DE19834196B4 - Speisewasser-Heizsystem für eine Dampfturbine - Google Patents

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Abstract

Speisewasser-Heizsystem zum Heizen von Speisewasser für eine Dampfturbine (103) zum Antrieb eines Stromgenerators (104), die auf der Einlass-Seite mit einem Dampfgenerator (101) und auf der Auslass-Seite mit einem Kondensor (105) verbunden ist, wobei das Speisewasser-Heizsystem (100) umfasst:
– eine Dampfinjektoreinheit (132) mit mehreren, in einem Gehäuse (130) des Speisewasser-Heizsystems seriell angeordneten Dampfinjektoren (136, 137, 138, 139), denen Dampfströme (120, 121, 122, 123) aus der Dampfturbine (103) mit jeweils unterschiedlichem Druck und Speisewasser aus dem Kondensor (105) zugeführt werden, wobei die Dampfinjektoren das aus dem Kondensor (105) zugeführte und mit Dampf aus den jeweils zugeführten Dampfströmen (120, 121, 122, 123) vermischte Speisewasser (109) mit erhöhter Temperatur und erhöhtem Druck abgeben; und
– eine Strahlfliehkraft-Entlüftungseinrichtung (133), die stromabwärts zu den Dampfinjektoren (136, 137, 138, 139) vorgesehen ist, mit
– einer Zuführungseinrichtung (151) zum Zuführen von Speisewasser aus einem Dampfinjektor,
– einer Zuführungseinrichtung (169) zum Zuführen von Dampf aus...

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Speisewasser-Heizsystem zum Heizen von Speisewasser für eine Dampfturbine vorzugsweise zum Antrieb eines Stromgenerators, die auf der Einlass-Seite mit einem Dampfgenerator und auf der Auslass-Seite mit einem Kondensor verbunden ist.
  • Aus der DE 36 16 797 A1 ist eine Speisewasservorrichtung zum Heizen eines ausströmenden Wassers das von einem Kondensor abfließt, und zum Zuführen des geheizten Wassers zu einem Dampfgenerator bekannt, wobei die Speisewasservorrichtung einen Dampfinjektor zum Empfangen eines Antriebsdampfes und zum Erhöhen der Temperatur und des Drucks aufweist.
  • Aus der DE 138 438 ist ein Speisewasser-Heizsystem bekannt, bei welchem ein Dampfgenerator den aus einer Dampfturbine strömenden Antriebsdampf mit dem aus einem Kondensor ausströmenden Wasser vermischt.
  • Ein weiteres herkömmliches Dampfturbinensystem wird im folgenden anhand von 11 der beigefügten Zeichnungen näher beschrieben.
  • Darin wird der von einem Dampferzeuger 1 erzeugte Dampf bei einer Dampfturbine 2A an der Hochdruckseite über eine Hauptdampfleitung 13 zum Antreiben der Dampfturbine 2A an der Hochdruckseite zugeführt.
  • Die Dampfturbine 2A an der Hochdruckseite ist mit einer Dampfturbine 2B an der Niederdruckseite über eine Verbindungsleitung 14 verbunden. In der Mitte der Verbindungsleitung 14 ist ein Heizgerät 11 zum Heizen des Dampfes vorgesehen, der Arbeit in der Dampfturbine 2A verrichtet hat, mit dem durch den Dampferzeuger 1 erzeugten Dampf oder den Turbinenauslaßdampf (turbine bled steam).
  • Der Dampf, der Arbeit in der Dampfturbine 2B auf der Niederdruckseite verrichtet hat, wird in einem Kondensor 3 kondensiert. Für das kondensierte Wasser erfolgt eine Temperatur- und Druckerhöhung mittels einer Druckanhebe-Pumpengruppe 15, Speisewasser-Heizgruppen 6a und 6b und Speisewasserpumpen 5, für eine Rückführung zu dem Dampferzeuger 1 als Speisewasser.
  • Demnach enthält die Speisewasser-Zuführsystemeinrichtung in dem Turbinensystem der Stromversorgungsanlage mehrfach gestufte, mehrfach serielle und große Ausstattungsgegenstände mit Drehbewegung, beispielsweise die Druckanhebepumpen 15 und die Speisewasserpumpen 5, sowie die Speisewasser-Heizgruppen 6a und 6b.
  • 30 der beigefügten Zeichnungen zeigt ein herkömmliches Speisewasser-Heizsystem 300 für einen Siedewasserreaktor. Darin werden eine Hochdruck-Dampfturbine 102 und eine Niederdruck-Dampfturbine 103 durch den von einem Kernreaktor 101 erzeugten Dampf angetrieben, und zwar zum Antreiben eines Generators 104, der mit der Hochdruck-Dampfturbine 102 und der Niederdruck-Dampfturbine 103 verbunden ist. Der Dampf, der in der Niederdruck-Dampfturbine 103 Arbeit verrichtet hat, wird in einem Kondensor 105 kondensiert. Das Kondensat in dem Kondensor 105 wird als Speisewasser 109 zugeführt, und zwar einem Speisewasser-Heizsystem 300 über eine Luftejektorpumpe (absaugende Dampfstrahlpumpe) 107 und einem Kondensatfilter/bzw. eine Entmineralisierungseinheit bzw. eine Brauchwasseraufbereitung 108, mittels einer Niederdruck-Kondensatpumpe 106.
  • Für das Speisewasser 109 erfolgt eine Temperatur- und Druckanhebung mittels des Speisewasser-Heizsystems 300 für eine Zuführung zu einem Hochdruck-Speisewasser-Heizabschnitt 111, so dass Speisewasser mit hoher Temperatur und hohem Druck von dem Hochdruck-Speisewasser-Heizabschnitt 111 zu dem Kernreaktor 101 zugeführt wird. Das Bezugszeichen 310 bezeichnet einen Ablauftank. Zusätzlich bezeichnet das Bezugszeichen 311 eine Niederdruck-Ablaufpumpe, und 110 bezeichnet eine Hochdruck-Kondensatpumpe.
  • Das Speisewasser-Heizsystem 300 enthält drei Leitungen A, B, C von Heizgeräten vom Wärmetauschertyp, die parallel vorgesehen sind. Jede der Leitungen A, B, C enthält vier Niederdruck-Speisewasser-Heizgeräte vom Wärmetauschertyp 301, die seriell verbunden sind. Demnach weist das Speisewasser-Heizsystem 300 insgesamt zwölf Niederdruck-Speisewasser-Heizgeräte 301 auf.
  • Auslaßdampfströme 303, 304, 305, 306, die von der Niederdruck-Dampfturbine 103 abgeleitet sind, werden dem in vier Stufen seriell verbundenen Niederdruck-Speisewasser-Heizgeräten 301, 301, 301, 301 der jeweiligen Leitungen zugeführt. Bei Durchführung des Nennbetriebs beträgt der Druck des Auslassdampfes 303 bei der ersten Stufe 0,05 MPa, und der Druck bei der zweiten Stufe für den Auslaßdampf 304 beträgt 0,1 MPa. Zusätzlich beträgt der Druck für den Auslaßdampf 305 bei der dritten Stufe 0,21 MPa, und der Druck bei der vierten Stufe für den Auslaßdampf 306 beträgt 0,4 MPa. Jedes der Niederdruck-Speisewasser-Heizgeräte 301 weist einen Durchmesser von ungefähr 2 m auf und eine Länge von ungefähr 14 m. Wie in 31 gezeigt, wird das Niederdruck-Speisewasser-Heizgerät 301 als ein Zapfenheizgerät (neck heater) 307 eingesetzt. Vier Zapfenheizgeräte 307 für jede Leitung sind am oberen Abschnitt des Kondensors 105 vorgesehen. Wie in 32 gezeigt, enthält das Niederdruck-Speisewasser-Heizgerät 301, das als Zapfenheizgerät 307 dient, mehrere zehntausend Wärmeübertragungsleitungen aus rostfreiem Stahl pro Heizgerät. Demnach wird Chrom als eine Komponente von rostfreiem Stahl als Chromion in das Speisewasser eluiert, und es tritt in den Kernreaktor 101 so ein, daß es an Ausrüstungsgegenständen des Reaktors anhaftet, und die Wärmeübertragungsleitungen selbst verschlechtern sich so, daß die Wärmeübertragungsleitungen jeweils nach ungefähr 20 Jahren auszutauschen sind. Die Austauscharbeit erfordert ungefähr ein halbes Jahr, da die Zapfenheizgeräte 307 aus dem oberen Abschnitt des Kondensors für den Austausch des Wärmetauschers heraus zu sehen sind. Der Elektrizitätswert gemäß dem Umfang der Elektrizität, der von der Reaktoreinheit während eines halben Jahres erzeugt wird, erreicht ungefähr 30 Milliarden Yen. Demnach ist ein Stoppen der Anlage während einer längeren Zeitdauer im Hinblick auf die Gesamtlaufzeitkosten der Anlage nicht wünschenswert. Da sich zusätzlich die Installationshöhe der Zapfenheizgeräte 207 zu der Höhe des Kondensors 105 durch Einsatz der Zapfeneinsatzgeräte 307 addiert, ist die Installationshöhe der hierauf abgesetzten Turbine 103 und die Höhe eines Turbinengebäudes 309 (vgl. 29(a)) erhöht.
  • Die Speisewasser-Versorgungssystemeinrichtung in dem Turbinensystem der Stromversorgungsanlage enthält mehrstufige, mehrfach seriell verbundene große sich drehende Ausrüstungsgegenstände, beispielsweise Druckanhebepumpen und Speisewasserpumpen und Speisewasser-Heizgerätegruppen. Demnach besteht ein Problem dahingehend, daß selbst bei Verbesserung der Zuverlässigkeit jedes Ausrüstungsgegenstands sich die Rate für das Auftreten einer Fehlfunktion insgesamt zwingend erhöht, da die Einrichtung eine Vielzahl von Ausrüstungsgegenständen aufweist.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Speisewasser-Heizsystem der eingangs genannten Art zu schaffen, das bei einem vergleichsweise einfachen und raumsparenden Aufbau einen hohen Wirkungsgrad und eine einfache Wartung ermöglicht.
  • Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit einem Speisewasser-Heizsystem mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
  • Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
  • Das erfindungsgemäße Speisewasser-Heizsystem, bei dem Temperatur und Druck des Speisewassers unter Einsatz eines Dampfes erhöht werden, enthält einen Dampfgenerator, mit einer Speisewasservorrichtung zum Heizen von ausströmendem Wasser, das von dem Kondensor abfließt, zum Zuführen des geheizten Wassers zu dem Dampfgenerator, derart, daß die Speisewasservorrichtung einen Dampfinjektor aufweist, und zwar zum Empfangen eines Antriebsdampfs und des ausströmenden Wassers und zum Mischen des ausströmenden Wassers mit dem Antriebsdampf zum Erhöhen der Temperatur und des Drucks der Mischung.
  • Bei diesem Speisewasser-Heizsystem kann der Antriebsdampf ein von der Dampfturbine extrahierter Auslaßdampf sein.
  • Die Speisewasser-Vorrichtung kann enthalten eine von einer eingangsseitigen Leitung des Dampfgenerators abzweigende Abzweigleitung; eine Druckreduziervorrichtung zum Sieden eines Speisewassers, das über die Abzweigleitung zugeführt wird, unter reduziertem Druck; und einen Kondensatsammler für eine Gas-Flüssigkeits-Abscheidung des in der Druckreduziervorrichtung unter reduziertem Druck gesiedeten Speisewassers, derart, daß der Antriebsdampf ein durch den Kondensatsammler erzeugter Dampf ist.
  • Die Speisewasser-Vorrichtung kann enthalten ein Speisewasser-Heizgerät, das zwischen einer Eingangsseite des Dampfgenerators und dem Dampfinjektor vorgesehen ist; eine Druckreduziervorrichtung zum Sieden eines Ablaufs des Speisewasser-Heizgeräts unter reduziertem Druck; und einen Kondensatsammler für eine Gas-Flüssigkeits-Abscheidung des in der Druckreduziervorrichtung unter reduziertem Druck gesiedeten Speisewassers, derart, daß der Antriebsdampf ein durch den Kondensatsammler erzeugter Dampf ist.
  • Die Dampfturbine kann eine Turbine auf der Hochdruckseite enthalten, sowie eine stromaufwärts der Turbine auf der Hochdruckseite angeordnete Turbine an der Niederdruckseite, sowie ein dampfabscheidendes Heizgerät für einen Feuchtigkeitsgehalt, das einen Abscheider oder ein Heizelement für einen Feuchtigkeitsgehalt enthält, und das zwischen der Hochdruckturbine und der Niederdruckturbine angeordnet ist, und die Speisewasservorrichtung kann eine Druckreduziervorrichtung zum Sieden eines Ablaufs des den Feuchtigkeitsgehalt abtrennenden Heizgeräts mit reduziertem Druck, sowie einen Kondensatsammler für eine Gas-Flüssigkeits-Trennung eines durch die Druckreduziervorrichtung mit reduziertem Druck gesichteten Speisewassers, derart, daß der Antriebsdampf ein von dem Kondensatsammler erzeugter Dampf ist.
  • Die Speisewasservorrichtung kann enthalten eine Abzweigleitung zum Zuführen eines Wassers in den Dampfgenerator als Abzweigwasser; eine Druckreduziervorrichtung zum Sieden eines über die Abzweigleitung eingeführten Speisewassers unter reduziertem Druck; und einen Kondensatsammler für eine Gas-Flüssigkeits-Trennung des durch die Druckreduziervorrichtung unter reduziertem Druck gesiedeten Speisewassers, derart, daß der Antriebsdampf ein durch den Kondensatsammler erzeugter Dampf ist.
  • Das Speisewasser-Heizsystem kann ferner enthalten eine Speisewasserpumpe, die parallel zu dem Dampfinjektor zum Empfangen des ausströmenden Wassers vorgesehen ist; und einen stromabwärts zu dem Dampfinjektor und der Speisewasserpumpe vorgesehenes Speisewasser-Heizgerät.
  • Die Speisewasservorrichtung kann eine Regelvorrichtung zum Regeln des Drucks oder der Temperatur des bei dem Dampfinjektor eingegebenen ausströmenden Wassers aufweisen.
  • Die Regelvorrichtung kann eine geregeltes Speisewasser- Heizgerät zum Heizen des ausströmenden Wassers aufweisen, sowie einen geregelten Dampfinjektor zum Empfangen eines Auslassstroms, der von der Dampfturbine als Antriebsdampf durch Extrahieren gewonnen wird. Zusätzlich kann ein durch das geregelte Speisewasser-Heizgerät geheiztes Speisewasser bei dem geregelten Dampfinjektor eingegeben werden, und das von dem geregelten Dampfinjektor ausgegebene Speisewasser kann bei dem Dampfinjektor als ausströmendes Wasser eingegeben werden, nachdem es durch das geregelte Speisewasser-Heizgerät erwärmt ist.
  • Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird geschaffen eine Dampfinjektoreinheit zum Empfangen mehrerer Auslaßdampfströme mit unterschiedlichen Drücken, die von der Dampfturbine extrahiert sind, sowie eines ausströmenden Wassers, das von dem Kondensor abfließt, zum Mischen des ausströmenden Wassers mit den mehreren Auslaßdampfströmen zum Anheben der Temperatur und des Drucks einer Mischung des ausströmenden Wassers mit den mehreren Auslaßdampfströmen zum Entlüften und Ableiten der Mischung mit erhöhter Temperatur und erhöhtem Druck, derart, daß die Dampfinjektoreinheit enthält einen mehrstufigen Dampfinjektor mit mehreren Dampfinjektoren, die seriell verbunden sind, zum Empfangen eines der Auslaßdampfströme und eines Speisewassers zum Mischen eines der mehreren Auslaßdampfströme mit dem Speisewasser zum Anheben der Temperatur und des Drucks einer Mischung aus dem einen der Auslaßdampfströme und dem Speisewasser zum Ableiten der Mischung mit erhöhter Temperatur und erhöhtem Druck; ein zylindrisches Gehäuse zum Aufnehmen des mehrstufigen Dampfinjektors hierin; und einen Strahlfliehkraftentlüfter, der stromabwärts zu den mehrstufigen Dampfinjektor vorgesehen ist, zum Empfangen eines von dem mehrstufigen Dampfinjektor abgeleiteten Speisewassers und der Auslaßdampfströme und zum Anwenden einer Fliehkraft auf das Speisewasser und die Auslaßdampfströme zum Entlüften des Speisewassers für eine räumliche Trennung eines entlüfteten Speisewassers von den Auslaßdampfströmen und für ein Ableiten des entlüfteten Speisewassers.
