Entwässerung einer Kraftwerksanlage

Abstract

 Die Erfindung betrifft eine Kraftwerksanlage (1), insbesondere eine gekoppelte Gas- und Dampfkraftwerksanlage (1), umfassend eine Anzahl an ersten Entwässerungsleitungen (11), welche stromaufseitig mit einem Wasser-Dampf-Kreislauf (2) fluidtechnisch verschaltet sind, und welche stromabseitig mit einem Überdruckbehälter (20) fluidtechnisch verschaltet sind, wobei weiterhin wenigstens eine Dampf führende Zuführleitung (12) mit dem Überdruckbehälter (20) fluidtechnisch verschaltet ist, über welche Dampf dem Wasser-Dampf-Kreislauf (2) erneut zugeführt werden kann, sowie ein Verfahren zum Betreiben einer solchen Kraftwerksanlage.

Beschreibung

[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kraftwerksanlage, insbesondere eine gekoppelte Gas- und Dampfkraftwerksanlage, die eine Anzahl an Entwässerungsleitungen zum Entwässern eines Wasser-Dampf-Kreislaufs aufweist, sowie ein Verfahren zum Betreiben einer solchen Kraftwerksanlage.

[0002] Dampf betriebene Kraftwerksanlagen, insbesondere gekoppelte Gas- und Dampfkraftwerksanlagen, weisen einen Wasser-Dampf-Kreislauf auf, welcher mitunter auch als ein oder mehrere Umlaufdampferzeuger mit Dampftrommeln sowie den zugehörigen Heizflächen ausgebildet sein kann. Solche Umlaufdampferzeuger werden für Gewöhnlich in eine Hochdruckstufe, eine Mitteldruckstufe sowie eine Niederdruckstufe je nach ihrem Arbeitsdruckregime unterteilt. Innerhalb einzelner Druckstufen des Wasser-Dampf-Kreislaufs wird durch Aufnahme von thermischer Energie Wasserdampf (im Folgenden nur als Dampf bezeichnet) erzeugt, der einer oder mehrerer Dampfturbinen zur elektrischen Energieerzeugung zugeführt werden kann. Anstatt als Umlaufdampferzeuger der Kraftwerksanlage kann der Dampferzeuger auch als Zwangdurchlauf-Dampferzeuger (Benson-Kessel, Sulzer-Kessel, usw.)ausgeführt sein. Derartige Umlaufdampferzeuger werden jedoch meist nur in der Hochdruckstufe des Wasser-Dampf-Kreislaufs vorgesehen, können jedoch grundsätzlich auch für die niedrigeren Druckstufen vorgesehen werden.

[0003] Aufgrund zahlreicher chemischer und physikalischer Prozesse fallen in dem Wasser-Dampf-Kreislauf bei Betrieb der Kraftwerksanlage mehr oder minder stark mit Verunreinigungen versehene Abwässer an. Um die Bereitschaft der Kraftwerksanlage während des Betriebs durch diese Verunreinigungen nicht zu beeinträchtigen, ist es erforderlich, die Kraftwerksanlage zu entwässern und damit die Verunreinigungen bzw. die Abwässer aus dem Wasser-Dampf-Kreislauf zu entfernen. Eine solche Entwässerung wird typischerweise bei laufendem Betrieb der Kraftwerksanlage vorgenommen. Hierbei werden aus normalerweise bei regulärem Betrieb geschlossenen Leitungen, in welchen sich die Abwässer angesammelt haben, die Entwässerungen abgeführt. Zur Abführung werden die betreffenden Leitungen kurzzeitig geöffnet und die Entwässerungen abgeleitet. Während der Entwässerung geht dem Wasser-Dampf-Kreislauf somit Wasser verloren, welches erneut durch Zusatzwasser, so genanntes Deionat, dem Wasser-Dampf-Kreislauf zugeführt werden muss.

[0004] Zusätzlich sammelt sich in den Leitungen des Wasser-Dampf-Kreislaufs auch Kondensationswasser an, welches einer effizienten Nutzung des Wasser-Dampf-Kreislaufs entgegensteht. Solches Kondensationswasser bildet sich insbesondere aufgrund von sich zeitlich ändernden Betriebsbedingungen in dem Wasser-Dampf-Kreislauf. Kondensationswasser fällt so bspw. beim Abfahren der Kraftwerksanlagen im Wasser-Dampf-Kreislauf an, da bei abnehmenden Betriebstemperaturen, der im Wasser-Dampf-Kreislauf befindliche Dampf zunehmend auskondensiert und das so anfallende, kondensierte Wasser sich auch in Anlagenteilen ansammelt, die für einen längeren Kontakt mit flüssigem Wasser nicht vorgesehen sind. Insofern ist es beim Abfahren einer Kraftwerksanlage erforderlich, aus dem Wasser-Dampf-Kreislauf vermehrt Wasser zu entnehmen, um eine unerwünschte Kondensation von Wasser in dafür nicht vorgesehenen Anlagenteilen zu vermeiden. Gleichzeitig wird beim Abfahren weniger Wasser in den Wasser-Dampf-Kreislauf nachgefüllt, um am Ende des Abfahrprozesses betreffende Anlagenteile weitgehend frei von kondensiertem Wasser zu halten.

