser/Dampf-Kreislauf eine sogenannte Hilfsdampfschiene zugeordnet, mit welcher daran angeordnete Verbraucher, wie beispielsweise der im Wasser/Dampf-Kreislauf angeordnete Speisewasserbehälter mit der Erwärmung des Speisewassers dienendem Dampf und dem dadurch übertragenen Energieeintrag versorgt werden kann. Der in der Hilfsdampfschiene geführte Hilfsdampf wird in der Regel mittels eines öl- oder gasgefeuerten Hilfsdampferzeugers erzeugt.
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In ähnlicher Weise ist aus der Praxis auch ein Verfahren zur Dampferzeugung während eines Anfahrvorganges oder eines Start-up-Prozesses eines Dampferzeugers mit Zwischenüberhitzung des Dampfes und einem im zugeordneten Wasser/Dampf-Kreislauf angeordneten Turbosatz bekannt, der beispielsweise eine Hochdruckturbine und eine Mitteldruckturbine umfassen kann. Während des Anfahrvorganges oder eines Start-up-Prozesses wird in dem Dampferzeuger zunächst wieder Frischdampf erzeugt, der solange mittels einer Hochdruck-Umleitstation an der zugeordneten Hochdruckturbine vorbeigeleitet wird, bis er die für den Betrieb der Hochdruckturbine erforderlichen Dampfparameter in Bezug auf Druck, Temperatur und Massenstrom erreicht hat. Die Bypass-Leitung der Hochdruck-Umleitstation führt den an der Hochdruckturbine vorbeigeleiteten Frischdampf während dieser Zeit in die kalte Zwischenüberhitzer-Schiene des Wasser/Dampf-Kreislaufes, die den Frischdampf einem im Dampferzeuger angeordneten Zwischenüberhitzer zuführt. In diesem Zwischenüberhitzer wird heißer Zwischenüberhitzer-Dampf erzeugt, der dann seinerseits der Mitteldruckturbine zugeführt wird. Allerdings wird auch hier der heiße Zwischenüberhitzer-Dampf solange mittels einer Niederdruck-Umleitstation mit zugeordneter Bypass-Leitung an der Mitteldruckturbine vorbei und dem Kondesator zugeführt, solange der heiße Zwischenüberhitzer-Dampf während des Anfahrvorganges und Start-up-Prozesses nicht die für den Betrieb der Mitteldruckturbine notwendigen Dampfparameter hinsichtlich Druck, Temperatur und Massenstrom erfüllt. Allerdings ist bei diesem Stand der Technik schon eine Nutzung des erzeugten Frischdampfes dann vorgesehen, wenn die beim Anfahrvorgang erzeugte Frischdampfmenge ca. 15% der ansonsten während des Betriebes üblicherweise erzeugten Frischdampfmenge erreicht hat. Ab Erreichen dieser Frischdampfmenge wird Frischdampf sowohl einer dem Wasser/Dampf-Kreislauf zugeordneten Hilfsdampfschiene als auch der im Wasser/Dampf-Kreislauf angeordneten Hochdruckvorwärmung des Speisewassers zugeführt, so dass dadurch ein Teil des während des Anfahrvorganges des Dampferzeugers erzeugten Dampfes, und insbesondere dessen Energieinhalt, genutzt wird. Bei dem abgezweigten und der Hilfsdampfschiene sowie der Hochdruckvorwärmung zugeführten Dampfmenge handelt es sich allerdings nur um einen Teilstrom der der kalten Zwischenüberhitzer-Schiene zugeleiteten Frischdampfmenge, so dass ein Großteil des produzierten Dampfes weiterhin dem Kondensator zugeführt sowie gekühlt wird und kondensiert. Dabei wird die gesamte Kondensationswärme mittels eines zusätzlichen Energieaufwandes verworfen. Bei dieser aus der Praxis bekannten Anlage lässt sich nur ein Teilstrom des erzeugten Dampfes der Hilfsdampfschiene und der Hochdruckvorwärmung zuordnen, da der restliche Dampf unbedingt den Dampferzeuger und hier die Rohre des Zwischenüberhitzer durchströmen muss, damit die Rohre nicht zu heiß, sondern durch das innenseitig strömende Medium während des Anfahrvorganges ausreichend gekühlt werden.
