DAMPFKRAFTWERK MIT ANTRIEBSTURBINE

Abstract

 Die Erfindung betrifft ein Dampfkraftwerk, bei dem eine Kesselspeisepumpe über eine Dampfturbine angetrieben wird, wobei dieselbe Dampfturbine auch einen drehzahlvariablen Generator antreibt, der elektrische Verbraucher versorgt.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Anordnung umfassend eine Dampfturbine, insbesondere eine Speisepumpenantriebsturbine, ganz insbesondere eine T-Turbine, eine Pumpe, insbesondere eine Kesselspeisepumpe, einen Generator, insbesondere einen drehzahlvariablen Generator.

[0002] Desweiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Antreiben einer Pumpe, insbesondere einer Kesselspeisepumpe sowie einen Generator, insbesondere einen drehzahlvariablen Generator.

[0003] Dampfkraftwerke umfassen im Wesentlichen einen Dampferzeuger, der einen Dampf für eine Dampfturbine erzeugt. Der in die Dampfturbine einströmende Dampf strömt über einen Dampfeinlass in die Dampfturbine hinein und über einen Dampfauslass zu einem Kondensator, wo der Dampf wieder zu Wasser kondensiert. Der zu Wasser kondensierte Dampf gelangt vom Kondensator über eine Pumpe, insbesondere Speisewasserpumpe wieder zum Dampferzeuger, wo das Wasser wieder zu Dampf umgewandelt wird. Dies ist ein geschlossener Kreislauf, der mehrere Aggregate bzw. Bauteile benötigt, die durch eine Antriebseinheit angetrieben werden müssen. Dies ist insbesondere bei großen Dampfkraftwerken der Fall. Vor allem ist dies bei großen Dampfkraftwerken der Fall, die in einer überkritischen Bauart ausgebildet sind.

[0004] In der Regel werden für die Aggregate hohe Antriebsenergien benötigt. Beispielsweise benötigt die Kesselspeisepumpe eine hohe Antriebsenergie. Diese Antriebsenergie muss im Dampfkraftwerk zur Verfügung gestellt werden. Ein weiterer großer Eigenverbraucher ist ein Luftsaugzug, der in der Rauchgasstrecke angeordnet ist. In der Regel werden diese Aggregate, die auch als Verbraucher zu bezeichnen sind für einen Maximallastbetrieb dimensioniert. Wenn das Dampfkraftwerk mit einer reduzierten Last betrieben wird, verringert sich sowohl der zu fördernde Massenstrom der Aggregate als auch das erforderliche Druckgefälle proportional zur Last bzw. quadratisch proportional zur Last. In einem Dampfkraftwerk eingesetzte Aggregate sind beispielsweise drehzahlvariable Pumpen, Gebläse und Saugzüge. Sofern die Pumpen, Gebläse und Saugzüge elektrisch angetrieben werden, erfolgt dies durch einen drehzahlvariablen Elektromotor in Verbindung mit einem Frequenzumrichter. Da Frequenzumrichter vergleichsweise kostenintensiv sind, wird in vielen Fällen auf eine drehzahlvariable Ausbildung des Elektromotors verzichtet, was zu großen Überdimensionierungen in Teillasten und zu nennenswerten Wirkungsgradeinbußen führt.

[0005] Bekannt ist es hydraulisch betriebene drehzahlvariable Getriebe einzusetzen, die allerdings ebenfalls sehr kostenintensiv sind.

[0006] Kesselspeisepumpen werden in der Regel mit einer drehzahlvariablen Dampfturbine als Antrieb betrieben. Es ist ebenso bekannt, elektrisch betriebene Saugzüge und Lüfter über einen drehzahlvariablen Generator zu versorgen, der durch eine Hilfsdampfturbine variabler Drehzahl angetrieben wird.

