DE1551268C - Verbund-Kraftwerk aus einem fossil beheizten Kraftwerk für die Spitzenlast und einem Kernkraftwerk für die Grundlast - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verbund- Erosion der Laufschaufeln kommt, ohne daß die Lei-Kraftwerk aus einem fossil beheizten Kraftwerk für stung des Kernkraftwerks bei Betrieb des Verbunddie Spitzenlast und einem Kernkraftwerk für die Kraftwerks zwischen der maximalen Leistung des Grundlast, mit einem Kernreaktor und einem primär- Kernkraftwerks, die gleich der Grundlage des Verseitig an den Reaktorkreislauf angeschlossenen War- 5 bund-Kraftwerks ist, und der Vollast des Verbundmetauscher mit sekundärseitiger Dampferzeugung so- Kraftwerks verändert werden muß.
wie dem Wärmetauscher sekundärseitig nachgeschal- Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der

teter Dampfturbine mit Hoch-, Mittel- und Nieder- Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher druckstufe, wobei als Kraftwerk für die Spitzenlast erläutert. Es zeigt die Figur in schematischer Darsekundärseitig zwischen dem Wärmetauscher und der io stellung den Aufbau eines erfindungsgemäßen VerDampfturbine ein fossil beheizter Überhitzer eilige- bund-Kraftwerks. '■ \>

schaltet ist. Ein derartiges Verbund-Kraftwerk ist ' Ein Teil des im Kernreaktor 1 erwärmten Reakaus der schweizerischen Patentschrift 286 627 be- torkühlmittels erzeugt in dem Wärmetauscher 2 sekannt. - kundärseitig nichtaktiven Dampf, fließt dann weiter

Das bekannte Verbund-Kraftwerk ist bezüglich der 15 in den Wärmetauscher 3 und gibt dort seine restliche erforderlichen Regeleinrichtungen jedoch aufwendig. Wärme an das dem Wärmetauscher 3 sekundärseitig Außerdem ist der Wert der erreichbaren Endfeuch- zugeführte Speisewasser ab, das ebenfalls verdampft, tigkeit des Dampfes vor der Endstufe der Dampf- Das abgekühlte Reaktorkühlmittel wird durch die turbine so hoch, daß es zur Beschädigung der Lauf- Pumpe4 wieder in den Kernreaktor! zurückgeförschaufeln durch Erosion kommen kann. ao dert. Der Wärmetauscher 2 ist ein Umlaufverdamp-

Es ist auch · bekannt, bei Dampfturbinen mit' fer, der Sattdampf erzeugt. Bei geringer Dampfent-Hoch-, Mittel- und Niederdruckstufe zwischen der nähme steigt der Sekundärdampfdruck bis maximal Mittel- und Niederdruckstufe einen Zwischenüber- zu dem zur Reaktorkühlmitteltemperatur gehörenden hitzer anzuordnen, der auf verschiedene Weise be- Sattdampfdruck an. Dieser Sattdampf ist in erster heizt werden kann. Dabei ist es auch bekannt (vgl. 35 Linie zur Beheizung des Zwischenüberhitzers 6 vordie deutsche Auslegeschrift 1 134 391), den Zwi- gesehen, wenn mit abgesenkter Frischdampftempeschenüberhitzer mit dem primärseitig im Reaktor- ratur gefahren wird, also bei Teillast. Bei Vollast kreislauf geführten Reaktorkühlmittel, parallel zu dem gibt der Wärmetauscher 2 seinen Sattdampf über das Wärmetauscher für die Dampferzeugung, zu beheizen. geöffnete Ventil 13 zusammen mit dem im Wärme-Diese Art der Beheizung ist insofern nachteilig, weil 30 tauscher 3 erzeugten Dampf in den fossil beheizten das radioaktive Reaktorkühlmittel in dem Zwischen- Überhitzer 5, von wo der überhitzte Dampf in die überhitzer eine besondere Abschirmung des Zwi- Dampfturbine 7 gelangt. Der Wärmetauscher 2 entschenüberriitzers erfordert. Auch ist es bekannt (vgl. lastet also bei Vollast den Wärmetauscher 3, der sodie deutsche Patentschrift 952 446), zwischen der mit kleiner ausgelegt werden kann. Der Wärme-Mittel- und der Niederdruckstufe einer Dampftur- 35 tauscher 3 ist sekundärseitig als Zwangsdurchlaufbine einen durch ein Bypass-Ventil überbrückbaren Dampferzeuger ausgebildet; das durch die Speise-Zwischenüberhitzer einzuschalten. pumpe 12 zugeführte Speisewasser wird also in einem