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Nachteilig beim bekannten Stand der Technik ist es somit, dass ein Großteil der bei der Dampferzeugung erzeugten und im Dampf transportierten Wärmeenergie ungenutzt im Kondensator des Wasser/Dampf-Kreislaufes verworfen wird.
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Dies macht sich insbesondere dann in Form eines hohen Verbrauches an Hilfsbrennstoffen für die Erzeugung von Hilfsdampf für die Hilfsdampfschiene bemerkbar, wenn ein Dampfkraftwerk häufiger derartige Anfahrphasen oder Start-up-Prozesse durchlaufen muss, wie dies in jüngerer Zeit aufgrund der Vorrangschaltung für die Einspeisung von erneuerbarer Energie in das öffentliche Stromnetz der Fall ist.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Lösung zu schaffen, die es ermöglicht, die beim Anfahren eines der Stromerzeugung dienenden Kraftwerkes entstehenden Wärmeenergieverluste zu vermindern und den Anfahrvorgang zu verkürzen.
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Bei einem Verfahren der eingangs näher bezeichneten Art wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass in dem Dampferzeuger während der jeweiligen Start- und Anfahrphase des Dampfkraftwerks aus im Wasser-/Dampfkreislauf geführtem Speisewasser Frischdampf und/oder heißer Zwischenüberhitzerdampf erzeugt und während eines Zeitraumes oder des jeweiligen Zeitraumes der jeweiligen Start- und Anfahrphase, in welcher der erzeugte Frischdampf und/oder der heiße Zwischenüberhitzerdampf die für einen Betrieb einer im Wasser-/Dampfkreislauf stromabwärts der Frischdampferzeugung oder der heißen Zwischenüberhitzerdampferzeugung angeordneten Turbine des Turbosatzes erforderlichen Dampfparameter nicht erfüllt, zunächst die gesamte übertragbare Wärmeenergie des im Dampferzeuger erzeugten Frischdampfs und/oder heißen Zwischenüberhitzerdampfes für eine Speisewasservorwärmung und/oder eine Dampfversorgung der Hilfsdampfschiene genutzt wird und/oder einer oder mehreren im Wasser/Dampf-Kreislauf und/oder an der Hilfsdampfschiene angeordneten Vorrichtung(en) oder Einrichtung(en) zugeführt wird.
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Erfindungsgemäß ist also vorgesehen, dass der im Dampferzeuger erzeugte Frischdampf oder heiße Zwischenüberhitzerdampf nicht mehr einem Kondensator zugeführt oder nur teilweise genutzt, sondern vollständig derartig genutzt wird, dass sein übertragbarer Wärmeenergieinhalt an der Speisewasservorwärmung mittelbar oder unmittelbar dienende Vorrichtungen oder Einrichtungen und/oder an im Wasser/Dampf-Kreislauf und/oder an der Hilfsdampfschiene angeordneten Vorrichtungen oder Einrichtungen übertragen und so für eine Speisewasservorwärmung und/oder Dampfversorgung der Hilfsdampfschiene oder eine sonstige Dampfversorgung genutzt wird. Und zwar geschieht dies während des Anfahrvorganges und Start-up-Prozesses solange, wie der jeweils erzeugte Frischdampf und/oder der jeweils erzeugte Zwischenüberhitzerdampf noch nicht die notwendigen Dampfparameter in Bezug auf Druck, Temperatur und Dampfmassenstrom aufweist, die notwendig sind, um die dem jeweiligen Dampfzustand zugeordnete Turbine des im Wasser/Dampf-Kreislauf des Dampferzeugers angeordneten Turbosatzes betreiben zu können. Auf diese Weise wird der im Dampferzeuger beispielsweise durch die Verbrennung von fossilem Brennstoff erzeugter Wärmeenergieeintrag in den dort erzeugten Dampf, soweit er übertragbar ist, für eine Erwärmung des Speisewassers genutzt. Durch die Vorwärmung des Speisewassers wird der Brennstoffverbrauch im Dampferzeuger reduziert und wird zudem die Dauer des Anfahrvorganges und Start-up-Prozesses verkürzt. Zudem wird bei einer Einspeisung des erzeugten Frischdampfes oder heißen Zwischenüberhitzerdampfes in die Hilfsdampfschiene die noch notwendige Hilfsdampferzeugung durch öl- oder gasbefeuerte Hilfsdampferzeuger und hierdurch der Brennstoffverbrauch insgesamt reduziert.