[0007] Häufig werden in Dampfkraftwerken sogenannte Zweigturbinen eingesetzt, die auch als T-Turbinen bezeichnet werden. Diese kommen zum Einsatz, wenn die Vorwärmer in Dampfkraftwerken exergetisch optimal mit Heißdampf versorgt werden sollen. Diese Zweigturbinen bzw. T-Turbinen werden mit dem Abdampf einer Hochdruck-Teilturbine gespeist. Dieser Dampf wird auch als zweiter Zwischenüberhitzerdampf bezeichnet. Die Zweigturbine bzw. T-Turbine weist Anzapfungen auf, über die die Vorwärmer mit Dampf gespeist werden. Die Zweigturbine bzw. die T-Turbine kann die Kesselspeisepumpe antreiben. In der Regel werden in einem Dampfkraftwerk zwei Dampfturbinen eingesetzt: eine Dampfturbine zum Antreiben eines drehzahlvariablen Generators, der zum Versorgen von drehzahlvariablen Verbrauchern ausgebildet ist und einer zweiten Dampfturbine, die zum Antreiben der Speisewasserpumpe ausgebildet ist.

[0008] Die Aufgabe der Erfindung ist es, ein Dampfkraftwerk günstiger auszubilden.

[0009] Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Anordnung gemäß Anspruch 1 und einem Verfahren gemäß Anspruch 6.

[0010] Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, eine Anordnung umfassend eine Dampfturbine, insbesondere eine Speisepumpenantriebsturbine, ganz insbesondere eine T-Turbine, eine Pumpe, insbesondere eine Kesselspeisepumpe, einen Generator, insbesondere einen drehzahlvariablen Generator, wobei die Pumpe und der Generator mit der Dampfturbine angetrieben werden, auszubilden.

[0011] Mit der Erfindung wird somit vorgeschlagen, eine Dampfturbine in einem Dampfkraftwerk derart auszulegen und einzusetzen, dass die Dampfturbine sowohl eine Pumpe, insbesondere die Speisewasserpumpe und einen Generator, insbesondere einen drehzahlvariablen Generator antreibt. Durch diese Maßnahme ist es möglich lediglich eine Dampfturbine statt wie bisher zwei Dampfturbinen einzusetzen. Dadurch verringern sich die Gesamtanlagenkosten. Desweiteren kann die Dampfturbine um ca. 50% größer in der Leistung ausgelegt werden und kann dadurch weitere zusätzliche Vorwärmer mit Anzapfdampf versorgen.

[0012] Außerdem führt die Vergrößerung der Dampfturbine, insbesondere T-Turbine zu einem höheren inneren Turbinenwirkungsgrad, wobei das Bedienen von zusätzlichen Vorwärmern zu geringeren Exergieverlusten an den Vorwärmern führt. Somit wird der Gesamtwirkungsgrad der Dampfkraftanlage erhöht. Außerdem werden die Massenströme der Zwischenüberhitzung weiter verringert, was den Aufwand für die kostenintensiven Rohrleitungen verringert.

[0013] Die Kosten für die Dampfkraftanlage werden geringer, da weitere kostenintensive Anzapfleitungen an den Hauptdampfturbinen entfallen.

[0014] Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben.

[0015] In einer ersten vorteilhaften Weiterbildung umfasst die erfindungsgemäße Anordnung zumindest einen drehzahlvariablen Verbraucher, der durch den Generator versorgt wird.

[0016] In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung umfasst die Anordnung eine weitere Dampfturbine, insbesondere Hochdruck-Dampfturbine, mit einem Dampfeinlass und einem Dampfauslass, wobei der Dampfauslass strömungstechnisch mit einem Dampfeinlass der Dampfturbine verbunden ist.

[0017] In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung umfasst die Anordnung einen Vorwärmer zum Vorwärmen von Wasser in einer Leitung, wobei die Leitung strömungstechnisch mit der Pumpe verbunden ist, wobei die Dampfturbine eine Anzapfung aufweist, die derart ausgebildet ist, dass Dampf aus der Dampfturbine in den Vorwärmer gelangt.