Es liegt die Aufgabe vor, ein Verbund-Kraftwerk einzigen Durchlauf vollständig verdampft. Der so auszugestalten, daß das Kernkraftwerk im wesent- Wärmetauscher 3 wird so ausgelegt, daß er bei.VoIllichen immer mit seiner maximalen Leistung (gleich 40 last und Nenndruck dem Sekundärsystem gerade die der Grundlast des Verbund-Kraftwerkes) fahren erforderliche Dampfmenge in Form von trocken gekann, während die Spitzenlast von dem fossil be- sättigtem Dampf liefert.

heizten Kraftwerk übernommen wird, wobei bei ge- Bei Teillast wird zuerst die Leistung des Über-

ringem Aufwand an Regeleinrichtungen die End- hitzers 5 verringert. Dabei bleibt das nicht dargefeuchtigkeit des Dampfes vor der Endstufe der 45 stellte Turbinenregelventil unverändert. Die Speise-Dampfturbine nicht zu groß sein soll, wassermenge wird durch die Speisepumpe 12 oder

Diese Aufgabe wird bei Verbund-Kraftwerken der ein entsprechendes Regelorgan konstant gehalten, eingangs angegebenen Art erfindungsgemäß dadurch Daher muß wegen des konstanten Eintrittvolumens gelöst, daß in an sich bekannter Weise zwischen der des Dampfes in die Dampfturbine 7 der Druck Mittel- und Niederdruckstufe der Dampfturbine ein 50 zwangläufig im Sekundärkreis sinken. Dadurch wird durch ein Bypass-Ventil überbrückbarer Zwischen- das Temperaturgefälle zwischen der konstant geblieüberhitzer eingeschaltet ist und daß der von einem benen Reaktorkühlmitteltemperatur und dem verzweiten Wärmetauscher, der primärseitig an den ■ dampfenden Speisewasser größer, so daß der Ver-Reaktorkreislauf .angeschlossen ist, erzeugte Satt- dampfungsvorgang im Wärmetauschers mit'einer dampf bei Teillast dem Zwischenüberhitzer und bei 55 kleineren Austaüschfläche durchgeführt werden Vollast über ein Ventil zusammen mit dem in dem könnte. Da diese aber fest eingebaut und unveränderersten Wärmetauscher erzeugten Dämpf über den lieh ist, wird die überschüssige Austauschfläche jetzt Überhitzer der Dampfturbine zugeführt wird. Eine als nachgeschaltete Überhitzerheizfläche wirken, so weitere bevorzugte Ausführungsform der erfindungs- daß bei Teillast leicht überhitzter Dampf aus dem gemäßen Ausbildung ist, daß unabhängig von Vollast 60 Wärmetauscher 3 austritt. Die Überhitzungstempera- oder Teillast der Durchsatz des Speisewassers durch tür wird je nach Leistung zwischen der zum Ausden ersten Wärmetauscher konstant gehalten wird. legungsdruck gehörenden Sattdampftemperatur (ge-

Der hierdurch erzielte technische Fortschritt be- ringe Leistungsabsenkung des Überhitzers) . und steht darin, daß bei dem erfindungsgemäßen Ver- maximal etwas unter der Reaktorkühlmitteltemperäbund-Kraftwerk, ohne daß es aufwendiger Regelein- 65 tür (starke Leistungsabsenkung) liegen. Die im Wärrichtungen bedarf, stets sichergestellt ist, daß die er- metauscher 3 erzielte Überhitzung braucht der Überreichte Endfeüchtigkeit des Dampfes vor der End- hitzer 5 jetzt nicht mehr aufzubringen, wodurch der stufe der Dampfturbine so gering ist, daß es zu keiner Verbrauch an fossilem Brennstoff weiter gesenkt wird.