[0005] Um derartiges Kondensationswasser aus dem Wasser-Dampf-Kreislauf zu entfernen, bedient man sich ebenfalls geeigneter Entwässerungsleitungen, die mit dem Wasser-Dampf-Kreislauf fluidtechnisch verschaltet sind. Mitunter sind diese identisch mit den Entwässerungsleitungen für die Ableitung von verunreinigten Abwässern aus dem Wasser-Dampf-Kreislauf.

[0006] An dieser Stelle soll darauf hingewiesen werden, dass im Sinne der vorliegenden Erfindung Entwässerungen der Kraftwerksanlage sowohl verunreinigte Abwässer, wie auch Abschlämmungen, sein können, als auch kondensiertes Wasser, das sich an nicht dafür vorgesehenen Bereichen des Wasser-Dampf-Kreislaufs angesammelt hat.

[0007] Gemäß dem Stand der Technik ist bereits bekannt, Entwässerungen aus verschiedenen Teilen des Wasser-Dampf-Kreislaufs, insbesondere aus verschiedenen Druckstufen zu sammeln und zusammen zu führen. Hierbei können die Entwässerungen, wie bspw. in der WO 2006/058845 beschrieben, in einem Tank zur Weiterbehandlung zwischengespeichert werden.

[0008] Nachteilig an diesen Lösungen des Standes der Technik ist jedoch, dass durch die Zwischenspeicherung der Entwässerungen, die darin befindliche thermische Energie nicht weiter nutzbar gemacht werden kann. Vielmehr wird die thermische Energie bei Verwerfen der Entwässerungen in die Umwelt aus der Kraftwerksanlage ungenutzt abgeführt. Zudem stellt es sich als nachteilig heraus, dass das in den Wasser-Dampf-Kreislauf zur Ersetzung der abgeführten Entwässerungen eingeführte Zusatzwasser erneut thermisch aufbereitet werden muss, um auf ein Temperaturniveau gehoben zu werden, welches dem in dem Wasser-Dampf-Kreislauf bereits vorhandenen Wasser entspricht bzw. ausreichend nahe kommt. Dies erfordert wiederum die Aufwendung von thermischer Energie und lässt die Energiebilanz der Kraftwerksanlage unvorteilhaft ausfallen. Zudem erweist es sich als nachteilig, dass die aus dem Wasser-Dampf-Kreislauf abgeführten Entwässerungen in einem energetisch aufwendigen Verfahren aufbereitet werden müssen, um insbesondere die Abschlämmungen von erneut als Deionat verwendbarem Wasser zu trennen. Besonders ungünstig in Hinsicht auf die Ressourcenbilanz stellt es sich dar, wenn das aufbereitete Wasser gar nicht mehr in den Wasser-Dampf-Kreislauf zurückgeführt wird, sondern etwa in die Umwelt verworfen wird.

[0009] Gemäß diesen Nachteilen, die aus dem Stand der Technik bekannt sind, stellt es sich als technisch erforderlich heraus, eine Lösung für die Entwässerung einer Kraftwerksanlage vorzuschlagen, welche die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile vermeidet. Insbesondere soll die vorzuschlagende technische Lösung eine energetisch vorteilhafte Nutzung der durch die Abführung von Entwässerungen aus dem Wasser-Dampf-Kreislauf entnommenen Energie ermöglichen. Anders ausgedrückt, es soll eine hinsichtlich der gesamten Energiebilanz des Kraftwerksbetriebs verbesserte Entwässerung vorgenommen werden. Überdies ist es wünschenswert, die aus dem Wasser-Dampf-Kreislauf abgeführte Energie sowie die Entwässerungen für die Kraftwerksanlage und insbesondere für den Wasser-Dampf-Kreislauf wieder nutzbar zu machen.

[0010] Diese der vorliegenden Erfindung zugrunde liegenden Aufgaben werden durch eine Kraftwerksanlage gemäß Anspruch 1 sowie durch ein Verfahren zum Betrieb einer solchen Kraftwerksanlage gemäß Anspruch 14 gelöst.

[0011] Insbesondere werden diese der Erfindung zugrunde liegenden Aufgaben gelöst durch eine Kraftwerksanlage, insbesondere eine gekoppelte Gas- und Dampfkraftwerksanlage, umfassend eine Anzahl an ersten Entwässerungsleitungen, welche stromaufseitig mit einem Wasser-Dampf-Kreislauf fluidtechnisch verschaltet sind, und welche stromabseitig mit einem Überdruckbehälter fluidtechnisch verschaltet sind, wobei weiterhin wenigstens eine Dampf führende Zuführleitung mit dem Überdruckbehälter fluidtechnisch verschaltet ist, über welche Dampf dem Wasser-Dampf-Kreislauf erneut zugeführt werden kann.

[0012] Weiterhin werden die der Erfindung zugrunde liegenden Aufgaben gelöst durch ein Verfahren zum Betreiben einer Kraftwerksanlage, insbesondere einer gekoppelten Gas- und Dampfkraftwerksanlage, bevorzugt einer Kraftwerksanlage wie vorab und nachfolgend beschrieben, umfassend folgende Schritte:

• Entwässern von Wasser und /oder Dampf aus einem Wasser-Dampf-Kreislauf durch Zuführen an einen Überdruckbehälter;
• Zurückführen von Dampf aus dem Überdruckbehälter an den Wasser-Dampf-Kreislauf.

