[go: up one dir, main page]

DE2429769A1 - Verfahren zum betrieb einer geschlossenen gasturbinen-kernkraftanlage mit nachgeschalteter dampfkraftanlage und anlage zum durchfuehren des verfahrens - Google Patents

Verfahren zum betrieb einer geschlossenen gasturbinen-kernkraftanlage mit nachgeschalteter dampfkraftanlage und anlage zum durchfuehren des verfahrens

Info

Publication number
DE2429769A1
DE2429769A1 DE2429769A DE2429769A DE2429769A1 DE 2429769 A1 DE2429769 A1 DE 2429769A1 DE 2429769 A DE2429769 A DE 2429769A DE 2429769 A DE2429769 A DE 2429769A DE 2429769 A1 DE2429769 A1 DE 2429769A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
gas turbine
steam
condensate
cooler
water
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE2429769A
Other languages
English (en)
Inventor
Karl-Heinz Schueller
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
BBC BROWN BOVERI and CIE
BBC Brown Boveri AG Germany
Original Assignee
BBC BROWN BOVERI and CIE
BBC Brown Boveri AG Germany
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by BBC BROWN BOVERI and CIE, BBC Brown Boveri AG Germany filed Critical BBC BROWN BOVERI and CIE
Priority to DE2429769A priority Critical patent/DE2429769A1/de
Priority to CH746175A priority patent/CH598479A5/xx
Priority to FR7519079A priority patent/FR2275854A1/fr
Publication of DE2429769A1 publication Critical patent/DE2429769A1/de
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K21/00—Steam engine plants not otherwise provided for
    • F01K21/005—Steam engine plants not otherwise provided for using mixtures of liquid and steam or evaporation of a liquid by expansion
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K23/00—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids
    • F01K23/02—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled
    • G—PHYSICS
    • G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21D—NUCLEAR POWER PLANT
    • G21D5/00—Arrangements of reactor and engine in which reactor-produced heat is converted into mechanical energy
    • G21D5/04—Reactor and engine not structurally combined
    • G21D5/06—Reactor and engine not structurally combined with engine working medium circulating through reactor core
    • G—PHYSICS
    • G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21D—NUCLEAR POWER PLANT
    • G21D5/00—Arrangements of reactor and engine in which reactor-produced heat is converted into mechanical energy
    • G21D5/04—Reactor and engine not structurally combined
    • G21D5/08—Reactor and engine not structurally combined with engine working medium heated in a heat exchanger by the reactor coolant
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)