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Von besonderem Vorteil ist es, wenn die übertragbare Wärmeenergie des erzeugten Frischdampfs und/oder des erzeugten heißen Zwischenüberhitzerdampfes der Hochdruckvorwärmung und/oder dem Speisewasserbehälter zugeführt wird, was die Erfindung in Ausgestaltung vorsieht.
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Um bei der Erzeugung von heißem Zwischenüberhitzerdampf sicherzustellen, dass dem Zwischenüberhitzer während des Anfahrvorganges eine ausreichende Dampfmenge zugeführt wird, die notwendig ist, um eine ausreichende Kühlung derartiger Heizflächen des Dampferzeugers sicherzustellen, ist es gemäß weiterer Ausgestaltung der Erfindung besonders zweckmäßig, dass der Zwischenüberhitzerdampf ausschließlich stromabwärts des Dampferzeugers als heißer Zwischenüberhitzerdampf vom Wasser/Dampf-Kreislauf abgezweigt und für die Speisewasservorwärmung genutzt wird.
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Die erfindungsgemäße Nutzung der gesamten übertragbaren Wärmeenergie und Wärmenergiemenge des im Dampferzeuger erzeugten Frischdampfes und/oder Zwischenüberhitzerdampfes lässt sich insbesondere dann vorteilhaft für eine Speisewasservorwärmung nutzen, wenn die Dampfzuführung zur Speisewasservorwärmung mittels einer Start-up-Bypassleitungsverbindung erfolgt. Die Erfindung sieht daher in weiterer Ausgestaltung vor, dass in dem Dampferzeuger während der jeweiligen Start- und Anfahrphase des Dampfkraftwerks aus im Wasser/Dampf-Kreislauf geführtem Speisewasser Frischdampf und/oder heißer Zwischenüberhitzerdampf erzeugt und während eines Zeitraumes oder des jeweiligen Zeitraumes der Start- und Anfahrphase, in welcher der erzeugte Frischdampf und/oder der erzeugte heiße Zwischenüberhitzerdampf die für einen Betrieb einer im Wasser/Dampf-Kreislauf stromabwärts der Frischdampferzeugung oder der heißen Zwischenüberhitzerdampferzeugung angeordneten Turbine des Turbosatzes erforderlichen Dampfparameter nicht erfüllt, zunächst die gesamte im Dampferzeuger erzeugte Menge an Frischdampf und/oder an erzeugtem heißen Zwischenüberhitzerdampf stromabwärts des Dampferzeugers und stromaufwärts dieser Turbine mittels einer vom Wasser/Dampf-Kreislauf abzweigenden Start-up-Bypassleitungsverbindung vollständig einer der Speisewassererwärmung dienenden Vorrichtung oder Einrichtung, insbesondere einer/der Hilfsdampfschiene und/oder der Hochdruckvorwärmung und/oder dem Speisewasserbehälter und/oder der Niederdruckvorwärmung zugeführt wird.
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Eine solche Start-up-Bypassleitungsverbindung lässt sich zudem zweckmäßiger Weise dazu nutzen, den zugeführten Frischdampf oder den zugeführten heißen Zwischenüberhitzerdampf derart zu konditionieren, dass er bezüglich seines Druckes, seiner Temperatur und des Dampfmassenstromes an die an die Start-up-Bypassleitungsverbindung angeschlossenen Verbraucher, wie beispielsweise eine Hochdruckvorwärmung und/oder einen Speisewasserbehälter, die beide im Wasser/Dampf-Kreislauf des dem Dampferzeuger zugeordneten Wasser/Dampf-Kreislauf angeordnet sind oder eine Hilfsdampfschiene derart angepasst ist, dass die von diesen in Bezug auf die Dampfparameter gestellten Anforderungen erfüllt sind. Die Erfindung zeichnet sich in Weiterbildung daher auch dadurch aus, der Frischdampf und/oder der heiße Zwischenüberhitzerdampf in der Start-up-Bypassleitungsverbindung bezüglich seiner Dampfparameter Druck und Temperatur sowie seines Massenstrom an die Anforderungen der an die Start-up-Bypassleitungsverbindung angeschlossenen Dampfverbraucher, insbesondere die Anforderungen der Hilfsdampfschiene und/oder der Hochdruckvorwärmung und/oder des Speisewasserbehälters, angepasst wird.
