Dampfkraftwerk

Abstract

 In einem Dampfkraftwerk wird zur teilweisen Rückgewinnung der Abwärme der Anlagekomponenten (2,3), z.B. der Gleitlager, Pumpen, o.ä. ein von einem Nebenkühlmittel beaufschlagter Zwischenkühler (7) in einem Zwischenkühlkreislauf (1) angeordnet. Im Zwischenkühlkreislauf (1) ist ein zusätzlicher Regenerativ-Wärmetauscher (8) vorgesehen, in welchem das Zwischenkühlmittel die Wärme an das Arbeitsmittel des Hauptkreislaufes (12) abgibt. Zur mengenmässigen Aufteilung des erwärmten Zwischenkühlmittels auf Zwischenkühler (7) und Regenerativ-Wärmetauscher (8) ist ein regelbares Dreiwege-Mischventil (5) vorgesehen.

Beschreibung

[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft ein Dampfkraftwerk gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

[0002] Ein Dampfkraftwerk mit einem derartigen geschlossenen Zwischenkühlkreis ist bekannt (Brown Boveri-Mitteilungen ^8-79, Seite 533).

[0003] Die von den gekühlten Anlageteilen aufgenommene und an ein Nebenkühlwasser abgegebene Wärme wird hierbei an die Atmosphäre weitergeleitet, was thermodynamisch einen Verlust bedeutet und eine Umweltbelastung darstellt.

[0004] Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, in einem Dampfkraftwerk die Kühlung der Anlagenkomponenten so auszulegen, dass deren Abwärme zumindest teilweise rekuperiert werden kann.

[0005] Die vorgenannte Aufgabe wird erfindungsgemäss durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 gelöst.

[0006] Der Vorteil der Erfindung ist darin zu sehen, dass durch die zusätzliche Wärmeabgabe an den Hauptkreislauf dessen Prozesswirkungsgrad verbessert oder die abgegebene Nutzleistung erhöht werden kann.

[0007] Zweckmässig ist bei Parallelschaltung von Zwischenkühler und Regenerativ-Wärmetauscher die Anordnung eines regelbaren Dreiwege-Mischventiles stromaufwärts der Kühler. Dadurch kann die

[0008] Temperatur des Zwischenkühlmittels vor den Anlagekomponenten optimal eingestellt werden.

[0009] In der Zeichnung sind Schaltschemen der erfindungsgemässen Anordnung in einem Dampfkraftwerk gezeigt, wobei alle zum Verständnis der Erfindung nicht erforderlichen Teile weggelassen wurden. So wird vom Turbinenkreis nur das sogenannte "kalte Ende" vereinfacht dargestellt.

[0010] Es zeigt:

Fig. 1 eine erfindungsgemässe Anordnung in Parallelschaltung,

Fig. 2 eine ebensolche Anordnung in Serienschaltung.

[0011] Im Schaltschema gemäss der Fig. 1 ist mit 1 ein Zwischenkühlkreislauf mit einer Umwälzpumpe 4 bezeichnet, welcher unabhängig vom Arbeitsmittel eines Hauptkreislaufes 12 und vom Kondensator-Kühlmittel 17 arbeitet. In den Zwischenkühlkreislauf 1, 1' sind die zu kühlenden Anlagenkomponenten 2,3, beispielsweise Gleitlager, Pumpen o.ä. und der Zwischenkühler 7 in geschlossenem Kreislauf von Wasser als Zwischenkühlmittel durchströmt. Im Zwischenkühler 7 wird die Abwärme an das Nebenkühlmittel, beispielsweise Flusswasser abgegeben.

[0012] Soweit sind Anordnungen von Zwischenkühlkreisläufen in Dampfkraftwerken bekannt. Um einen Teil dieser Abwärme rückgewinnen zu können, wird im Hauptkreislauf 12 erfindungsgemäss ein Regenerativ-Wärmetauscher 8 angeordnet. Dieser wird aufgrund der vorherrschenden Temperaturen in die Hauptkondensatleitung 18 zwischen der auf den Kondensator 13 folgenden Hauptkondensatpumpe 14 und der nur angedeuteten Vorwärmstrasse 16 geschaltet. Kühlmittelseitig zweigt dieser Regenerativ-Wärmetauscher 8 über die Leitung l^t vom Zwischenkühlkreislauf 1 ab, zwischen der Umwälzpumpe 4 und dem Zwischenkühler 7. Abströmseitig wird das seine Wärme abgegebene Kühlmittel über die Leitung 1" in den Zwischenkühlkreis 1 zurückgeführt, wo es vor den zu kühlenden Komponenten 2, 3 dem gegebenenfalls im Zwischenkühler 7 abgekühlten Medium beigemischt wird. Regenerativ-Wärmetauscher 8 und Zwischenkühler 7 sind somit parallel geschaltet. Die Aufteilung der die beiden Apparate 7,8 durchströmenden Kühlmittelströme erfolgt in Funktion der Kühlmitteltemperatur vor den zu kühlenden Anlagekomponenten. Hierzu wird die Temperatur mit bekannten Mitteln an einer Mess-Stelle 11 abgenommen, welche stromabwärts der Wiedervereinigungsstelle so angeordnet ist, dass die beiden Teilströme gut durchmischt sind. Das Messsignal wird nach entsprechender Verstärkung über die Steuerleitung 10 einem Regler 6 zugeführt, welcher die Durchflussquerschnitte eines Dreiwegeventiles 5 steuert. Das Dreiwegeventil 5 befindet sich an der Stelle im Zwischenkühlkreis 1, an der die Leitung 1' zum Regenerativ-Wärmetauscher 8 abzweigt. Das in den Anlagekomponenten erwärmte Kühlmittel kann nun ausschliesslich im Regenerativ-Wärmetauscher 8 seine Wärme abgeben, was eine vollständige Rückgewinnung bedeutet.