Description

Mp.-Nr, 580/74 Mannheim, den 12. Juni 1974
ZFE/P1-Fz/Bt
Verfahren zum Betrieb einer geschlossenen Gasturbinen-Kernkraftanlage mit nachgeschalteter Dampfkraftanlage und Anlage zum Durchführen des Verfahrens.
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Betrieb einer geschlossenen Gasturbinen-Kernkraftanlage mit nachgeschalteter Dampfkraftanlage, d.h. auf ein Verfahren zum Betrieb einer Anlage, bei der ein geeignetes Gas, beispielsweise Helium, unter Überdruck sowohl als Kühlmittel im Reaktor, wie auch als Treib-, mittel für die Gasturbinenanlage in einem einzigen Kreislauf verwendet wird, und bei dem die Abwärme des Gasturbinenprozesses in einem nachgeschalteten Abhitzeprozeß zur Dampferzeugung und Stromerzeugung ausgenutzt wird. Derartige Anlagen sind bereits vorgeschlagen worden (Atomkernenergie, 3. Jahrgang 1958, Heft 8/9, Seiten 304 bis 312, insbesondere Abb. 15). Bei diesem bekannten Vorschlag, eine geschlossene Gasturbinen-Atomanlage und eine Dampfkraftanlage zu kombinieren, wird die Hochtemperaturstufe durch die Gasturbine übernommen, deren Abwärine zur Beaufschlagung eines Abhitzekessels dient. Die Kombination solcher Kreisläufe, wie sie ähnlich auch bei konventionellen Dampfkraftwerken bekannt ist, ermöglicht eine weitere Wirkungsgradsteigerung und günstige Anpassungen an technologische Gegebenheiten.
Die Anwendung dieser bei konventionellen Dampfkraftwerken bekannten und bewährten kombinierten Prozesse, bei denen, wie gesagt, ein Abhitzekessel der Gasturbinenanlage nachgeschaltet
509882/0137
.580/74
wird, in dem Dampf mit relativ bescheidenem Zustand erzeugt wirdi bringt für den Fall, daß es sich bei der Gasturbinenanlage um eine Gasturbinen-Kernkraftanlage handelt, eine Reihe von s Nachteilen mit sich, die sich aus folgenden Zusammenhängen er- :
j !
ι geben: j
, Die Optimalauslegung im Dampfteil einer solchen kombinierten ,
Anlage ist dann gegeben, wenn das Produkt aus '
Dampfmenge mal Gefälle = Leistung
ι ■ !
; zu einem Maximum wird.
Trägt man die im Dampfteil erzeugbare Leistung über dem variabel angenommenen Dampfdruck auf, so erhält man eine im Bereich des ι ; Maximums flach verlaufende Kurve. Das Maximum stellt sich - je ' ι nach Auslegungsparameter - zwischen etwa
5 bis 10 ata Dampfdruck im Abhitzekessel
;
Eine solche Prozeßführung hätte für ein kombiniertes Gasturbinen-
■ Kernkraftwerk der in Rede stehenden Art nun folgende Nachteile: Der optimale Dampfdruck im Abhitzekessel wäre wesentlich niedriger als der unterste gasseitige Arbeitsdruck. Damit besteht die
j Gefahr, daß aus dem radioaktiven Gaskreislauf Aktivitäten in den Dampfteil übertreten, so daß auch der Dampfteil abzuschirmen wäre.
■ Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß der Dampferzeuger bzw. Abhitzekessel, der im Druck- bzw. Schutzbehälter des Reaktors untergebracht werden muß, ein verhältnismäßig großes Volumen be-
; ansprucht. Außerdem wird die Prozeßführung kompliziert, da der Abhitzekessel zusätzliche Durchführungen durch den Schutzbehälter des Reaktors notwendig macht und Wasserstände im Abhitzsystem zu überwachen sind. Schließlich würde bei mehrstufiger Abhitzedampferzeugung (die thermodynamische Vorteile hätte), das System
: hoffnungslos kompliziert.
509882/013?
„ 580/74
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Betrieb einer geschlossenen Gasturbinen-Kernkraftanlage mit nachgeschalteter Dampfkraftanlage bzw. eine Anlage zum Durchführen "eines solchen Verfahrens zu schaffen, bei dem ■' bzw. bei der die vorgenannten Nachteile vermieden sind, aber die thermodynamischen Vorteile der kombinierten Prozeßführung erhalten bleiben. '
■ !