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Auch bei diesen Ausführungsformen ist es zweckmäßig, wenn der Zwischenüberhitzerdampf ausschließlich stromabwärts des Dampferzeugers als heißer Zwischenüberhitzerdampf der Start-up-Bypassleitungsverbindung zugeführt wird, was die Erfindung weiterhin vorsieht.
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Da es bei entsprechender Auslegung der Kapazitäten des Dampferzeugers und der Start-up-Bypassleitungsverbindung durchaus sein kann, dass gegebenenfalls gegen Ende des Anfahrvorganges die erzeugte Dampfmenge größer ist, als die in der Start-up-Bypassleitungsverbindung insgesamt förderbare Dampfmenge, ist für diesen Fall auch die Möglichkeit vorgesehen, den erzeugten Dampf dem im Wasser/Dampf-Kreislauf des Dampferzeugers angeordneten Kondensator zuzuführen. Die Erfindung sieht daher auch vor, dass ausschließlich der Teil der in dem Dampferzeuger während der jeweiligen Start- und Anfahrphase des Dampfkraftwerks erzeugten Frischdampf- und/oder heißen Zwischenüberhitzerdampfmenge einem im Wasser/Dampfkreislauf angeordneten Kondensator zugeführt wird, welche das jeweils aktuelle Aufnahme- und/oder Fördervermögen der Start-up-Bypassleitungsverbindung übersteigt.
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Eine vorteilhafte spezielle Ausgestaltung des Verfahrens zeichnet sich dadurch aus, dass bei einem Dampferzeuger ohne heiße Zwischenüberhitzerdampferzeugung und mit dem Turbosatz der Frischdampf stromabwärts des Dampferzeugers und stromaufwärts einer mit Frischdampf beaufschlagbaren Turbine der Start-up-Bypassleitungsverbindung zugeführt wird.
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Eine dazu alternative Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass bei einem Dampferzeuger mit heißer Zwischenüberhitzerdampferzeugung und mit einem Turbosatz der heiße Zwischenüberhitzerdampf stromabwärts einer mit Frischdampf beaufschlagbaren Hochdruckturbine und dem den heißen Zwischenüberhitzerdampf erzeugenden Zwischenüberhitzer sowie stromaufwärts einer mit heißem Zwischenüberhitzerdampf beaufschlagbaren Turbine, insbesondere Mitteldruckturbine, der Start-up-Bypassleitungsverbindung zugeführt wird.
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Schließlich sieht die Erfindung für den Übergang vom Anfahrvorgang oder Start-up-Prozess hin zum Normalbetriebszustandes des Dampferzeugers vor, dass bei Annäherung an die oder Erreichen der für den Betrieb einer zugeordneten Turbine des Turbosatzes erforderlichen Dampfparameter im Frischdampf und/oder im heißen Zwischenüberhitzerdampf dessen/deren Zuführung zur Start-up-Bypassleitungsverbindung zurückgefahren und die Start-up-Bypassleitungsverbindung geschlossen sowie der Frischdampf und/oder der heiße Zwischenüberhitzerdampf der jeweils zugeordneten Turbine des Turbosatzes zugeleitet wird.
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Die Erfindung ist nachstehend anhand einer Zeichnung beispielhaft näher erläutert. Diese zeigt in
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1 in schematischer Prinzipdarstellung ein erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel eines Dampferzeugers ohne Zwischenüberhitzung des Dampfes mit einer im angeschlossenen Wasser/Dampf-Kreislauf zugeordnet angeordneten eistufigen Turbine und in
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2 in ebenfalls schematischer Prinzipdarstellung ein alternatives erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel eines Dampferzeugers mit Zwischenüberhitzung des Dampfes und einer im angeschlossenen Wasser/Dampf-Kreislauf zugeordnet angeordneten mehrstufigen Turbine.
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Die 1 zeigt in einer schematischen Übersichtsdarstellung einen Dampferzeuger 1 eines Dampfkraftwerkes mit angeschlossenem Wasser/Dampf-Kreislauf 2. In dem Wasser/Dampf-Kreislauf 2 ist eine Hochdruckturbine 3 angeordnet, welcher in dem Dampferzeuger 1 erzeugter Frischdampf 4 (FD) zuführbar ist.