  • In diesem Speisewasser-Heizsystem kann der mehrstufige Dampfinjektor enthalten einen Dampfinjektor einer ersten Stufe, der bei einer ersten Stufe vorgesehen ist, zum Empfangen eines Auslaßdampfstroms mit minimalem Druck von den mehreren Auslaßdampfströmen; und einen Dampfinjektor einer letzten Stufe, der bei einer letzten Stufe vorgesehen ist, zum Empfangen eines Auslaßdampfstroms mit dem maximalen Druck bei den mehreren Auslaßdampfströmen, derart, daß der Dampfinjektor der ersten Stufe enthält eine Wasserstrahldüse für die erste Stufe zum Aufnehmen des ausströmenden Wassers und zum Ausstoßen des ausströmenden Wassers; eine Dampfdüse für die erste Stufe zum Empfangen des Auslaßdampfstroms mit dem minimalen Druck an der Außenseite des ausströmenden Wassers, das an der Wasserstrahldüse für die erste Stufe ausgestoßen wird; und eine Mischdüse für die erste Stufe zum Mischen des von der Wasserstrahldüse für die erste Stufe ausgestoßenen ausströmenden Wassers mit dem von der Dampfdüse für die erste Stufe empfangenen Auslaßdampfstrom mit minimalem Druck zum Ausstoßen eines Speisewassers mit erhöhter Temperatur und erhöhtem Druck, und derart, daß der Dampfinjektor der letzten Stufe enthält: eine Wasserstrahldüse für die letzte Stufe zum Empfangen und Ausstoßen des Speisewassers mit erhöhter Temperatur und erhöhtem Druck; eine Dampfdüse für die letzte Stufe zum Empfangen des Auslaßdampfstroms mit dem maximalen Druck von der Innenseite des von der Wasserstrahldüse für die letzte Stufe ausgestoßenen Speisewassers; und eine Mischdüse für die letzte Stufe zum Mischen des von der Wasserstrahldüse für die letzte Stufe ausgestoßenen Speisewassers mit dem durch die Dampfdüse für die letzte Stufe empfangenen Auslaßdampfstrom mit dem maximalen Druck, zum Ausstoßen eines Speisewassers mit erhöhter Temperatur und erhöhtem Druck.
  • Der mehrstufige Dampfinjektor kann ferner einen Mittenstufen-Dampfinjektor enthalten, der zwischen dem Dampfinjektor der ersten Stufe und dem Dampfinjektor der letzten Stufe vorgesehen ist, und zwar zum Empfangen eines Auslaßdampfs mit einem mittleren Druck der mehreren Auslaßdampfströmungen.
  • Die Wasserstrahldüse für die erste Stufe des Dampfinjektors der ersten Stufe kann so vorgesehen sein, daß sie in Axialrichtungen relativ zu anderen Abschnitten des mehrstufigen, in dem zylindrischen Behälter aufgenommenen Dampfinjektors beweglich ist.
  • Der Druck bei jedem der mehreren Auslaßdampfströmungen kann gleich einem Druck der mehreren Auslaßdampfströmungen sein, die einem üblichen Speisewasser-Heizsystem mit einem Speisewasser-Heizgerät vom Wärmetauschertyp sind.
  • Der Strahlfliehkraftentlüfter kann enthalten eine Entlüftungsstrahldüse zum Empfangen eines von dem mehrstufigen Dampfinjektor abgeleiteten Speisewassers und zum Umsetzen des Speisewassers in ein Wassertröpfchenfluid, das eine Aggregation von Wassertröpfchen darstellt; eine Diffusor, über den das Wassertröpfchenfluid und der Auslaßdampfstrom geführt werden können, zum Entlüften des Wassertröpfchenfluids mittels des Auslaßdampfstroms zum Anheben des Drucks des entlüfteten Wassertröpfchenfluids und des Dampfstroms für ein Ableiten des entlüfteten Wassertröpfchenfluids und des Dampfstroms; und eine Fliehkraft-Trennvorrichtung zum Ausüben einer Fliehkraft auf eine Mischung von Wasser und Dampf mit dem Wassertröpfchenfluid und dem Auslaßdampfstrom, die in den Diffusor abgeleitet sind, zum räumlichen Trennen des Wassers von dem Dampf.
  • Die Entlüftungsstrahldüse kann so vorgesehen sein, daß sie von einem Kopfabschnitt des zylindrischen Behälters vorsteht.
  • Die Entlüftungsstrahldüse kann enthalten eine von der Mitte des Mittenabschnitts des zylindrischen Behälters in Axialrichtung des zylindrischen Behälters vorstehende Mittendüse; und Randdüsen, die so angeordnet sind, daß sie die Mittendüse umgeben, und die so vorstehen, daß sie hinsichtlich der Axialrichtung des zylindrischen Behälters geneigt sind.
  • Der Diffusor kann eine zylindrische geradlinige Leitung in der Nähe der Entlüftungsstrahldüse aufweisen, sowie eine Trompetenform bei einem Einlaß der geraden Leitung.
  • Die Fliehkraft-Trennvorrichtung kann eine schenkelförmig gebogene Leitung aufweisen, die so geformt ist, daß eine Mischung aus Wasser und Dampf mit dem Wassertröpfchenfluid und der Auslaßdampfströmung entlang der Innenwandoberfläche der gebogenen Leitung strömt.
  • Der Strahlfliehkraftentlüfter kann enthalten eine Rückführleitung zum Rückführen des Dampfs, der räumlich durch die Fliehkraft-Trennvorrichtung bei einer Einlaßseite des Diffusors abgetrennt ist; und eine gebogene Leitung zum Ableiten eines entlüfteten Dampfs mit einem nicht kondensierten Gas an den Kondensor oder eine Niederdruckturbinenstufe.
  • Der Auslaßdampfstrom, der bei dem Strahlfliehkraftentlüfter eingegeben wird, kann ein Auslaßdampf mit einem maximalen Druck der mehreren Auslaßdampfströme sein.
  • Der Strahlfliehkraftentlüfter kann eine Dampfstrahldüse für die Eingabe des Auslaßdampfstroms bei dem Diffusor enthalten, derart, daß die Dampfstrahldüse an einer Seitenwand des Diffusors montiert ist und eine Auslaßrichtung der Dampfstrahldüse eine Axialrichtung des Diffusors ist.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird geschaffen ein Speisewasser-Heizsystem zum Heizen eines Speisewassers für eine Stromversorgungsanlage mit einer Dampfturbine, einem Kondensor und einem Dampfgenerator, derart, daß das Speisewasser-Heizsystem enthält ein Dampfinjektorsystem zum Empfangen mehrerer Auslaßdampfströme mit unterschiedlichen Drücken, die von einer Dampfturbine durch Extraktion gewonnen werden, und eines ausströmenden von dem Kondensor abgeleiteten Wassers, und zwar zum Mischen des ausströmenden Wassers mit den mehreren Auslaßdampfströmen zum Anheben der Temperatur und des Drucks einer Mischung des ausströmenden Wassers mit den mehreren Auslaßdampfströmen zum Entlüften und Ableiten der Mischung mit erhöhter Temperatur und erhöhtem Druck, derart,daß das Dampfinjektorsystem enthält ein zylindrisches Gehäuse; mehrere Dampfinjektoreinheiten, die in dem Gehäuse parallel zueinander vorgesehen sind; und eine Auslaßdampfstrom-Versorgungsleitung, die in dem Gehäuse vorgesehen ist, und zwar zum Zuführen mehrerer Auslaßdampfströme mit unterschiedlichen Drücken, die von der Dampfturbine durch Extraktion gewonnen werden, zu jeder der mehreren Dampfinjektoreinheiten, und derart, daß jede der Dampfinjektoreinheiten enthält: einen mehrstufigen Dampfinjektor mit mehreren seriell verbundenen Dampfinjektoren zum Empfangen eines von mehreren Dampfauslaßströmen und eines Speisewassers zum Mischen des einen der mehreren Auslaßdampfströme mit dem Speisewasser zum Anheben der Temperatur und des Drucks einer Mischung des einen der mehreren Auslaßdampfströme und des Speisewassers zum Ableiten der Mischung mit erhöhter Temperatur und erhöhtem Druck; ein zylindrisches Gehäuse zum Aufnehmen des mehrstufigen Dampfinjektors hierin; und einen stromabwärts von dem mehrstufigen Dampfinjektor vorgesehenen Strahlfliehkraftentlüfter zum Empfangen eines von dem mehrstufigen Strahlinjektor abgeleiteten Speisewassers und der Auslaßdampfströme zum Ausüben einer Fliehkraft auf das Speisewasser und die Auslaßdampfströme und zum Entlüften des Speisewassers, damit ein entlüftetes Speisewasser räumlich von den Auslaßdampfströmen getrennt und das entlüftete Speisewasser abgeleitet wird.
  • In diesem Speisewasser-Heizsystem kann der mehrstufige Dampfinjektor enthalten einen Dampfinjektor einer ersten Stufe, der bei einer ersten Stufe vorgesehen ist, zum Empfangen eines Auslaßdampfstroms mit einem minimalen Druck der mehreren Auslaßdampfströme; und einen Dampfinjektor einer letzten Stufe, der bei einer letzten Stufe vorgesehen ist, zum Empfangen eines Auslaßdampfstroms mit einem maximalen Druck der mehreren Auslaßdampfströme, derart, daß der Dampfinjektor der ersten Stufe enthält eine Wasserstrahldüse für die erste Stufe zum Empfangen des ausströmenden Wassers und zum Ausstoßen des ausströmenden Wassers; eine Dampfdüse für die erste Stufe zum Empfangen des Auslaßdampfstroms mit dem minimalen Druck ausgehend von der Außenseite des ausströmenden Wassers, das von der Wasserstrahldüse für die erste Stufe ausgestoßen wird; und eine Mischdüse für die erste Stufe zum Mischen des von der Wasserstrahldüse für die erste Stufe ausgestoßenen ausströmenden Wassers mit dem durch die Dampfdüse der ersten Stufe empfangenen Auslaßdampfstrom mit minimalem Druck zum Ausstoßen eines Speisewassers mit erhöhter Temperatur und erhöhtem Druck, derart, daß der Dampfinjektor der letzten Stufe enthält eine Wasserstrahldüse für die letzte Stufe zum Empfangen und zum Ausstoßen des Speisewassers mit erhöhter Temperatur und erhöhtem Druck; eine Dampfdüse für die letzte Stufe zum Empfangen des Auslaßdampfstroms mit maximalem Druck von der Innenseite des von der Wasserstrahldüse für die letzte Stufe ausgestoßenen Speisewassers; und eine Mischdüse für die letzte Stufe zum Mischen des von der Wasserstrahldüse für die letzte Stufe ausgestoßenen Speisewassers mit dem Auslaßdampfstrom mit dem maximalen Druck, der von der Dampfdüse für die letzte Stufe empfangen wird, und zwar zum Ausstoßen eines Speisewassers mit erhöhter Temperatur und erhöhtem Druck.
  • Der Strahlfliehkraftentlüfter kann enthalten eine Entlüftungsstrahldüse zum Empfangen eines Speisewassers, das von dem mehrstufigen Dampfinjektor abgeleitet wird, zum Umsetzen des Speisewassers in ein Wassertröpfchenfluid, das eine Aggregation von Wassertröpfchen darstellt; einen Diffusor, der ermöglicht, daß das Wassertröpfchenfluid und der Auslaßdampfstrom hierüber geführt werden, und zwar zum Entlüften des Wassertröpfchenfluids mittel dem Auslaßdampfstrom zum Anheben des Drucks des entlüfteten Wassertröpfchenfluids und des Auslaßdampfstroms zum Ableiten des entlüfteten Wassertröpfchenfluids und des Auslaßdampfstroms; und eine Fliehkraft-Trennvorrichtung zum Ausüben einer Fliehkraft auf eine Mischung von Wasser und Dampf mit dem Wassertröpfchenfluid und dem Auslaßdampfstrom, die von dem Diffusor abgeleitet werden, zum räumlichen Trennen des Wassers von dem Dampf.
  • Das Gehäuse kann horizontal angeordnet sein und direkt an einem Gehäuseboden durch starre Montagefixierungen unter Einsatz von Ankerbolzen fixiert sein.
  • Das Gehäuse kann einen abnehmbaren einlaßseitigen Deckel aufweisen, an dem eine Zuführdüse und ein Düsenantriebsstellglied montiert sind, derart, daß die Zuführdüse das ausströmende Wasser der Dampfinjektoreinheit zuführt und das Düsenantriebsstellglied die Wasserstrahldüse für die erste Stufe des Dampfinjektors der ersten Stufe in axialer Richtung bewegt, und zwar im Hinblick auf die Mischdüse der ersten Stufe des Dampfinjektors der ersten Stufe, der in dem zylindrischen Gehäuse aufgenommen ist.
  • Das Gehäuse kann einen abnehmbaren außenseitigen Deckel aufweisen, an der Dampfinjektor des Strahlfliehkraftentlüfters montiert ist, derart, daß eine Außenseite des Diffusors von dem außenseitigen Deckel vorsteht.
  • Das Gehäuse kann einen abnehmbaren außenseitigen Deckel aufweisen, und es ist möglich, den in dem zylndrischen Behälter aufgenommenen mehrstufigen Dampfinjektor aus dem Gehäuse dann herauszuziehen, wenn der außenseitige Deckel abgenommen ist.
  • Das Gehäuse kann einen abgeschlossenen Behälterabschnitt aufweisen, zum Bilden eines Teils einer Außenseite hiervon, derart, daß die Entlüftungsstrahldüse in dem Behälterabschnitt angeordnet ist, der einlaßseitige Abschnitt des Diffusors in dem Behälterabschnitt so angeordnet ist, daß er beabstandet zu einem Vorderabschnitt der Entlüftungsstrahldüse angeordnet ist, und der Strahlfliehkraftentlüfter eine Rückführdampfleitung aufweist, zum Rückführen des Dampfes, der räumlich durch die Fliehkrafttrennvorrichtung von dem Behälterabschnitt getrennt ist.
  • Das Speisewasser-Heizsystem kann ferner einen Puffertank zum Speichern eines entlüfteten Speisewassers enthalten, das von den mehreren Dampfinjektoreinheiten abgegeben wird, und das in dem Puffertank gespeicherte Wasser wird dem Dampfgenerator über eine Hochdruck-Kondensatpumpe zugeführt.
  • Das Speisewasser-Heizsystem kann ferner einen Puffertank enthalten, zum Speichern eines entlüfteten Speisewassers, das von den mehreren Dampfinjektoreinheiten abfließt, derart, daß die Fliehkraft-Trennvorrichtung an einer Innenwandoberfläche des Puffertanks gebildet ist.
  • Das Speisewasser-Heizsystem kann ferner eine Speisewasser-Bypaßvorrichtung enthalten, und zwar zum Zuführen eines Speisewassers zudem Dampfgenerator dann, wenn das Dampfinjektorsystem nicht betriebsbereit ist.
  • Das Speisewasser-Heizsystem kann ferner eine Einführsteuervorrichtung enthalten, und zwar zum Einführen des Dampfinjektorsystems in das Speisewassersystem dann, wenn eine Last der Stromversorgungsanlage eine vorbestimmte Last erreicht, nachdem die Stromversorgungsanlage gestartet ist.
  • Die Einführsteuervorrichtung kann eine Vorrichtung zum Einführen der mehreren Auslaßdampfströme als Auslaßdampfströme einer Hochdruckturbine in das Dampfinjektorsystem über ein Strömungsregelventil enthalten, wodurch das Dampfinjektorsystem in das Speisewassersystem dann eingeführt wird, wenn die Stromversorgungsanlage mit einer niedrigeren Last als der vorbestimmten Last betrieben wird.
  • Das Speisewasser-Heizsystem kann ferner eine Wasserüberlauf-Strömungssteuervorrichtung zum Minimieren einer Wasserüberlauf-Strömungsrate enthalten, in Übereinstimmung mit einer Differenz zwischen einer Summe einer Speisewasser-Strömungsrate eines dem mehrstufigen Dampfinjektor zugeführten Speisewassers sowie einer Dampfströmungsrate des Auslaßdampfes, der dem mehrstufigen Dampfinjektor zugeführt wird, und einer Abfließströmungsrate eines ausströmenden Wassers.
  • Die Wasserüberlauf-Strömungssteuervorrichtung kann enthalten eine Vorrichtung zum Messen der Speisewasser-Strömungsrate; eine Vorrichtung zum Messen der Dampfströmungsrate; eine Vorrichtung zum Messen der Ableitströmungsrate; eine Überlaufwasser-Strömungsberechnungsvorrichtung zum Berechnen der Überlaufwasser-Strömungsrate auf der Grundlage von Ergebnissen, die durch die Vorrichtung zum Messen der Speisewasser-Strömungsrate abgeleitet sind, sowie die Vorrichtung zum Messen der Dampfströmungsrate und die Vorrichtung zum Messen der Ableitströmungsrate; und eine Regelvorrichtung zum Regeln der Speisewasser-Strömungsrate und der Dampfströmungsrate auf der Grundlage eines Ergebnisses der Überlaufwasser-Strömungsberechnungsvorrichtung.
  • Das Speisewasser-Heizsystem kann ferner eine Speisewasser-Strömungsregelvorrichtung zum Regeln einer Speisewasser-Strömungsrate enthalten, und zwar für ein Speisewasser, das dem mehrstufigen Dampfinjektor zugeführt wird, derart, daß die Speisewasser-Regelvorrichtung eine Vorrichtung zum Steuern einer Rückführgeschwindigkeit bei einer stromaufwärts des Dampfinjektorsystems vorgesehenen Niederdruck-Kondensatpumpe enthält.