Zur Erreichung des gesteckten Zieles wird bei einem Verfahren > zum Betrieb einer geschlossenen Gasturbinen-Kernkraftanlage mit . nachgeschalteter Dampfkraftanlage der eingangs genannten Art, gemäß der Erfindung die Abwärme des Gasturbinenprozesses von Kühlwasser aufgenommen, wobei der wasserseitige Druck im Kühler . des Gasturbinenprozesses so gewählt wird, daß er höher als- der ■ gasseitige Druck ist und in dem innerhalb des Schutzbehälters angeordneten Kühler keine Verdampfung des Kühlwassers eintritt und es wird das unter Druck stehende erwärmte Kühlwasser sodann außerhalb des Schutzbehälters in einer oder mehreren hintereinander geschalteten Entspannungsstufe bzw. -stufen durch Druckentlastung in die Dampf- und Kondensat-Phasen aufgetrennt und der durch Entspannung entstandene Dampf zur Arbeitsleistung einer bzw. mehreren Kondensationsturbinen zugeführt.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren, bei dem, wie gesagt, Kühlwasser unter entsprechend hohem Druck die Abwärme des Gastur— binenprozesses aufnimmt, wobei der wasserseitige Druck im Kühler des Gasturbinenprozesses höher ist als der gasseitige Druck, wird sichergestellt, daß Radioaktivität nicht in den Kühlwasserkreislauf übertreten kann. Der bei dem erfindungsgemäßen Ver-. fahren vorgesehene Kühler beansprucht geringeres Volumen als ein die Abwärme des Gasturbinenprozesses aufnehmender Dampferzeuger bzw. Abhitzekessel. Die verhältnismäßig große Zahl von
609882/0 137
580/74
Durchführungen für einen innerhalb des Schutzbehälters des Reaktors angeordneten Dampferzeuger, die zu dessen Überwachung und Regelung notwendig sind, erübrigen sich bei dem erfindungsge- :
mäßen Verfahren bzw. beschränken sich lediglich auf die Durch- ;
führungen für die Zu- und Abführung des Kühlwassers. :
i Nach einer bevorzugten Ausbildung der Erfindung wird der durch , Entspannung entstandene Sattdampf in einem nachgeschalteten Überhitzerteil überhitzt, wobei zur Überhitzung das sich stromaufwärts von der jeweiligen Entspannungsstufe befindliche, noch verhältnismäßig heißere, als Kühlmittel des Gasturbinenprozesses
dienende Druckwasser verwendet wird. :
;
f '
. Neben thermodynamischen Vorteilen der Dampfüberhitzung dient der
Überhitzer vor allem als Sicherheitseinrichtung, um Mitreißen ; von Wasser in die Turbine auszuschließen.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung wird das abfließende Kondensat aus der letzten Entspannungsstufe zunächst in einem Trockenkühlteil abgekühlt und dann in den Dampfteil des Oberflächenkondensators der Dampfturbine eingeleitet, worauf das Turbinenkondensat zusammen mit dem Entspannungskondensat über einen oder mehrere Kondensatkühler geführt wird bevor es wieder dem Kühler des ^asturbinenprozesses zugeleitet wird.
Die Erfindung bezieht sich ferner auf eine Anlage zum Durchführen des Verfahrens bestehend aus einem gasgekühlten Kernreaktor, vorzugsweise einem Hochtemperaturreaktor, und einer Gasturbinenanlage mit geschlossenem Kreislauf, die wenigstens eine einen Kompressor und einen elektrischen Generator antreibende Gasturbine aufweist sowie mindestens einen Wärmetauscher zur Abkühlung des in der Gasturbine entspannten Gases vor dessen
S09882/0137
580/74
j
Wiedereintritt in den Kompressor und zur Ausnutzung des in diesem Wärmetauscher gewonnenen Teiles der Abwärme des Gasturbinenprozesses zur Dampferzeugung in einer nachgeschalteten Dampfkraft- . anlage. Die erfindungsgemäße Anlage ist dadurch gekennzeichnet, · I daß ί.η dem geschlossenen Kreislauf der Gasturbinenanlage mindestens ein erster Wärmetauscher vorgesehen ist, in dem das von dem Kompressor zum Kernreaktor strömende Arbeitsmedium durch das: Abgas der Gasturbine erhitzt wird und daß außerdem als weiterer ; I Wärmetauscher mindestens ein Kuhler vorgesehen ist, der im Abgas-I strom der Gasturbinenanlage stromabwärts von dem erstgenannten ί Wärmetauscher liegt, wobei der Druck des Kühlwassers so gewählt
ist, daß in diesem Kühler keine Verdampfung des Kühlwassers ein-I tritt und daß ein oder mehrere hintereinander geschaltete, außer- ! halb des Schutzbehälters angeordnete Entspanner vorgesehen sind, ; dem bzw. denen das unter Druck stehende, im Kühler des Gastur-I binenprozesses erwärmte Kühlwasser zufließt, daß weiter eine