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Ausgangsseitig der Hochdruckturbine 3 mündet der Wasser/Dampf-Kreislauf 2 in einen Kondensator 5 ein. Um die Hochdruckturbine 3 herum führt eine eine Hochdruck-Umleitstation 6 (HDU) aufweisende Bypassleitung 7, die ebenfalls in den Kondensator 5 einmündet. In dem Kondensator 5 wird der Dampf kondensiert und dann im Wasser/Dampf-Kreislauf 2 mittels einer Niederdruckpumpe 8 einer Niederdruckvorwärmung 9 und dem Speisewasserbehälter 10 zugeführt. Vom Speisewasserbehälter 10 wird das Speisewasser mittels einer Speisewasserpumpe 11 im Wasser/Dampf-Kreislauf 2 einer Hochdruckvorwärmung 12 zugeführt, von welcher das Speisewasser dann dem Dampferzeuger 1 zugeführt wird. Dem Wasser/Dampf-Kreislauf 2 ist eine Hilfsdampf führende Hilfsdampfschiene 13 zugeordnet, der beim Anfahren in der Regel mittels eines öl- oder gasbeförderten Hilfsdampferzeugers 14 erzeugter Dampf zugeführt wird. Mithilfe des in der Hilfsdampfschiene 13 geführten Dampfes kann dem Speisewasserbehälter 10, dem Luftvorwärmer 26 des Dampferzeugers 1 sowie der Hochdruckturbine 3 Dampf entweder als Sperrdampf oder zur Ausnutzung des im Dampf enthaltenen Wärmeinhaltes zugeführt werden. In der durch die Pfeile 15 angedeuteten Strömungsrichtung des Wasser/Dampf-Kreislaufes 2 gesehen stromabwärts der Frischdampferzeugung 19 im Dampferzeuger 1 und stromaufwärts der Turbine 3 zweigt vom Wasser/Dampf-Kreislauf 2 eine Start-up-Bypassleitungsverbindung 16 ab, die mit einem Endbereich 16a in den Hochdruckvorwärmer 12 einmündet und mit einem anderen Endbereich 16b in die Hilfsdampfschiene 13 einmündet. Die Hilfsdampfschiene 13 ihrerseits ist über eine Leitungsverbindung 17 mit dem Speisewasserbehälter 10 in diesem mit Dampf beaufschlagbarer Weise verbunden.
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Während des Anfahrvorganges eines diese Ausgestaltung einer Dampferzeugung ohne Zwischenüberhitzung des Dampfes mit einem im Wasser/Dampf-Kreislauf 2 angeordneten Turbosatz 3a aufweisenden Dampfkraftwerks wird während der Start- und Anfahrphase des Dampferzeugers 1 zugeführtes Speisewasser im Dampferzeuger 1 zu Frischdampf 4 (FD) umgewandelt. Solange der erzeugte Frischdampf 4 nicht die Anforderungen des Turbosatzes 3a, insbesondere der Hochdruckturbine 3, hinsichtlich der für dessen/deren Betrieb notwendigen Dampfparameter Dampfdruck, Dampftemperatur und Dampfmassenstrom erfüllt, wird der Frischdampf 4 durch die Start-up-Bypassverbindungsleitung 16 der Hilfsdampfschiene 13 sowie der Hochdruckvorwärmung 12 zugeführt. In der Start-up-Bypassverbindungsleitung 16 ist eine Dampfkonditioniervorrichtung 18 angeordnet und ausgebildet, mit welcher der zugeführte Frischdampf 4 an die von den an die Start-up-Bypassverbindungsleitung 16 unmittelbar oder mittelbar angeschlossenen Verbraucher hinsichtlich der benötigten Dampfparameter gestellten Anforderungen angepasst wird. Im Ausführungsbeispiel nach der 1 wird der der Start-up-Bypassverbindungsleitung 16 zugeführte Frischdampf 4 für die Vorwärmung des Speisewassers eingesetzt und diesbezüglich über die Hilfsdampfschiene 13 und die Leitung 17 dem Speisewasserbehälter 10 und über den Leitungsteil 16a der Hochdruckvorwärmung 12 zugeführt. Wenn während der Start- und Anfahrphase des Dampferzeugers 1 die erzeugte Frischdampfmenge 4 das Fassungsvermögen oder Fördervolumen der Start-up-Bypassverbindungsleitung 16 übersteigt, wird der überschüssige Frischdampfanteil der Bypassleitung 7 und der Hochdruck-Umleitstation 6 zugeführt und danach in den Kondensator 5 eingeleitet.
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Die Ausführungsform nach der 2 unterscheidet sich von der nach der 1 dadurch, dass hier der Dampferzeuger 1a neben der Frischdampferzeugung 19 auch eine heißen Zwischenüberhitzerdampf 20 (HZÜ) erzeugende Zwischenüberhitzung 21 umfasst. Außerdem umfasst der im Wasser/Dampf-Kreislauf 2 angeordnete Turbosatz 3b, eine Hochdruckturbine 3 und eine Mitteldruckturbine 22. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird der Frischdampf 4 während der Start- und Anfahrphase des Dampferzeugers 1 über die Bypassleitung 7 solange an der Hochdruckturbine 3 vorbeigeleitet, wie die Dampfparameter des Frischdampfes 4 deren Betrieb nicht zulassen. Die Bypassleitung 7 mündet in einen sogenannten kalten Zwischenüberhitzerabschnitt 2a des Wasser/Dampf-Kreislaufes 2 ein, welcher den Frischdampf 4 der Zwischenüberhitzung 21 zuführt, mittels welcher in dem Dampferzeuger 1a heißer Zwischenüberhitzerdampf 20 (HZÜ) erzeugt wird. In diesem Ausführungsbeispiel zweigt die Start-up-Bypassverbindungsleitung 16 in Strömungsrichtung 15 des Wasser/Dampf-Kreislaufes 2 stromabwärts der Zwischenüberhitzung 21 und stromaufwärts der Mitteldruckturbine 22 von dem Wasser/Dampf-Kreislauf 2 ab und mündet mit ihren Enden 16b und 16a ebenfalls in der Hilfsdampfschiene 13 und in der Hochdruckvorwärmung 12. Auch ist in der Start-up-Bypassverbindungsleitung 16 eine Dampfkonditioniervorrichtung 18 angeordnet. Die Mitteldruckturbine 22 ist mittels einer zweiten Bypassleitung 23 umgehbar, in welcher eine Niederdruck-Umleitstation 24 (NDU) angeordnet ist. Sowohl die zweite Bypassleitung 23 als auch der Ausgang der Mitteldruckturbine 22 münden in den Kondensator 5 ein. Die übrigen Elemente entsprechen denen der Ausführungsform nach der 1 und sind auch mit denselben Bezugszeichen versehen. Bei dem mit dem Dampferzeuger 1a nach der Ausführungsform der 2 ausgestatteten Dampfkraftwerk wird während der Start- und Anfahrphase des Dampferzeugers 1a im Frischdampferzeuger 19 Frischdampf 4 (FD) erzeugt. Solange dieser Frischdampf 4 nicht die Anforderungen der Hochdruckturbine 3 an die notwendigen Dampfparameter Druck, Temperatur und Dampfmassenstrom erfüllt, wird der Frischdampf 4 über die Bypassleitung 7 mit der Hochdruck-Umleitstation 6 vollständig in die kalte Zwischenüberhitzerschiene 2a (KZÜ) eingeleitet. Der Dampf wird dann der Zwischenüberhitzung 21 im Dampferzeuger 1a zugeführt und es wird heißer Zwischenüberhitzerdampf 20 erzeugt. Dieser heiße Zwischenüberhitzerdampf 20 wird dann, solange er nicht die von der Mitteldruckturbine 22 für deren dauerhaften Betrieb notwendigen Dampfparameter, nämlich Dampfdruck, Dampftemperatur und Dampfmassenstrom, erfüllt, vollständig der Start-up-Bypassverbindungsleitung 16 zugeführt und hier mittels der Dampfkonditioniervorrichtung 18 an die an den Enden/Endbereichen 16a und 16b angeschlossenen Verbraucher bezüglich der dort benötigten Dampfparameter angepasst. Der heiße Zwischenüberhitzerdampf 20 wird demnach über das Ende 16a der Hochdruckvorwärmung 12 und mittels des Endes 16b über die Hilfsdampfschiene 13 und die Leitung 17 dem Speisewasserbehälter 10 zugeführt, so dass der heiße Zwischenüberhitzerdampf 20 für die Speisewasservorwärmung genutzt wird. Sollte während der Start- und Anfahrphase des Dampferzeugers 1a die darin produzierte heiße Zwischenüberhitzerdampfmenge größer sein als die, die durch die Start-up-Bypassverbindungsleitung 16 förderbar ist, wird die überschüssige Zwischenüberhitzerdampfmenge der zweiten Bypassleitung 23 und der darin angeordneten Niederdruck-Umleitstation 24 zugeführt. Erst wenn der in der Zwischenüberhitzung 21 des Dampferzeugers 1a erzeugte heiße Zwischenüberhitzerdampf 20 solche Dampfparameter aufweist, dass damit die Mitteldruckturbine 23 ausreichend betriebssicher betrieben werden kann, wird die Start-up-Bypassverbindungsleitung 16 geschlossen und wird der erzeugte heiße Zwischenüberhitzerdampf 20 der Mitteldruckturbine 23 zugeführt.