  • Das Speisewasser-Heizsystem kann ferner eine Speisewasser-Strömungsregelvorrichtung enthalten, und zwar zum Regeln einer Speisewasser-Strömungsrate eines Speisewassers, das dem mehrstufigen Dampfinjektor zugeführt wird, derart, daß die Speisewasser-Regelvorrichtung ein Strömungsregelventil enthält, das stromaufwärts von dem Dampfinjektorsystem zum Regeln einer Strömungsrate des ausströmenden Wassers vorgesehen ist.
  • Das Speisewasser-Heizsystem kann ferner eine Speisewasser-Strömungsregelvorrichtung enthalten, zum Regeln einer Speisewasser-Strömungsrate gemäß einer Strömungsrate für das Zuführen zu dem mehrstufigen Dampfinjektor, derart, daß die Speisewasser-Strömungsregelvorrichtung enthält: eine hohle Rohrleitung zum Regeln, die in Axialrichtung in der Wasserstrahldüse für die erste Stufe des Dampfinjektors der ersten Stufe zum Angleichen einer Öffnungsgröße eines Auslasses der Wasserstrahldüse der ersten Stufe beweglich ist, derart, daß das ausströmende Wasser der hohlen Rohrleitung zum Regeln zugeführt wird; sowie ein Düsenantriebsstellglied zum Bewegen der hohlen Rohrleitung zum Regeln entlang der Axialrichtung.
  • Der zylindrische Behälter kann eine Ablauföffnung zum Ableiten von Überlaufwasser enthalten, sowie eine Entlüftungsleitung zum Rückführen des abgeleiteten Überlaufwassers von der Ablauföffnung zu dem Kondensor oder einer Niederdruckstufe der Dampfturbine über eine Öffnung oder ein Rückschlagventil, zum Entlüften des Überlaufwassers.
  • Das Speisewasser-Heizsystem kann ferner eine Entlüftungsleitung enthalten, zum Rückführen eines Teils eines Speisewassers, das von dem Strahlfliehkraftentlüfter zu dem Kondensor über eine Öffnung oder ein Rückschlagventil abfließt und zum Entlüften des Teils des Speisewassers.
  • Der zylindrische Behälter kann eine Ablauföffnung für ein Abfließen eines Überlaufwassers enthalten, sowie eine Rückführleitung zum Rückführen des über die Ablauföffnung abfließenden Überlaufwassers zu dem Kondensor oder einen Kondensatspeichertank über eine Öffnung oder ein Rückschlagventil.
  • Das Speisewasser-Heizsystem kann ferner enthalten einen Puffertank zum Speichern eines entlüfteten und von den mehreren Dampfinjektoreinheiten abgeleiteten Speisewassers; eine Speisewasser-Strömungsregelvorrichtung zum Regeln einer Speisewasser-Strömungsrate von einem dem mehrstufigen Dampfinjektor zugeführten Speisewasser; und eine Speichervolumen-Meßvorrichtung zum Messen eines. Speichervolumens eines in dem Puffertank gespeicherten Speisewassers, derart, daß die Speisewasser-Strömungsregelvorrichtung eine Umlaufgeschwindigkeit einer Niederdruck-Kondensatpumpe steuert, die stromaufwärts zu dem Dampfinjektorsystem vorgesehen ist, oder ein Strömungsregelventil, das stromaufwärts zu dem Dampfinjektorsystem vorgesehen ist, und zwar zum Regeln einer Strömungsrate des ausfließenden Wassers, und zwar auf der Grundlage eines gemessenen Ergebnisses der Speichervolumen-Meßvorrichtung derart, daß das Speichervolumen ein vorgegebenes Volumen einnimmt.
  • Das Speisewasser-Heizsystem kann ferner eine Hilfsdampfleitung enthalten, die über eine Öffnung oder ein Rückschlagventil mit einer Dampfzuführleitung verbunden ist, und zwar zum Zuführen der mehreren Auslaßdampfströme zu dem Dampfinjektorsystem für ein Zuführen eines Hauptdampfstroms zu dem Dampfinjektorsystem dann, wenn ein Turbinenschnellschluß (turbine trip) durchgeführt wird.
  • Die Außenoberfläche des Gehäuses kann mit einem Schutzelement eines wärmeisolierenden Materials oder eines schallabsorbierenden Materials abgedeckt sein.
  • Gemäß einem zusätzlichen weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird geschaffen ein Speisewasser-Heizsystem enthaltend mehrere seriell angeordnete Dampfinjektorsysteme zum Empfangen mehrerer Auslaßdampfströme mit unterschiedlichen Drücken, die von der Dampfturbine durch Extraktion gewonnen werden, sowie eines ausfließenden Wassers, das von dem Kondensor abgeleitet wird, zum Mischen des ausfließenden Wassers mit den mehreren Dampfströmen zum Anheben der Temperatur und des Drucks einer Mischung des ausströmenden Wassers mit den mehreren Auslaßdampfströmen und zum Entlüften und Ableiten der Mischung mit erhöhter Temperatur und erhöhtem Druck, derart, daß jedes der Dampfinjektorsysteme enthält ein zylindrisches Gehäuse; mehrere in dem Gehäuse parallel zueinander vorgesehen Dampfinjektoreinheiten; und eine in dem Gehäuse vorgesehene Auslaßdampf-Zuführleitung zum Zuführen mehrerer Auslaßdampfströme mit unterschiedlichen Drücken, die von der Dampfturbine durch Extraktion gewonnen werden, zu jeder der mehreren Dampfinjektoreinheiten, derart, daß jede Dampfinjektoreinheit die mehreren Auslaßdampfströme von der Auslaßdampfzuführleitung empfängt, sowie ein von dem Kondensor abgeleitetes ausströmendes Wasser, zum Mischen des ausströmenden Wassers mit den mehreren Auslaßdampfströmen und zum Anheben der Temperatur und des Drucks der Mischung des ausströmenden Wassers mit den mehreren Auslaßdampfströmen zum Entlüften und Ableiten der Mischung mit erhöhter Temperatur und erhöhtem Druck, und derart, daß jede der Dampfinjektoreinheiten enthält einen mehrstufigen Dampfinjektor mit mehreren seriell verbundenen Dampfinjektoren zum Empfangen eines der mehreren Auslaßdampfströme und eines Speisewassers und zum Mischen des einen der mehreren Auslaßdampfströme mit dem Speisewasser zum Anheben der Temperatur und des Drucks einer Mischung des einen der mehreren Auslaßdampfströme und des Speisewassers und zum Ableiten der Mischung mit erhöhter Temperatur und erhöhte Druck; ein zylindrisches Gehäuse zum Aufnehmen des mehrstufigen Dampfinjektors hierin; und einen stromabwärts zu dem mehrstufigen Dampfinjektor vorgesehenen Strahlfliehkraftentlüfter zum Empfangen eines von dem mehrstufigen Dampfinjektor abgeleiteten Speisewassers und der Auslaßdampfströme zum Ausüben einer Fliehkraft auf das Speisewasser und die Dampfströme und zum Entlüften des Speisewassers, zum räumlichen Trennen eines entlüfteten Speisewassers von den Auslaßdampfströmen und zum Ableiten des entlüfteten Speisewassers.
  • Bei diesen Speisewasser-Heizsystem kann der mehrstufige Dampfinjektor enthalten: einen Dampfinjektor einer ersten Stufe, der bei einer ersten Stufe vorgesehen ist, und zwar zum Empfangen eines Auslaßdampfstroms mit dem minimalen Druck bei den mehreren Auslaßdampfströmen; und einen Dampfinjektor einer letzten Stufe, der bei einer letzten Stufe vorgesehen ist, und zwar zum Empfangen eines Auslaßdampfstroms mit einem maximalen Druck der mehreren Auslaßdampfströme, derart, daß der Dampfinjektor der ersten Stufe enthält: eine Wasserstrahldüse für die erste Stufe zum Empfangen des ausströmenden Wassers für eine Strahlbildung des ausströmenden Wassers; eine Dampfdüse für die erste Stufe zum Empfangen des Auslaßdampfstroms mit dem minimalen Druck von. der Außenseite des ausströmenden Wassers, das von der Wasserstrahldüse der ersten Stufe ausgestoßen wird; und eine Mischdüse für die erste Stufe zum Mischen des von der Wasserstrahldüse der ersten Stufe ausgestoßenen Ausströmwasser mit dem Auslaßdampfstrom mit minimalem Druck, der über die Dampfdüse für die erste Stufe empfangen wird, zum Ausstoßen eines Speisewassers mit angehobener Temperatur und angehobenem Druck, und derart, daß der Dampfinjektor der abschließenden Stufe enthält: eine Wasserstrahldüse für die abschließende Düse zum Empfangen und Ausstoßen des Speisewassers mit erhöhter Temperatur und erhöhtem Druck; eine Dampfdüse für die abschließende Stufe zum Empfangen des Auslaßdampfstroms mit dem maximalen Druck von der Innenseite des durch die Wasserstrahldüse der abschließenden Stufe ausgestoßenen Speisewassers; und eine Mischdüse für die abschließende Stufe zum Mischen des von der Wasserstrahldüse der abschließenden Stufe ausgestoßenen Speisewassers mit dem Auslaßdampfstrom mit dem maximalen Druck, das von der Dampfdüse der abschließenden Stufe empfangen wird, zum Ausstoßen eines Speisewassers mit erhöhter Temperatur und erhöhtem Druck.
  • Der Strahlfliehkraftentlüfter kann enthalten: eine Entlüftungsstrahldüse zum Empfangen eines von dem mehrstufigen Dampfinjektor abgeleiteten Speisewassers zum Umsetzen des Speisewassers in ein Wassertröpfchenfluid, das eine Aggregation von Wassertröpfchen darstellt; einen Diffusor, der ein Führen des Wassertröpfchenfluids und des Dampfstroms hierdurch ermöglicht, zum Entlüften des Wassertröpfchenfluids mittels dem Auslaßdampfstrom zum Anheben des Drucks des entlüfteten Wassertröpfchenfluids und des Auslaßdampfstroms zum Ableiten des entlüfteten Wassertröpfchenfluids und des Auslaßdampfstroms; und eine Fliehkraft-Trennvorrichtung zum Anwenden einer Fliehkraft auf eine Mischung von Wasser und Dampf mit dem Wassertröpfchenfluid und dem Auslaßdampfstrom nach Abgabe durch den Diffusor, zum räumlichen Trennen des Wassers von dem Dampf.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung wird der Antriebsdampf als eine Antriebsquelle eingesetzt, und die Temperatur und der Druck des von der Dampfturbine abfließenden ausströmenden Wassers wird mittels des Dampfinjektors angehoben. Demnach ist es möglich, gleichzeitig die Temperatur und den Druck des dem Dampfgenerators zugeführten Speisewassers mit einer relativ einfachen Struktur anzuheben, so daß es möglich ist, eine Speisewasser-Zuführsystemeinrichtung zu vereinfachen, und daß es möglich ist, die Wartbarkeit zu verbessern, unter Reduzierung der Auftrittswahrscheinlichkeit von Schwierigkeiten aufgrund von mechanischen Faktoren und unter Verbesserung der Zuverlässigkeit für die stabile Versorgung mit elektrischer Energie.
  • Der als Antriebsquelle dienende Antriebsdampf kann ein beliebiger der zahlreichen in dem Speisewasser-Heizsystem für die Stromversorgungsanlage erzeugten Dampfströme sein. Beispielsweise kann der Auslaßdampfstrom der Dampfturbine als Antriebsdampf eingesetzt werden.
  • Zudem kann das Speisewasser-Heizsystem eine Druckreduziervorrichtung enthalten, zum Extrahieren und Sieden des Speisewassers bei der Einlaßseite des Dampfgenerators unter reduziertem Druck, sowie einen Kondensatsammler für die Gas-Flüssigkeits-Trennung des unter reduziertem Druck gesiedeten Fluids, so daß sich der durch den Kondensatsammler erzeugte gas-flüssigkeits-getrennte Dampf als Antriebsdampf für den Einsatz als Antriebsquelle einsetzen läßt. Wird in diesem Fall der durch Sieden eines Speisewassers erzeugte Dampf mit hoher Enthalpie unter reduziertem Druck zum Antreiben des Dampfinjektors eingesetzt, so ist es möglich, dieselben Vorteile wie in dem Fall zu erzielen, in dem der Auslaßdampfstrom der Dampfturbine als Antriebsquelle eingesetzt wird.
  • Zudem kann das Speisewasser-Heizsystem eine Druckreduziervorrichtung zum Sieden eines von dem Speisewasser-Heizsystem erzeugten Ablaufs enthalten, zum Anheben der Temperatur des Speisewassers unter reduziertem Druck, sowie einen Kondensatsammler für eine Gas-Flüssigkeits-Trennung des unter reduziertem Druck gesiedeten Fluids, und einen Dampfinjektor zum Anheben der Temperatur und des Drucks des Speisewassers unter Einsatz des von dem Kondensatsammler erzeugten gas-flüssigkeits-getrennten Dampfs als Antriebsquelle. Wird in diesem Fall der von dem Speisewasser-Heizgerät erzeugte Ablauf zum Anheben der Temperatur des Speisewassers der Stromversorgungsanlage unter reduziertem Druck gesiedet und wird der derart erzeugte Dampf zum Antreiben des Dampfinjektors anstelle des Ablauf dampfstroms der Dampfturbine eingesetzt, so ist es möglich, dieselben Vorteile zu erhalten, wie n dem Fall, in dem der Auslaufdampf der Dampfturbine als Antriebsquelle eingesetzt wird.
  • Zudem kann das Speisewasser-Heizsystem eine Druckreduziervorrichtung enthalten, zum Sieden des von dem Heizgerät erzeugten Ablaufs unter reduziertem Druck, sowie einen Kondensatsammler für eine Gas-Flüssigkeits-Trennung des unter reduziertem Druck gesiedeten Fluids, sowie einen Dampfinjektor zum Anheben der Temperatur und des Drucks des Speisewassers unter Einsatz des von dem Kondensatsammler erzeugten gas-flüssigkeits-getrennten Dampfes als Antriebsquelle; in diesem Fall kann der von dem Heizgerät erzeugte Ablauf genützt werden, so daß sich dieselben Vorteile erzielen lassen.
  • Weiterhin kann das Speisewasser-Heizsystem eine Druckreduziervorrichtung enthalten, zum Sieden des Wassers in dem Dampfgenerator unter reduziertem Druck, sowie einem Kondensatsammler für eine Gas-Flüssigkeits-Trennung des unter reduziertem Druck gesiedeten Speisewassers und einen Dampfinjektor zum Anheben der Temperatur und des Drucks des Speisewassers unter Einsatz des von dem Kondensatsammler erzeugten gas-flüssigkeits-getrennten Dampf als Antriebsquelle. In diesem Fall kann das Wasser des Dampfgenerators als Ersatz für das Speisewasser eingesetzt werden, so daß sich dieselben Vorteile erzielen lassen. Ferner kann das Wasser in dem Dampfgenerator direkt der Druckreduziervorrichtung zugeführt werden. Alternativ kann das Wasser in dem Dampfgenerator der Druckreduziervorrichtung über eine Leitung zugeführt werden, die von der Einrichtung zum Empfangen des Wassers in dem Dampfgenerator abzweigt, beispielsweise einer Speisewasser-Rückführeinrichtung.
  • Zusätzlich können der Dampfinjektor und die Speisewasserpumpe parallel angeordnet sein. Wird in diesem Fall der Wassertransport mittels der Speisewasserpumpe bei der Betriebsstufe so durchgeführt, daß die Dampfbedingung zum Antreiben des Dampfinjektors unzureichend ist, und wird anschließend der Dampfinjektor dieser Stufe so betrieben, daß die Dampfbedingung als Antriebssystem etabliert wird, so ist es möglich, die Möglichkeit des Auftretens von Schwierigkeiten zu reduzieren, und es ist möglich, den Fall mit zu berücksichtigen, bei dem der Dampfdruck während eines Stoppens der Anlage niedrig ist.
  • Zusätzlich können mehrere Dampfinjektoren seriell zum Anheben der Temperatur und des Drucks des Zuführwassers angeordnet sein, so daß es möglich ist, die Größe des Dampfinjektors bei Gewährleistung des Wassertransportdrucks zu reduzieren.
  • Zusätzlich ist es möglich, die durch den Dampfinjektor angehobene Temperatur und den Druck zu verbessern, wenn ein. Heizgerät oder eine Kühleinrichtung an der Einlaßseite des Dampfinjektors vorgesehen sind, zum Anheben der Enthalpie des Antriebsdampfs bei dem Einlaßabschnitt des Dampfinjektors oder zum Absenken der Einlaßtemperatur des Speisewassers.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Speisewasser-Heizsystem eines neuen Typs geschaffen, das ein übliches Speisewasser-Heizsystem mit einem Speisewasser-Heizgerät vom Wärmetauschertyp ersetzt und das einen mehrstufigen Dampfinjektor enthält, zum Empfangen mehrerer Dampfauslaßströme in mehreren Stufen mit unterschiedlichen Drücken, abgeleitet von einer Dampfturbine, sowie einen Strahlfliehkraftentlüfter mit einer Entlüftungsfunktion.
  • Ein vollständigers Verständnis der vorliegenden Erfindung ergibt sich anhand der nachfolgenden detaillierten Beschreibung und der beiliegenden Zeichnung gemäß der bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung. Jedoch wird mit der Zeichnung keine Begrenzung der Erfindung auf eine spezifische Ausführungsform angestrebt, sondern sie dient lediglich der Erläuterung und dem Verständnis; es zeigen:
  • 1 eine schematische Ansicht der ersten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
  • 2 eine Querschnittsansicht eines Dampfinjektors;
  • 3 eine schematische Ansicht eines Kondensatsammlers und einer Druckreduziereinrichtung;
  • 4 eine schematische Ansicht der zweiten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
  • 5 eine schematische Ansicht der dritten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
  • 6 eine schematische Ansicht der vierten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
  • 7 eine schematische Ansicht der fünften bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
  • 8 eine schematische Ansicht der sechsten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
  • 9 eine schematische Ansicht der siebten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
  • 10 eine schematische Ansicht der achten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
  • 11 eine schematische Ansicht eines Turbinensystems bei einer üblichen Stromversorgungsanlage;
  • 12 ein Blockschaltbild eines fortschrittlichen Siedewasserreaktorsystems mit einem Speisewasser-Heizsystem gemäß der vorliegenden Erfindung;
  • 13a ein Diagramm zum Darstellen eines üblichen Speisewasser-Heizsystem unter Einsatz von Speisewasser-Heizgeräten vom Wärmetauschertyp mit niedrigem Druck, und 13b ein Diagramm zum Darstellen eines Speisewasser-Heizsystems gemäß der vorliegenden Erfindung, das das übliche Speisewasser-Heizsystem ersetzt;
  • 14 eine Querschnittsansicht eines Dampfinjektorsystems mit mehreren Dampfinjektoreinheiten;
  • 15 eine Draufsicht auf ein Dampfinjektorsystem mit mehreren Dampfinjektoreinheiten;
  • 16 eine perspektivische Ansicht zum Darstellen des installierten Abschnitts des Dampfinjektorsystems sowie einer Person;
  • 17 eine Querschnittsansicht des Dampfinjektorsystems mit geöffnetem Halteflansch;
  • 18 eine Querschnittsansicht zum Darstellen der Tatsache, daß sich eine Inspektion und Wartung dann durchführen läßt, wenn eine Wassereinspritzdüse oder ein Stellglied an der Seite eines Deckels abgenommen ist, zum Herausziehen der Wassereinspritzdüse oder des Stellglieds;
  • 19 ein Blockschaltbild zum Darstellen einer Bypaßleitung in einem Speisewasser-Heizsystem;
  • 20 ein Blockschaltbild zum Darstellen der Tatsache, daß ein Auslaßdampfstrom bei einer Hochdruckturbine einem Dampfinjektorsystem zugeführt werden kann;
  • 21 ein Blockschaltbild einer Steuereinheit zum Minimieren der Strömungsrate von Überlaufwasser, das von Ablauföffnungen des Dampfinjektors der ersten Stufe und des Dampfinjektors der nächsten Stufe abläuft;
  • 22 ein Blockschaltbild einer anderen Steuereinheit zum Minimieren der Strömungsrate von Überlaufwasser, das von Ablauföffnungen des Dampfinjektors der ersten Stufe und des Dampfinjektors der nächsten Stufe abläuft;
  • 23 eine Querschnittsansicht zum Darstellen eines Beispiels für eine Vorrichtung zum Regulieren der Strömungsrate von Speisewasser, das dem Dampfinjektorsystem zugeführt wird;
  • 24 ein Diagramm zum Erläutern einer Gegenmaßnahme und eines Betriebsverfahrens während der Aktivierung und des Übergangs in dem Speisewasser-Heizsystem gemäß der vorliegenden Erfindung;
  • 25 eine schematische Ansicht eines Beispiels einer Strahlfliehkraftentlüftung gemäß der vorliegenden Erfindung;
  • 26 eine perspektivische Ansicht eines Teils einer Testausrüstung eines Strahlfliehkraftentlüfters gemäß der vorliegenden Erfindung;
  • 27 eine schematische Ansicht für einen Strahlströmungsvorgang nach Ableitung aus einer Entlüftungseinspritzdüse mit sechs Randdüsen;
  • 28 eine schematische Ansicht eines anderen Beispiels einer Strahlfliehkraftentlüftung gemäß der vorliegenden Erfindung;
  • 29 eine schematische Ansicht zum Erläutern des Größenvergleichs zwischen einem üblichen Turbinengebäude (a) mit der Größe eines Turbinengebäudes gemäß der vorliegenden Erfindung (b);
  • 30 ein Blockschaltbild eines fortschrittlichen Siedewasserreaktors mit einem üblichen Speisewasser-Heizsystem;
  • 31(a) eine perspektivische Ansicht zum Darstellen der Tatsache, daß ein Niederdruck-Speisewasser-Heizgerät als Zapfenheizgerät in einem üblichen Speisewasser-Heizsystem für einen fortschrittlichen Siedewasserreaktor eingesetzt wird, und 31(b) eine vergrößerte Ansicht eines Teils hiervon; und
  • 32 eine perspektivische Ansicht zum Darstellen der Tatsache, daß jedes der Niederdruck-Speisewasser-Heizgeräte zehntausende von Wärmeübertragungsleitungen in einem üblichen Speisewasser-Heizsystem für einen fortschrittlichen Siedewasserreaktor enthält.
  • Nun erfolgt unter Bezug auf die beiliegende Zeichnung die Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung.
  • Unter Bezug auf die 1 bis 10 wird der erste Teil der Erfindung der vorliegenden Anmeldung beschrieben.
  • Zunächst wird unter Bezug auf die 2 das Betriebsprinzip eines Dampfinjektors für den Einsatz bei der vorliegenden Erfindung beschrieben.
  • Ein an der Spitze einer Achse 16 vorgesehenes Nadelventil öffnet sich zum Einführen eines Antriebsdampfs, der als Antriebsquelle zum Einspritzen des Dampfs in eine Mischkammer 17 dient. Ausströmendes Wasser wird von einer Dampfturbine 2 der Mischkammer 17 zugeführt. Während der eingespritzte Dampf schnell in einer Leitung 18 kondensiert, überträgt der eingespritzte Dampf eine kinetische Energie an eingegebenes Wasser, so daß dieser zu einem Wasserstrom mit hoher Geschwindigkeit wird, zum Schieben und Öffnen eines Ventils 19 zum Ausströmen. Da in diesem Zeitpunkt der Wasserstrom mit hoher Geschwindigkeit kondensierten Wasserdampf enthält, wird der Strom mit hoher Geschwindigkeit ein Wasserstrom mit höherer Temperatur als bei dem zugeführten Wasser, für ein anschließendes Ausströmen. Demnach weist das ausströmende und von dem Kondensator 3 abgegebene Wasser eine erhöhte Temperatur und einen erhöhten Druck während des Durchgangs durch den Dampfinjektor auf.
  • Unter Bezug auf die 3 wird nachfolgend eine Dampferzeugungsvorrichtung mit einem Kondensatsammler 9 beschrieben.
  • Bei dem über eine Verzweigungsleitung 20 zugeführten Fluid wird der Druck in einer Druckreduziervorrichtung 8 reduziert, so daß eine Zweiphasenströmung entsteht, die in den Kondensatsammler 9 eingeführt wird. Die Zweiphasenströmung wird in einen Gasphasenteil und einen Flüssigkeitsphasenteil in den Kondensatsammler aufgeteilt.
  • Die erste bevorzugte Ausführungsform der Erfindung der vorliegenden Anmeldung wird nachfolgend beschrieben.
  • Die 1 zeigt eine schematische Ansicht der ersten bevorzugten Ausführungsform eines Turbinensystems einer Stromversorgungsanlage gemäß der vorliegenden Erfindung.
  • Die 1 zeigt ein Turbinensystem für eine Stromversorgungsanlage, die enthält: einen Dampfgenerator 1; eine Dampfturbine 2, die durch einen Dampf betrieben wird, die mittels dem Dampfgenerator 1 erzeugt wird; einen Kondensor 3 zum Kondensieren des Dampfes, der in der Dampfturbine 2 Arbeit verrichtet hat; einen Dampfinjektor 4 zum Anheben der Temperatur und des Drucks des kondensierten rückgeführten Wassers; eine Speisewasserpumpe 5; ein Speisewasser-Heizgerät 6, und eins Antriebs-Dampfzuführleitung 7 zum Zuführen eines Dampfturbinenauslasses zu dem Dampfinjektor 4. Der Dampfgenerator 2 kann ein Kernreaktor sein, oder ein Komplex eines Kernreaktors und eines Wärmetauschers, oder ein Siedekessel.
  • Der Normalbetrieb wird nachfolgend beschrieben.
  • Der Dampf, der in der Dampfturbine 2 Arbeit verrichtet hat, wird in dem Kondensor 3 kondensiert. Es erfolgt eine Erhöhung der Temperatur und des Drucks durch den Dampfinjektor 4, und anschließend wird es durch die Speisewasserpumpe 5 und das Speisewasser-Heizgerät 6 zu dem Dampfgenerator 1 rückgeführt.
  • Der Dampfinjektor 4 selbst kann ebenfalls die Temperatur und den Druck des in dem Kondensor 3 kondensierten Wassers anheben. Demnach läßt sich die Stufenzahl der Speisewasserpumpen 5 und der Speisewasser-Heizgeräte 6 im Vergleich zu dem in 11 gezeigten Turbinensystem reduzieren. Zusätzlich braucht keine Speisewasserpumpe 5 und kein Speisewasser-Heizgerät 6 vorgesehen sein.
  • Da es gemäß dieser bevorzugten Ausführungsform möglich ist, die Speisewasser-Versorgungseinrichtung durch Einsatz des Dampfinjektors 4 zu vereinfachen, ist es möglich, die Wartbarkeit zu verbessern und somit die Wahrscheinlichkeit des Auftretens von Schwierigkeiten bedingt durch mechanische Faktoren zu reduzieren, so daß es möglich ist, die Zuverlässigkeit für eine stabile Versorgung mit elektrischer Energie zu verbessern.
  • Die zweite bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend beschrieben.
  • Die 4 zeigt eine schematische Ansicht der zweiten bevorzugten Ausführungsform eines Turbinensystems für eine Stromversorgungsanlage gemäß der vorliegenden Erfindung.
  • In dieser Ausführungsform enthält ein Turbinensystem für eine Stromversorgungsanlage: einen Dampfgenerator 1; eine Dampfturbine 2, die durch Dampf angetrieben wird, der mittels dem Dampfgenerator 1 erzeugt wird; einen Kondensor 3 zum Kondensieren des Dampfes, der in der Dampfturbine 2 Arbeit verrichtet hat; einen Dampfinjektor 4 zum Anheben der Temperatur und des Drucks des in dem Kondensor 3 kondensierten Speisewassers; eine Speisewasserpumpe 5; ein Speisewasser-Heizgerät 6, das zwischen der Speisewasserpumpe 5 und der Einlaßseite des Dampfgenerators 1 vorgesehen ist; eine Druckreduziervorrichtung 8, die von der Einlaßseite des Dampfgenerators abzweigt, und zwar zum Ableiten eines Teils des Speisewassers zum Sieden des extrahierten Speisewassers unter reduziertem Druck; einen Kondensatsammler 9 zum Dampf-Abscheiden bzw. Trennen des unter reduziertem Druck gesiedeten Fluids; eine Antriebsdampf-Zuführleitung 7 zum Zuführen des Dampfs nach Dampfabscheidung, wie er in dem Kondensatsammler 9 erzeugt wird, zu dem Dampfinjektor 4 als Antriebsquelle; und eine Ablaufleitung 10 zum Wiedergewinnen des Ablaufs nach Dampf-Abscheidung, der in dem Kondensatsammler 9 erzeugt wird.
  • Da gemäß dieser bevorzugten Ausführungsform ein Teil des Speisewassers bei der Einlaßseite des Dampfgenerators 1 zugeführt wird und als Antriebsdampf für den Einsatz als Antriebsquelle des Dampfinjektors 4 eingesetzt wird, ist es nicht erforderlich, irgendwelche Leitungen zum Erzeugen des Antriebsdampfs in dem Kondensor 3 oder dergleichen vorzusehen, so daß es möglich ist, die Strukturen der Dampfturbine 2, des Kondensors 3 usw. zu vereinfachen.
  • Die dritte bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend beschrieben.
  • Die 5 zeigt die dritte bevorzugte Ausführungsform eines Turbinensystems für eine Stromversorgungsanlage gemäß der vorliegenden Erfindung. In diesem Turbinensystem wird der von einem Speisewasser-Heizgerät 6 erzeugte Ablauf unter reduziertem Druck in einer Druckreduziervorrichtung 8 gesiedet, zum Erzielen einer Dampf-Abscheidung für den Einsatz als Antriebsdampf zum Antreiben eines Dampfinjektors 4.
  • Da es gemäß dieser bevorzugten Ausführungsform möglich ist, den Antriebsdampf durch Einsatz des Ablaufs zu erzeugen, der von dem zwischen einer Speisewasserpumpe 5 und der Einlaßseite eines Dampfgenerators 1 vorgesehenen Speisewasser-Heizgerät 6 erzeugt wird, ist es möglich, das System zu vereinfachen.
  • Die vierte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend beschrieben.
  • Die 6 zeigt die vierte bevorzugte Ausführungsform eines Turbinensystems für eine Energieversorgungsanlage gemäß der vorliegenden Erfindung. Dieses Turbinensystem enthält: einen Dampfgenerator 1; eine Hochdruck-Dampfturbine 2A, die von Dampf angetrieben wird, der durch den Dampfgenerator 1 erzeugt wird; ein Heizgerät 11 zum Abtrennen des Feuchtigkeitsgehalts oder zum Heizen des Dampfes, der Arbeit in der Hochdruck-Dampfturbine 2A verrichtet hat; eine Niederdruck-Dampfturbine 2B, die durch den Dampf angetrieben wird, der durch das Heizgerät 11 tritt; einen Kondensor 3 zum Kondensieren des Dampfes, der Arbeit in der Niederdruck-Dampfturbine 2B verrichtet hat; einen Dampfinjektor 4 zum Anheben der Temperatur und des Drucks des durch den Kondensor erzeugten kondensierten Wassers als Speisewasser; ein Speisewasser-Heizgerät 6; eine Speisewasserpumpe 5; eine Druckreduziereinrichtung 8 zum Sieden des Ablaufs, der durch das Heizgerät 11 erzeugt wird, unter reduziertem Druck; eine Kondensatkammer 9 für die Dampf-Abscheidung des unter reduziertem Druck gesiedeten Fluids; eine Antriebsdampf-Zuführleitung 7 zum Zuführen des Dampfes nach Dampf-Abscheidung, der in der Kondensatkammer 9 erzeugt wird, zu dem Dampfinjektor 4 als Antriebsdampf, in dem er als Antriebsquelle dient; eine Ablaufleitung 10 zum Wiedergewinnen des Ablaufs nach Dampf-Abscheidung, der in der Kondensatkammer 9 erzeugt wird.
  • Da sich gemäß dieser bevorzugten Ausführungsform das Speisewasser im Hinblick auf die Temperatur und der Druck durch den Dampfinjektor 4 anheben läßt, ähnlich zu der zuvor erwähnten bevorzugten Ausführungsform, ist es möglich, die Zahl der erforderlichen Speisewasserpumpen 5 und Speisewasser-Heizgeräte 6 zu minimieren.
  • Zudem ist es nicht erforderlich, irgendwelche neue Leitungen in dem Kondensor 3 oder dergleichen vorzusehen, da der Dampf unter Einsatz des Ablaufs des Heizgeräts 11 erzeugt wird, der zwischen der Hochdruck-Dampfturbine 2A und der Niederdruck-Dampfturbine 2B erzeugt wird, und zwar als Antriebsdampf, der als Antriebsquelle für den Dampfeinspritzer 4 dient. Deshalb ist es möglich, das System zu vereinfachen, und es ist möglich, die Wahrscheinlichkeit von Schwierigkeiten zu verringern, so daß es möglich ist, die Zuverlässigkeit der stabilen Versorgung mit elektrischer Energie einschließlich dem Start-Stopp-Vorgang der Anlage zu verbessern.
  • Die fünfte bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend beschrieben.
  • Die 7 zeigt die fünfte bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Im Gegensatz zu der bevorzugten Ausführungsform nach 6, wird ein Teil des bei der Einlaßseite eines Dampfgenerators 1 und des Wassers in dem Dampfgenerator 1 bei einer Druckreduziereinrichtung 8 in einer Kondensatkammer 9 eingeführt, und zwar über eine Speisewasser-Umlaufeinrichtung 12 und eine Zweigleitung 20, und zwar zum Erzeugen eines Dampfs für den Antrieb eines Dampfinjektors 4.
  • Da gemäß dieser bevorzugten Ausführungsform der Antriebsdampf durch Einsatz des Wassers in dem Dampfgenerator 1 erzeugt wird, ist es möglich, das System zu vereinfachen, und es ist möglich, die Wahrscheinlichkeit und Schwierigkeiten zu reduzieren, so daß es möglich ist, die Zuverlässigkeit für eine stabile Versorgung mit elektrischer Energie einschließlich des Start-Stopp-Vorgangs der Anlage zu verbessern.