[0013] Die Erfindungsidee lehrt die Entwässerung des Wasser-Dampf-Kreislaufs mittels einer Anzahl an ersten Entwässerungsleitungen, die stromaufseitig mit dem Wasser-Dampf-Kreislauf fluidtechnisch verschaltet sind. Bei Ableitung der Entwässerungen über diese Entwässerungsleitungen werden die ersten Entwässerungen in einen Überdruckbehälter eingeleitet, in welchem eine Entspannung auf ein verhältnismäßig geringeres Druckniveau im Vergleich zu dem Druckniveau des Wasser-Dampf-Kreislaufs eingestellt werden kann. Der Überdruckbehälter weist jedoch weiterhin ein Druckniveau auf, welches über dem Umgebungsdruckniveau liegt. Insofern liegt in ihm ein Überdruckniveau vor. Bei der Entspannung kommt es einerseits zu einer Verminderung des Temperaturniveaus der eingeleiteten Entwässerungen und vorzugsweise zu einer wenigstens teilweisen Verdampfung der flüssigen Entwässerungen. Der in dem Überdruckbehälter befindliche Dampf, welcher weiterhin nutzbare thermische Energie aufweist, wird über die mit dem Überdruckbehälter fluidtechnisch verschaltete Zuführleitung wieder erneut dem Wasser-Dampf-Kreislauf zur weiteren Nutzung zugeführt. Dies ist insbesondere unproblematisch, da dieser Dampf keine Verunreinigungen enthält und somit dem Wasser-Dampf-Kreislauf wieder in "aufgereinigter" Form zugeführt werden kann. Bei der Entspannung im Überdruckbehälter verbleiben die Verunreinigungen größtenteils oder sogar im Wesentlichen vollständig in der flüssigen Phase, also im flüssigen Wasser.

[0014] Es stellt sich als vorteilhaft dar, dass die in dem zurückgeführten Dampf befindliche thermische Energie in dem Wasser-Dampf-Kreislauf der Kraftwerksanlage erneut zur Stromerzeugung zur Verfügung stehen kann. Weiterhin erspart dieser dem Wasser-Dampf-Kreislauf zurück geführte Dampf den Einsatz von zusätzlichem Zusatzwasser, welches seinerseits wieder aufzubereiten wäre, bevor es dem Wasser-Dampf-Kreislauf zugeführt werden könnte.

[0015] Weiterhin stellt es sich als vorteilhaft dar, dass der Anfall an Entwässerungen sowie an Dampf, die der Umwelt zugeführt werden müssen, hinsichtlich der Menge drastisch vermindert werden können. Dadurch können die mitunter relativ strengen behördlichen Auflagen sowie Umweltbestimmungen leichter erfüllt werden.

[0016] Außerdem wird, wie bereits angedeutet, der Zusatz von Zusatzwasser (Deionat) zum Ersatz der abgeführten Entwässerungen deutlich vermindert, wodurch auch die notwendige Entsalzung für das Deionat kostentechnisch und energietechnisch vorteilhaft vermindert werden kann.

[0017] Im Vergleich zu dem aus dem Stand der Technik bekannten Normalbetrieb, kann eine Kraftwerksanlage mit der vorliegenden Erfindung also sowohl wirtschaftlicher als auch umweltfreundlicher und damit mit höherem Wirkungsgrad betrieben werden.

[0018] An dieser Stelle soll nochmals darauf hingewiesen werden, dass der Begriff des Dampfes im Sinne von dampfförmigem Wasser verstanden werden soll, wie es bspw. im Wasser-Dampf-Kreislauf vorkommt. Die Qualität des Wassers, etwa aufgrund eines wechselnden Gehalts von verschiedenen Verunreinigungen, soll hinsichtlich der Begriffsbedeutung ohne Einfluss sein. Gleichermaßen soll der Begriff des Wassers ebenso Abwässer wie auch in dem Wasser-Dampf-Kreislauf verbleibendes Nutzwasser oder Kondensationswasser umfassen. Dasselbe gilt auch für den aus dem Wasser-Dampf-Kreislauf abgeführten Dampf wie auch für den in dem Wasser-Dampf-Kreislauf verbleibenden Nutzdampf. Insofern kann fallgemäß der Begriff des Wassers bzw. des Dampfes auch mit dem Begriff der Entwässerungen gleichzusetzen sein.

[0019] Ausführungsgemäß ist es auch möglich, dass die Anzahl an ersten Entwässerungsleitungen "eins" ist, d.h. erfindungsgemäß umfasst die Kraftwerksanlage nur eine Entwässerungsleitung. Ausführungsgemäß ist der Überdruckbehälter aufgrund seines Druckniveaus im Vergleich zu dem Druckniveau des Wasser-Dampf-Kreislaufs als auch im Vergleich zu dem Druckniveau der Umgebung als Entspannungsdrucktank ausgeführt.

[0020] Gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kraftwerksanlage ist vorgesehen, dass die Anzahl an ersten Entwässerungsleitungen stromaufseitig mit dem Wasser-Dampf-Kreislauf im Bereich der Hochdruck- und/oder Mitteldruckstufe, insbesondere im Bereich der Dampftrommel der Hochdruck- und/oder der Dampftrommel der Mitteldruckstufe verschaltet sind. Eine fluidtechnische Verschaltung "im Bereich" bedeutet in örtlicher Nähe, wobei eine fluidtechnische Wechselwirkung herbeigeführt wird. Insbesondere erfolgt ausführungsgemäß die Verschaltung mit der Hochdruck- und/oder der Mitteldruckstufe, bzw. der Dampftrommel der Hochdruck- und/oder der Dampftrommel der Mitteldruckstufe. Ebenso kann die Verschaltung auch mit einem Zwangdurchlauf-Dampferzeuger der Hochdruck- und/oder einem Zwangdurchlauf-Dampferzeuger der Mitteldruckstufe erfolgen.

