DE202008017640U1 - Einrichtung zur Durchführung eines Arbeitsverfahrens für ein Wärmekraftwerk - Google Patents
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Abstract
Einrichtung zur Durchführung eines Arbeitsverfahrens eines Wärmekraftwerks, bei dem folgende Verfahrensschritte enthalten sind,
– während der Abnahme der elektrischen Belastung wird das Hochtemperatur-Heizmediums (HTH) bis zu einer Temperatur von 250–300°C erwärmt, wobei die Erwärmung mittels Dampfes aus Turbinenanzapfungen (3 und 4) vorgenommen wird,
– bei einer Zunahme der elektrischen Belastung werden 10–30% des Rückheizwassers als erster Wasserstrom ausgesondert und unter einem Druck von 4,0 bis 8,6 MPa bis zu einer Temperatur von 250–300°C mittels heißen Hochtemperatur-Heizmediums (HTH) erwärmt,
– anschließend wird dieser erste Rückheizwasserstrom (23) mit dem zweiten Wasserstrom (24) gemischt, wobei die Vermischung mit Hilfe eines Injektionsmischgeräts (27) vorgenommen wird,
– der unter Druck vorgewärmte erste Strom (23) des Rückheizwassers wird als aktive Flüssigkeit und der zweite Strom (24) als passive Flüssigkeit verwendet,
– das resultierende Gemisch wird in einen Druckwasservorwärmer (Netzvorwärmer 19) der Turbinen (2) gefördert wird,
dadurch gekennzeichnet
– dass...
– während der Abnahme der elektrischen Belastung wird das Hochtemperatur-Heizmediums (HTH) bis zu einer Temperatur von 250–300°C erwärmt, wobei die Erwärmung mittels Dampfes aus Turbinenanzapfungen (3 und 4) vorgenommen wird,
– bei einer Zunahme der elektrischen Belastung werden 10–30% des Rückheizwassers als erster Wasserstrom ausgesondert und unter einem Druck von 4,0 bis 8,6 MPa bis zu einer Temperatur von 250–300°C mittels heißen Hochtemperatur-Heizmediums (HTH) erwärmt,
– anschließend wird dieser erste Rückheizwasserstrom (23) mit dem zweiten Wasserstrom (24) gemischt, wobei die Vermischung mit Hilfe eines Injektionsmischgeräts (27) vorgenommen wird,
– der unter Druck vorgewärmte erste Strom (23) des Rückheizwassers wird als aktive Flüssigkeit und der zweite Strom (24) als passive Flüssigkeit verwendet,
– das resultierende Gemisch wird in einen Druckwasservorwärmer (Netzvorwärmer 19) der Turbinen (2) gefördert wird,
dadurch gekennzeichnet
– dass...
Description
- Die Erfindung betrifft eine Einrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
- Es ist ein Kohle-Wärmekraftwerk (WKW) mit indirekter Einspeicherung von Speisewasser bekannt. Es besteht aus einem Dampfkraftkreislauf der Turboanlage, Ölspeicherkreislauf und einem Kreislauf für die Spitzenlastturbine. Die Spitzenlastturbine ist als ein Aufbau an der Haupt-Dampfturbinenanlage ausgeführt (s. G. Beckmann, P. Guilli "Wärmekraftspeicherung", Verlag "MIR", 1987, S. 233, Abb. 7.16.). Das Schaltbild des genannten WKWs und das dadurch ausführbare Verfahren ermöglichen es, die starke Abhängigkeit zwischen der gleichzeitigen Erzeugung der Wärme- und der elektrischen Belastung zu beseitigen, die Gespanntheit bei der Abdeckung von Spitzenbelastungen zu mindern.
- Der Mangel des bekannten Schaltbildes und des dadurch verwirklichten Verfahrens ist die komplizierte Betriebstechnik. Sie ist durch das Vorhandensein von zusätzli chen Kreisläufen der Spitzenlastturbine und des Ölspeichers bedingt. Bei andauernden Abschaltungsperioden wird dadurch das Hochfahren dieser Anlagen wesentlich erschwert. Die Errichtungskosten werden erheblich höher.