Damit durch die Temperatursenkung des Frischdampfes die Endfeuchtigkeit in der Endstufe der Dampfturbine nicht zu groß wird, ist eine Zwischenüberhitzung zwischen der Mittel- und der Niederdruckstufe vorgesehen. Der Zwischenüberhitzer 6 wird durch Sattdampf aus dem Wärmetauscher 2 beheizt". Hierfür wird bei der entsprechenden Teillast das Ventil 13 geschlpssen, so daß der aus dem Wärmetauscher 2 kommende Sattdampf nur in den Zwischenüberhitzer 6 strömen kann. Ebenfalls wird das den Zwischenüberhitzer 6 sekundärseitig überbrückende Bypass-Ventil 14 zwischen der Mittel- und Niederdruckstufe der Dampfturbine 7 geschlossen, so daß der in der Mitteldruckstufe entspannte und angekühlte Dampf durch den Zwischenüberhitzer 6 gehen muß, wo er maximal bis auf eine etwas unterhalb der Sattdampftemperatur des Wärmetauschers 2 liegende Temperatur aufgewärmt wird. Das Bypass-Ventil 14 dient dazu, den Zwischenüberhitzer 6 bei Vollast abzuschalten, um den Druckverlust zu verringern. Eine Temperaturregelung ist für den Zwischenüberhitzer 6 nicht erforderlich, weil sich die Temperatur auf Grund der Heizfläche und des Temperaturgefälles zwischen dem Sattdampf aus dem Wärmetauscher 2 und dem Dampf aus der Mitteldruckstufe der Dampfturbine 7 von selbst einstellt. Die Zwischenüberhitzung tritt somit ohne wesentliche Betätigung irgendwelcher Regelorgane selbsttätig in Funktion. Die Austauschflächen der Wärmetauscher 2, 3 und des Zwischenüberhitzers 6 sowie die Wahl des Drucks für die Zwischenüberhitzung müssen so gewählt werden, daß bei völlig abgeschaltetem Überhitzer 5 die zulässige Endfeuchte in keiner Dampfturbinenstufe überschritten wird, damit eine normale konventionelle Dampfturbine 7 zur Anwendung kommen kann.

Da der Druck im Sekundärkreis bei Teillast absinkt, ist der Druckverlust des Überhitzers 5 bei Teillast für den Gesamtwirkungsgrad unbeachtlich. Deshalb kann die volle Dampfmenge aus dem Wärmetauscher 3 durch den Überhitzer 5 geleitet werden. Dadurch sind keine komplizierten Umschaltungen für den Überhitzer 5 bei geringen Teillasten erforderlich, da die Rohre des Überhitzers immer mit der vollen Dampfmenge beaufschlagt werden. Auch nach dem völligen Abschalten des Überhitzers 5 strömt die ge-S samte Frischdampfmenge aus dem Wärmetauscher 3 durch den Überhitzer 5. Aus diesem Grund kann die Restwärme der Ausmauerung des Überhitzers noch nutzbar gemacht werden. Das gleiche gilt für das Anfahren, so daß die An- und Abfahrverluste geringer sind als bei konventionellen Verbund-Kraftwerken.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Verbund-Kraftwerk aus einem fossil beheizlj ten Kraftwerk für die Spitzenlast und einem Kernkraftwerk für die Grundlast, mit einem Kernreaktor und einem primärseitig an den Reaktorkreislauf angeschlossenen Wärmetauscher mit sekundärseitiger Dampferzeugung sowie dem

so Wärmetauscher sekundärseitig nachgeschalteter Dampfturbine mit Hoch-, Mittel- und Niederdruckstufe, wobei als Kraftwerk für die Spitzenlast sekundärseitig zwischen dem Wärmetauscher und der Dampfturbine ein fossil beheizter Über-

a5 hitzer eingeschaltet ist, dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise zwischen der Mittel- und der Niederdruckstufe der Dampfturbine (7) ein 'durch ein Bypass-Ventil (14) überbrückbarer Zwischenüberhitzer (6) ein-

geschaltet ist und daß der von einem zweiten Wärmetauscher (2), der primärseitig an den Reaktorkreislauf angeschlossen ist, erzeugte Sattdampf bei Teillast dem Zwischenüberhitzer (6) und bei Vollast über ein Ventil (13) zusammen mit dem in dem ersten Wärmetauscher (3) erzeugten Dampf über den Überhitzer (5) der Dampfturbine (7) zugeführt wird.

2. Verbund-Kraftwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß unabhängig von VoII-last oder Teillast der Durchsatz des Speisewassers durch den ersten Wärmetauscher (3) konstant gehalten wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen