Die Erfindung richtet sich auf ein Verfahren zum Betrieb eines Kraftwerks, insbesondere eines Großkraftwerks, umfassend einen Dampferzeuger mit einer kohlenstoffbefeuerten, insbesondere kohlenbefeuerten, Brennkammer und einem Überhitzer sowie mit einem angeschlossenen Wasser/Dampf-Kreislauf mit integriertem Turbo- oder Turbinensatz, der mindestens eine Niederdruckturbine und einen angeschlossenen Generator aufweist, wobei in den Wasser/Dampf-Kreislauf zusätzlich mindestens ein elektrisch beheizter und insbesondere an die Eigenversorgung des Kraftwerks angeschlossener Dampferzeuger integriert ist, dem mittels des Generators erzeugte und/oder aus einem daran angeschlossenen öffentlichen Stromnetz stammende elektrische Energie, insbesondere elektrischer Strom, und dem von der Wasserseite des Wasser/Dampf-Kreislaufs Speisewasser zugeführt wird, und von welchem der Dampfseite des Wasser/Dampf-Kreislaufs in dem elektrischen Dampferzeuger aus dem zugeführten Wasser erzeugter Dampf zugeführt wird, wobei das Verfahren in Zeiten des Schwachlastbetriebes oder Minimallastbetriebes des Kraftwerks durchgeführt wird.
Weiterhin richtet sich die Erfindung auf ein Kraftwerk, insbesondere Großkraftwerk, vorzugsweise zur Durchführung eines solchen Verfahrens, umfassend einen Dampferzeuger mit einer kohlenstoffbefeuerten, insbesondere kohlenbefeuerten, Brennkammer und einem Überhitzer sowie mit einem angeschlossenen Wasser/Dampf-Kreislauf mit integriertem Turbo- oder Turbinensatz, der mindestens eine Niederdruckturbine und einen angeschlossenen Generator aufweist, wobei in den Wasser/Dampf-Kreislauf zusätzlich mindestens ein elektrisch beheizter Dampferzeuger integriert ist, der eine elektrische Leitungsverbindung aufweist, mittels welcher er mit dem Generator und/oder einem daran angeschlossenen öffentlichen Stromnetz verbunden und insbesondere an die Eigenversorgung des Kraftwerks angeschlossen ist und ihm elektrische Energie, insbesondere elektrischer Strom, zuführbar ist, und der eine medienführende Leitungsverbindung aufweist, mittels welcher er mit der Wasserseite des Wasser/Dampf-Kreislaufs verbunden ist und ihm Speisewasser des Wasser/Dampf-Kreislaufes zuführbar ist, und der eine medienführende Dampfleitungsverbindung aufweist, mittels welcher er mit der Dampfseite des Wasser/Dampf-Kreislaufs verbunden ist und dem Wasser/Dampf-Kreislauf in dem elektrischen Dampferzeuger aus dem zugeführten Wasser erzeugter Dampf zuführbar ist.
Fossilbefeuerte, insbesondere kohlebefeuerte moderne Kraftwerke weisen in der Regel Turbo- oder Turbinensätze auf, deren Dampfturbinen eine dauerhafte Minimallastfähigkeit von ca. 25 % +/- 5% besitzen. Sollten im Rahmen einer Nachrüstung Kapazitätserweiterungen von 20 % mittels einer Vorschaltgasturbine vorgenommen werden, so würde sich die durchschnittliche Minimallastfähigkeit auf ca. 21 % +/- 4% der erweiterten Kraftwerksleistung reduzieren.
Andererseits ist es mit der modernen Feuerungstechnik, mit welcher auch existierende Brenner der Brennkammern von Dampferzeugern bestehender Kraftwerke nachgerüstet werden können, möglich, die Feuerungsleistung des Dampferzeugers auf einen Minimallastbereich von ca. 5 % der Feuerungsleistung zu reduzieren. Bei einer solchen Fahrweise im Minimallastbereich wird der Dampferzeuger im Umwälzbetrieb gefahren. Allerdings sind die sich dann einstellenden Frischdampfdrücke und Frischtemperaturen sowie die weiteren Dampfparameter nicht ausreichend, um den angeschlossenen Turbo- oder Turbinensatz, insbesondere die Dampfturbinen, bei einem solchen Minimallastbetrieb oder Schwachlastbetrieb des Kraftwerkes im Dauerbetrieb zu betreiben. Insbesondere laufen bei einem solchen Schwachlastbetrieb oder Minimallastbetrieb des Kraftwerkes dann die Niederdruckturbinen schlecht und es kann zu unerwünschten Rückströmungseffekten und Tröpfchenbildungen kommen. Dies hat zur Folge, dass auch die Einspeisung ins Netz, insbesondere die Primärregelung, problematisch wird.