oder mehrere Dampfturbinen zur Verarbeitung des in dem bzw. den Entspannern entstandenen Dampfes vorgesehen sind, sowie Mittel 1 zur Kühlung des in dem bzw. den Entspannern anfallenden Kondensats und zu seiner Rückleitung zum wasserseitigen Eingang des Kühlers des Gasturbinenprozesses. Eine vorteilhafte Ausführungsform dieser Anlage besteht darin, daß eine Leitungsverbindung für das aus dem letzten Entspanner abfließende Kondensat zur Einleitung desselben in den Dampfteil des Oberflächenkondensators der Dampfturbinenanlage vorgesehen ist sowie weitere Leitungs- : verbindungen zur Rückleitung des im Oberflächenkondensator anfallenden Turbinenkondensates und Entspannungskondensates zum wasserseitigen Eingang des Kühlers des Gasturbinenprozesses, ι Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anlage, bei der als Rückkühlsystem für das Kühlwasser des Dampf-. teiles der Anlage ein Verdunstungskühler vorgesehen ist, ist · ! dadurch gekennzeichnet, daß über dem Verdunstungsteil des Rück- ! kühlsystem^ (Kühlturmes) in der von dem letzten Entspanner zum ; Oberflächenkondensator führenden Leitungsverbindung ein Trocken- ; kühlteil für das aus der letzten Entspannungsstufe abfließende Kondensat vorgesehen ist. ,
S09882/0137
580/74
-6- 2429763
Außerdem kann die erfindungsgemäße Anlage so ausgebildet sein, daß in der Leitungsverbindung zwischen dem Oberflächenkondensator und dem wasserseitigen Eingang des Kühlers des Gasturbinen-Prozesses ein Kondensatkühler vorgesehen ist, wobei als Kühlmittel für den Kondensatkühler ein Kühlwasserteilstrom dienen kann.
Schließlich kann in weiterer Ausgestaltung der Erfindung die ■ ! Anlage so ausgebildet sein, daß in der Leitungsverbindung zwisehen dem Oberflächenkondensator der Dampfturbinenanlage und ι dem wasserseitigen Eingang des Kühlers des Gasturbinenprozesses stromab von dem vorgenannten Kondensatkühler ein weiterer Kondensatkühler vorgesehen ist, in dem das Zusatzteasser des offenen Kondensator-Kühlkreislaufes als wärme aufnehmendes Mittel dient.
i
Weitere Merkmale und Einzelheiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich an Hand der Zeichnungen und der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen. Es zeigen:
Fig. 1 in schematischer Darstellung eine Gasturbinen-Kernkraftanlage mit nachgeschalteter Dampfkraftanlage nach der Erfindung und
Fig. 2 eine abgewandelte Ausführungsform der Anlage nach Fig.
Gemäß Figur 1 besteht die Anlage aus einem gasgekühlten Hochtemperatur.-Kernreaktor 1 und einer Gasturbinenanlage 2 mit geschlossenen Kreislauf, wobei ein geeignetes Gas, im Falle des Ausführungsbeispiels Helium, unter Überdruck sowohl als Kühlmittel im Reaktor, wie auch als Treibmittel für die Turbinenanlage in* einem einzigen Kreislauf verwendet wird.
B09882/0137
580/74
Die Gasturbinenanlage "besteht im wesentlichen aus einem Kompressor 3, einer Gasturbine 4, die den vorgenannten Kompressor und einen elektrischen Generator 5 antreibt. Mit 6 ist ein Regenerati v-Wärmetauseher und mit 7 ein Kuhler des Gasturbinenprozesses bezeichnet. Der Weg des Arbeitsmittels (Helium) vom Kompressor 3 über den Regenerativ-Wärmetauscher 6 zum Reaktor 1 und von diesem nach entsprechender Erhitzung zur Gasturbine 4 ist in der Figur 1 durch die Pfeilrichtungen angegeben. Nach Expansion in der Gasturbine gelangen deren Abgase über den Regenerativ-Wärmetauscher 6 (in welchem sie das zum Reaktor strömende Arbeitsmittel bzw. Kühlmittel vorwärmen) entsprechend der Pfeilrichtung zum Kühler 7 und von dort wiederum zur Saugseite des Kompressors 3, wodurch der Kreislauf geschlossen ist. '
Der Druck des Kühlwassers im Kühler 7, der im Abgasstrom der Gasturbinenanlage, wie gesagt, stromabwärts vnn dem Regenerativ-Wärmetauscher 6 liegt, ist so gewählt, daß er höher als der gasseitige Druck ist, wobei der wasserseitige Druck gleichzeitig auch so gewählt ist, daß in dem Kühler 7 keine Verdampfung des Kühlwassers eintritt.
Mit 8 ist die der Gasturbinenanlage 2 nachgeschaltete Dampfkraftanlage bezeichnet. Siebesteht bei dem gewählten Ausführungsbeispiel im wesentlichen aus einem außerhalb des in der Zeichnung nicht dargestellten Schutzbehälters des Reaktors angeordneten Entspanner 9, dem das unter Druck stehende, im Kühler 7 des Gasturbinenprozesses erwärmte Kühlwasser über die leitungen 10, 11 zufließt. In dem Entspanner 9 v/ird das unter Druck stehende, erwärmte Kühlwasser durch Druckentlastung in die Dampf- und Kondensat-Phasen aufgetrennt. Mit 12 ist ein Überhitzer bezeichnet, dem der durch Entspannung entstehende Sattdampf zwecks Überhitzung über die Leitung 13 zufließt, bevor er über die weitere Leitung 14 zur Arbeitsleistung einer Kondensationsturbine 15 zugeführt wird, die einen elektrischen Generator 16 antreibt.