[0021] Alternativ oder auch zusätzlich kann die Anzahl an ersten Entwässerungsleitungen stromaufseitig auch mit dem Wasser-Dampf-Kreislauf im Bereich der Niederdruckstufe, insbesondere im Bereich der Dampftrommel der Niederdruckstufe verschaltet sein. Ebenso kann die Verschaltung auch mit einem Zwangdurchlauf-Dampferzeuger der Niederdruckstufe erfolgen.

[0022] Aufgrund des in der Hochdruck- und/oder Mitteldruckstufe vorherrschenden Druckniveaus erfolgt eine vorteilhafte Einleitung, insbesondere eine energetisch vorteilhafte Einleitung des aus dem Wasser-Dampf-Kreislauf entnommenen Wassers bzw. Dampfes in den Überdruckbehälter. Dort kommt es ausführungsgemäß zu einer Änderung des Druckniveaus, insbesondere einer Entspannung des Dampfes, wobei die in den Überdruckbehälter abgeführten Entwässerungen bei Vorliegen in dampfförmiger Phase wieder vorteilhaft in den Wasser-Dampf-Kreislauf zurückgeführt werden können. Aufgrund des relativ höheren Druckniveaus des aus der Hochdruck- und/oder Mitteldruckstufe abgeleiteten Dampfes liegt insbesondere auch in dem Überdruckbehälter ein verhältnismäßig höheres Druckniveau vor, was die Rückführung in den Wasser-Dampf-Kreislauf energetisch begünstigt.

[0023] Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass die wenigstens eine Dampf führende Zuführleitung dem Wasser-Dampf-Kreislauf im Bereich der Niederdruckstufe, insbesondere im Bereich der Dampftrommel der Niederdruckstufe Dampf zuführen kann. Der Begriff "im Bereich" heißt im örtlichen Bereich, wie oben bereits ausgeführt. Ausführungsgemäß erfolgt die Verschaltung insbesondere mit der Niederdruckstufe, insbesondere der Dampftrommel der Niederdruckstufe. Aufgrund des in der Niederdruckstufe vorherrschenden relativ geringeren Druckniveaus, ist eine Überführung des Dampfes aus dem Überdruckbehälter in den Wasser-Dampf-Kreislauf energetisch besonders günstig. Insbesondere ist es denkbar, dass das Druckniveau des Dampfes in dem Überdruckbehälter nicht wesentlich unter dem Druckniveau der Niederdruckstufe bzw. auf sogar demselben Druckniveau oder darüber liegt. Insofern eignet sich die Niederdruckstufe drucktechnisch, und damit energietechnisch zur Zurückführung des aus dem Überdruckbehälter abgeführten Dampfes besonders.

[0024] Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Kraftwerksanlage zudem einen Atmosphärendruckbehälter aufweist, welcher eine Dampfentspannung auf im Wesentlichen atmosphärischen Druck ermöglicht, und welcher mit dem Überdruckbehälter leitungstechnisch so verschaltet ist, dass Dampf aus dem Überdruckbehälter in den Atmosphärendruckbehälter geleitet werden kann. Der Atmosphärendruckbehälter und der Überdruckbehälter stehen somit zur Ansammlung von Entwässerungen bereit. Die Entwässerungen werden in dampfförmiger Phase aus dem Überdruckbehälter in den Atmosphärendruckbehälter geleitet, wobei der Überdruckbehälter auf ein entsprechend geringeres Druckniveau überführt werden kann. Damit dient der Atmosphärendruckbehälter einerseits zur Ansammlung von Entwässerungen und gleichzeitig auch zur Druckregulierung des Druckniveaus in dem Überdruckbehälter. Weiter ermöglicht der Atmosphärendruckbehälter eine geeignete Abführung der Entwässerungen, ohne dass der Überdruckbehälter, etwa während des Betriebes, drucktechnisch Veränderungen unterworfen werden muss. So ist es bspw. möglich, aus dem Atmosphärendruckbehälter kondensierte Entwässerungen in die Umwelt abzuführen, wobei dies zu einem Zeitpunkt geschieht, zu welchem der Atmosphärendruckbehälter und der Überdruckbehälter in keiner Fluidverbindung miteinander verschaltet sind. Ausführungsgemäß solle eine Entspannung auf im Wesentlichen Atmosphärendruckniveau ein Druckniveau einschließen, welches dem Atmosphärendruckniveau entspricht mit einer Drucktoleranz von bis zu 20%.