Da angesichts des enormen Ausbaus der erneuerbaren Energien im öffentlichen Stromnetz häufig mehr Strom vorhanden ist, als aus dem Stromnetz aktuell abgenommen wird, nimmt die Problematik, in solchen Zeiten fossilbefeuerte, insbesondere kohlebefeuerte, Kraftwerke vom Netz zu nehmen und lediglich noch mit der für die Aufrechterhaltung einer ausreichend schnellen Wiederanfahrmöglichkeit des Kraftwerkes notwendigen, d.h. die Eigenversorgung des Kraftwerks aufrechterhaltenden und das Wiederanfahren des Dampferzeugers ermöglichenden, Betriebsweise zu betreiben. Dies bedeutet aber, dass die Feuerungsleistungen auf die vorstehend erwähnten ca. 5 % der Feuerungsleistung des Dampferzeugers mit den sich daraus ergebenden Folgen für den Wasser/Dampf-Kreislauf und die angeschlossenen Turbinen reduziert wird.
Aus der US 2008/0134681 A1 sind ein gattungsgemäßes Verfahren und Kraftwerk bekannt, bei welchem die Speicherung von in nachfrageschwachen Zeiten erzeugtem Strom in einem Hochtemperaturspeicher aus elektrisch beheiztem festen Material und von Dampf in einem Niedertemperaturspeicher erfolgt, um die gespeicherte Energie in nachfragestarken Zeiten zusätzlich abgeben zu können.
Die DE 10 2012 204 081 A1 offenbart ein Energiespeicherkraftwerk zur Bereitstellung von elektrischer Energie zur Deckung von Spitzenlastleistung, wobei elektrische Energie in zwei thermischen Speichern gespeichert wird, die mit dem einen Turbosatz aufweisenden Wasser/Dampf-Kreislauf in Verbindung stehen, wobei zumindest einem Speicher Wasser des Wasser/Dampf-Kreislaufs zugeführt und von diesem Speicher darin erzeugter Wasserdampf dem Wasser/Dampf-Kreislauf zugeführt wird.
Die DE 10 2012 103 617 A1 offenbart ein fossilbefeuertes Kraftwerk mit einem Wärmespeicher, der ausschließlich thermisch mittels eines Wärmeträgermediums mit dem Wasser/Dampf-Kreislauf in Verbindung steht.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Lösung zu schaffen, die es ermöglicht, auch bei einem Minimallastbetrieb oder einem Schwachlastbetrieb eines Kraftwerks eine ausreichende Dampfströmung zu erzeugen, die unter den Bedingungen des Minimallastbetriebes oder des Schwachlastbetriebes des Kraftwerks einen Dauerbetrieb des angeschlossenen Turbo- oder Turbinensatzes, insbesondere der Niederdruckturbine, problemlos durchzuführen ermöglicht.
Bei einem Verfahren der eingangs näher bezeichneten Art wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass in den Wasser/Dampfkreislauf der mindestens eine zusätzliche Dampferzeuger integriert ist und/oder in die Dampfseite des Wasser/Dampf-Kreislaufs zusätzlich mindestens ein elektrisch beheizter und insbesondere an die Eigenbedarfsversorgung des Kraftwerks angeschlossener Dampfüberhitzer und/oder zusätzlich mindestens ein elektrisch beheizter und insbesondere an die Eigenbedarfsversorgung des Kraftwerks angeschlossener Dampfzwischenüberhitzer eingebunden ist/sind, dem/denen mittels des Generators erzeugte und/oder aus dem daran angeschlossenen öffentlichen Stromnetz stammende elektrische Energie, insbesondere elektrischer Strom, und aus dem Wasser/Dampf-Kreislauf Dampf zugeführt wird und von welchem/welchen in dem Dampfüberhitzer und/oder dem Dampfzwischenüberhitzer aus dem zugeführten Dampf erzeugter überhitzter Dampf in die Dampfseite des Wasser/Dampf-Kreislaufes eingespeist wird, wobei mit dem mindestens einen zusätzlichen Dampferzeuger und/oder dem mindestens einen zusätzlichen Dampfüberhitzer und/oder dem mindestens einen zusätzlichen Dampfzwischenüberhitzer Dampf in einer solchen Menge und mit einem solchen Druck und einer solchen Temperatur erzeugt und der Dampfseite des Wasser/Dampf-Kreislaufs zugeführt wird, dass damit der Turbo- oder Turbinensatz mit seiner für einen Dauerbetrieb zulässigen Minimallast und/oder Schwachlast betreibbar ist.