- 8 S09882/0137
. ._„ .. . 580/74
Zur Überhitzung des Sattdampfes im Überhitzer 12 dient das heißere Druckwasser (an der Stelle 37) "vor dem Entspanner 9. Die Kondensationsturbine 15 ist bei dem gewählten Ausführungs- : beispiel als doppelflutige Turbine mit Mitteneinströmung ausge- : bildet. In dieser Turbine wird der durch Druckentlastung erzeugte und sodann überhitzte Dampf bis auf Kondensatordruck entspannt. Der Oberflächenkondensator der Dampfkraftanlage ist mit 17 und ' die von der Turbine zum Kondensator fuhrende Abdampfleitung mit 18 bezeichnet. (
I Auf Anzapfungen zur "Speisewasservorwärmung" kann hier verzich-
; tet werden, da .'.die Erwärmung des Speisewassers im Kühler 7 der j Gasturbinenanlage erfolgt. Zur Entgasung des umlaufenden Wassers ■ dient einerseits die Luftabsaugung im Kondensator 17 der Tur-' binenanlage und andererseits eine nicht dargestellte Luftabsauge-Einrichtung in dem Entspanner 9. Die für die Prozeßführung notwendigen Sicherheits- und Umleiteinrichtungen bei plötzlichem Druckabfall in der Turbine (z.B. Schnellschlußfall) sind im Kreislaufschema nach Figur 1 der Einfachheit halber nicht mit eingezeichnet worden.
Der Dampfteil der vorbeschriebenen kombinierten Anlage kann nur einen Teil der anfallenden Gasturbinenabwärme zur Kondensationsstromerzeugung nutzen. Ein wesentlicher Anteil der Abwärme fällt auch bei kombinierter Prozeßführung bei relativ hohem Temperaturniveau an. Nach dem Entspanner 9 fließt das Kondensat mit Siedetemperatur dem Ort der R.estwärme-Abfuhr zu.
Wird für den Dampfteil der kombinierten Anlage, wie beigem gewählten Ausführungsbeispiel, ein bei 19 angedeuteter Verdunstungskühler als Rückkühlsystem gewählt, so ergeben sich spürbare Vorteile, wenn das über die Leitung 21 abfließende Kondensat aus dem Entspanner 9 in einem über dem Yerdunstungsteil 19 angeordneten Trockenkühlteil 20 abekühlt wird.
-9 509882/0137
580/74
Mit einer solchen Anordnung wird eine wesentlich höhere Luft- , aufwärmung im Kühlturm erreicht, wodurch sich die erforderliche Kühlturmhöhe drastisch reduziert. Außerdem werden mit dieser ; Anordnung die Schwaden des Naßkühlteiles überhitzt und treten damit unsichtbar aus dem Kühlturm 23 aus. Es ist zweckmäßig wie im Falle des Ausführungsbeispieles - das im Trockenkühlteil ■ 20 abgekühlte Kondensat zunächst über eine Leitung 22 in den ! Dampfteil des Oberflächenkondensators 17 einzuleiten. Hier wird . durch das Kondensator-Kühlwasser (schematisch durch die Rohr-
windungen bei 24 angedeutet) die Restwärme bis zur Kondensationstemperatur entzogen.
Der Pfeil 25 gibt die Umlaufrichtung für das Kondensatorkühlwasser an, während mit 26 eine Umwälzpumpe für das Kondensatori
, kühlwasser bezeichnet ist.
Das Turbinenkondensat wird - zusammen mit dem Entspannungskondensat - über einen Kondensatkühler 27 geführt, dem es über die eine Kondensatpumpe 28 enthaltende Leitung 29 zuströmt. Als Kühlmittel dieses Kondensatkühlers wird ein Kühlwasserteilstrom benutzt, der bei 30 angedeutet ist. In einem zweiten Kondensatkühler 31 kann das gesamte über die Leitung 32 zuströmende Kondensat nahezu bis auf die jeweilige Umgebungstemperatur abgekühlt werden, wenn das notwendige durch die Leitung 33 zufliessende bzw. durch die Pumpe 34 geförderte Zusatzwasser des offenen ι Kondensator-Kühlkreislaufes als wärmeaufnehmendes Kittel ausgenützt wird. Damit steht entsprechend kaltes Kühlmittel für den ; Kühler 7 der Gasturbinen-Anlage zur Verfügung. Kaltes Kühlmittel ί für die Gasturbinen-Anlage ist notwendig, um die Leistungsaufnahme des Kompressors 3 im Gasprozeß in Grenzen zu halten.
Yon dem zweiten Kondensatkühler 31 strömt das als Kühlmittel des '■ Gasturbinenprozesses dienende Kondensat über eine Leitung 35,in
- 10 -
609882/0137
_ _ 580/74
der sich eine weitere Förderpumpe 36 befindet, dem wasserseitigen Eingang des Kühlers 7 des Gasturbinenprozesses zu, wodurch der Kreislauf im Dampfteil der kombinierten Anlage geschlossen ' ist. Bei einer solchen Anordnung kommt das Kühlmittel des Gas- : turbinenprozesses nicht mit der Umgebungsluft in direkte Berührung. Der Kühlmittelkreislauf des Gasturbinenprozesses ist ι somit ein geschlossenes System.