- Es ist ein Arbeitsverfahren von einem Wärmekraftwerk bekannt. Es umfasst eine Heizkraftturbine mit Heizdampfanzapfungen. Heizvorwärmer, Warmwasserkessel und die Druckwasserpumpen sind an die Heizkraftturbine angeschlossen. Der Warmwasserkessel ist in die Leitungen des Heizkraftnetzes eingeschlossen. Im Rahmen des genannten Verfahrens wird das vom Verbraucher kommende Wasser in zwei Parallelströme aufgeteilt. Einer der Wasserströme wird im Hauptbetriebszustand in den Heizvorwärmern aufgewärmt. Der zweite Wasserstrom wird im Spitzenlastbetrieb im Warmwasserkessel erwärmt. Dabei werden die Heizwasserströme vor der Zuführung an den Verbraucher vermischt (s. Urheberschein der
UdSSR Nr. 2148174 - Das bekannte Verfahren ermöglicht es, die Zuverlässigkeit und die Wirtschaftlichkeit beim Betrieb des Wärmekraftwerks zu erhöhen. Die Steuerfähigkeit und die Effizienz des Kraftwerkes bei den Regelabläufen der Elektrischen- und Wärmebelastungen können jedoch nicht erhöht werden. Außerdem hängt die Ausführung des Verfahrens mit dem Einsatz von einigen Transferpumpen zusammen, welche einen hohen Energieverbrauch aufweisen.
- Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Einrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem die Kosten der Anlage zur Wärmeenergiespeicherung (WESA) gesenkt werden. Außerdem sollen die Durchlaufkenndaten der Transferpumpen gesenkt und die Abmessungen der Wärmetauscher und der Leitungen des WESA-Kreislaufs verkleinert werden.
- Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
- Es ist auch zweckmäßig, als HTH Silikonöl oder synthetische Heizmedien, z. B. die Marken ”Thermolan” bzw. ”Dautherm” einzusetzen.
- Die vorgeschlagene Einrichtung arbeitet wie folgt:
Während der Abnahme der elektrischen Belastung wird der Sicherheitsbestand des Hochtemperatur-Heizmediums bis zu 250–300°C mit dem Dampf aus Turbinenanzapfungen erwärmt. Zur Zeit der erhöhten elektrischen Belastung werden aus dem Rückheizwasser 10–30% als der erste Wasserstrom ausgesondert. Dieser erste Wasserstrom wird unter Druck von 4,0–8,6 MPa bis zur Temperatur von 250–300°C mittels heißen HTHs erwärmt. Danach wird dieser erste Wasserstrom mittels eines Injektionsmischgeräts mit dem zweiten Wasserstrom gemischt. Der erste unter Druck aufgewärmte Rückheizwasserstrom wird als aktive Flüssigkeit und der zweite Wasserstrom als passive Flüssigkeit verwendet. Das resultierende Gemisch wird in den Druckwasservorwärmer (Netzvorwärmer) der Turbinen befördert. - Die Turbinendampfabzapfungen unter einer Temperatur von 250–300°C erfolgen zur Zeit der Abnahme der elektrischen Belastung. Sie stellen intensive Anwärmung des Silikon- bzw. synthetischen Heizmediums sicher. Dieses Heizmedium behält seine Stabilität innerhalb des genannten Temperatur- und Druckbereichs bei und ist keiner Verkokung bzw. Zersetzung ausgesetzt.
- Die Erwärmung des ausgesonderten Stroms von Rückheizwasser mit dem heißen HTH bis 250–300°C erfolgt ohne Wasserkochen, weil der ganze Vorgang unter einem Druck von 4,0–8,6 MPa verläuft.