Ebenso wird die vorstehende Aufgabe bei einem Kraftwerk der eingangs näher bezeichneten Art dadurch gelöst, dass in den Wasser/Dampf-Kreislauf der mindestens eine zusätzliche Dampferzeuger integriert ist und/oder in die Dampfseite des Wasser/Dampf-Kreislaufs zusätzlich mindestens ein elektrisch beheizter Dampfüberhitzer und/oder zusätzlich mindestens ein elektrisch beheizter Dampfzwischenüberhitzer leitungsmäßig eingebunden ist/sind, die jeweils eine elektrische Leitungsverbindung aufweisen, mittels welcher er/sie mit dem Generator und/oder dem daran angeschlossenen öffentlichen Stromnetz verbunden und insbesondere an die Eigenbedarfsversorgung des Kraftwerks angeschlossen ist/sind und ihm/ihnen elektrische Energie, insbesondere elektrischer Strom, zuführbar ist, und dem/denen jeweils über eine medienführende Leitungsverbindung aus dem Wasser/Dampf-Kreislauf Dampf zuführbar ist und aus welchem/welchen jeweils über eine medienführende Leitungsverbindung in dem Dampfüberhitzer und/oder dem Dampfzwischenüberhitzer aus dem zugeführten Dampf erzeugter überhitzter Dampf in die Dampfseite des Wasser/Dampf-Kreislaufs einspeisbar ist, wobei mit dem mindestens einen zusätzlichen Dampferzeuger und/oder dem mindestens einen zusätzlichen Dampfüberhitzer und/oder dem mindestens einen zusätzlichen Dampfzwischenüberhitzer Dampf in einer solchen Menge und mit einem solchen Druck und einer solchen Temperatur erzeugbar und der Dampfseite des Wasser/Dampf-Kreislaufs zuführbar ist, dass damit der Turbo- oder Turbinensatz mit seiner für einen Dauerbetrieb zulässigen Minimallast und/oder Schwachlast betreibbar ist.
Vorteilhafte Weiterbildungen und zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung sind jeweils Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Die Erfindung geht also von dem Aspekt aus, in dem Wasser/Dampf-Kreislauf des Kraftwerkes zusätzlich mindestens einen elektrisch beheizten Dampferzeuger vorzusehen, der mit dem während des Minimallastbetriebes oder des Schwachlastbetriebes des Kraftwerkes im Rahmen der Eigenbedarfsversorgung erzeugten Strom betrieben wird oder betreibbar ist und mit dem aus dem Wasser/Dampf-Kreislauf des Kraftwerks zugeführtes Wasser verdampft wird oder verdampfbar ist, wobei der in dem elektrisch beheizten Dampferzeuger erzeugte Dampf dann der Dampfseite des Wasser/Dampf-Kreislaufes des Kraftwerks zugeführt wird oder zuführbar ist. Hierbei ist der elektrisch beheizte Dampferzeuger insbesondere so ausgelegt oder zumindest im Zusammenwirken mit den weiterhin möglichen elektrisch beheizten Überhitzern und/oder Zwischenüberhitzern in der Lage, der Dampfseite des Wasser/Dampf-Kreislaufes des Kraftwerkes Wasserdampf mit einem solchen Druck, in einer solchen Menge und mit einer solchen Temperatur zuzuführen, das der Turbo- oder Turbinensatz, insbesondere dessen Niederdruckturbine(n) und/oder dessen Mitteldruckturbine(n) bei einem Minimallastbetrieb oder Schwachlastbetrieb des Kraftwerkes dauerhaft betrieben werden kann/können. Mit der erfindungsgemäßen Vorgehensweise wird zwar mittels des Generators erzeugte oder mittels des angeschlossenen öffentlichen Stromnetzes bereitgestellter elektrischer Strom (wieder) verbraucht - und in diesem Sinne "vernichtet" - aber es wird dadurch erreicht, dass auch bei einem lediglich mit einer Feuerungsleistung des Dampferzeugers von ca. 5 % seiner Feuerungsleistung durchgeführten Minimallastbetrieb oder Schwachlastbetrieb des Kraftwerkes die Turbinen, d.h. der Turbo- oder Turbinensatz, und damit die "rotierende Masse" am Netz bleiben kann, so dass einerseits die Turbinen geschont und dauerhaft betrieben und andererseits die Netzstabilität aufrechterhalten oder zumindest positiv beeinflusst werden kann.
Da nach diesem Aspekt vorgesehen ist, den Betrieb des Turbo- oder Turbinensatzes mit dem minimal notwendigen Dampfmassestrom aufrechtzuerhalten, zeichnet sich die Erfindung auch dadurch aus, dass das Verfahren in Zeiten des Schwachlastbetriebes oder Minimallastbetriebes des Kraftwerks durchgeführt wird.
Nachdem nach einem Aspekt der Erfindung ist weiterhin die Integration eines elektrisch beheizten zusätzlichen Dampferüberhitzer in den Wasser/Dampfkreislauf des Kraftwerks vorgesehen.
Neben oder anstelle des Dampfüberhitzers und/oder des Dampferzeugers kann zudem auch noch ein elektrisch beheizter zusätzlicher Dampfzwischenüberhitzer vorgesehen sein.
Bei dieser Maßnahme lassen sich gleichzeitig die Frischdampfmenge und die Kessellast absenken.
Da vorgesehen ist, dass durch die verschiedenen Maßnahmen, gegebenenfalls in Kombination, der für einen problemlosen Dauerbetrieb des Turbo- oder Turbinensatzes minimal erforderliche Dampfmassestrom auch im Minimallastbetrieb oder Schwachlastbetrieb des Kraftwerks bereitgestellt wird, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass mit dem mindestens einen elektrisch beheizten zusätzlichen Dampferzeuger und/oder dem mindestens einen elektrisch beheizten zusätzlichen Dampfüberhitzer und/oder dem mindestens einen elektrisch beheizten zusätzlichen Dampfzwischenüberhitzer Dampf in einer solchen Menge und mit einem solchen Druck und einer solchen Temperatur erzeugt und der Dampfseite des Wasser/Dampf-Kreislaufs zugeführt wird, dass damit der Turbo- oder Turbinensatz, insbesondere dessen mindestens eine Niederdruckturbine, mit seiner/ihrer für einen Dauerbetrieb zulässigen Minimallast und/oder Schwachlast betreibbar ist.