[0018] Um unerwünschte Schwingungen zu vermeiden, wird in einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung vorgeschlagen, die Welle der Dampfturbine derart auszubilden, dass diese einen Vorderteil und einen Hinterteil aufweist, wobei am Vorderteil der Generator und am Hinterteil die Pumpe angeordnet ist oder am Vorderteil die Pumpe und am Hinterteil der Generator angeordnet ist.

[0019] Die Aufgabe wird ebenfalls gelöst durch ein Verfahren zum Antreiben einer Pumpe, insbesondere einer Kesselspeisepumpe sowie einem Generator, insbesondere einem drehzahlvariablen Generator, wobei die Pumpe und der Generator durch eine Dampfturbine, insbesondere eine Speisepumpenantriebsturbine, ganz insbesondere eine T-Turbine angetrieben werden.

[0020] Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele, die im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert werden. Gleiche Bauteile oder Bauteile mit gleicher Funktion sind dabei mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.

[0021] Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnungen beschrieben. Diese soll die Ausführungsbeispiele nicht maßgeblich darstellen, vielmehr ist die Zeichnung, wo zur Erläuterung dienlich, in schematisierter und/oder leicht verzerrter Form ausgeführt. Im Hinblick auf Ergänzungen der in der Zeichnung unmittelbar erkennbaren Lehren wird auf den einschlägigen Stand der Technik verwiesen.

[0022] Die Figur zeigt eine erfindungsgemäße Anordnung.

[0023] Die Anordnung 1 umfasst eine Dampfturbine 2, die über eine Dampfleitung 10 mit einem Dampf versorgt wird. Die Dampfleitung 10 ist mit dem Auslass einer nicht näher dargestellten Hochdruck-Teilturbine strömungstechnisch verbunden. Über die Dampfleitung 10 strömt ein Dampf in den Dampfeinlass 11. In der Dampfleitung 10 ist ein Dampfventil 12 angeordnet. In der Dampfturbine 2 strömt ein Dampf durch einen nicht näher dargestellten Strömungskanal, wobei die thermische Energie des Dampfes in eine Rotationsenergie einer Welle 8, 9 umgewandelt wird. Die Dampfturbine 2 kann als Speisepumpenantriebsturbine oder als T-Turbine ausgebildet sein. Die Dampfleitung 10 wird auch als kalte Zwischenüberhitzerleitung bezeichnet.

[0024] Die Anordnung umfasst ferner eine Leitung 5, in der Wasser aus einem nicht näher dargestellten Kondensator zu einem nicht näher dargestellten Dampferzeuger strömt. In der Leitung 5 ist ein Vorwärmer 6 angeordnet. Der Vorwärmer 6 ist derart ausgebildet, dass dieser mittels eines Dampfes, der aus der Dampfturbine 2 kommt, das in der Leitung 5 befindliche Wasser vorwärmt. Dazu wird über eine Anzapfung 7, die in der Dampfturbine angeordnet ist und eine strömungstechnische Verbindung zwischen dem Strömungskanal und einer Vorwärmleitung 13 herstellt, ausgebildet. Im Betrieb strömt der Dampf durch die Dampfturbine 2 und ein Teil des Dampfes strömt über die Anzapfung 7 durch die Vorwärmeleitung 13 zum Vorwärmer 6 und erwärmt dort das Wasser.

[0025] Die Anordnung 1 umfasst ferner eine zweite Anzapfung 14, die mit einer zweiten Vorwärmleitung 15 verbunden ist und über die ein weiterer Dampf aus dem Strömungskanal zu einem zweiten Vorwärmer 16 strömt.

[0026] Desweiteren umfasst die Anordnung 1 eine dritte Anzapfung 17, die eine strömungstechnische Verbindung zwischen dem Strömungskanal und einer dritten Vorwärmleitung 18 herstellt, über die ein Dampf aus dem Strömungskanal in einen dritten Vorwärmer 19 strömt.