Die nachgeschaltete Dampfkraftanlage kann gegenüber dem Aus- ' führungsbeispiel nach Figur 1 auch so abgewandelt werden, daß i Trockenkühlung als Rückkühlsystem des Kühlwassers im Dampfkreislauf gewählt; wird. Dabei ergeben sich ähnliche günstige Schaltungsmöglichkeiten wie bei dem Ausführungsbeispiel nach Figur 1.; Auch dann fällt ein Teil der Abwärme bei höherer Temperatur an. Das Rückkühlsystem für das Entspannungskondensat des Entspanners kann auch bei geschlossener Rückkühlung des Kondensator-Kühlwassers über- dessen Wärmeaustauschflächen angeordnet werden, um die Aufwendungen für die Rückkühlanlage zu reduzieren.
Das Ausführungsbeispiel nach der Figur 2 unterscheidet sich von dem Ausführungsbeispiel nach Figur 1 vor allem dadurch, daß hier
' nicht ein, sondern zwei hintereinander geschaltete, außerhalb des nicht dargestellten Schutzbehälters des Reaktors angeordnete Entspanner 9', 9'1 vorgesehen sind, denen das unter Druck stehende, im Kühler des Gasturbinenprozesses erwärmte Kühlwasser zufließt und daß dementsprechend auch zwei Dampfturbinen 15', 15 *' zur
■ Verarbeitung des in den Entspannern 9', 9'' entstandenen Dampfes vorgesehen sind, denen dieser über die Leitungen 13', 14* bzw. 13'', 14* * zugeführt wird. Auch hier können jeweils zwischen dem Entspanner 91 bzw. 9'' und dem zugehörigen Turbinenteil 15' bzw. 15** Überhitzer 12' bzw. 12'* angeordnet sein, zur Überhitzung
j des in den Entspannern entstandenen Sattdampfes mittels des < stromaufwärts der jeweiligen Entspannungsstufe befindlichen, gegenüber dieser heißeren Druckwassers.
- 11 509882/0137
580/74
2423769
Mit 11' ist die Leitung für das erwärmte Kühlwasser vom wasserseitigen Teil des Überhitzers 12T zum Entspanner 9' bezeichnet, während 38 die Leitung bezeichnet, durch welche das im Entspanner 91 anfallende Kondensat dem wasserseitigen Teil des Überhitzers 12?l der zweiten Entspannungsstufe zugeführt wird. Ton dort fließt es über die Leitung 11 " dem zweiten Entspanner 9!l< zu. Mit 17'» 17'' sind die Oberflächenkondensatoren der Dampfkraftanlage bezeichnet. Die Pfeile 25', 25lf geben die Umlaufrichtung des Kondensatorkühlwassers an, während mit 28!, 28Jt * die Kondensatpumpen bezeichnet sind. Im übrigen sind in der ! Figur 2 sinngemäß gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen, die für diese Teile in der Figur 1 gewählt worden sind. ,
Auch hier wird das über die Leitung 21 abfließende Kondensat aus dem letzten Entspanner 9f! in einem über dem Yerdunstungsteil 19 angeordneten Trockenkühlteil 20 abgekühlt und sodann über eine Leitung 22 in den Dämpfteil des einen 17 * * der beiden Oberflächenkondensatoren eingeleitet.
Die Anlagen nach den beschriebenen Ausführungsbeispielen können ohne weiteres so abgewandelt v/erden, daß auch drei oder mehr hintereinander geschaltete Entspannungsstufen mit diesen zugeordneten Kondensationsturbinenteilen vorgesehen werden.
Zusammenfassend kann gesagt;werden, daß mit der beschriebenen neuartigen Schaltungsweise auch bei kombinierter Prozeßführung
- die Aufwendungen für das Rückkühl syst em' drastisch reduziert werden können,
- der Gasturbinen-Kühlkreislauf als geschlossenes System ausgebildet ist,
- tiefe Kühlwassereintrittstemperaturen in den Kühler der Gasturbinenanlage realisiert werden können.
- 12 -
509882/0137
Die Erfindung ist nicht auf die vorbeschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt, es sind hiervon verschiedene Abwandlungen schaltungstechnischer Art denkbar. So kann zum Beispiel als weiterer Torteil angeführt werden, daß bei der erfindungsgemäßen Anlage auch die Möglichkeit besteht Abwärme z.B. für
Heizzwecke zur Verfügung zu stellen, ohne die Stromerzeugung
bei Heizwärmeabgabe zu reduzieren.
Die Temperatur des Entspannungskondensates (nach/letzten Entspanner) ist nämlich immer noch so hoch, daß diese Wärmequelle für Raumheizungen genützt werden könnte (Anordnung eines Heizwasserwärmetauschers). Beliebige Teilmengen ließen sich für
diesen Zweck vor Eintritt in das Rückkühlsystem abzweigen.
Selbstverständlich kann als Kühlmittel für den Hochtemperatur-Reaktor bzw. als Arbeitsmittel für die Gasturbinenanlage statt Helium auch ein anderes geeignetes Gas verwendet werden.
- 13 -
809882/0137