In vorteilhafter Weiterbildung des Verfahrens sieht die Erfindung vor, dass der in dem mindestens einen zusätzlichen Dampferzeuger und/oder in dem mindestens einen zusätzlichen Dampfüberhitzer und/oder in dem mindestens einen zusätzlichen Dampfzwischenüberhitzer erzeugte Dampf in Strömungsrichtung des Dampfes im Wasser/Dampfkreislauf stromaufwärts des Turbo- oder Turbinensatzes in die Dampfseite des Wasser/Dampf-Kreislaufs eingespeist wird. Gleichermaßen zeichnet sich das Kraftwerk in Weiterbildung dadurch aus, dass in dem mindestens einen zusätzlichen Dampferzeuger und/oder in dem mindestens einen zusätzlichen Dampfüberhitzer und/oder in dem mindestens einen zusätzlichen Dampfzwischenüberhitzer erzeugter Dampf in Strömungsrichtung des Dampfes im Wasser/Dampf-Kreislauf stromaufwärts des Turbo- oder Turbinensatzes in die Dampfseite des Wasser/Dampf-Kreislaufs einspeisbar ist.
Hierbei ist es dann zweckmäßig, wenn mit dem erzeugten Dampf die mindestens eine Niederdruckturbine des Turbo- oder Turbinensatzes mit ihrer für einen Dauerbetrieb zulässigen Minimallast und/oder Schwachlast betreibbar ist, was die Erfindung in Weiterbildung des Verfahrens und des Kraftwerks weiterhin vorsieht
Für die Nutzung des in dem Dampfüberhitzer erzeugten Dampf ist es weiterhin von Vorteil , wenn in dem Dampfüberhitzer aus dem zugeführten Dampf erzeugter überhitzter Dampf in Strömungsrichtung des überhitzten Dampfes stromaufwärts einer Hochdruckturbine des Turbo- und Turbinensatzes in den Wasser/Dampf-Kreislauf eingespeist wird, was die Erfindung ebenfalls vorsieht. Das Kraftwerk zeichnet sich analog dadurch aus, dass in dem Dampfüberhitzer aus dem zugeführten Dampf erzeugter überhitzter Dampf in Strömungsrichtung des überhitzten Dampfes stromaufwärts einer Hochdruckturbine des Turbo- oder Turbinensatzes in die Dampfseite des Wasser/Dampf-Kreislaufs einspeisbar ist.
Eine zweckmäßige Einspeisung von erzeugtem Dampf ergibt sich gemäß Weiterbildung der Erfindung auch dadurch, dass in dem mindestens einen zusätzlichen Dampferzeuger und/oder dem mindestens einen zusätzlichen Dampfzwischenüberhitzer Mitteldruckdampf erzeugt und einer heißen Zwischenüberhitzerdampf führenden Zwischenüberhitzerleitung in Strömungsrichtung des heißen Zwischenüberhitzerdampfes stromabwärts einer Zwischenüberhitzung des Dampferzeugers und stromaufwärts der Einmündung der den heißen Zwischenüberhitzerdampf führenden Zwischenüberhitzerleitung in mindestens eine Mitteldruckturbine des Turbo- oder Turbinensatzes zugeführt wird. Das Kraftwerk ist in Weiterbildung entsprechend vorteilhaft dadurch gekennzeichnet, dass in dem mindestens einen zusätzlichen Dampferzeuger und/oder dem mindestens einen zusätzlichen Dampfzwischenüberhitzer Mitteldruckdampf erzeugbar und einer heißen Zwischenüberhitzerdampf führenden Zwischenüberhitzerleitung in Strömungsrichtung des heißen Zwischenüberhitzerdampfes stromabwärts einer Zwischenüberhitzung des Dampferzeugers und stromaufwärts der Einmündung der den heißen Zwischenüberhitzerdampf führenden Zwischenüberhitzerleitung in mindestens eine Mitteldruckturbine des Turbo- oder Turbinensatzes zuführbar ist.