[0025] Weiterhin ist es auch möglich, dass Stellmittel von der Kraftwerksanlage umfasst sind, welche dazu ausgebildet sind, die Menge des Dampfes, welcher aus dem Überdruckbehälter in den Atmosphärendruckbehälter geleitet werden kann, einzustellen. Insbesondere ist das Stellmittel zwischen Überdruckbehälter und Atmosphärendruckbehälter leitungstechnisch geschaltet. Dementsprechend kann das Stellmittel bei Ableitung der in dem Atmosphärendruckbehälter befindlichen, kondensierten Entwässerungen die Fluidverbindung zwischen Überdruckbehälter und Entwässerungsbehälter unterbrechen, so dass eine hinsichtlich der Änderung des Druckniveaus in dem Überdruckbehälter ohne weiteren Einfluss bleibende Abführung aus dem Atmosphärendruckbehälter vorgenommen werden kann.

[0026] Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass eine Anzahl an zweiten Entwässerungsleitungen umfasst ist, welche stromaufseitig mit dem Wasser-Dampf-Kreislauf verschaltet sind, und welche stromabseitig mit dem Atmosphärendruckbehälter verschaltet sind, und über welche Wasser und Dampf aus dem Wasser-Dampf-Kreislauf dem Atmosphärendruckbehälter zugeleitet werden kann. Ausführungsgemäß kann somit Wasser und Dampf aus dem Wasser-Dampf-Kreislauf, welcher sich insbesondere auf einem verhältnismäßig niedrigen Druckniveau befindet, in den Atmosphärendruckbehälter überführt werden. Ebenso kann es sich als vorteilhaft erweisen, ausführungsgemäß Entwässerungen aus dem Wasser-Dampf-Kreislauf in den Atmosphärendruckbehälter zu überführen, wenn die darin gesammelten Entwässerungen einer anderen Aufbereitungsform unterworfen werden sollen, als die in dem Überdruckbehälter gesammelten Entwässerungen.

[0027] Ausführungsgemäß ist es weiterhin möglich, dass die Anzahl an zweiten Entwässerungsleitungen "eins" ist, d.h. erfindungsgemäß umfasst die Kraftwerksanlage nur eine zweite Entwässerungsleitung.

[0028] Gemäß einer besonders vorteilhaften Weiterführung dieser Idee ist vorgesehen, dass die Anzahl an zweiten Entwässerungsleitungen stromaufseitig mit dem Wasser-Dampf-Kreislauf im Bereich der Niederdruckstufe verschaltet ist. Wie oben bereits ausgeführt, bedeutet die Begrifflichkeit "im Bereich" in einem örtlichen Bereich. Insbesondere erfolgt ausführungsgemäß die Verschaltung mit der Niederdruckstufe. Das Druckniveau in der Niederdruckstufe ist mitunter ausreichend gering, um Dampf in den Atmosphärendruckbehälter zu überführen, welcher energetisch nicht weiter vorteilhaft zur Rückführung in den Wasser-Dampf-Kreislauf genutzt werden kann. Insofern erscheint es vorteilhaft, die aus der Hochdruck- und/oder Mitteldruckstufe abgeführten Entwässerungen dem Überdruckbehälter zuzuführen, wohingegen die aus der Niederdruckstufe abgeführten flüssigen Entwässerungen vorzugsweise für eine Verwerfung in die Umwelt vorgesehene vorgesehen sind. Aus der Niederdruckstufe abgeführte dampfförmige Entwässerungen können bevorzugt ebenfalls dem Überdruckbehälter zugeführt werden, wie weiter oben bereits ausgeführt.

[0029] Entsprechend eines weiteren vorteilhaften Aspekts der Erfindung ist vorgesehen, dass der Atmosphärendruckbehälter mit einer Rezirkulationsleitung verschaltet ist, welche ermöglicht, Wasser aus dem Atmosphärendruckbehälter einer ersten Kältequelle zuzuleiten, und das so thermisch behandelte Wasser erneut in den Atmosphärendruckbehälter zurückzuführen. Die Rezirkulation von Wasser aus dem Atmosphärendruckbehälter erlaubt die Vermeidung von Schwadenbildung in dem Atmosphärendruckbehälter.

[0030] Gemäß einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kraftwerksanlage ist der Überdruckbehälter und/oder der Atmosphärendruckbehälter mit einer zweiten Kältequelle leitungstechnisch verschaltet, die ermöglicht, aus dem Überdruckbehälter und/oder dem Atmosphärendruckbehälter abgeführtes Wasser thermisch zu behandeln. Insofern können bspw. die aus dem Überdruckbehälter bzw. dem Atmosphärendruckbehälter abgeführten Entwässerungen vor der weiteren Aufbereitung bzw. Trennung und Reinigung abgekühlt werden. Diese Kühlung ist für die meisten aus dem Stand der Technik bekannten Aufreinigungsverfahren bzw. Aufbereitungsverfahren erforderlich. Diese Kühlung kann wiederum mittels Wasser aus dem Hauptkondensator der Kraftwerksanlage bzw. Wasser aus einer Zwischenkühlung zur Bereitstellung der zweiten Kältequelle erfolgen. Das so aufbereitete Wasser kann ausführungsgemäß wiederum zur Zurückführung in den Wasser-Dampf-Kreislauf als Deionat vorgesehen sein.

[0031] Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass der Überdruckbehälter und/oder der Atmosphärendruckbehälter leitungstechnisch mit einem Auffangbehälter verschaltet ist, in welchen sich entsprechend in dem Überdruckbehälter und/oder in dem Atmosphärendruckbehälter befindliches Wasser zur Speicherung überführt werden kann. Der Auffangbehälter vermag insbesondere die Sammlung von kondensierten Entwässerungen und erlaubt die Zusammenführung dieser, bevor bspw. eine weitere Reinigung und Aufbereitung dieser Entwässerungen erfolgen kann. Die Zusammenführung stellt sich als prozesstechnisch wie auch energetisch besonders sinnvoll und vorteilhaft dar.