Claims (1)

  1. - 13 Patentansprüche
    580/74
    1.) Verfahren zum Betrieb einer geschlossenen Gasturbinen-Kernkraftanlage mit nachgeschalteter Dampfkraftanlage, '■ bei dem die Abwärme des Gasturbinenprozesses in einem nachgeschalteten Abhitzeprozeß zur Dampferzeugung und Stromerzeugung ausgenutzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Abwärme des Gasturbinenprozesses von Kühlwasser aufgenommen wird, wobei der wasserseitige Druck im Kühler des Gasturbinenprozesses so gewählt wird, daß er höher i als der gasseitige Druck ist und in dem innerhalb des Schutzbehälters angeordneten Kühler keine Verdampfung des Kühlwassers eintritt, und daß das unter Druck stehende erwärmte Kühlwasser sodann außerhalb des Schutzbehälter in einer oder mehreren hintereinander geschalteten Entspannungsstufe bzw. -stufen durch Druckentlastung in die Dampf- und Kondensat-Phasen aufgetrennt wird und der durch Entspannung entstandene Dampf zur Arbeitsleistung einer bzw. mehreren Kondensationsturbinen zugeführt wird.
    Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der durch Entspannung entstandene Sattdampf in einem nachgeschalteten Überhitzerteil überhitzt wird, wobei zur Überhitzung das sich stromaufwärts von der jeweiligen Entspannungsstufe befindliche noch verhältnismäßig heißere als Kühlmittel des Gasturbinenprozesses dienende Druckwasser verwendet wird.
    - 14 -
    609882/013f
    -H-
    580/74
    3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das abfließende Kondensat aus der letzten Entspannungsstufe zunächst in einem Trockenkühlteil abgekühlt und dann ! in den Dampfteil des Oberflächenkondensators der Dampf- ■ turbine eingeleitet wird, worauf das Turbinenkondensat zusammen mit dem Entspannungskondensat über einen oder j
    mehrere Kondensatkühler geführt wird,bevor es wieder dem Kühler des Gasturbinenprozesses zugeleitet wird.
    4. Anlage zum Durchführen des Verfahrens nach Anspruch 1 i
    bestehend aus einem gasgekühlten Kernreaktor, vorzugsweise ι einem Hochtemperaturreaktor, und einer Gasturbinenanlage J - mit geschlossenem Kreislauf, die wenigstens eine einen : . Kompressor und einen elektrischen Generator antreibende Gasturbine aufweist sowie mindestens einen Wärmetauscher zur Abkühlung des in der Gasturbine entspannten Gases vor dessen Wiedereintritt in den Kompressor und zur Ausnutzung des in diesem Wärmetauscher gewonnenen Teiles der Abwärme des Gasturbinenprozesses zur Dampferzeugung in einer nachgeschalteten Dampfkraftanlage, dadurch gekennzeichnet, daß in dem geschlossenen Kreislauf der Gasturbinenanlage mindestens ein erster Wärmetauscher vorgesehen ist, in dem das von dem Kompressor zum Kernreaktor strömende Arbeitsmedium durch das Abgas der Gasturbine erhitzt wird und daß außerdem als v/eiterer Wärmetauscher mindestens ein Kühler vorgesehen ist, der/im Abgasstrom der Gasturbinenanlage stromabwärts von dem erstgenannten Wärmetauscher liegt, wobei der Druck des Kühlwassers so gewählt ist, daß in diesem Kühler keine Verdampfung des Kühlwassers eintritt •und daß ein oder mehrere hintereinander geschaltete, außerhalb des Schutzbehälters angeordnete Entspanner vorgesehen sind, dem bzw. denen das unter Druck stehende, im Kühler des Gasturbinenprozesses erwärmte Kühlwasser zufließt,
    - 15 809882/0137
    580/74
    daß weiter eine oder mehrere Dampfturbinen zur Verarbeitung des in dem bzw. den Entspannern entstandenen Dampfes vorge-J sehen sind sowie Mittel zur Kühlung des in dem bzw. den ; Entspannern anfallenden Kondensats und zu seiner Rückleitung zum wasserseitigen Eingang des Kühlers des Gasturbinenprozesses.
    • 5. Anlage nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch einen oder !
    ! mehrere zwischen dem bzw. den Entspannern und dem bzw. den \ zugehörigen Turbinenteilen angeordnete· Überhitzer zur tJberhitzung des in dem bzw. den Entspannern entstandenen Sattdampf es mittels des stromaufwärts der jeweiligen Entspannungsstufe befindlichen gegenüber dieser heißeren Druck- ι
    ' wassers.
    6. Anlage nach Anspruch 4 oder 5, gekennzeichnet durch eine Leitungsverbindung für das aus dem letzten Entspanner abfließende Kondensat zur Einleitung desselben in den Dampfteil des Oberflächenkondensators der Dampfturbinenanlage
    , und durch weitere Leitungsverbindungen zur Rückleitung des im Oberflächenkondensator anfallenden Turbinenkondensates und Entspannungskondensates zum wasserseitigen Eingang des
    j Kühlers des Gasturbinenprozesses.
    7. Anlage nach Anspruch 6, bei der als Rückkuhlsystem für den ι Dampfteil der Anlage ein Verdunstungskühler vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß über dem Verdunstungsteil des Rückkühlsystems (Kühlturmes) in der zum Oberflächenkonden- . sator führenden Leitungsverbindung ein Trockenkühlteil für das aus der letzten Entspannungsstufe abfließende Kondensat
    . vorgesehen ist.
    - 16 -
    B09882/0137
    580/74
    8. .Anlage nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß
    in der Leitungsverbindung zwischen dem Oberflächenkondensator und dem wasserseitigen Eingang des Kühlers des Gasturbinenprozesses ein Kondensatkühler vorgesehen ist.
    9. Anlage nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß als ] Kühlmittel für den Kondensatkühler ein Kühlwasserteilstrom dient.
    10. Anlage nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß ' in der Leitungsverbindung zwischen dem Oberflächenkondensator der Dampfturbinenanlage und dem wasserseitigen Eingang des Kühlers des Gasturbinenprozesses stromab von dem vorgenannten Kondensatkühler ein weiterer Kondensatkühler vorgesehen ist, in dem das Zusatzwasser des offenen Kondensat or-Kühlkreislaufes als wärmeaufnehmendes Mittel dient.
    11. Anlage nach Anspruch 6, bei der als Rückkühlsystem des Kühlwassers im Dampfkreislauf eine Trockenkühlung (Trockenkühlturm), d.h. eine geschlossene Rückkühlung des Kondensator-Kühlwassers vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Rückkühlsystem für das Entspannungskondensat als Trockenkühlteil ausgebildet ist, der im Leitungszug zwischen dem letzten Entspanner und dem Dampfteil des Oberflächenkondensator s liegt und der über den Wärmeaustauschflächen der Rückkühlanlage für das Kondensator-Kühlwasser angeordnet ist.
    509882/0137
    Leerseite
DE2429769A 1974-06-21 1974-06-21 Verfahren zum betrieb einer geschlossenen gasturbinen-kernkraftanlage mit nachgeschalteter dampfkraftanlage und anlage zum durchfuehren des verfahrens Pending DE2429769A1 (de)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE2429769A DE2429769A1 (de) 1974-06-21 1974-06-21 Verfahren zum betrieb einer geschlossenen gasturbinen-kernkraftanlage mit nachgeschalteter dampfkraftanlage und anlage zum durchfuehren des verfahrens
CH746175A CH598479A5 (de) 1974-06-21 1975-06-10
FR7519079A FR2275854A1 (fr) 1974-06-21 1975-06-18 Procede pour la marche d'une centrale nucleaire a turbine a gaz en cycle ferme avec une centrale a vapeur montee en aval, et installation pour la mise en oeuvre du procede