Um insbesondere auch zukünftige Grid-Codes erfüllen zu können, ist es nach einem weiteren Aspekt der Erfindung zweckmäßig, einen zusätzlichen elektrisch beheizten Dampfspeicher in den Wasser/Dampf-Kreislauf des Kraftwerks zu integrieren, um Laständerungen zur Primärregelung von 10 % durch eine spontane Erhöhung des Mitteldruckdampfes zu erreichen, wobei dann die Trägheit des Kessels gedämpft wird. Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich daher weiterhin dadurch aus, dass in dem Wasser/Dampf-Kreislauf ein elektrisch beheizter und insbesondere an die Eigenbedarfsversorgung des Kraftwerks angeschlossener Dampfspeicher angeordnet ist, dem mittels des Generators erzeugte und/oder aus einem daran angeschlossenen öffentlichen Stromnetz stammende elektrische Energie, insbesondere elektrischer Strom, und von der Wasserseite des Wasser/Dampf-Kreislaufs Speisewasser zugeführt wird, das in dem Dampfspeicher verdampft und danach der Dampfseite des Wasser/Dampf-Kreislaufs zugeführt wird. Entsprechend zeichnet sich das Kraftwerk in Ausgestaltung der Erfindung dadurch aus, dass in dem Wasser/Dampf-Kreislauf ein elektrisch beheizter und insbesondere an die Eigenbedarfsversorgung des Kraftwerks angeschlossener Dampfspeicher angeordnet ist, der eine elektrische Leitungsverbindung aufweist, mittels welcher er mit dem Generator und/oder einem daran angeschlossenen öffentlichen Stromnetz verbunden ist und ihm elektrische Energie, insbesondere elektrischer Strom, zuführbar ist, und der eine erste medienführende Leitungsverbindung zur Dampfseite des Wasser/Dampf-Kreislaufs und eine zweite medienführende Leitungsverbindung zur Wasserseite des Wasser/Dampf-Kreislaufs aufweist. Hiewrbei ist es dann weiterhin zweckmäßig, wenn die erste Leitungsverbindung in eine Dampf zum Zwischenüberhitzer des Dampferzeugers führenden Zwischenüberhitzerleitung einmündet und die zweite Leitungsverbindung zu einer Speisewasser zum Dampferzeuger führenden Leitung führt, was die Erfindung in weiterer Ausgestaltung des Kraftwerks ebenfalls vorsieht.
Um auch auf der Wasserseite des Wasser/Dampfkreislaufes eine Wärmeenergiezuführung zu realisieren, sieht die Erfindung in Ausgestaltung weiterhin vor, dass in die Wasserseite des Wasser/Dampf-Kreislaufs mindestens ein elektrisch beheizter und insbesondere an die Eigenbedarfsversorgung des Kraftwerks angeschlossener Wasservorwärmer eingebunden ist, dem mittels des Generators erzeugte und/oder aus einem daran angeschlossenen öffentlichen Stromnetz stammende elektrische Energie, insbesondere elektrischer Strom, und von der Wasserseite des Wasser/Dampf-Kreislaufs Speisewasser zugeführt wird, das in dem Wasservorwärmer erwärmt und danach in die Wasserseite des Wasser/Dampf-Kreislaufs eingespeist wird. Gleichfalls zeichnet sich das Kraftwerk dadurch aus, dass in die Wasserseite des Wasser/Dampf-Kreislaufs mindestens ein elektrisch beheizter und insbesondere an die Eigenbedarfsversorgung des Kraftwerks angeschlossener Wasservorwärmer leitungsmäßig eingebunden ist, der eine elektrische Leitungsverbindung aufweist, mittels welcher er mit dem Generator und/oder einem daran angeschlossenen öffentlichen Stromnetz verbunden ist und ihm elektrische Energie, insbesondere elektrischer Strom, zuführbar ist, und dem über eine medienführende Leitungsverbindung von der Wasserseite des Wasser/Dampf-Kreislaufs Speisewasser, zuführbar ist und aus welchem über eine medienführende Leitungsverbindung in dem Wasservorwärmer aus dem zugeführten Wasser erzeugtes erwärmtes Speisewasser in die Wasserseite des Wasser/Dampf-Kreislaufs einspeisbar ist.
Aber auch den luftseitig den Brennern der Brennkammer des Dampferzeugers des Kraftwerks zugeführten Medien kann zusätzliche Wärmeenergie zugeführt werden, um etwa den Brennstoffverbrauch zu minimieren. Die Erfindung zeichnet sich daher weiterhin dadurch aus, dass in die den Brennern der Brennkammer Verbrennungssauerstoff, insbesondere Verbrennungsluft, und/oder rückgeführtes Rauchgas zuführenden Leitungen mindestens ein elektrisch beheizter und insbesondere an die Eigenbedarfsversorgung des Kraftwerks angeschlossener Gasvorwärmer eingebunden ist, dem mittels des Generators und/oder einem daran angeschlossenen öffentlichen Stromnetz elektrische Energie, insbesondere elektrischer Strom, zugeführt wird und mittels welchem der Verbrennungssauerstoff und/oder das rückgeführte Rauchgas vor Eintritt in einen Brenner der Brennkammer vorgewärmt wird. Entsprechend zeichnet sich das Kraftwerk dadurch aus, dass die den Brennern der Brennkammer Verbrennungssauerstoff, insbesondere Verbrennungsluft, und/oder rückgeführtes Rauchgas zuführenden medienführenden Leitungen mit einem oder mehreren elektrisch beheizten und insbesondere an die Eigenbedarfsversorgung des Kraftwerks angeschlossenen Gasvorwärmern in medienführender Leitungsverbindung stehen, die den Verbrennungssauerstoff und/oder das rückgeführte Rauchgas vor Eintritt in einen Brenner der Brennkammer vorwärmen, wobei der oder die Gasvorwärmer jeweils mittels einer elektrischen Leitungsverbindung mit dem Generator und/oder einem daran angeschlossenen öffentlichen Stromnetz verbunden und insbesondere an die Eigenbedarfsversorgung des Kraftwerks angeschlossen ist/sind und ihm/ihnen elektrische Energie, insbesondere elektrischer Strom, zuführbar ist.