[0032] Gemäß einer Weiterentwicklung dieser ausführungsgemäßen Idee ist vorgesehen, dass der Auffangbehälter mit einer Aufbereitungseinheit leitungstechnisch verschaltet ist, wobei die Aufbereitungseinheit das Wasser wenigstens teilweise von Verunreinigungen reinigen kann. Nach Reinigung des als Entwässerungen vorliegenden Wassers mittels der Aufbereitungseinheit kann das wieder aufbereitete Wasser dem Wasser-Dampf-Kreislauf erneut als Zusatzwasser (Deionat) zugeführt werden.

[0033] Gemäß einer Weiterführung dieser Idee ist es auch möglich, dass der Auffangbehälter und/oder die Aufbereitungseinheit leitungstechnisch mit dem Hauptkondensator der Kraftwerksanlage derart verschaltet ist, dass Wasser aus diesem dem Hauptkondensator zugeleitet werden kann. Der Hauptkondensator entspricht hierbei wie auch in der gesamten Anmeldung dem Kondensator, in welchem der Dampf kondensiert wird, welcher der Dampfturbine bzw. den Dampfturbinen zur Stromerzeugung zugeleitet wird.

[0034] Nachfolgend soll die Erfindung anhand einzelner Figuren im Detail näher erklärt werden. Hierbei weisen bevorzugt die Merkmale mit gleicher technischer Wirkung gleiche Bezugszeichen auf.

[0035] Weiter ist darauf hinzuweisen, dass die Figuren lediglich eine schematische Darstellung der Erfindungsidee ist, die keine Einschränkung hinsichtlich der Ausführbarkeit der Erfindung darstellt.

[0036] Weiterhin werden die in den nachfolgenden Figuren dargestellten Einzelmerkmale in Alleinstellung wie auch in beliebiger Kombination mit anderen Merkmalen soweit beansprucht, als diese unter die vorliegende Erfindungsidee fallen.

[0037] Hierbei zeigt:

Figur 1

eine schematische Darstellung einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kraftwerksanlage;

Figur 2

eine flussdiagrammatische Darstellung einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Betreiben einer Kraftwerksanlage;

[0038] Figur 1 zeigt eine mögliche Ausführungsform der vorliegenden erfindungsgemäßen Kraftwerksanlage 1, die einen Wasser-Dampf-Kreislauf 2 aufweist. Ausführungsgemäß ist der Wasser-Dampf-Kreislauf 2 von dem Dampfteil eines Gas- und Dampfkraftwerks 1 umfasst. Hierbei weist der Wasser-Dampf-Kreislauf 2 insgesamt drei verschiedene Druckstufen 3, 5, 7 auf, die zur Dampfbereitung dienen. Der in diesen Druckstufen 3, 5, 7 aufbereitete Dampf wird zur Stromerzeugung einer Dampfturbine 90 (oder mehreren Dampfturbinen 90) zugeleitet, die fluidtechnisch mit einem Hauptkondensator 100 als Kältequelle verbunden ist. Ebenso ist es möglich, den in den Druckstufen 3, 5, 7, bereiteten Dampf über nicht weiter mit Bezugszeichen versehene Umleitstationen an den Hauptkondensator 100 zur Kondensation zu führen.

[0039] Um die bei einem Anfahr- bzw. Abfahrbetrieb oder auch dem Normalbetrieb oder auch im Stillstandbetrieb der Kraftwerksanlage 1 anfallenden Entwässerungen in den jeweiligen Druckstufen 3, 5, 7, einer Reinigung bzw. einer erfindungsgemäßen Rückführung in den Wasser-Dampf-Kreislauf 2 zuzuführen, sieht die Kraftwerksanlage 1 eine Anzahl an ersten Entwässerungsleitungen 11 vor, die erlauben, die aus den Druckstufen 3, 5, 7 entnommenen Entwässerungen einem Überdruckbehälter 20 zuzuleiten. Hierbei sind die ersten Entwässerungsleitungen 11 stromaufseitig mit entsprechenden Leitungsabschnitten der jeweiligen Druckstufe 3, 5, 7 fluidtechnisch verschaltet. Insbesondere sind die ersten Entwässerungsleitungen 11 stromaufseitig mit der Dampftrommel 4 der Hochdruckstufe 3 fluidtechnisch verschaltet bzw. der Dampftrommel 6 der Mitteldruckstufe 5. Alternativ hierzu könnten die ersten Entwässerungsleitungen 11 stromaufseitig mit einem nicht weiter gezeigten Flansch eines Zwangdurchlauf-Dampferzeugers der Hochdruckstufe 3 fluidtechnisch verschaltet bzw. mit einem nicht weiter gezeigten Flansch eines Zwangdurchlauf-Dampferzeugers der Mitteldruckstufe 5 verschaltet sein. Ebenso liegt eine mögliche Verschaltung mit Dampftrommel 8 der Niederdruckstufe 7 vor, auf die jedoch auch ausführungsgemäß verzichtet werden kann. Gemäß einer anderen vorteilhaften Ausführungsform ist diese letztgenannte erste Entwässerungsleitung 11 nicht zur Abführung von Entwässerungen aus der Niederdruckstufe 7 in den Überdruckbehälter 20 vorgesehen.