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In analoger Weise wird der erzeugte Frischdampf 4 dann, wenn er die für einen dauerhaften Betrieb der Hochdruckturbine 3 notwendigen Betriebsparameter aufweist, über die Hochdruckturbine 3 geleitet. In analoger Weise wird beim Ausführungsbeispiel nach der 1 der dort erzeugte Frischdampf 4 dann nicht mehr in die dortige Start-up-Bypassverbindungsleitung 16 eingeleitet, wenn der Frischdampf 4 die Dampfparameter aufweist, die für den dauerhaften Betrieb der dortigen Hochdruckturbine 3 bzw. dem Turbosatz 3a notwendig sind.
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Mit den in den 1 und 2 dargestellten Anlagenbestandteilen eines Dampfkraftwerkes lässt sich während der Start- und Anfahrphase des Dampferzeugers 1 oder 1a während des Zeitraums der Start- und Anfahrphase, in welcher der erzeugte Frischdampf 4 (FD) und/oder der heiße Zwischenüberhitzerdampf 20 (HZÜ) die für einen Betrieb der im Wasser/Dampf-Kreislauf 2 stromabwärts der Frischdampferzeugung 19 und/oder der heißen Zwischenüberhitzerdampferzeugung 21 angeordneten Turbinen 3, 23 erforderlichen Dampfparameter nicht erfüllt/erfüllen, zunächst die gesamte übertragbare im Frischdampf 4 oder heißen Zwischenüberhitzerdampf 20 enthaltene Wärmenergie für eine Speisewasservorwärmung nutzen. Bei einem kohlebefeuerten Dampferzeuger 1, 1a eines Dampfkraftwerks der 800 MW-Klasse dauert diese Start- oder Anfahrphase zwischen 30 und 200 Minuten. Nach einer solchen Zeitspanne während des Anfahrvorganges oder des Start-up-Prozesses der Dampferzeuger 1 oder 1a befindet sich der Frischdampf 4 dann üblicherweise in einem Druck- und Temperaturbereich von ca. 110 bar und 450°C, der ausreicht um die Hochdruckturbine 3 damit dauerhaft betreiben zu können. Während dieser Start- und Anfahrphase wird der gesamte erzeugte Frischdampf 4 bei dem Dampferzeuger 1 ohne Zwischenüberhitzung nach der 1 und wird der gesamte erzeugte heiße Zwischenüberhitzerdampf 20 (HZÜ) bei dem Dampferzeuger 1a mit Zwischenüberhitzer gemäß Ausführungsform nach der 2 zunächst vollständig der Start-up-Bypassverbindungsleitung 16 und mittels dieser vollständig einer der Speisewassererwärmung dienenden Vorrichtung oder Einrichtung, bei den Ausführungsbeispielen der Hilfsdampfschiene 13 und der Hochdruckvorwärmung 12 und von der Hilfsdampfschiene 13 über die Leitung 17 dem Speisewasserbehälter 10, zugeführt. Diese Rückintegration des Wärmeenergiegehaltes des erzeugten Frischdampfes 4 und/oder des erzeugten heißen Zwischenüberhitzerdampfes 20 in die Speisewasservorwärmung erfolgt solange, bis der Frischdampf 4 und/oder der heiße Zwischenüberhitzerdampf 20 die für den Betrieb der jeweils nachgeschalteten Turbine notwendigen Dampfparameter aufweist. Sind diese erreicht oder nahezu annähernd erreicht, wird die Verbindung vom Wasser/Dampf-Kreislauf 2 in die Start-up-Bypassverbindungsleitung 16 langsam geschlossen und werden der Frischdampf 4 im Ausführungsbeispiel nach der 1 und der heiße Zwischenüberhitzerdampf 20 beim Ausführungsbeispiel nach der 2 den jeweils zugeordneten Turbinen 3 oder 22 des Turbosatzes zugeleitet.