Schließlich zeichnet sich die Erfindung in weiterer Ausgestaltung des Kraftwerks dadurch aus, dass die Brenner der Brennkammer Plasmazündbrenner aufweisen oder eine Widerstandslufterwärmung aufweisen oder als Plasmabrenner ausgebildet sind, wobei die Brenner mittels einer elektrischen Leitungsverbindung mit dem Generator (11) und/oder einem daran angeschlossenen öffentlichen Stromnetz (12) verbunden und insbesondere an die Eigenbedarfsversorgung des Kraftwerks angeschlossen sind und ihnen elektrische Energie, insbesondere elektrischer Strom, zuführbar ist.
Die Plasmazündbrenner stützen die Funktionsweise und insbesondere das Flammenbild der Brenner der Brennkammer des Dampferzeugers, um auch bei minimierter oder minimaler Brennstoffzufuhr die Flamme(n) stabil zu halten. Mittels einer Widerstandslufterwärmung und/oder einem Plasmabrenner kann der Brennstoff auch vollständig durch von elektrischer Energie bereitgestellter oder aus dieser gewonnener Wärmeenergie ersetzt werden. Diese Möglichkeit wird insbesondere dann interessant, wenn elektrischer Strom in Zukunft zumindest zeitweise ein im Vergleich zu Gas oder Kohle preislich sehr günstiger Brennstoff sein kann. Dabei kann in Summe auch mehr Energie über den in der Regel im Rahmen der Eigenversorgung vorgesehenen Eigenbedarfstrafo aufgenommen werden als durch den mit dem Stromnetz synchronisierten Generator in das Stromnetz abgegeben wird.
Die Erfindung ist nachstehend anhand einer Zeichnung beispielhaft näher erläutert.
Die einzige Figur zeigt in schematischer Darstellung ein insgesamt mit 1 bezeichnetes, erfindungsgemäßes Kraftwerk, das für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignet ist.
Kern des Kraftwerks 1 ist ein Dampferzeuger 2, der eine mit Stein- oder Braunkohle befeuerte Brennkammer 3 aufweist. In üblicher Weise sind in dem Dampferzeuger 2 ein Überhitzer 4 und ein Zwischenüberhitzer 5 angeordnet und ausgebildet. Der Überhitzer 4 und der Zwischenüberhitzer 5 sind Bestandteil des an den Dampferzeuger 2 angeschlossenen Wasser/Dampf-Kreislaufes 6 des Kraftwerkes 1. In den Wasser/Dampf-Kreislauf 6 ist in üblicher Weise ein Turbo- oder Turbinensatz 7 integriert, der eine Hochdruckturbine 8, eine Mitteldruckturbine 9 und zwei Niederdruckturbinen 10 umfasst. An den Turbo- oder Turbinensatz 7 ist in üblicher Weise ein Generator 11 angeschlossen, mit dem Strom erzeugt wird oder erzeugbar ist, der ins angeschlossene öffentliche Stromnetz 12 eingespeist, aber auch zur Eigenbedarfsversorgung kaftwerksintern verwendet werden kann.
In üblicher Weise weist die Dampfseite des Wasser/Dampf-Kreislaufes 6 eine vom Überhitzer 4 des Dampferzeugers 2 zur Hochdruckturbine 8 des Turbo- oder Turbinensatzes 7 führende Überhitzerleitung 13 als medienführende Leitungsverbindung auf. Ebenso weist der Dampferzeuger 2 in üblicher Weise eine von der Hochdruckturbine 8 zurück zum Zwischenüberhitzer 5 des Dampferzeugers 2 und von dort zur Mitteldruckturbine 9 des Turbo- oder Turbinensatzes 7 führende Zwischenüberhitzerleitung 14 auf, deren zum Zwischenüberhitzer 5 führende Teil mit 14a und deren vom Zwischenüberhitzer 5 fort zur Mitteldruckturbine 9 führender Teil mit 14b bezeichnet ist. Auch bei der Zwischenüberhitzerleitung 14, 14a, 14b handelt es sich um eine medienführende Leitungsverbindung.
Auf der im Anschluss an den Turbo- oder Turbinensatz 7 mit dem Kondensator 15 beginnenden Wasserseite des Wasser/Dampfkreislaufes 6 ist dieser wie üblich ausgestaltet und weist auf dem Weg der Wasserrückführung zum Dampferzeuger 2 einen Niederdruckvorwärmer 16, einen Speisewasserbehälter 17 sowie einen Hochdruckvorwärmer 18 auf.
Brennerseitig stehen die Brenner 19 mit einer Brennstoffzuführung 20 sowie einer Verbrennungsluftzuführung 21 in medienführender Leitungsverbindung.