[0040] Nach Einleitung der Entwässerungen in den Überdruckbehälter 20 erfolgt eine Trennung in dampfförmige und flüssige Anteile der Entwässerungen, wobei die dampfförmigen Anteile vorteilhaft wieder in den Wasser-Dampf-Kreislauf 2 zurückgeführt werden können. Da der Dampf nicht in verunreinigter Form vorliegt, kann somit leicht ohne weitere Aufreinigung dem Wasser-Dampf-Kreislauf aufbereitetes Wasser/Dampf zur Verfügung gestellt werden. Hierzu ist eine Zuführleitung 12 fluidtechnisch mit dem Überdruckbehälter 20 verschaltet, die stromabseitig mit der Dampftrommel 8 der Niederdruckstufe 7 verschaltet ist. Damit ist es möglich, den in dem Überdruckbehälter 20 befindlichen Wasserdampf, der im Vergleich zu der Hochdruckstufe 3 bzw. Mitteldruckstufe 5 bei niedrigerem Druckniveau betriebenen Niederdruckstufe 7 zuzuführen, wobei der so zurückgeführte Dampf zur elektrischen Stromerzeugung mittels der Turbine 90 (Dampfturbine) erneut zur Verfügung stehen kann. Die Turbine 90 kann hierbei ebenfalls als eine Anzahl an mit den jeweiligen Druckstufen 3, 5, 7 geeignet verschalteten Einzelturbinen ausgeführt sein.

[0041] Weiter umfasst die Kraftwerksanlage 1 einen Atmosphärendruckbehälter 30, der ebenfalls fluidtechnisch mit dem Überdruckbehälter 20 verschaltet ist. In der zwischen dem Überdruckbehälter 20 und dem Atmosphärendruckbehälter 30 zur Verbindung vorgesehenen Leitung ist zudem ein Stellmittel 25 vorgesehen, welches erlaubt, die Fluidverbindung zu unterbrechen bzw. den Fluidstrom geeignet einzustellen. Somit ist es möglich, den in dem Überdruckbehälter 20 befindlichen Dampf bei Betrieb an den Atmosphärendruckbehälter 30 zu überführen. Damit kann einerseits das Druckniveau in dem Überdruckbehälter 20 geeignet eingestellt werden, und andererseits können die in dem Atmosphärendruckbehälter 30 anfallenden Entwässerungen geeignet abgeführt werden, ohne gleichzeitig das Druckniveau in dem Überdruckbehälter 20 verändern zu müssen. So ist ausführungsgemäß eine Abführleitung 35 vorgesehen, über welche insbesondere dampfförmiges Wasser aus dem Atmosphärendruckbehälter 30 der Umgebung/Umwelt U zugeleitet werden kann.

[0042] Zur Entwässerung der auf verhältnismäßig niedrigerem Druckniveau arbeitenden Niederdruckstufe 7 sind zudem zweite Entwässerungsleitungen 13 vorgesehen, welche eine Überführung der in der Niederdruckstufe 7 anfallenden Entwässerungen in den Atmosphärendruckbehälter 30 ermöglichen.

[0043] Um die in dem Überdruckbehälter 20 wie auch Atmosphärendruckbehälter 30 angefallenen Entwässerungen, insbesondere in flüssiger Form, für eine weitere Verwendung in dem Wasser-Dampf-Kreislauf 2 aufzubereiten, können sie in einen Auffangbehälter 70 abgeleitet werden. Zur thermischen Konditionierung, insbesondere zur Abkühlung dieser Entwässerungen vor Einleitung in den Auffangbehälter 70 sind erfindungsgemäß eine erste Kältequelle 50 wie auch eine zweite Kältequelle 60 vorgesehen.

[0044] Zusätzlich sieht die Kraftwerksanlage 1 eine Rezirkulationsleitung 40 vor, welche Entwässerungen aus dem Atmosphärendruckbehälter 30 entnehmen lässt, um sie der ersten Kältequelle 50 zuzuführen. Danach werden die so thermisch konditionierten Entwässerungen vollständig oder auch teilweise dem Atmosphärendruckbehälter 30 erneut zugeführt, jedoch bei einem geringeren Temperaturniveau. Diese Temperaturbehandlung erlaubt die Verminderung einer unerwünschten Schwadenbildung in dem Atmosphärendruckbehälter 30, da der Dampf kondensiert wird.

[0045] Figur 2 zeigt eine flussdiagrammatische Darstellung einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Betreiben einer Kraftwerksanlage. Hierbei sind die folgenden Schritte umfasst:

• Entwässern von Wasser und/oder Dampf aus einem Wasser-Dampf-Kreislauf (2) durch Zuführen an einen Überdruckbehälter (20)(erster Verfahrensschritt 200);
• Zurückführen von Dampf aus dem Überdruckbehälter (20) an den Wasser-Dampf-Kreislauf (2) (zweiter Verfahrensschritt 210) .