- Im Endeffekt wird ein Teil von Rückheizwasser (der erste Strom) mit einer Temperatur von 250–300°C und unter einem Druck von 4,0–8,6 MPa im Injektionsmischge rät als aktive Flüssigkeit verwendet. Und das übrig gebliebene Heizwasser (der zweite Strom) wird als passive Flüssigkeit benutzt.
- Das Verbrauchsverhältnis zwischen den beiden Rückheizwasserströmen wird durch die Bedingungen für das Erreichen der erforderlichen Heizwassertemperatur am Auslauf aus dem Injektionsmischgerät festgelegt. Diese Temperatur wird je nach Außenlufttemperatur in Übereinstimmung mit dem Temperaturplan des jeweiligen Heizkraftnetzes aufrechterhalten.
- Die Arbeitsweise der vorgeschlagenen Einrichtung wird am Beispiel des Betriebs eines Wärmekraftwerks betrachtet. Das Schaltbild dieses Wärmekraftwerks ist in der
1 dargestellt. - Das Wärmekraftwerk enthält:
- – einen
Dampferzeuger
1 ; - – eine Dampfturbinenanlage
2 mit Dampfanzapfungen3 und4 . Die Dampfanzapfungen3 und4 sind jeweils an den baumäßig vorgesehenen Heizwasservorwärmer5 (an seinen Ausgang in Bezug auf Heizmedium) und den Vorwärmer für Hochtemperatur-Heizmedium6 (an seinen Ausgang in Bezug auf Heizmedium) angeschlossen; - – einen Kondensator
7 der Dampfturbinenanlage2 . Er enthält einen Kanal8 zur Kondensatförderung mittels einer Kondensatpumpe9 über Unterdruckvorwärmer10 (UDVW). Das Kondensat wird zuerst in den Entgaser11 zugeführt. Anschließend wird es mittels der Speisepumpe12 über die Hochdruckvorwärmer13 (HDVW) in den Dampferzeuger1 gefördert und eine Heizwasserleitung14 . An seinen Anschlussstellen sind ein baumäßig vorgesehener Heizwasservorwärmer5 und ein Warmwasserkessel15 angeschlossen. - Das Wärmekraftwerk ist auch mit einem Wärmespeicher versehen. Er umfasst:
- – Behälter
zur Aufbewahrung von kaltem und heißem Hochtemperatur-Heizmedium
HTH (
16 und17 ) und - – die Behälter sind untereinander mit einem
Wärmetausch- und Speicherkreislauf
18 verbunden. - Der Wärmetausch- und Speicherkreislauf
18 umfasst: - – einen Strömungsteil (für
das aufzuwärmende Medium) des HTH-Vorwärmers
6 , - – einen Strömungsteil (für das Heizmedium)
des Hochtemperatur-Vorwärmers
19 des Rückheizwassers und - – Umwälzpumpen für das kalte
20 und das heiße21 HTH. - Die Ansaugsammelleitung der Umwälzpumpe
20 des kalten HTHs ist mit dem Behälter16 zur Lagerung des kalten HTHs verbunden. Die Drucksammelleitung der Umwälzpumpe20 des kalten HTHs ist mit dem Eingang (für das aufzuwärmende Medium) des HTH-Vorwärmers6 verbunden. Der Ausgang des HTH-Vorwärmers6 (für das aufzuwärmende Medium) ist mit dem Behälter17 zur Lagerung des heißen HTHs verbunden. - Die Ansaugsammelleitung der Umwälzpumpe
21 des heißen HTHs ist mit dem Behälter17 zur Lagerung des heißen HTHs verbunden. Die Drucksammelleitung der Umwälzpumpe20 des heißen HTHs ist mit dem Eingang (für das Heizmedium) des Hochtemperatur-Vorwärmers19 des Rückheizwassers verbunden. Der Ausgang des Hochtemperatur-Vorwärmers19 (für das Heizmedium) ist mit dem Behälter16 zur Lagerung des kalten HTHs verbunden. - Das Wärmekraftwerk enthält auch die Rückheizwasserleitung