Rauchgasseitig wird das Rauchgas über eine Rauchgasleitung 22, in welcher eine Entstickungsvorrichtung 23, ein Elektrofilter 24 sowie eine Entschwefelungsanlage 25 angeordnet sind, einem Kühlturm 26 zugeführt. Der Kühlwasserkreislauf 27 des Kühlturmes 26 steht mit dem Kondensator 25 in Kreislaufverbindung.
In den Wasser/Dampf-Kreislauf 6 ist ein zusätzlicher elektrisch beheizter Dampferzeuger 28 integriert, der über eine elektrische Leitungsverbindung 29 mit dem Generator 11 und/oder dem daran angeschlossenen öffentlichen Stromnetz 12 verbunden ist. Über die Leitungsverbindung 29 ist dem Dampferzeuger 28 elektrischer Strom zuführbar. Über eine gestrichelt dargestellte medienführende Leitungsverbindung 30 ist der Dampferzeuger 28 mit der Wasserseite des Wasser/Dampf-Kreislaufes 6 und hier dem Speisewasserbehälter 17 verbunden und ist ihm Wasser, hier Speisewasser, zuführbar. Dampfseitig weist der Dampferzeuger 28 eine medienführende Dampfleitungsverbindung 31 auf, mittels welcher er mit der Dampfseite des Wasser/Dampf-Kreislaufes 6 verbunden und dem Wasser/Dampf-Kreislauf 6 in dem elektrischen Dampferzeuger 28 aus dem über die medienführende Leitungsverbindung 30 zugeführten Wasser erzeugter Dampf zuführbar ist. Die medienführende Dampfleitungsverbindung 31 mündet in Strömungsrichtung des Dampfes stromaufwärts der Mitteldruckturbine 9 in den Teil 14b der Zwischenüberhitzerleitung 14 ein.
In die Dampfseite des Wasser/Dampf-Kreislaufes 6 ist weiterhin mindestens ein zusätzlicher elektrisch beheizter Dampfüberhitzer 32, der durch eine Pfeilspitze symbolisiert ist, leitungsmäßig eingebunden. In nicht näher dargestellter Weise weist auch der elektrisch beheizte Dampfüberhitzer 32 eine elektrische Leitungsverbindung auf, mittels welcher er mit dem Generator 11 und/oder dem daran angeschlossenen öffentlichen Stromnetz 12 verbunden und ihm elektrischer Strom zuführbar ist. Der elektrisch beheizte Dampfüberhitzer 32 ist derart in die Überhitzerleitung 13 eingebunden, dass ihm über diese medienführende Leitungsverbindung Dampf aus dem Wasser/Dampf-Kreislauf 6 zuführbar und mittels einer medienführenden Leitungsverbindung in dem Dampfüberhitzer 32 aus dem zugeführten Dampf erzeugter überhitzter Dampf aus dem Dampfüberhitzer 32 in die Dampfseite des Wasser/Dampf-Kreislaufes einspeisbar ist. Hierbei ist der elektrisch beheizte Dampfüberhitzer 32 in Strömungsrichtung des überhitzten Dampfes stromaufwärts des Turbo- oder Turbinensatzes 7 und hier insbesondere der Hochdruckturbine 8 angeordnet.
Weiterhin ist in die Dampfseite des Wasser/Dampf-Kreislaufes 6 ein symbolisch als Pfeilspitze dargestellter und mit dem Bezugszeichen 33 versehener Dampfzwischenüberhitzer eingebunden. Auch dieser Dampfzwischenüberhitzer 33 steht in nicht näher dargestellter Weise in elektrischer Leitungsverbindung mit dem Generator 11 und/oder dem öffentlichen Stromnetz 12, so dass ihm elektrischer Strom zuführbar ist. In dem elektrisch beheizten Dampfzwischenüberhitzer 33 ist Mitteldruckdampf erzeugbar und über die Zwischenüberhitzerleitung 14, in deren Teil 14b der Dampfzwischenüberhitzer 33 in dampfführender Weise eingebunden ist, der Mitteldruckturbine 9 des Turbo- oder Turbinensatzes 7 zuführbar. Der Dampfzwischenüberhitzer 33 ist hierbei in Strömungsrichtung des heißen Zwischenüberhitzerdampfes stromabwärts der Zwischenüberhitzung oder des Zwischenüberhitzers 5 des Dampferzeugers 2 und stromaufwärts der Einmündung der den heißen Zwischenüberhitzerdampf führenden Zwischenüberhitzerleitung 14 in den Turbo- oder Turbinensatz 7 angeordnet.
Mit dem mindestens einen elektrisch beheizten Dampferzeuger 28 und/oder dem mindestens einen elektrische beheizten Dampfüberhitzer 32 und/oder dem mindestens einen elektrisch beheizten Dampfzwischenüberhitzer 33 ist jeweils alleine, vorzugsweise aber in ihrer Kombination insgesamt, Dampf in einer solchen Menge und mit einem solchen Druck und einer solchen Temperatur erzeugbar und dem Wasser/Dampf-Kreislauf zuführbar, dass damit der Turbo- oder Turbinensatz 7, insbesondere dessen Niederdruckturbine 10, mit einem minimal notwendigen Dampfmassestrom in einer für einen Dauerbetrieb zulässigen Weise mit einer Minimallast und/oder Schwachlast, insbesondere bei einem Minimallastbetrieb oder Schwachlastbetrieb des Kraftwerkes 1, betreibbar ist.