[0046] Weitere Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Ansprüche

1. Kraftwerksanlage (1), insbesondere eine gekoppelte Gas- und Dampfkraftwerksanlage (1), umfassend eine Anzahl an ersten Entwässerungsleitungen (11), welche stromaufseitig mit einem Wasser-Dampf-Kreislauf (2) fluidtechnisch verschaltet sind, und welche stromabseitig mit einem Überdruckbehälter (20) fluidtechnisch verschaltet sind, wobei weiterhin wenigstens eine Dampf führende Zuführleitung (12) mit dem Überdruckbehälter (20) fluidtechnisch verschaltet ist, über welche Dampf dem Wasser-Dampf-Kreislauf (2) erneut zugeführt werden kann.

2. Kraftwerksanlage gemäß Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl an ersten Entwässerungsleitungen (11) stromaufseitig mit dem Wasser-Dampf-Kreislauf (2) im Bereich der Hochdruck- (3) und/oder Mitteldruckstufe (5) verschaltet sind.

3. Kraftwerksanlage gemäß einem der Ansprüche 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl an ersten Entwässerungsleitungen (11) stromaufseitig mit dem Wasser-Dampf-Kreislauf (2) im Bereich der Nierdruckstufe verschaltet sind.

4. Kraftwerksanlage gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Dampf führende Zuführleitung (12) dem Wasser-Dampf-Kreislauf (2) im Bereich der Niederdruckstufe (7), insbesondere im Bereich der Dampftrommel (8) der Niederdruckstufe (7) Dampf zuführen kann.

5. Kraftwerksanlage gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftwerksanlage (1) zudem einen Atmosphärendruckbehälter (30) aufweist, welcher eine Dampfentspannung auf im Wesentlichen atmosphärischen Druck ermöglicht, und welcher mit dem Überdruckbehälter (20) leitungstechnisch so verschaltet ist, dass Dampf aus dem Überdruckbehälter (20) in den Atmosphärendruckbehälter (30) geleitet werden kann.

6. Kraftwerksanlage gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass weiterhin ein Stellmittel (25) von der Kraftwerksanlage (1) umfasst ist, welches dazu ausgebildet ist, die Menge des Dampfes, welches aus dem Überdruckbehälter (20) in den Atmosphärendruckbehälter (30) geleitet werden kann, einzustellen.

7. Kraftwerksanlage gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche 5 oder 6,
dadurch gekennzeichnet, dass eine Anzahl an zweiten Entwässerungsleitungen (12) umfasst ist, welche stromaufseitig mit dem Wasser-Dampf-Kreislauf (2) verschaltet sind, und welche stromabseitig mit dem Atmosphärendruckbehälter (30) verschaltet sind, und über welche Wasser und/oder Dampf aus dem Wasser-Dampf-Kreislauf (2) dem Atmosphärendruckbehälter (30) zugeleitet werden kann.

8. Kraftwerksanlage gemäß Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl an zweiten Entwässerungsleitungen (13) stromaufseitig mit dem Wasser-Dampf-Kreislauf (2) im Bereich der Niederdruckstufe (7) verschaltet ist.

9. Kraftwerksanlage gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche 5 bis 8,
dadurch gekennzeichnet, dass der Atmosphärendruckbehälter (30) mit einer Rezirkulationsleitung (40) verschaltet ist, welche ermöglicht, Wasser aus dem Atmosphärendruckbehälter (30) einer ersten Kältequelle (50) zuzuleiten, und das so thermisch behandelte Wasser erneut in den Atmosphärendruckbehälter (30) zurück führt.

10. Kraftwerksanlage gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass der Überdruckbehälter (20) und/oder der Atmosphärendruckbehälter (30) mit einer zweiten Kältequelle (60) leitungstechnisch verschaltet ist, die ermöglicht, aus dem Überdruckbehälter (20) und/oder dem Atmosphärendruckbehälter (30) abgeführtes Wasser thermisch zu behandeln.

11. Kraftwerksanlage gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass der Überdruckbehälter (20) und/oder der Atmosphärendruckbehälter (30) leitungstechnisch mit einem Auffangbehälter (70) verschaltet ist, in welchen sich entsprechend in dem Überdruckbehälter (20) und/oder dem Atmosphärendruckbehälter (30) befindliches Wasser zur Speicherung überführt werden kann.

12. Kraftwerksanlage gemäß Anspruch 11,
dadurch gekennzeichnet, dass der Auffangbehälter (70) mit einer Aufbereitungseinheit leitungstechnisch verschaltet ist, wobei die Aufbereitungseinheit das Wasser wenigstens teilweise von Verunreinigungen reinigen kann.

13. Kraftwerksanlage gemäß Anspruch 11 oder 12,
dadurch gekennzeichnet, dass der Auffangbehälter (70) und/oder die Aufbereitungseinheit leitungstechnisch mit dem Hauptkondensator (100) der Kraftwerksanlage (1) derart verschaltet ist, dass Wasser aus diesen dem Hauptkondensator (100) zugeleitet werden kann.

14. Verfahren zum Betreiben einer Kraftwerksanlage (1), insbesondere einer gekoppelten Gas- und Dampfkraftwerksanlage (1), bevorzugt einer gemäß den vorhergehenden Ansprüchen, umfassend folgende Schritte:

- Entwässern von Wasser und/oder Dampf aus einem Wasser-Dampf-Kreislauf (2) durch Zuführen an einen Überdruckbehälter (20);

- Zurückführen von Dampf aus dem Überdruckbehälter (20) an den Wasser-Dampf-Kreislauf (2).

Zeichnung