  • Die sechste bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend beschrieben.
  • Die 8 zeigt die sechste bevorzugte Ausführungsform eines Turbinensystems für eine Stromversorgungsanlage gemäß der vorliegenden Erfindung. Bei diesem System ist eine Speisewasserpumpe 25 parallel zu dem Dampfinjektor 4 der in 1 gezeigten ersten bevorzugten Ausführungsform vorgesehen.
  • Gemäß dieser bevorzugten Ausführungsform läßt sich bei einer Stufe, in der der Dampfzustand eines Antriebsdampfes zum Antreiben des Dampfinjektors 4 unzureichend ist, beispielsweise bei der Betriebsstufe der Anlage, der Wassertransport mittels der Speisewasserpumpe 25 durchführen. Anschließend, bei der Stufe, gemäß der die Dampfbedingung gemäß einem Antriebsdampf erreicht ist, wird durch den Dampfinjektor 4 die Temperatur und der Druck angehoben. Demnach ist es möglich, die Wahrscheinlichkeit von Schwierigkeiten zu reduzieren, und es ist möglich, die Zuverlässigkeit bei der stabilen Versorgung mit elektrischer Energie einschließlich dem Start-Stopp-Vorgang der Anlage zu verbessern.
  • Die siebte bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend beschrieben.
  • Die 9 zeigt die siebte bevorzugte Ausführungsform eines Turbinensystems für eine Stromversorgungsanlage gemäß der vorliegenden Erfindung. Bei diesem Turbinensystem sind mehrere Dampfinjektoren 4, z.B. zwei Dampfinjektoren 4, die jeweils mit derjenigen der in 1 gezeigten ersten Ausführungsform übereinstimmen, in Serie angeordnet.
  • Da gemäß dieser bevorzugten Ausführungsform mehrere Dampfinjektoren 4 seriell verbunden sind, ist es möglich, die Größe des Dampfinjektors 4 zu verringern, und es ist möglich, den Wassertransportdruck zu gewährleisten. Da die mehreren Dampfinjektoren 4 zusätzlich einen Ausrüstungsgegenstand mit Drehbewegung wie eine Pumpe 5 und ein Speisewasser-Heizgerät 6 ersetzen, ist es möglich, die Wahrscheinlichkeit von Schwierigkeiten aufgrund mechanischer Faktoren zu reduzieren, und es ist möglich, die Zuverlässigkeit für die stabile Versorgung mit elektrischer Energie zu verbessern.
  • Die achte bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend beschrieben.
  • Die 10 zeigt die achte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Bei dieser bevorzugten Ausführungsform ist eine Regelvorrichtung 30 an der Eingangsseite des Dampfinjektors 4 vorgesehen, und zwar zum Regeln der Temperatur oder des Drucks eines bei einem Dampfinjektor 4 eingegebenen Speisewassers.
  • Beispielsweise führt dies bei Eingabe von Wasser bei dem Dampfinjektor 4 mit geringer Temperatur zu einer wirksameren Druckanhebung für die Ausgabe ausgehend von dem Dampfinjektor 4.
  • Die Regelvorrichtung 30 regelt die Temperatur oder die Temperaturbedingung des eingegebenen Speisewassers so, daß das bei dem Dampfinjektor 4 eingegebene Fluid in wirksamster Weise im Hinblick auf die Temperatur und den Druck für die anschließende Ausgabe angehoben wird.
  • Die in 10 gezeigte Regelvorrichtung 30 enthält einen geregelten Dampfinjektor 4a und ein geregeltes Speisewasser-Heizgerät 6a. Die in 10 gezeigte Regelvorrichtung 30 enthält eine sogenannte Innenkühleinrichtung (inner cooler).
  • Das geregelte Speisewasser-Heizgerät 6a speist das durch einen Kondensor 3 kondensierte Speisewasser zum Übertragen des geheizten Speisewassers an den geregelten Injektor 4a. Der geregelte Injektor 4a wird durch Einsatz des Auslaßdampfstroms angetrieben, der von einer Dampfturbine 2 als Antriebsdampf extrahiert bzw. abgeleitet wird. Das Speisewasser mit durch den geregelten Injektor 4a erhöhter Temperatur und erhöhtem Druck wird demselben Dampfinjektor 4 zugeführt, wie demjenigen der in 1 gezeigten bevorzugten Ausführungsform.
  • Da gemäß dieser bevorzugten Ausführungsform die Regelvorrichtung 30 vorgesehen ist, ist es möglich, das Fluid bei dem Dampfinjektor 4 unter optimaler Bedingung einzuleiten.
  • Unter Bezug auf die 12 bis 32 wird nachfolgend der zweite Teil der Erfindung der vorliegenden Anmeldung beschrieben.
  • Die 12 zeigt ein Speisewasser-Heizsystem 100 für einen fortschrittlichen Siedewasserreaktor gemäß der Erfindung der vorliegenden Anmeldung.
  • Wie in 12 gezeigt, werden eine Hochdruck-Dampfturbine 102 und eine Niederdruck-Dampfturbine 102 durch den Dampf angetrieben, der in einem Kernreaktor 101 erzeugt wird, zum Betreiben eines Generators 104, der mit der Hochdruck-Dampfturbine 102 und der Niederdruck-Dampfturbine 103 verbunden ist. Der Dampf, der Arbeit in der Niederdruck-Dampfturbine 103 verrichtet hat, wird in einem Kondensor 105 kondensiert, und das Kondensat in dem Kondensor 105 wird als Speisewasser 109 einem Speisewasser-Heizsystem 100 zugeführt, und zwar über eine Luftejektorpumpe 107 und ein Kondensatfilter/bzw. eine Entmineralisierungseinrichtung 108 mittels einer Niederdruck-Kondensatpumpe 106.
  • Die Temperatur und der Druck des Speisewassers 109 wird durch das Speisewasser-Heizsystem angehoben, für ein Zuführen zu einem Hochdruck-Speisewasser-Heizabschnitt 111 mittels einer Hochdruck-Kondensatpumpe 110, so daß Speisewasser mit hoher Temperatur und hohem Druck von dem Hochdruck-Speisewasser-Heizabschnitt 111 dem Kernreaktor 101 zugeführt wird. Das Bezugszeichen 116 bezeichnet einen Feuchtigkeitsgehalt-Abscheider bzw. ein Feuchtigkeitsgehalt-Heizgerät, und das Bezugszeichen 117 bezeichnet eine Turbine zum Antreiben der Reaktorspeisepumpen 115 usw..
  • Der Hochdruck-Speisewasser-Heizabschnitt 111 enthält Hochdruck-Speisewasser-Heizgeräte 112, sowie einen Ablauftank 113, Hochdruck-Ablaufpumpen 114 und Reaktorspeisepumpen 115. Ein Dampf wird von der Hochdruck-Dampfturbine 102 den Hochdruck-Speisewasser-Heizgeräten 112 zugeführt, um durch Wärmeaustausch in den Hochdruck-Speisewasser-Heizgeräten 112 kondensiert und in dem Ablauftank 113 gesammelt zu werden. Die Flüssigkeit des Ablauftanks 113 wird den Reaktorspeisepumpen 115 mittels der Hochdruck-Ablaufpumpe 114 zugeführt. Die den Reaktorspeisepumpen 115 zugeführte Flüssigkeit wird mit dem Speisewasser gemischt, das über die Hochdruck-Kondensatpumpen 110 zugeführt wird, für ein Zuführen zu den Hochdruck-Speisewasser-Heizgeräten 112.
  • Das Speisewasser-Heizsystem 100 wird nachfolgend detailliert beschrieben.
  • Wie in 12 gezeigt, enthält das Speisewasser-Heizsystem 100: drei Dampfinjektorsysteme 125, die parallel zueinander verbunden sind; und drei Puffertanks 126, die in Serie zu den zugeordneten Dampfinjektorsystemen 125 stromabwärts zu diesen angeschlossen sind. Wie in 13(b) gezeigt, enthält jedes der Dampfinjektorsysteme 125: ein mehrstufiges Dampfinjektorsystem 127, das später beschrieben wird; und ein Strahlfliehkraft-Entlüftungssystem 128, das später beschrieben wird.
  • Die 13(a) und 13(b) zeigen Diagramme zum Darstellen der Tatsache, daß das Speisewasser-Heizsystem 100 mit den Dampfinjektorsystemen 125 einfach durch ein übliches Speisewasser-Heizsystem 300 mit Speisewasser-Heizgeräten 301 vom Wärmetauschertyp ersetzt werden kann.
  • Wie in den 12 und 13(b) gezeigt, werden Auslaßdampfströme 120, 121, 122, 123 von der Niederdruckturbine 103 extrahiert und den Dampfinjektorsystemen 125 zugeführt.
  • Wie sich anhand des Vergleichs mit der 13(a) erkennen läßt, beträgt bei Durchführung des Nennbetriebs der Druck des Auslaßdampfstroms der ersten Stufe 120 0,05 MPa gleich demjenigen des Auslaßdampfstroms 303, und der Druck des Auslaßdampfstroms 121 bei der zweiten Stufe beträgt 0,1 MPa gleich demjenigen des Auslaßdampfstroms 304. Zusätzlich beträgt der Druck des Auslaßdampfstroms der dritten Stufe 122 0,21 MPa gleich demjenigen des Auslaßdampfstroms 305, und der Druck des Auslaßdampfstroms 123 der vierten Stufe beträgt 0,4 MPa gleich demjenigen des Auslaßdampfstroms 306.
  • Im Zusammenhang mit der Temperatur wird in den Dampfinjektorsystemen 125 jeweils das Speisewasser 109 von 42°C zu 65°C, 90°C, 115°C erwärmt, für ein Ausstoßen und Abgeben als Speisewasser mit 139°C ausgehend von den Speichertanks 126 jeweils stromabwärts zu den Dampfinjektorsystemen 125. Zudem wird bei Einsatz von üblichen Speisewasser-Heizgeräten vom Wärmetauschertyp 301 das Speisewasser von 43°C zu 75°C, 97°C, 117°C, 139°C für die Ausgabe erwärmt. Deshalb kann bei den Einsatzpunkten, bei denen Speisewasser mit 42°C zugeführt und Speisewasser mit 139°C abgeleitet wird, das Speisewasser-Heizsystem 100 durch das Speisewasser-Heizsystem 300 hinsichtlich der Temperatur ersetzt werden.
  • Deshalb ist es möglich, die Austauschbarkeit zwischen dem Speisewasser-Heizsystem 100 und dem üblichen Speisewasser-Heizsystem 300 einfach aufrecht zu erhalten, da die Druckwerte der den Dampfinjektorsystemen 125 zugeführten Auslaßdampfströme 120, 121, 122, 123 dieselben sind wie die Druckwerte der Auslaßdampfströme 303, 304, 305, 306, die den in 30 und 13(a) gezeigten üblichen Speisewasser-Heizgeräten 301, 301, 301, 301 vom Wärmetauschertyp bei Durchführung des Nennbetriebs zugeführt werden, und da zudem die Eingangstemperatur und die Ausgangstemperatur für das Speisewasser übereinstimmt.
  • Zudem werden die in 13(a) gezeigten üblichen Speisewasser-Heizgeräte vom Wärmetauschertyp durch die in 13(b) gezeigten Dampfinjektorsysteme 125 und die Speichertanks 126 ersetzt. Demnach ist es – wie später beschrieben – möglich, die Größe des Turbinengebäudes dadurch zu reduzieren, daß die Systemgröße und der Installationsraum für das System reduziert ist.
  • Unter Bezug auf die 14 wird nachfolgend das Dampfinjektorsystem 125 detailliert beschrieben.
  • Das Dampfinjektorsystem 125 enthält acht Dampfinjektoreinheiten 131, die in einem zylindrischen Gehäuse 130 dem wesentlichen regulären Zwischenintervallen parallel zueinander angeordnet sind, wie in 15 gezeigt. An dem Seitenabschnitt des zylindrischen Gehäuses 130 sind Einlaßabschnitte 181 zum Empfangen der Auslaßdampfströme 120, 121, 122, 123 gebildet. Die dem zylindrischen Gehäuse 130 zugeführten Auslaßdampfströme 120, 121, 122, 123 werden den acht Dampfinjektoreinheiten 131 über Leitungen (Auslaßdampfstrom-Zuführleitungen) 180 zugeführt, die sich entlang Umfangsrichtungen des zylindrischen Gehäuses 130 erstrecken. Zusätzlich wird das Speisewasser 109 (vgl. 12) dem zylindrischen Gehäuse 130 ausgehend von einem Ende hiervon über eine Speisewasserdüse 183 zugeführt.
  • Die Dampfinjektoreinheit 131 enthält einen mehrstufigen Dampfinjektor 132 und einen Strahlfliehkraft-Entlüfter 133, der mit dem stromabwärts gelegenen Abschnitt des mehrstufigen Dampfinjektors 132 verbunden ist.
  • Wie oben beschrieben, enthält das Dampfinjektorsystem 125 das mehrstufige Dampfinjektorsystem 127 sowie das Strahlfliehkraft-Entlüftungssystem 128. Deshalb enthält das mehrstufige Dampfinjektorsystem 127 acht mehrstufige Dampfinjektoren 132, und das Strahlfliehkraft- Entlüftungssystem 128 enthält acht Strahlfliehkraft-Entlüfter 133.
  • Unter Bezug auf die 14 wird der mehrstufige Dampfinjektor 132 nachfolgend detailliert beschrieben.
  • Der mehrstufige Dampfinjektor 132 enthält vier Dampfinjektoren 136, 137, 138, 139, die in einem länglichen zylindrischen Behälter 135 angeordnet und die seriell miteinander verbunden sind.
  • Der Dampfinjektor 136 enthält: eine Wasserstrahldüse 140 zum Ausstoßen des Speisewassers 109, das über eine Speisewasserdüse 183 zugeführt wird; eine Dampfdüse 141, die in der Nähe des Vorderabschnitts der Wasserstrahldüse 140 gebildet ist und in die der Auslaßdampfstrom 120 injiziert wird; eine Mischdüse 142 zum Mischen von Wasser, das von der Wasserstrahldüse 140 ausgestoßen wird, mit dem Auslaßdampfstrom 120, der über die Dampfdüse 141 initiiert wird, zum Ausstoßen der Mischung. Die Dampfdüse 141 wird gebildet durch die Außenoberfläche des auslaßseitigen Endabschnitts der Wasserstrahldüse 140 sowie die Innenoberfläche des eingangsseitigen Endabschnitts der Mischdüse 142. Die Gründe dafür, weshalb der Auslaßdampfstrom 120 von der Außenseite des Sprühwassers 109 ausgestoßen wird, das von der Wasserstrahldüse 140 ausgestoßen wird, besteht darin, daß der Druck des von der Wasserstrahldüse 140 ausgestoßenen Sprühwassers 109 höher ist als der Druck des Auslaßdampfstroms 120 und daß der Auslaßdampfstrom 120 mit niedrigerem Druck gegen die Leitungswand durch Anordnung eines Fluids mit höherem Druck im Mittenabschnitt gedrückt wird, so daß es möglich ist, ein stabiles Fluid zu erhalten.
  • In der Mischdüse 142 bewirkt die Dampfdüse 141 das Injiziieren des Auslaßdampfstroms 120 in die Flüssigkeit (Speisewasser 109), das von der Wasserstrahldüse 140 ausgestoßen wird, so daß das Speisewasser 109 durch den Auslaßdampfstrom 120 beschleunigt und erwärmt wird. Im Ergebnis wird eine Flüssigkeit mit erhöhter Temperatur und erhöhtem Druck von der Mischdüse 142 ausgestoßen. Diese Flüssigkeit mit erhöhter Temperatur und erhöhtem Druck wird dem Dampfinjektor 137 der nächsten Stufe zugeführt.
  • An ein Ende der Wasserstrahldüse 140 ist ein Düsenantriebsstellglied 176 angeschlossen. Die Wasserstrahldüse 140 wird in Axialrichtung mittels des Düsenantriebsstellglieds 176 bewegt. Bewegt sich die Wasserstrahldüse 140 in Axialrichtung, so verändert sich der Raum zwischen der Außenoberfläche des ausgangsseitigen Endabschnitts der Wasserstrahldüse 140 und der Innenoberfläche des eingangsseitigen Endabschnitts der Mischdüse 142, so daß die Strömungsrate des der Dampfdüse 141 zugeführten Auslaßdampfstroms 120 geregelt wird.
  • Nachfolgend wird der Dampfinjektor. der letzten Stufe 139 beschrieben.
  • Der Dampfinjektor 139 enthält: eine Wasserstrahldüse 149 mit derselben Form wie diejenige der Außenseite der Mischdüse 148; eine zentrale Strahldampfdüse 150 zum Injizieren des Auslaßdampfstrahls 123 in dem innerhalb der Wasserstrahldüse 149 gebildeten Mittenabschnitt; und eine Mischdüse 151 zum Mischen von Wasser, das aus der Wasserstrahldüse 148 ausgestoßen wird, mit dem Auslaßdampfstrom 123, der über die mittlere Strahldampfdüse 150 initiiert wird, zum Ausstoßen der Mischung. Der Druck des Wassers, das von der Wasserstrahldüse 149 des Dampfinjektors 139 über die Mischdüse 148 des Dampfinjektor 138 stromaufwärts von dem Dampfinjektor 139 ausgestoßen wird, ist niedriger als der Druck des Auslaßdampfstroms 123. Demnach nützt der Dampfinjektor 139 die mittlere Strahldampfdüse 150 zum Initiieren des Auslaßdampfstroms 123 in den Mittenabschnitt.
  • Wie oben beschrieben, injiziert der Dampfinjektor 136 den Auslaßdampfstrom 120 von der Außenseite des Speisewassers 109, das von der Wasserstrahldüse 140 ausgestoßen wird, wohingehend der Dampfinjektor 139 den Auslaßdampfstrom 123 von der Innenseite des Speisewassers injiziert, das von der Wasserstrahldüse 148 ausgestoßen wird.
  • Die Dampfinjektoren 137 und 138 weisen denselben Aufbau wie der Dampfinjektor 136 auf, und zwar hinsichtlich des Punkts, daß eine Injizierung der Auslaßdampfströme 121 und 122 ausgehend von der Außenseite des Speisewassers erfolgt, das von den Wasserstrahldüsen 143 und 146 ausgestoßen wird. Damit bei dem Speisewasser in mehrstufiger Abfolge die Temperatur und der Druck anhebbar ist, wird weiterhin die Länge und die Dicke der Düse bei jedem der Dampfinjektoren 136, 137 und 138 so ausgewählt, daß das Anheben der Temperatur und des Drucks am wirksamsten durchgeführt wird.
  • Wie oben beschrieben, wird aufgrund der Tatsache, daß der mehrstufige Dampfinjektor 132 die vier seriell verbundenen Dampfinjektoren 136, 137, 138 und 139 enthält, das der Wasserstrahldüse 140 über die Speisewasserdüse 163 zugeführte Speisewasser 109 von dem Dampfinjektor 139 der letzten Stufe so abgegeben, daß bei dem Wasser eine Temperaturerhöhung und eine Druckerhöhung wirksam durchgeführt ist.
  • Wie in 14 gezeigt, sind der Dampfinjektor der ersten Stufe 136 und der Dampfinjektor der nächsten Stufe 137 mit Ablauföffnungen 110 gebildet, zum Ableiten des übermäßigen Überlaufwassers von dem zugeführten Speisewasser. Das von den Ablauföffnungen 210 abgeleitete Überlaufwasser wird dem Kondensor 105 zugeführt.
  • Nachfolgend wird die Strahlfliehkraft-Entlüfter 133 beschrieben.
  • Wie oben beschrieben, werden gemäß der vorliegenden Erfindung die Auslaßdampfströme 120, 121, 122 und 123 direkt in den mehrstufigen Dampfinjektor 132 eingeführt, zum Bilden eines Speisewassers, das an den Kernreaktor 101 zugeführt wird. Demnach ist es erforderlich, das von dem mehrstufigen Dampfinjektor 132 ausgegebene Wasser zu entlüften. Dies wird durch den Strahlfliehkraftentlüfter 133 erreicht.
  • Das Grundprinzip der Entlüftung basiert auf dem allgemein bekannten Gesetz von Henry bzw. "Henry's law". Dieses Gesetz von Henry läßt sich anhand des folgenden Relationsausdrucks darstellen.
    (Gleichgewichtslöslichkeit in flüssiger Phase) = (Partialdruck des nicht kondensierten Gases in gasförmiger Phase in Kontakt zu der flüssigen Phase)/(Konstante von Henry).
  • Von den nicht kondensierten Gasen in den Auslaßdampfströmen 120, 121, 122 und 123 bei der Niederdruckturbine 103 hat das Sauerstoffgas, das eine Korrosion und eine Spannungskorrosionsrißbildung (stress corrosion cracking SCC) bewirkt, einen Einfluß auf das Wassersystem und die Ausrüstung des Kernreaktors. Im Fall eines Siedewasserreaktors beträgt der Partialdruck des Sauerstoffgases in den Auslaßdampfströmen 120, 121, 122 und 123 ungefähr 16 ppm, bedingt durch die Gammastrahlenauflösung vom Wasser im Reaktorkern. Selbst wenn die nicht kondensierten Gase in der gasförmigen Phase durch Entlüftung abgeleitet werden, so daß die Konzentration nicht kondensierter Gase um 20 zu 320 ppm erhöht ist, weist die Konstante von Henry einen großen Wert auf, ungefähr 7000, so daß die Löslichkeit der flüssigen Phase einen sehr geringen Wert aufweist, d.h. 320 ppm/7000 = 46 ppb. Gemäß Betriebstests und Studien bei üblichen Anlagen liegt die Konzentration von aufgelöstem Sauerstoff vorzugsweise in dem Bereich von 25 ppb bis 200 ppb. Ist die Konzentration von gelöstem Sauerstoff niedriger als 25 ppb, geht Eisen in Ionen über, die in dem Speisewasser gelöst werden, und übersteigt sie 500 ppb, so tritt Korrosion (sogenannter roter Rost) bei einer Stelle auf, an der die Strömungsgeschwindigkeit gering ist. Das Grundprinzip zum Entlüften besteht in der Übertragung von Sauerstoff von einer Flüssigphase in eine Gasphase auf der Grundlage des Gesetzes von Henry.
  • Jedoch basiert diese Bedingung auf der Gleichgewichtslöslichkeit, d.h. einem Gleichgewichtszustand, der nach einer unendlichen Zeitperiode erreicht wird, so daß es schwierig ist, die "Gleichgewichtslöslichkeit" innerhalb einer praktikablen Zeitperiode ohne Einsatz von irgendwelchen großen Systemen zu erzielen.
  • Im Hinblick auf die vorangehenden Ausführungen haben die genannten Erfinder der vorliegenden Erfindung anhand vieler "trial- und error"-Prozesse den Strahlfliehkraft-Entlüfter 133 mit geringem Raumvolumen und sehr hohem Entlüftungsleistungsvermögen entwickelt, anstelle des üblichen Sprühvorgangs in einen Tank, einer üblichen perforierten Platte, die als Entlüftungselement bezeichnet wird, und einem System unter Einsatz einer mehrstufigen V-förmigen Kolonne bzw. Schale.
  • Zum Erzielen der "Gleichgewichtslöslichkeit" innerhalb einer praktikablen Zeitperiode ist es erforderlich, feine Wassertröpfchen zum Erhöhen der Gas-Flüssigkeits-Schnittstellenfläche auszubilden, und es müssen Konvektionswirbel der Tröpfchen erzeugt werden, zum Bewegen des Wassers mit einer hohen Konzentration an gelöstem Sauerstoff im Mittenabschnitt der Tröpfchen zu der Oberfläche. Zusätzlich ist es auch wirksam, Tröpfchen durch eine Zweiphasenströmung zu verfeinern, die durch Sieden unter reduziertem Druck erzeugt wird.
  • Bei dem nachfolgend beschriebenen Strahlfliehkraft-Entlüfter 133 wird das Speisewasser von einer Entlüftungseinspritzdüse 152 unter Ausbildung feiner Tröpfchen eingespritzt, und ein Auslaßdampfstrom 123 wird eingeführt, zum Erhöhen der Schnittstellenfläche des Speisewassers in Kontakt zu der Auslaßdampfströmung 123. Zusätzlich wird der Auslaßdampfstrom 123 in die Tröpfchen des Speisewassers injiziert, zum Erzeugen eines Konvektionswirbels der Tröpfchen, damit der Abschnitt mit einer hohen Konzentration von gelöstem Sauerstoff bei dem Mittenabschnitt der Tröpfchen zu der Oberfläche bewegt wird, für die wirksame Abgabe gelösten Sauerstoffs. Weiterhin werden die Tröpfchen des Speisewassers als feinere Tröpfchen ausgebildet, da das von der Entlüftungsinitiierdüse 152 eingespritzte Speisewasser unter reduziertem Druck gesiedet wird, damit es als Zweiphasenfluidströmung von Wasser und Dampf ausgebildet ist. Demnach kann der Strahlfliehkraft-Entlüfter 133 eine wirksame Entlüftung erzielen.
  • Unter Bezug auf die 25 wird nachfolgend die grundlegende Struktur des Strahlfliehkraft-Entlüfters 133 beschrieben.
  • Der Strahlfliehkraft-Entlüfter 133 enthält: mindestens eine Entlüftungseinspritzdüse 152, die an dem auslaßseitigen Ende der Mischdüse 151 des Dampfinjektors 139 montiert ist; eine gerade Leitung 154 mit einer Trompetenform 153; einen Diffusor 156, der mit der geraden Leitung 154 verbunden ist; mehrere Dampfeinspritzdüsen 169 zum Einspritzen eines Auslaßdampfstroms 123 stromabwärts zu der geraden Leitung 154 oder dem Diffusor 156; einen Rohrbogen 157 in der Form einer gebogenen Leitung zum Ausscheiden von Dampf aus einer Flüssigkeit durch Zentrifugalkraft; eine Rückführdampfleitung 159 zum Rückführen des durch das Winkelstück 157 abgetrennten Dampfs an die Trompetenform und eine gebogene Leitung 157 zum Abführen des entlüfteten nicht kondensierten Gases in den Kondensor 105 oder die Niederdruckturbine 103 über eine Öffnung 160.
  • Das durch das Winkelstück 147 abgetrennte Wasser wird dem Puffertank 126 über eine Leitung 158 zugeführt.
  • Die Abschnitte der geraden Leitung 154 mit der Mischdüse 151, der Entlüftungseinspritzdüse 152 und der Trompetenform 153 sind in einem Behälter 170 vorgesehen, der als der Rückendabschnitt des zylindrischen Gehäuses 130 dient. Sowohl die Mischdüse 151 als auch der Diffusor 156 ist mit einem Analysator für gelösten Sauerstoff 151 versehen, zum Messen der Konzentration von gelöstem Sauerstoff.
  • Der Betrieb des Strahlfliehkraft-Entlüfters 133 wird nachfolgend beschrieben.
  • Die Entlüftungseinspritzdüse 152 setzt das Speisewasser mit erhöhter Temperatur und erhöhtem Druck, das von der Mischdüse 151 ausgestoßen wird, in eine Aggregation von Wassertröpfchen um, zum Einspritzen der Tröpfchen in die gerade Leitung 168 und den Diffusor 156.
  • Da die Trompetenform 153 an dem Vorderendabschnitt der geraden Leitung 154 ausgebildet ist, wird der zu dem Behälter 170 durch die Rückführdampfleitung 159 rückgeführte Dampf gesammelt, zusammen mit dem von der Entlüftungseinspritzdüse 152 ausgestoßenen Wasser, und zwar bei geringem Fluidwiderstand durch die Funktion der Trompetenform 153 für ein Zuführen in die gerade Leitung 168.
  • Die Dampfeinspritzdüse 169 weist eine kegelförmige ringförmige Form auf. Der Auslaßdampfstrom 123 mit im wesentlichen demselben Druck wie demjenigen des von der Mischdüse 151 ausgestoßenen Wassers wird von der Dampfeinspritzdüse 169 mittels einer (nicht gezeigten) Abzweigleitung eingespritzt.
  • Ist der Druck des von der Dampfeinspritzdüse 169 eingespritzten Dampfes höher als derjenige des von der Mischdüse 151 eingespritzten Wassers, so verringert sich der Entlüftungswirkungsgrad in Übereinstimmung mit dem Gesetz von Henry. Ist der Druck des von der Dampfeinspritzdüse 169 eingespritzten Dampfs niedriger als derjenige des von der Mischdüse 151 eingespritzten Wassers, so wird vermieden, daß der Auslaßdampfstrahl mit den Wassertröpfchen vermischt wird, so daß sich der Entlüftungswirkungsgrad verringert.
  • Weiterhin kann unabhängig davon, daß der Dampfausblasanschluß 168 der Dampfeinspritzdüse 169 in der Randoberfläche des Diffusors 156 gebildet wird, dieser in der Randoberfläche der geraden Leitung 154 gebildet sein. Zusätzlich kann die gerade Leitung 154 einen Teil des Diffusors 156 bilden.
  • Da die Gruppe der Wassertröpfchen und der Auslaßdampfstrahl 123, die über den Diffusor 156 strömen, durch den Diffusor 156 druckbeaufschlagt werden, läßt sich der durch das Winkelstück 157 ausgeschiedene Dampf zu dem Behälter 170 über die Rückführdampfleitung 197 rückführen, so daß es möglich ist, den Auslaßdampfstrahl 123 wirksam zu nützen. Da zusätzlich die Gruppe der Wassertröpfchen und des Auslaßdampfstrahls 123, die über den Diffusor 156 strömen, durch den Diffusor 156 druckbeaufschlagt werden, läßt sich das von dem Winkelstück 157 abgetrennte Wasser zu dem Puffertank 126 über die Leitung 158 führen.
  • Während die Nebelströmung der Wassertröpfchengruppe und des Dampfes, die über den Diffusor 156 strömt, entlang der Wandoberfläche des aus einer gebogenen Leitung gebildeten Mittelstücks 157 strömt, erfährt die Nebelströmung unterschiedliche Zentrifugalkräfte auf der Grundlage des Unterschieds zwischen den zugeordneten Massen, zur Umsetzung in eine geschichtete Strömung. Im Ergebnis wird die Wassertröpfchengruppe radial auswärts gesammelt, und der Dampf wird radial innen liegend gesammelt, so daß die Wassertröpfchengruppe von dem Dampf getrennt ist. Zusätzlich wird die Gruppe der Wassertröpfchen durch das Winkelstück 157 so getrennt, daß diese miteinander verbunden sind, unter Bildung einer Wasserströmung, die dem Puffertank 126 zugeführt wird. Da die Rückführdampfleitung 159 von der Leitung 158 radial an der Innenseite des Winkelstücks 157 abzweigt, läßt sich der abgetrennte Dampf wirksam in den Behälter 170 rückführen.
  • Da das entlüftete nicht kondensierte Gas in den Kondensor 105 usw. über die gebogene Leitung 157 abgeleitet wird, läßt sich ein Massenausgleich zwischen dem entlüfteten nicht kondensierten Gas und dem über die Rückführdampfleitung 159 rückgeführten Dampf in dem Behälter 170 erzielen.
  • Mehrere an dem Auslaßende der Mischdüse 151 gebildete Entlüftungseinspritzdüsen 152 enthalten eine Mittendüse 152a, die an dem Mittenabschnitt so vorgesehen ist, daß sie sich parallel zu der Axialrichtung der geraden Leitung 154 erstreckt, sowie sechs Randdüsen 152b bis 152g, die konzentrisch um die Mittendüse 152a angeordnet sind und die so vorgesehen sind, daß sie mit einem Winkel von ungefähr 0 bis 4 Grad geneigt sind. Obgleich bei dieser Ausführungsform die Zahl der Randdüsen sechs beträgt, kann sie drei oder mehr betragen.
  • Die 26 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Teils einer tatsächlichen Testausrüstung für den in 25 gezeigten Strahlfliehkraftentlüfter 133.
  • Die 27 zeigt Strahlströmungen von der Entlüftungseinspritzdüse mit sechs Randdüsen. In 26 sind die Randdüsen 152b bis 152g um ungefähr 4 Grad in Umfangsrichtung so geneigt, daß Wirbelkomponenten auf den angesasugten Dampf einwirken. Die Wirbelkomponenten wirken auf den durch die Trichterform 153 angesaugten Dampf durch Neigung der Randdüsen 152b bis 152g derart, daß es möglich ist, den Energieverlust aufgrund des Ansaugens zu minimieren.
  • Dieses Phänomen tritt oft in der natürlichen Welt auf. Beispielsweise existiert als kleines Phänomen ein kleiner ausgußförmiger Wirbelstrudel, der in einer Ablauföffnung eines Waschbeckens erzeugt wird. Als großes Phänomen existiert ein Wirbelstrahlstrom bei dem Mittenabschnitt einer Landescheibe, die dann erzeugt wird, wenn ein Schwarzes Loch, das in einem Universum vorliegt, interstellare Materie bei Lichtgeschwindigkeit aufnimmt. Gemäß der vorliegenden Erfindung sind die Randdüsen 152b bis 152g leicht so geneigt, daß eines der in der reellen Welt vorliegenden Strömungsgrundgesetze positiv zum Minimieren des Energieverlustes aufgrund des Ansaugens zur Anwendung kommt.
  • Die 28 zeigt einen Strahlfliehkraftentlüfter mit integriertem Puffertank als Modifikation des in 25 gezeigten Strahlfliehkraftentlüfters 133. Bei dem in 28 gezeigten Strahlfliehkraftentlüfter 133 erfolgt die Gas-Flüssigkeits-Abscheidung unter Einsatz einer Innenwandoberfläche 173 eines horizontalen Puffertanks 126 anstelle des in 25 gezeigten Winkelstücks 157. Eine Erstreckungsleitung 172 ist mit der Spitze eines Diffusors 156 so verbunden, daß Wassertröpfchen und Dampf der Innenwandoberfläche 173 des Puffertanks 126 über die Erstreckungsleitung 172 zugeführt werden. Im Zusammenhang mit der Auswahlentscheidung, ob die Gas-Flüssigkeits-Trennung mittels dem in 25 gezeigten Winkelstück oder der Innenwandoberfläche 173 des Puffertanks 126 erfolgt, kann eine günstige Vorgehensweise beim Entwurf auf der Grundlage der Gestaltung der Anlage ausgewählt sein.
  • Wie in 16 gezeigt, ist das zylindrische Gehäuse 130 horizontal installiert. Feste Montagefixierungen 184, die an der Unterseite des zylindrischen Gehäuses 130 montiert sind, sind direkt an einem Gebäudeboden 185 mittels Ankerbolzen 186 fixiert.
  • Auf einem scheibenförmigen Deckel 177 an einer Endfläche des zylindrischen Gehäuses 130 ist ein Stellglied 176 montiert, zum Bewegen der Wasserstrahldüse 140 usw. in Axialrichtung, sowie einer Zuführwasserdüse 183 zum Zuführen des Speisewassers 109. An der anderen Endoberfläche des zylindrischen Gehäuses ist ein Halteflansch 178 vorgesehen.
  • Die 17 zeigt den Zustand, gemäß dem der Halteflansch 180 geöffnet ist, derart, daß sich die Dampfinjektoren 136, 137, 138 und 139 aus den zylindrischen Behältern 135 der zugeordneten mehrstufigen Dampfinjektoren 132 zum Durchführen der Inspektion und des Austausches herausziehen lassen.
  • Die 18 zeigt, daß sich die Wasserstrahldüse 140 oder das Stellglied 176 auf der Seite des Deckels 177 abmontieren und herausziehen lassen, und zwar zum Durchführen einer Inspektion und von Wartungsarbeiten.
  • Nachfolgend wird das Bypaßsystem 200 des Speisewasser-Heizsystems beschrieben.
  • Da der Dampfinjektor 125 nicht betrieben wird, sofern nicht der Auslaßdampfstrom 120 zugeführt wird, läßt er sich nicht unmittelbar nach dem Anlaufen der Anlage betreiben. Die 19 zeigt das Bypaßsystem 200 für ein Umleiten des Speisewassers 109 derart, daß der Dampfinjektor 125 in das Speisewasser 109 bzw. den Speisewasserkreislauf dann eingeführt werden kann, wenn eine Last von ungefähr 63% nach dem Start der Anlage vorliegt. Das Bypaßsystem 200 enthält eine Leitung 201 zum Umleiten des Speisewassers 109, sowie eine Leitung 203 für das Dampfinjektorsystem 125. Die Leitugn 201 ist mit einem Bypaßventil 202 versehen. Die Leitung 203. ist mit einem Isolierventil 204 stromaufwärts zu dem Dampfeinspritzsystem 125 versehen, sowie mit einem Isolierventil 205 stromabwärts bezogen auf den Puffertank 126. Liegt eine Last von ungefähr 60% vor, so wird dann, wenn das Bypaßventil 202 geschlossen ist und die Isolierventile 204 und 205 geöffnet sind, das Dampfeinspritzsystem 125 in das Speisewasser 109 bzw. den Speisewasserkreislauf eingeführt.
  • Wie in 19 gezeigt, werden die Auslaßdampf ströme 120, 121, 122 und 123 dem mehrstufigen Dampfeinspritzsystem 127 über ein Rückschlagventil mit Stellglied 207 zugeführt. Der Auslaßdampfstrom 123 wird auch dem Strahlfliehkraftentlüfter 133 in dem Strahlfliehkraft-Entlüftungssystem 128 über das Rückschlagventil mit Stellglied 207 zugeführt.
  • Zusätzlich wird, wie in 19 gezeigt, das Überlaufwasser, das aus Ablauföffnungen 210 (vgl. 14) abgeleitet wird, die in dem Dampfinjektor der ersten Stufe 136 und dem Dampfinjektor 137 der nächsten Stufe gebildet sind, dem Kondensor 105 über ein Überlaufentlastungsventil mit Stellglied 206 zugeführt.
  • Die 20 zeigt, daß ein Auslaßdampf 202 der Hochdruckturbine 102 als Auslaßdampfstrahl eingesetzt wird, der dem Dampfeinspritzsystem 125 zuzuführen ist.
  • Wie in 20 gezeigt, sind die Dampfströmungs-Regelventile 220 zwischen Leitungen vorgesehen, denen Auslaßdampf ströme 120, 121, 122 und 123 zugeführt werden. Stromaufwärts zu dem Rückschlagventil mit Stellglied 207 ist ein Rückschlagventil mit Stellglied 220 vorgesehen. Der Auslaßdampfstrom 222 der Hochdruckturbine 102 wird dem Dampfinjektorsystem 125 zugeführt, über die Dampfleitung 223, ein Rückschlagventil mit Stellglied 221 und das Dampfströmungs-Regelventil 220. Werden der Auslaßdampfstrom 222 der Hochdruckturbine 102 und der Auslaßdampfstrom mit höherem Druck bei der nächsten Stufe der Niederdruckturbine 103 dem Dampfinjektorsystem 125 zugeführt, so ist es möglich, ein Dampfinjektorsystem 125 in das Speisewasser 109 bzw den Speisewasserkreislauf einzuführen, wenn eine Last niedriger als eine Last von ungefähr 60% vorliegt.
  • Die 21 zeigt eine Steuereinheit zum Minimieren der Strömungsrate für Überlaufwasser, das von den Ablauföffnungen 210 (vgl. 14) des Dampfinjektors der ersten Stufe 136 und des Dampfinjektors der nächsten Stufe 137 abgeleitet wird.
  • Wie in 21 gezeigt, ist ein Strömungsregelventil 230 zum Regeln der Strömungsrate des Speisewassers 109 vorgesehen, das dem Dampfinjektorsystem 125 zugeführt wird. Die Strömungsrate des Speisewassers 109 wird als Differentialdrucksignal mittels eines Differentialdrucktransmitters 231 detektiert, der stromabwärts zu dem Strömungsregelvenetil 230 vorgesehen wird, und das detektierte Differentialdrucksignal wird zu einer Stromverarbeitungseinheit 236 übertragen. Zum Messen der Ableitungsströmungsrate des Speisewassers, dessen Temperatur und Druck angehoben ist und das von jeder der Mischdüsen 142 und 145 der Dampfinjektoren 136 und 137 abgegeben wird, sind zwei Differentialdruck-Meßöffnungen 237 in der Nähe des Auslasses jeder der Mischdüsen 142 und 145 gebildet. Die Ableitströmungsraten bei den Dampfinjektoren 136 und 137 werden als Differentialdrucksignale mittels Differentialdrucktransmitter 234 über Differentialdruck-Meßöffnungen 233 detektiert. Das Bezugszeichen 232 bezeichnet einen Temperaturdetektor zum Messen der Temperatur der zugeordneten Stellen zum Berechnen der Strömungsrate des Auslaßdampfstroms.
  • Die Strömungsberechnungseinheit 236 berechnet die Strömungsrate des Speisewassers und die Ableitströmungsrate auf der Grundlage der Differentialdrucksignale der Differentialdrucktransmitter 231, 234 und 234, und sie leitet die angehobene Temperatur ab, auf der Grundlage der Temperatur der zugeordneten Stellen, gemessen durch den Temperaturdetektor 232, und zwar zum Berechnen der Strömungsrate des Auslaßdampfstroms. Die Strömungsberechnungseinheit 236 berechnet auch die Strömungsrate des Überlaufwassers, das von den Ablauföffnungen 210 abgeleitet wird, und zwar auf der Grundlage der berechneten Strömungsrate für das Speisewasser, der berechneten Strömungsrate für den Auslaßdampfstrom und der berechneten Ablaufströmungsrate. Weiterhin berechnet die Strömungsbearbeitungseinheit 236 die Strömungsrate für das Speisewasser 109 und die Strömungsrate der Dampfströme, beispielsweise dem Auslaßdampfstrom 120 und den Auslaßdampfstrom 222, und zwar anhand eines vorgegebenen arithmetischen Ausdrucks derart, daß die berechnete Strömungsrate für das Überlaufwasser minimiert ist. Auf der Grundlage der berechneten Ergebnisse erzeugt die Strömungsberechnungseinheit 236 ein Steuersignal zum Steuern des Strömungsregelventils 230 und des Dampfströmungs-Regelventils 220.
  • Es ist möglich, die Wirksamkeit des Speisewasser-Heizsystems 100 zu verbessern, und zwar durch Steuern der Strömungsrate des Speisewassers 109 und der Strömungsraten der Dampfströme, beispielsweise des Dampfstroms 120, sowie durch Minimieren der Strömungsrate des Überlaufwassers.
  • Die 22 zeigt eine andere Vorrichtung zum Regeln der Strömungsrate des Speisewassers 109, das dem Spannungsinjektorsystem 125 zugführt wird. Bei der in 22 gezeigten bevorzugten Ausführungsform wird der Ablaufdruck der Niederdruck-Kondensatpumpe 106 (vgl. 5) gesteuert. Um dies zu erzielen, wird die Umlaufgeschwindigkeit der Niederdruck-Kondensatpumpe 106 durch einen Inverter 238 zum Regeln der Strömungsrate für das Speisewasser 109 gesteuert.
  • Die 23 zeigt eine weitere Vorrichtung zum Regeln der Strömungsrate des Speisewassers 109, das dem Dampfinjektorsystem 125 zugeführt wird. Bei der in 23 gezeigten bevorzugten Ausführungsform ist eine hohle Leitung zum Regeln 239, die in Axialrichtung beweglich ist, in der Wasserstrahldüse 140 des Dampfinjektors 136 vorgesehen. Ein Ende der hohlen Leitung zum Regeln 239 ist mit einem Düsenantriebsstellglied 176 verbunden. Die hohle Leitung zum Regeln 239 ist in Axialrichtung durch das Düsenantriebsstellglied 176 beweglich. Bewegt sich die hohle Leitung zum Regeln 239 in Axialrichtung, so verändert sich der Raum zwischen der Innenoberfläche des auslaßseitigen Endabschnitts der Wasserstrahldüse 140 und der Außenoberfläche des auslaßseitigen Endabschnitts der hohlen Leitung zum Regeln 239 zum Regeln der Strömungsrate des der Dampfdüse 141 zugeführten Speisewassers 109. Obgleich in diesem Fall die Struktur des Dampfinjektors 136 etwas komplizierter ist, ist es möglich, die Strahlgeschwindigkeit 241 des Wasserstrahls bei dem Speisewasser 109 gemäß einer hohen Geschwindigkeit aufrecht zu erhalten. Ferner tritt ein Teil des Auslaßdampfstroms 120 in die hohle Leitung zum Regeln 239 ein, damit ein Einspritzen ausgehend von dem ausgangsseitigen Endabschnitt hiervon zu der Mischdüse 142 erfolgt. In dem in 14 gezeigten Fall wird die Wasserstrahldüse 140 in Axialrichtung mittels des Düsenantriebsstellglieds 176 zum Regulieren der Strömungsrate des Auslaßdampfstroms 120 bewegt. Andererseits wird in dem in
  • 23 gezeigten Fall die hohle Leitung zum Regeln 239 in Axialrichtung mittels des Düsenantriebsstellglieds 176 zum Regeln der Strömungsrate des Speisewassers 109 bewegt.
  • Unter Bezug auf die 24 wird nachfolgend eine Hilfsentlüftungsvorrichtung beschrieben.
  • Als Entlüftungsvorrichtung in dem Speisewasser-Heizsystem 100 ist eine Hilfs-Entlüftungsvorrichtung vorgesehen, mit einer Entlüftungsleitung 253 zusätzlich zu der eigentlichen Strahlfliehkraftentlüftung 133 in dem Dampfinjektorsystem 125. Wie in 24 gezeigt, ist die Entlüftungsleitung 253 in einer Fluidpassage zum Rückführen eines Überlaufwassers 250 vorgesehen, das von den Ablauföffnungen 210 abfließt, die in den Dampfinjektoren 136 und 137 gebildet sind, und zwar zu dem Kondensor 105 oder der Niederdruck-Turbinenstufe über das Überlauf-Entlastungsventil 206 und eine Öffnung 251. Das zu entlüftende Überlaufwasser wird zu dem Kondensor 105 oder der Niederdruck-Turbinenstufe mittels der Entlüftungsleitung 253 für die Entlüftung rückgeführt. Da die Entlüftungsleitung 253 derart vorgesehen ist, ist es möglich, die bei dem Strahlfliehkraftentlüfter 133 vorliegende Last zu reduzieren.
  • Unter Bezug auf die 24 werden die Gegenmaßnahme und das Betriebsverfahren für das Zuführwasser-Heizsystem 100 während des Anlaufens und des Übergangs desselben beschrieben.
  • Wird die Anlage mit einer Last von 60% betrieben, so wird der Dampfinjektor eingeführt. Wird das Dampfinjektorsystem 125 gestartet, so fließt das Überlaufwasser 250, das von den Ablauföffnungen 210 des Dampfinjektors der ersten Stufe 136 und des Dampfinjektor der nächsten Stufe 137 abfließt, zu dem Kondensor 105 oder einen Kondensatspeichertank 160 ab, wie in 24 gezeigt. Ferner fließt das Überlaufwasser 250 zu dem Kondensatspeichertank 260 über ein Überlaufentlastungsventil 252 ab.
  • Eine Hilfsdampfleitung 261 zum Zuführen eines Hauptdampfes zu dem Dampfinjektorsystem 125 ist mit einer Abzweigleitung der Dampfleitung 223 (vgl. 20) verbunden, zu der anderen Abzweigleitung, von der der Auslaßdampfstrom 222 der Hochdruckturbine 102 zugeführt wird. Eine Rückschlagventil 263 und eine Öffnung 262 sind in der Hilfsdampfleitung 261 vorgesehen. Erfolgt bei der Turbine ein Schnellschluß, so läßt sich Dampf zu dem Dampfinjektorsystem 125 über die Hilfsdampfleitung 263 und die Öffnung 262 zuführen. Demnach ist es möglich, ein schnelles Abnehmen der Strömungsrate des Dampfs dann zu vermeiden, wenn eine Leistungsrückführung bei der Turbine durchgeführt wird.
  • Wie oben beschrieben, ist der Puffertank 126 stromabwärts zu dem Dampfinjektorsystem 125 vorgesehen, und die Hochdruck-Kondensatpumpe 110 ist stromabwärts von dem Puffertank 126 vorgesehen.
  • Da sich das Dampfinjektorsystem 125 nicht betreiben läßt, wenn der Turbinenschnellschluß oder der Schnellschluß der Niederdruck-Kondensatpumpe 106 durchgeführt wird, ist es erforderlich, das Bypaßsystem 200 (vgl. 19) des Speisewasser-Heizsystems 100 zu betätigen, damit die Zuführung des Speisewassers zu dem Kernreaktor 101 gewährleistet ist. Jedoch erfordert es etwas Zeit, bis das Schalten zu dem Bypaßsystem 200 abgeschlossen ist.
  • Demnach wird das geheizte und in dem Puffertank 126 gespeicherte Speisewasser dem Hochdruck-Speisewasser-Heizabschnitt 111 mittels der Hochdruck-Kondensatpumpe 110 zugeführt, damit gewährleistet ist, daß das geheizte Speisewasser dem Kernreaktor 101 während des Übergangs solange zugeführt wird, bis das Umschalten zu dem Bypaßsystem abgeschlossen ist. Somit ist es möglich, den Verlust von Speisewasser zu vermeiden, das dem Kernreaktor 101 zugeführt wird.
  • Wie in 24 gezeigt, ist das Speisewasser-Heizsystem 100 mit einer Speisewasser-Steuervorrichtung 266 versehen. Zusätzlich ist ein Wasserstandsmesser an dem Puffertank 126 montiert. Auf der Basis des Wasserpegels in dem Puffertank 126, der durch den Wasserstandsmesser 265 detektiert wird, und einen vorgegebenen Referenzwert steuert die Speisewasser-Steuervorrichtung 266 das Strömungsregelventil 330 oder die Umfangsgeschwindigkeit der Niederdruck-Kondensatpumpe 106 so, daß der Wasserpegel in dem Puffertank einen vorbestimmten Wert annimmt. Demnach ist es möglich, den Wasserpegel in den Puffertank konstant aufrecht zu erhalten.
  • Zudem ist, wie in 24 gezeigt, das Speisewasser-Heizsystem 100 mit einer Übergangs-Kondensatzuführpumpe 268 versehen. Die Übergangs-Kondensatzuführpumpe 268 kann das geheizte Speisewasser in dem Kondensatspeichertank 216 dem Hochdruck-Speisewasser-Heizabschnitt 111 dann zuführen, wenn das von dem Puffertank 126 zugeführte Speisewasser nicht ausreicht. Demnach ist es möglich, den Verlust von Speisewasser zu vermeiden, das dem Kernreaktor 101 zugeführt wird.
  • Unter Bezug auf die 29(a) und 29(b) erfolgt nachfolgend die Beschreibung des Speisewasser-Heizsystems 100.
  • Die vorliegende Erfindung schafft ein innovatives System, in dem das Dampfinjektorsystem 125 ein übliches Niederdruck-Speisewasser-Heizgerät vom Wärmetauschertyp 101 unter Einsatz einer Wärmeübertragungsleitung ersetzt. Ist die Außenoberfläche des zylindrischen Gehäuses 130 des Dampfinjektorsystems 125 mit einem wärmeisolierenden Material oder einem schallabsorbierenden Material bedeckt, so ist es möglich, bei Betrieb den Verlust von Wärme oder das Erzeugen von Lärm zu vermeiden.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung läßt sich ein Dampfinjektorsystem 125 mit einem Durchmesser von 2 m und einer Länge von ungefähr 7 m anstelle von vier üblichen Niederdruck-Speisewasser-Heizgeräten 301 mit Einsatz von Wärmeübertragungsröhren einsetzen, von denen jede einen Durchmesser von ungefähr 2 m und eine Länge von ungefähr 14 m aufweist. Demnach ist es möglich, die Größe des Systems erheblich auf ungefähr ein Achtel zu reduzieren, so daß es möglich ist, die Materialmenge und den Installationsraum beträchtlich zu reduzieren. Wie in den 29(a) und 29(b) gezeigt, läßt sich die Höhe eines Turbinengebäudes 270 gemäß der vorliegenden Erfindung um ungefähr 3,5 m im Vergleich zu der Höhe eines üblichen Turbinengebäudes reduzieren. Zusätzlich ist es aufgrund der Tatsache, daß sich die Höhe der Niederdruckturbine 103 reduzieren läßt, die als Schwergut wirkt und auf dem Kondensor 105 vorgesehen ist, möglich, die Sicherheit gegenüber Erdbeben zu erhöhen.
  • Es ist nicht wünschenswert, die Anlage während einer langen Zeitdauer zu stoppen, und zwar im Hinblick auf die Kosten während der Lebensdauer der Anlage. Da jedoch der benetzte Bereich der Wand aus rostfreiem Stahl mit Kontakt zu dem Speisewasser erheblich kleiner als derjenige bei dem Niederdruck-Speisewasser-Heizgerät 301 sein kann, ist es möglich, das Eluieren von Chromionen zu vermeiden. Zusätzlich ist es möglich, die Kosten während der Lebensdauer der Anlage zu reduzieren, da es möglich ist, das Stoppen von Arbeiten während einer langen Zeit, beispielsweise während einem halben Jahr oder mehr, aufgrund der Verschlechterung des Niederdruck-Speisewasser-Heizgeräts 301 zu vermeiden.
  • Da die in dem zylindrischen Gehäuse 130 vorgesehenen Düsen, beispielsweise die Wasserstrahldüse 140 und die Mischdüse 142, die das Dampfinjektorsystem 125 bilden, so vorgesehen sind, daß sie sich leicht während einer normalen Inspektionszeitdauer selbst bei Verschlechterung der Düsen austauschen lassen, ist es möglich, den Stopp des Arbeitsablaufs während einer langen Zeitdauer zu vermeiden, so daß es möglich ist, die Kosten während der Lebensdauer der Anlage zu reduzieren.
  • Wie oben beschrieben, ermöglicht das Speisewasser-Heizsystem 100 der vorliegenden Erfindung eine beträchtliche Reduzierung des Materialumfangs für die Anlage bei Aufrechterhaltung eines hohen thermischen Wirkungsgrads sowie eine beträchtliche Verbesserung der Zuverlässigkeit, Wartbarkeit und des Inspektionsleistungsumfangs zum Verbessern der Kosten während der Lebensdauer der Anlage. Deshalb eignet sich dieses Heizsystem für eine industrielle Stromversorgungsanlage, die eine hohe Zuverlässigkeit erfordert, beispielsweise eine nukleare Stromversorgungsanlage, und es ist möglich, ein kostengünstiges Speisewasser-Heizsystem bereitzustellen.
  • Wie oben beschrieben, ist es aufgrund der Tatsache, daß es gemäß der vorliegenden Erfindung möglich ist, eine Speisewassereinrichtung durch Einsatz eines Dampfinjektors für ein Turbinensystem einer Stromversorgungsanlage zu vereinfachen, möglich, die Wartbarkeit und Zuverlässigkeit unter Vermeidung des Auftretens von Schwierigkeiten aufgrund mechanischer Faktoren zu verbessern.
  • Zudem ermöglicht die vorliegende Erfindung die beträchtliche Reduzierung des Materialumfangs für die Stromversorgungsanlage bei Aufrechterhaltung eines hohen thermischen Wirkungsgrads, und es ist möglich, die Zuverlässigkeit, Wartbarkeit und den Inspektionsleistungsumfang zu verbessern, um die Kosten während der Lebensdauer der Versorgungsanlage beträchtlich zu verbessern, so daß es möglich ist, eine kostengünstige industrielle Stromversorgungsanlage bereitzustellen.
  • Während die vorliegende Erfindung im Hinblick auf die bevorzugte Ausführungsform offenbart wurde, um ein besseres. Verständnis hiervon zu vereinfachen, ist zu erwähnen, daß sich die Erfindung in vielfacher Weise ohne Abweichen von dem Prinzip der Erfindung ausführen läßt. Deshalb ist die Erfindung so zu verstehen, daß sie sämtlich ihr mögliche Ausführungsformen und Modifikationen der gezeigten Ausführungsform enthält, die sich ohne Abweichen von dem Prinzip der Erfindung ausführen lassen, wie es durch die angefügten Patentansprüche dargelegt ist.
    •

Claims (23)

  1. Speisewasser-Heizsystem zum Heizen von Speisewasser für eine Dampfturbine (103) zum Antrieb eines Stromgenerators (104), die auf der Einlass-Seite mit einem Dampfgenerator (101) und auf der Auslass-Seite mit einem Kondensor (105) verbunden ist, wobei das Speisewasser-Heizsystem (100) umfasst: – eine Dampfinjektoreinheit (132) mit mehreren, in einem Gehäuse (130) des Speisewasser-Heizsystems seriell angeordneten Dampfinjektoren (136, 137, 138, 139), denen Dampfströme (120, 121, 122, 123) aus der Dampfturbine (103) mit jeweils unterschiedlichem Druck und Speisewasser aus dem Kondensor (105) zugeführt werden, wobei die Dampfinjektoren das aus dem Kondensor (105) zugeführte und mit Dampf aus den jeweils zugeführten Dampfströmen (120, 121, 122, 123) vermischte Speisewasser (109) mit erhöhter Temperatur und erhöhtem Druck abgeben; und – eine Strahlfliehkraft-Entlüftungseinrichtung (133), die stromabwärts zu den Dampfinjektoren (136, 137, 138, 139) vorgesehen ist, mit – einer Zuführungseinrichtung (151) zum Zuführen von Speisewasser aus einem Dampfinjektor, – einer Zuführungseinrichtung (169) zum Zuführen von Dampf aus einem Dampfstrom und – einer Einrichtung (154) zur Erzeugung einer auf das zugeführte Speisewasser und den zugeführten Dampfstrom wirkenden Fliehkraft zur Entlüftung des Speisewassers und zur räumlichen Trennung von entlüftetem Speisewasser vom Dampfstrom und Ableiten des entlüfteten Speisewassers.
  2. Speisewasser-Heizsystem nach Anspruch 1, bei welchem die mehrstufige Dampfinjektoreinheit (132) enthält: einen Dampfinjektor (136) einer ersten Stufe zum Empfangen eines Auslassdampfstroms (120), der unter den mehreren Auslassdampfströmen (120,..., 123) einen minimalen Druck aufweist; und einen Dampfinjektor (139) einer letzten Stufe zum Empfangen eines Auslassdampfstroms (123), der unter den mehreren Auslassdampfströmen (120,..., 123) einen maximalen Druck aufweist; wobei der Dampfinjektor (136) der ersten Stufe enthält: – eine Wasserstrahldüse (140) für die erste Stufe zum Ausstoßen von Speisewasser (109); – eine Dampfdüse (141) für die erste Stufe zum Empfangen des Auslassdampfstroms (120) mit dem minimalen Druck an der Außenseite des von der Wasserstrahldüse (140) ausgestoßenen Speisewassers; und – eine Mischdüse (142) für die erste Stufe zum Mischen des von der Wasserstrahldüse (140) für die erste Stufe ausgestoßenen Speisewassers mit dem von der Dampfdüse (141) für die erste Stufe empfangenen Auslassdampfstrom (120) mit minimalem Druck zum Ausstoßen von Speisewassers mit erhöhter Temperatur und erhöhtem Druck; und wobei der Dampfinjektor (139) der letzten Stufe enthält: – eine Wasserstrahldüse (149) für die letzte Stufe zum Ausstoßen von Speisewasser mit erhöhter Temperatur und erhöhtem Druck; – eine Dampfdüse (150) für die letzte Stufe zum Empfangen des Auslassdampfstroms (123) mit dem maximalen Druck von der Innenseite des von der Wasserstrahldüse (149) für die letzte Stufe ausgestoßenen Speisewassers; und – eine Mischdüse (151) für die letzte Stufe zum Mischen des von der Wasserstrahldüse (149) für die letzte Stufe ausgestoßenen Speisewassers mit dem von der Dampfdüse (150) für die letzte Stufe empfangenen Auslassdampfstrom (123) mit dem maximalen Druck, zum Ausstoßen von Speisewasser mit erhöhter Temperatur und erhöhtem Druck.
  3. Speisewasser-Heizsystem nach Anspruch 2, bei welchem der mehrstufige Dampfinjektoreinheit (132) mindestens einen Dampfinjektor (137, 138) einer zwischenliegenden Stufe enthält, der zwischen dem Dampfinjektor (136) der ersten Stufe und dem Dampfinjektor (139) der letzten Stufe vorgesehen ist, zum Empfangen eines Auslassdampfstroms (121, 122) mit einem zwischen dem minimalen und maximalen Druck liegenden Druck der mehreren Auslassdampfströme (120,..., 123).
  4. Speisewasser-Heizsystem nach Anspruch 2 oder 3, bei welchem die Wasserstrahldüse (136) für die erste Stufe des Dampfinjektors (136) der ersten Stufe relativ zu anderen Abschnitten der mehrstufigen Dampfinjektoreinheit (132) in dem Gehäuse (130) in Axialrichtung verstellbar ist.
  5. Speisewasser-Heizsystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei welchem die mehreren Auslassdampfströme (120,..., 123) jeweils einen Druck aufweisen, welcher dem jeweiligen Druck von Auslassdampfströmen in einem herkömmlichen Speisewasser-Heizsystem mit einem Speisewasser-Heizgerät vom Wärmetauschertyp entspricht.
  6. Speisewasser-Heizsystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei welchem die Strahlfliehkraft-Entlüftungseinrichtung (133) umfasst: eine Entlüftungsstrahldüse (152) zum Empfangen von von der mehrstufigen Dampfinjektoreinheit (132) kommendem Speisewasser und zum Umwandeln des Speisewassers in ein Wassertröpfchenfluid, das eine Aggregation von Wassertröpfchen darstellt; eine Diffusor (156), durch den das Wassertröpfchenfluid und der zuführte Dampfstrom geführt werden, zum Entlüften des Wassertröpfchenfluids durch den Dampfstrom bei Erhöhung von deren Druck, wobei das entlüftete Wassertröpfchenfluid und der Dampfstroms abgeleitet werden; und eine Fliehkraft-Trennvorrichtung zum Ausüben einer Fliehkraft auf eine Mischung von Wasser und Dampf aus dem vom Diffusor (156) kommenden Wassertröpfchenfluid und dem vom Diffusor kommenden Dampfstrom, zum räumlichen Trennen von Wassers und Dampf.
  7. Speisewasser-Heizsystem nach Anspruch 6, bei welchem die Entlüftungseinrichtung (133) an einem Endteil der mehrstufigen Dampfinjektoreinheit (132) vorgesehen ist.
  8. Speisewasser-Heizsystem nach Anspruch 6 oder 7, bei welchem die Entlüftungseinrichtung (133) umfasst: eine zu einem zylindrischen Behälter (135) der mehrstufigen Dampfinjektoreinheit (132) axial angeordnete zentrale Düse; und mehrere Randdüsen, welche die zentrale Düse umgeben und mit ihren Achsen zur Achse des zylindrischen Behälters (135) geneigt sind.
  9. Speisewasser-Heizsystem nach einem der Anspruch 6 bis 8, bei welchem der Diffusor (156) mit einer geradlinigen Leitung verbunden ist, welche Trompetenform aufweist.
  10. Speisewasser-Heizsystem nach einem der Ansprüche 6 bis 9, bei welchem die Fliehkraft-Trennvorrichtung eine bogenförmige Leitung (157) aufweist.
  11. Speisewasser-Heizsystem nach einem der Ansprüche 6 bis 10, bei welchem der Strahlfliehkraft-Entlüftungseinrichtung enthält: eine Rückführungsleitung (159) zum Rückführen des Dampfs, der durch die Fliehkraft-Trennvorrichtung vom Wassertröpfchenfluid separiert ist, zur Einlassseite des Diffusors (156); und eine gebogene Leitung zum Ableiten von entlüftetem Dampf mit nicht kondensiertem Gas an den Kondensor (105) oder an die Dampfturbine (103).
  12. Speisewasser-Heizsystem nach Anspruch 11, bei welchem die Fliehkraft-Trennvorrichtung an einer Innenwandfläche eines Puffertanks (126) ausgebildet ist, welcher entlüftetes, von der Dampfinjektoreinheit (132) abgeleitetes Speisewasser zwischenspeichert.
  13. Speisewasser-Heizsystem nach einem der Ansprüche 6 bis 12, bei welchem die Strahlfliehkraft-Entlüftungseinrichtung mindestens eine Dampfausstoßdüse (169) zum Zuführen von Dampf eines Auslassdampfstroms in den Diffusor (156) aufweist, wobei die mindestens eine Dampfausstoßdüse an einer seitlichen Wandung des Diffusors (156) angeordnet ist und mit ihrer Achse in Achsenrichtung des Diffusors (156) geneigt ist.
  14. Speisewasser-Heizsystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei welchem der der Strahlfliehkraft-Entlüftungseinrichtung (133) zugeführte Dampf von dem Auslassdampfstrom (123) stammt, der unter den mehreren Auslassdampfströmen (120,..., 123) einen maximalen Druck aufweist.
  15. Speisewasser-Heizsystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei welchem die Strahlfliehkraft-Entlüftungsanlage (133) an einem einen Behälter (170) bildenden Gehäuseteil angeordnet ist.
  16. Speisewasser-Heizsystem nach Anspruch 14, bei welchem die Strahlfliehkraft-Entlüftungsanlage (133) teilweise aus dem Behälter (170) ragt.
  17. Speisewasser-Heizsystem nach Anspruch 14 oder 15, bei welchem der Behälter (170) oder eine Wandung desselben am Gehäuse (130) lösbar befestigt ist.
  18. Speisewasser-Heizsystem nach Anspruch 14 oder 15, bei welchem nach Abnehmen des Behälters (170) oder einer Wandung desselben vom Gehäuse (130) die darin enthaltene mehrstufige Dampfinjektoreinheit (132) und/oder die Strahlfliehkraft-Entlüftungseinrichtung (133) aus dem Gehäuse (130) entnehmbar sind.
  19. Speisewasser-Heizsystem nach Anspruch 14 bis 18, bei welchem eine Rückführungsleitung (159) vorgesehen ist zum Rückführen des Dampfs, der durch die Fliehkraft-Trennvorrichtung vom Wassertröpfchenfluid separiert ist, in den Behälter (170) zum Diffusor (156).
  20. Speisewasser-Heizsystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem das Gehäuse (130) einen abnehmbaren Deckel (177) aufweist, welcher ein Stellglied (176) besitzt zum axialen Verstellen der Wasserstrahldüse (140) des Dampfinjektors (136) der ersten Stufe der mehrstufigen Dampfinjektoreinheit (132).
  21. Speisewasser-Heizsystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei welchem mehrere mehrstufige Dampfinjektoreinheiten (132) vorgesehen sind, welche in dem Gehäuse (130) parallel zueinander angeordnet und jeweils an Verbindungsleitungen (181, 183) angeschlossen sind zum Zuführen von Dampfströmen (120, 121, 122, 123) mit jeweils unterschiedlichem Druck aus der Dampfturbine (103) sowie von Speisewasser aus dem Kondensor (109).
  22. Speisewasser-Heizsystem nach Anspruch 21, bei welchem den mehreren mehrstufigen Dampfinjektoreinheiten (132) jeweils eine in dem Gehäuse (130) angeordnete Strahlfliehkraft-Entlüftungseinrichtung (133) zugeordnet ist.
  23. Speisewasser-Heizsystem nach Anspruch 21 oder 22, bei welchem die den mehreren mehrstufigen Dampfinjektoreinheiten (132) jeweils zugeordneten mehreren Strahlfliehkraft-Entlüftungseinrichtungen (133) mit einem gemeinsamen Puffertank (126) verbunden sind.
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