22 mit zwei gleichläufigen Rückheizwassernebenlinien (RHW)23 und24 . Die erste Nebenlinie23 ist mit einer RHW-Hochdruckpumpe25 ausgerüstet. Die Drucksammelleitung der Hochdruckpumpe25 ist an den Eingang (für das aufzuwärmende Medium) des RHW- Hochtemperatur-Vorwärmers19 angeschlossen. Sein Ausgang (für das aufzuwärmende Medium) ist mit der Pumpenlinie (die Leitung für die Beförderung der aktiven Flüssigkeit)26 des Injektionsmischgeräts27 verbunden. Das Injektionsmischgerät27 ist in die zweite gleichläufige RHW-Nebenlinie24 so mit eingeschlossen, dass seine Injektionslinie (die Leitung für die Beförderung der passiven Flüssigkeit)28 und die Druckleitung29 die Anbindung der zweiten gleichläufigen RHW-Nebenlinie24 an den Eingang (für das aufzuwärmende Medium) des baumäßig vorgesehenen Heizwasservorwärmers5 sicherstellt. Der Ausgang (für das Heizmedium) des baumäßig vorgesehenen Heizwasservorwärmers5 ist seinerseits mit einem Kanal8 für die Kondensatzuführung (über UDVW6 ) zum Entgaser11 und danach (über HDVW13 ) zum Dampferzeuger1 verbunden. - Zum Ein- und Abschalten des Warmwasserkessels
15 ist er mit einer Beipassleitung30 und mit Absperr- und Regelventilen31 und32 versehen. Das erste der Ventile ist in der Beipassstrecke der Leitung30 angeordnet. Die übrigen Ventile sind in der umgangenen Strecke der Rohrleitung angeordnet. - Um die Verbrauchswerte in den zwei RHW-Nebenlinien
23 ,24 zu ändern, werden die jeweiligen Absperr- und Regelventile33 ,34 benutzt. - Die Drucksammelleitung der RHW-Hauptpumpe
35 ist mit dem Eingang (für das aufzuwärmende Medium) des baumäßig vorgesehenen Heizwasservorwärmers5 verbunden. Die Ansaugsammelleitung der RHW-Hauptpumpe35 ist mit der Druckleitung29 des Injektionsmischgeräts27 verbunden. Die RHW-Hauptpumpe35 wird in den Betriebszuständen von Wärmeabgabe aus Turbinenanzapfungen an die Verbraucher benutzt. Während der Spitzenbelastungszeit, d. h. im Entladebetrieb des Wärmespeichers darf die Hauptpumpe abgeschaltet werden. Zur Funktionssteuerung der RHW-Hauptpumpe35 sowie für ihre Ein- und Abschaltung ist sie mit einer Beipassleitung36 und mit Absperr- und Regelventilen37 ,38 versehen. Das erste Ventil ist in der Beipassstrecke der Leitung36 angeordnet. Die übrigen Ventile sind in der umgangenen Strecke der Rohrleitung angeordnet. - Um den Anlauf sowie die Funktionssteuerung des Injektionsmischgeräts
27 zu vereinfachen, wird das Absperr- und Regelventil39 benutzt. Es wird in der Pumpenleitung26 des Injektionsmischgeräts27 eingebaut. - Die Ausführung des vorgeschlagenen Verfahrens erfolgt während des Betriebs des beschriebenen Kraftwerkes in folgender Weise:
Während der Abnahme der elektrischen Belastung des Kraftwerkers (normalerweise in der Nachtzeit) wird die erhöhte Dampfentnahme aus den Anzapfungen3 ,4 der Turbine2 vorgenommen. Diese erhöhte Dampfentnahme wird zur Aufwärmung von Hochtemperatur-Heizmedium (HTH) im Vorwärmer HTH6 und von Heizwasser im baumäßig vorgesehenen Vorwärmer5 benutzt. Die Belastungsabnahmezeiten des Kraftwerkes dienen als Ladezeit des Wärmespeichers. In dieser Zeit wird das kalte HTH (mit einer Temperatur von ca. 60–80°C) aus dem Behälter16 zur Lagerung des kalten HTHs mittels Umwälzpumpe20 des kalten HTHs zum Vorwärmer HTH6 befördert. Nach der Anwärmung von HTH wird es im Behälter17 