[0027] Die Strömungsbewegung des Wassers in der Leitung 5 wird mit Hilfe einer Pumpe 3, die als Kesselspeisepumpe ausgebildet sein kann, herbeigeführt. Die Pumpe 3 ist drehmomentübertragend über eine Welle 9 mit der Dampfturbine 2 verbunden. Im Betrieb wird somit die thermische Energie des Dampfes in eine Rotationsenergie der Welle 9 umgewandelt und treibt schließlich die Pumpe 3 an. Ferner ist die Pumpe 3 mit einem zusätzlichen Motor 20 verbunden. Der Motor 20 kann ebenfalls die Pumpe 3 antreiben.

[0028] In der Leitung 5 ist ein weiterer Vorwärmer 21 angeordnet. Im Bereich des Dampfeinlasses der Dampfturbine 2 ist ein Vorderteil der Welle 8 angeordnet, wobei ein Generator 4 mit der Welle 8 verbunden ist.

[0029] Somit erfüllt die Dampfturbine 2 eine Doppelfunktion. Zum einen treibt die Welle der Dampfturbine 2 die Pumpe 3 und den Generator 4 an. Der Generator 4 ist als drehzahlvariabler Generator 4 ausgebildet und treibt beispielsweise Saugzüge 22 und/oder Lüfter 23 an.

[0030] Der Generator 4 ist über einen Frequenzumrichter 24 verbunden. Der Generator 4 versorgt daher drehzahlvariable Verbraucher.

Ansprüche

1. Anordnung (1)
umfassend eine Dampfturbine (2),
insbesondere eine Speisepumpenantriebsturbine,
ganz insbesondere eine T-Turbine,
eine Pumpe (3),
insbesondere eine Kesselspeisepumpe,
einen Generator (4),
insbesondere einen drehzahlvariablen Generator,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Pumpe (3) und der Generator (4) mit der Dampfturbine (2) angetrieben werden.

2. Anordnung (1) nach Anspruch 1,
ferner umfassend zumindest einen drehzahlvariablen Verbraucher, der durch den Generator (4) versorgt wird.

3. Anordnung (1) nach Anspruch 1 oder 2,
mit einer weiteren Dampfturbine, insbesondere Hochdruck-Dampfturbine, mit einem Dampfeinlass und einem Dampfauslass, wobei der Dampfauslass strömungstechnisch mit einem Dampfeinlass der Dampfturbine (2) verbunden ist.

4. Anordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einem Vorwärmer (6) zum Vorwärmen von Wasser in einer Leitung (5), wobei die Leitung (5) strömungstechnisch mit der Pumpe (3) verbunden ist, wobei die Dampfturbine (2) eine Anzapfung (7) aufweist, die derart ausgebildet ist, dass Dampf aus der Dampfturbine (2) in den Vorwärmer (6) gelangt.

5. Anordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Dampfturbine (2) eine Welle aufweist, wobei ein Vorderteil der Welle (8) im Bereich des Dampfeinlasses und ein Hinterteil der Welle (9) im Bereich des Dampfauslasses angeordnet ist, wobei der Generator (4) am Vorderteil der Welle (8) und die Pumpe (3) am Hinterteil der Welle (9) angeordnet ist oder der Generator (4) am Hinterteil der Welle (9) und die Pumpe (3) am Vorderteil der Welle (8) angeordnet ist.

6. Verfahren
zum Antreiben einer Pumpe (3),
insbesondere einer Kesselspeisepumpe sowie einem Generator (4),
insbesondere einem drehzahlvariablen Generator (4), dadurch gekennzeichnet, dass
die Pumpe (3) und der Generator (4) durch eine Dampfturbine (2), insbesondere eine Speisepumpenantriebsturbine,
ganz insbesondere eine T-Turbine angetrieben werden.

Zeichnung