[0013] Wenn jedoch dessen Kapazität nicht ausreicht, wird der die Kapazität überschreitende Mengenanteil dem Zwischenkühler 7 zugeleitet und darin wie bekannt mit Nebenkühlmittel 19 auf tiefstmögliche Temperatur abgekühlt. Massgebend für die Aufteilung der Mengenströme im DreiwegeVentil 5 ist jedenfalls die Zulauftemperatur des Kühlmittels vor den Anlagekomponenten 2,3, die entsprechend deren Bedürfnissen nach gleichmässiger und ausreichender Kühlung möglichst konstant zu halten ist. Diese Kühlung ist somit unabhängig vom jeweiligen Anlagenzustand gewährleistet, wobei je nach abgegebener Last, nach Kondensator-Kühlmitteltemperatur und nach Nebenkühlmitteltemperatur ein Maximum an Abwärme rekuperiert und ein Minimum an Abwärme an die Umwelt abgegeben wird.

[0014] Die erfindungsgemässe Anordnung wird besonders vorteilhaft dort zur Anwendung kommen, wo für den Turbinenkondensator 13 relativ kaltes Kühlmittel 17 zur Verfügung steht. Durch den Regenerativ-Wärmetauscher 8 kann umsomehr Wärme von den Anlagekomponenten 2, 3 übertragen werden, je kälter das Hauptkondensat ist.

[0015] So können beispielsweise bei einer 220 MW-Anlage unter Vollast und einer Kondensator-Kühlmitteltemperatur von 8⁰C etwa 40% der vom Zwischenkühlmittel aufgenommenen Wärme an das Hauptkondensat abgegeben werden. Bei entsprechender Auslegung der beiden Apparate beaufschlagen hierbei etwa 85% des Zwischenkühlmittels den Regenerativ-Wärmetauscher 8, während der Rest den Zwischenkühler 7 durchströmt. Durch diese Massnahme ist eine Erhöhung der Generatorleistung um ca. 250 KW möglich.

[0016] Eine weitere Schaltungsmöglichkeit für den erfindungsgemässen Regenerativ-Wärmetauscher 8 ist in Fig. 2 dargestellt., bei welcher die gleichen Elemente mit denselben Bezugszeichen versehen sind, wie in Fig. 1.

[0017] Der Regenerativ-Wärmetauscher 8 ist hierbei in Serie mit dem Zwischenkühler 7 geschaltet und wird ständig vom Zwischenkühlmittel durchströmt. Ist die Wärmeabfuhr darin ungenügend, so wird der Zwischenkühler 7 zugeschaltet, indem das Absperrorgan 20 geöffnet wird. An diesem Absperrorgan 20 wird der Nebenkühlmittel-Massenstrom derart geregelt, dass die stromaufwärts der Anlagekomponenten 2,3 gewünschte Temperatur erzielt wird. Als Betätigungsgrösse für den Regler 6 dient das Signal von der Temperaturmess-Stelle 11.

Ansprüche

1. Dampfkraftwerk mit einem unabhängig vom Arbeitsmittel und vom Kondensatorkühlmittel (17) des Hauptkreislaufes (12) arbeitenden Zwischenkühlkreislauf (1), in welchem die zu kühlenden Anlagekomponenten (2, 3) und ein von einem Nebenkühlmittel (19) beaufschlagter Zwischenkühler (7) in geschlossenem Kreis von einem Zwischenkühlmittel durchströmt werden, dadurch gekennzeichnet, dass im Zwischenkühlkreis .(l) ein zusätzlicher Regenerativ-Wärmetauscher (8) geschaltet ist, in welchem das Zwischenkühlmittel seine Wärme an das Arbeitsmittel des Hauptkreislaufes (12) abgibt.

2. Dampfkraftwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Regenerativ-Wärmetauscher (8) parallel zum Zwischenkühler (7) geschaltet ist.

3. Dampfkraftwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Regenerativ-Wärmetauscher (8) in Serie zum Zwischenkühler (7) geschaltet ist.

4. Dampfkraftwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Regenerativ-Wärmetauscher (8) im Hauptkreislauf (12) zwischen Kondensator (13) und Vorwärmerstrasse (16) angeordnet ist.

5. Dampfkraftwerk nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass für die mengenmässige Aufteilung des in den Anlagekomponenten (2, 3) erwärmten Zwischenkühlmittels auf Zwischenkühler (7) und Regenerativ-Wärmetauscher (8) ein regelbares Dreiwege-Mischventil (5) vorgesehen ist.

6. Dampfkraftwerk nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass als Regelparameter die Temperatur (11) des Zwischenkühlmittels nach erfolgter Wärmeabgabe, Wiedervereinigung und Durchmischung der beiden Teilströme vor den zu kühlenden Komponenten (2, 3) dient.

Zeichnung