zur Lagerung des heißen HTH gespeichert. Das Kondensat von dem entnommenen Dampf wird nach den Vorwärmern in den Speisewasserhauptkanal8 zurückgeführt. Während der zunehmenden elektrischen Belastung des Kraftwerkes (in der Spitzenbelastungszeit) wird das aufgespeicherte heiße HTH aus dem Behälter17 mittels Umwälzpumpe21 zum Eingang (für das Heizmedium) des RHW-Hochtemperatur-Vorwärmers19 zugeführt. Der Ausgang des RHW-Hochtemperatur-Vorwärmers19 (für das Heizmedium) ist mit Behälter16 zur Lagerung des kalten HTHs verbunden. An anderer Seite wird nur ein Teil des Rückheizwasserstroms (10–30%) zum Eingang (für das aufzuwärmende Medium) des RHW-Hochtemperatur-Vorwärmers19 mittels Hochdruckpumpe25 (unter Druck von 4,0–8,6 MPa) befördert. Die genaue Menge von dem durch die Hochdruckpumpe25 geförderten RHW ist von der Außenlufttempera tur, dem Betriebszustand des RHW-Hochtemperatur-Vorwärmers19 und des Temperaturplans des Heizkraftnetzes abhängig. - Das unter Druck aufgewärmte Wasser (dies schließt das Aufkochen bei 250–300°C aus) wird in die Pumpenlinie
26 des Injektionsmischgeräts27 befördert. Hier wird dieses Wasser als aktive Flüssigkeit verwendet. Der restliche Rückheizwasserstrom wird in die auszustoßende Leitung28 des Injektionsmischgeräts29 befördert. Hier dient dieses Wasser als passive Flüssigkeit. Nach der Vermischung im Injektionsmischgerät27 bekommen die beiden Rückheizwasserströme23 ,24 die gleiche gemeinsame Temperatur. Diese Temperatur wird im Wärmeabgabe-Temperaturplan baumäßig vorgesehen. Das gemischte Wasser strömt in den Eingang (für das aufzuwärmende Medium) des baumäßig vorgesehenen Heizwasser-Vorwärmer5 über die Beipassleitung36 ein (oder über den Hauptkanal der RHW-Hauptpumpe35 ; dies erfolgt nach dem Absperren der Rohrleitung36 durch das Absperr- und Regelventil37 bei geöffneten Absperr- und Regelventilen38 ). - Nachdem das Heizwasser den baumäßig vorgesehenen Vorwärmer
5 passiert hat, wird es (über den Warmwasserkessel15 oder daran vorbei) ins auswärtige Heizungsnetz14 befördert. Da das Wasser in den baumäßig vorgesehenen Vorwärmer5 bereits im aufgewärmten Zustand einströmt, so werden die Dampfanzapfungen3 automatisch gesperrt, und der Dampfverbrauch über den Strömungsteil der Turbine2 steigt an. Dies verursacht die Leistungssteigerung der Turboanlage, weil die Heizkraftturbine in diesem Fall als Kondensationsturbine funktioniert. - Dank der teilweisen Erwärmung von Heizwasser unter Druck bis zur Temperatur des Hochtemperatur-Heizmediums werden Bedingungen für die Sicherstellung von einem intensiven Wärmeaustausch zwischen den Medien geschaffen. Diese Tatsache ermöglicht die Verkleinerung der Wärmetauscher und der Kreislaufleitungen der Anlage zur Wärmeenergiespeicherung. Das bedingt seinerseits die Kostensenkung im Zusammenhang mit dem Aufbau der Anlage. Außerdem werden in dieser Erfindung neben dem System zur Wärmespeicherung gleichzeitig solche Heizwasserförderungsmittel wie Injektionsgeräte benutzt. Dies ermöglicht es, den Überdruck des Mediums ”auszunutzen” (bei diesem Druck erfolgt die vorzeitige Hochtemperaturanwärmung des Mediums), was die Senkung von Durchflusskenndaten der Transferpumpen sicherstellt.
- ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
- Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
- Zitierte Patentliteratur
-
- - SU 2148174 [0004]
- Zitierte Nicht-Patentliteratur
-
- - G. Beckmann, P. Guilli ”Wärmekraftspeicherung”, Verlag ”MIR”, 1987, S. 233, Abb. 7.16. [0002]
Claims (3)
- Einrichtung zur Durchführung eines Arbeitsverfahrens eines Wärmekraftwerks, bei dem folgende Verfahrensschritte enthalten sind, – während der Abnahme der elektrischen Belastung wird das Hochtemperatur-Heizmediums (HTH) bis zu einer Temperatur von 250–300°C erwärmt, wobei die Erwärmung mittels Dampfes aus Turbinenanzapfungen (
3 und4 ) vorgenommen wird, – bei einer Zunahme der elektrischen Belastung werden 10–30% des Rückheizwassers als erster Wasserstrom ausgesondert und unter einem Druck von 4,0 bis 8,6 MPa bis zu einer Temperatur von 250–300°C mittels heißen Hochtemperatur-Heizmediums (HTH) erwärmt, – anschließend wird dieser erste Rückheizwasserstrom (23 ) mit dem zweiten Wasserstrom (24 ) gemischt, wobei die Vermischung mit Hilfe eines Injektionsmischgeräts (27 ) vorgenommen wird, – der unter Druck vorgewärmte erste Strom (23 ) des Rückheizwassers wird als aktive Flüssigkeit und der zweite Strom (24 ) als passive Flüssigkeit verwendet, – das resultierende Gemisch wird in einen Druckwasservorwärmer (Netzvorwärmer19 ) der Turbinen (2 ) gefördert wird, dadurch gekennzeichnet – dass das Wärmekraftwerk einen Dampferzeuger (1 ) und eine Dampfturbinenanlage (2 ) mit Dampfanzapfungen (3 ,4 ) aufweist, – dass die Dampfanzapfungen (3 ,4 ) an einem bauseits vorgesehenen Heizwasservorwärmer (5 ) und einen Vorwärmer (6 ) für Hochtemperatur-Heizmedium (HTH) angeschlossen sind, – dass ein Kondensator (7 ) der Dampfturbinenanlage (2 ) einen Kanal (8 ) zur Kondensatförderung mittels einer Kondensatpumpe (9 ) über einen Unterdruckvorwärmer (10 -ÜDVW) aufweist, – dass das Kondensat zuerst in einen Entgaser (11 ) zuführbar ist und anschließend mittels einer Speisepumpe (12 ) über einen Hochdruckvorwärmer (13 -HDVW) in den Dampferzeuger (1 ) förderbar ist. - Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Wärmekraftwerk einen Wärmespeicher mit einem Behälter (
16 ) von kaltem und einen Behälter (17 ) von heißem Hochtemperatur-Heizmedium (HTH) aufweist und dass die Behälter (16 ,17 ) über einen Wärmetausch- und Speicherkreislauf (18 ) untereinander verbunden sind. - Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmetausch- und Speicherkreislauf (
18 ) einen Strömungsteil für das aufzuwärmende Medium des Hochtemperatur-Heizmediums (HTH)-Vorwärmers (6 ) und einen Strömungsteil für das Heizmedium des Hochtemperatur-Vorwärmers (1 ) des Rückheizwassers sowie eine Umwälzpumpe für das kalte Hochtemperatur-Heizmediums (20 ) und eine Umwälzpumpe für das heiße Hochtemperatur-Heizmediums (21 ) aufweist.
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2008
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