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Für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ergeben sich hinsichtlich der Dampfentnahmemenge und der Kessellast, bei der die Frischdampf- oder heiße Zwischenüberhitzerdampfmenge entnommen wird, keine Begrenzungen. Neben den weiter oben bereits angegebenen Vorteilen führt die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens auch zu einer schnelleren Vorwärmung der zur Mitteldruckturbine 22 führenden dampfführenden Leitungen und ergeben sich längere Standzeiten für dickwandige Bauteile des Dampferzeugers. Weiterhin erfordert die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens einen niedrigeren Energieeigenbedarf für den Betrieb eines Kühlturms und von Kühlwasserpumpen, da weniger Dampf in den Kondensator 5 eingeleitet wird. Für im Abgasstrom befindliche DENOX-Anlagen ergeben sich Möglichkeiten für eine frühere Zuschaltung, da im den Dampferzeugern 1 oder 1a jeweils zugeordneten Economizer aufgrund der Speisewasservorerwärmung gegenüber den üblichen Verfahren nach dem Stand der Technik höhere Temperaturen herrschen. Insgesamt ergibt sich ein verbesserter Anlagenwirkungsgrad beim Anfahren der Dampferzeugers 1 und 1a.
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In nicht dargestellter Weise kann der Dampferzeuger 1 oder 1a wie üblich einen Economizer, einen Verdampfer, einen Überhitzer, nämlich den Dampferzeuger 1 oder 1a mit einem bzw. dem Frischdampferzeuger 19, und einen Zwischenüberhitzer, nämlich den heißen Zwischendampfüberhitzer 20, umfassen.
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Bei einem häufigeren Anfahren eines mit dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Betrieb des Dampfkraftwerkes während der Start-up und Anfahrphase eines Dampferzeugers 1, 1a ausgestatteten Kraftwerkes, beispielsweise eines Steinkohlekraftwerkes der 800 Megawatt Klasse, lassen sich betriebswirtschaftliche Vorteile erzielen. So lassen sich bei einem solchen Kraftwerk der 800 MW-Klasse bei einem Kaltstart ca. 7,5 t Heizöl für die Hilfsdampferzeugung einsparen und lässt sich der Startvorgang um 5 bis 10 Minuten verkürzen. Bei einem Warmstart lassen sich ca. 6 t Heizöl einsparen und lässt sich der Startvorgang bzw. der Anfahrvorgang um 5 Minuten verkürzen. Bei einem Heißstart des Dampferzeugers lassen sich ca. 4,5 t Heizöl einsparen und lässt sich der Startvorgang um ca. 5 Minuten verkürzen.
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Das erfindungsgemäße Verfahren kann bei jeder Art von Dampfkraftwerk Anwendung finden. Insbesondere bei Dampferzeugeranlagen zur Stromerzeugung, bei welchen die Turbinen einen Generator 25 zur Stromerzeugung antreiben, wie beispielsweise Braunkohledampferzeugern oder Steinkohledampferzeugern oder Abhitzekesseln und Dampferzeugern von Solarthermieanlagen, ist das erfindungsgemäße Verfahren und die damit verbundene Wärmerückintegration von dem erzeugten Dampf über die Speisewasservorwärmung in das dem Dampferzeuger 1 oder 1a zugeführte Speisewasser von Vorteil.
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Die Länge der jeweiligen Start- und Anfahrphase des Dampfkraftwerks ergibt sich im Wesentlichen aus dem Beginn, zu welchem der erste Brenner des Dampferzeugers 1, 1a gestartet wird (Betätigung des „Feuer-ein”-Startknopfes), und dem Ende, das mit Abschluss der Synchronisierung des Generators 25 der zugeordneten Turbine oder des Turbosatzes (3a, 3b) erreicht ist.