In die Wasserseite des Wasser/Dampf-Kreislaufes 6 sind drei, ebenfalls als Pfeilspitzen dargestellte und mit den Bezugszeichen 34 versehene elektrisch beheizte Wasservorwärmer leitungsmäßig eingebunden. Auch diese sind in nicht näher dargestellter Weise über eine elektrische Leitungsverbindung mit dem Generator 11 und/oder dem angeschlossenen öffentlichen Stromnetz 12 verbunden, so dass ihnen elektrischer Strom zuführbar ist. Die elektrisch beheizten Wasservorwärmer 34 sind auf der Wasserseite des Wasser/Dampf-Kreislaufes 6 derart in dessen Leitungsführung eingebunden, dass ihnen jeweils über eine medienführende Leitungsverbindung Wasser, insbesondere Speisewasser, zuführbar ist und von ihnen oder aus ihnen über eine medienführende Leitungsverbindung das in dem jeweiligen Wasservorwärmer aus dem zugeführten Wasser erzeugte erwärmte Wasser, insbesondere erwärmte Speisewasser, in die Wasserseite des Wasser/Dampf-Kreislaufes 6 einspeisbar ist.
Weiterhin ist in den Wasser/Dampf-Kreislauf 6 ein elektrisch beheizter Dampfspeicher 35 eingebunden. Auch dieser steht über eine nicht näher dargestellte elektrische Leitungsverbindung mit dem Generator 11 oder dem öffentlichen Stromnetz 12 in stromführender Leitungsverbindung. Der Dampfspeicher 35 weist eine medienführende Leitungsverbindung 36 zur Dampfseite des Wasser/Dampf-Kreislaufes 6 auf, die in den zum Zwischenüberhitzer 5 des Dampferzeugers 2 rückführenden Leitungsteil 14a der Zwischenüberhitzerleitung 14 einmündet. Über diese Leitungsverbindung 36 kann in dem Dampfspeicher 35 gespeicherter Dampf dem Wasser/Dampf-Kreislauf 6 (wieder) zugeführt werden. Es ist aber gegebenenfalls auch möglich, über diese Leitungsverbindung 36 aus dem Wasser/Dampf-Kreislauf 6 Dampf zur Speicherung in den Dampfspeicher 35 abzuleiten. Grundsätzlich ist der Dampfspeicher 35 aber dafür ausgelegt, in den Wasser/Dampf-Kreislauf 6 Dampf einzuspeisen. Hierbei kann der elektrisch beheizte Dampfspeicher 35 beispielsweise Dampf von 110 bar mit einem Dampfmassestrom von 50 kg/s innerhalb von 5 Minuten mit einer Fördermasse von 20 m3/s erzeugen, wobei dieser erzeugte Dampf dann für das Auffüllen der Dampfseite des Wasser/Dampf-Kreislaufes 6 im Schwachlastbetrieb oder Minimallastbetrieb des Kraftwerkes 1 oder für das Ausspeichern bei einer notwendigen schnellen Primärregelung von ≥ 5% pro Minute Verwendung findet. Für die Zuführung von Wasser, insbesondere Speisewasser, weist der Dampfspeicher 35 eine zweite medienführende Leitungsverbindung 37 zu einer Speisewasser zum Dampferzeuger 2 führenden Leitung 8 auf der Wasserseite des Wasser/Dampfkreislaufes 6 auf.
In nicht näher dargestellter Weise sind in den Brennern 19 der Brennkammer 2 Verbrennungssauerstoff, insbesondere Verbrennungsluft, und/oder rückgeführtes Rauchgas zuführenden medienführenden Leitungen, wie der Brennstoffzuführung 20 und/oder der Verbrennungsluftzuführung 21, elektrisch beheizte Gasvorwärmer angeordnet oder stehen mit diesen in medienführender Leitungsverbindung. Mittels dieser Gasvorwärmer, die ebenfalls zur Versorgung mit elektrischem Strom mittels einer elektrischen Leitungsverbindung mit dem Generator 11 und/oder dem öffentlichen Stromnetz 12 verbunden sind, lassen sich der Verbrennungssauerstoff, insbesondere die Verbrennungsluft, und/oder das rückgeführte Rauchgas vor Eintritt in den jeweiligen Brenner 19 vorwärmen.
In ebenfalls nicht dargestellter Weise ist es ferner auch möglich, dass die Brenner 19 Plasmazündbrenner aufweisen oder eine Widerstandslufterwärmung aufweisen oder als Plasmabrenner ausgebildet sind, wobei die Brenner beziehungsweise die jeweiligen Plasmazündbrenner oder die jeweilige Widerstandslufterwärmung oder der jeweilige Plasmabrenner ebenfalls mittels einer elektrischen Leitungsverbindung mit dem Generator 11 und/oder dem öffentlichen Stromnetz 12 verbunden sind und ihnen elektrischer Strom zuführbar ist.