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE2429769A DE2429769A1 (de) 1974-06-21 1974-06-21 Verfahren zum betrieb einer geschlossenen gasturbinen-kernkraftanlage mit nachgeschalteter dampfkraftanlage und anlage zum durchfuehren des verfahrens

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE2429769A1 true DE2429769A1 (de) 1976-01-08

Family

ID=5918576

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE2429769A Pending DE2429769A1 (de) 1974-06-21 1974-06-21 Verfahren zum betrieb einer geschlossenen gasturbinen-kernkraftanlage mit nachgeschalteter dampfkraftanlage und anlage zum durchfuehren des verfahrens

Country Status (3)

Country Link
CH (1) CH598479A5 (de)
DE (1) DE2429769A1 (de)
FR (1) FR2275854A1 (de)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19521701A1 (de) * 1995-05-18 1996-11-21 Abb Management Ag Kombinierte Gas-/Dampf-Kraftwerksanlage
DE19541915A1 (de) * 1995-07-27 1997-01-30 Ong Tiong Soon Adiabatisches Kühlverfahren zur Kraftwerksleistungssteigerung

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19521701A1 (de) * 1995-05-18 1996-11-21 Abb Management Ag Kombinierte Gas-/Dampf-Kraftwerksanlage
DE19541915A1 (de) * 1995-07-27 1997-01-30 Ong Tiong Soon Adiabatisches Kühlverfahren zur Kraftwerksleistungssteigerung

Also Published As

Publication number Publication date
FR2275854A1 (fr) 1976-01-16
CH598479A5 (de) 1978-04-28
FR2275854B3 (de) 1979-02-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE60315823T2 (de) Verfahren und einrichtung zur stromerzeugung aus der im kern mindestens eines hochtemperatur-kernreaktors erzeugten wärme
DE102010060428A1 (de) Kombinationszyklus-Kraftwerk mit integrierter ORC-Vorrichtung
DE2752283C2 (de) Brennkraftmaschinen-Anlage
DE2252077A1 (de) Dampfturbinenkraftwerk, insbesondere atomkraftwerk
DE1223468B (de) Anlage zur Umwandlung von in einem Kernreaktor frei werdender thermischer Energie in elektrische Energie
DE2429769A1 (de) Verfahren zum betrieb einer geschlossenen gasturbinen-kernkraftanlage mit nachgeschalteter dampfkraftanlage und anlage zum durchfuehren des verfahrens
DE2242711A1 (de) Dampfspeicherkraftwerk und verfahren zu dessen an- und abfahren sowie zu dessen regelung
DE1426907A1 (de) Dampfkraftanlage
DE2342403A1 (de) Kernkraftweerksanlage
EP3042051A2 (de) Dampfkraftwerk mit einem flüssigkeitsgekühlten generator
DE2700168C3 (de) Einrichtung zur Abfuhr von Nachzerfallswärme bei einer mit Kernenergie beheizten Dampfkraftanlage
DE3115344C2 (de)
DE1489955B1 (de) Dampfgekuehlter Kernreaktor
DE3228423C2 (de)
DE2440140A1 (de) Not-kuehlsystem fuer einen gasgekuehlten kernreaktor
DE2140924C3 (de) Notkuhlvorrichtung für einen gasge kühlten Kernreaktor
DE2711287A1 (de) Kuehlkreislauf fuer ein kraftwerk sowie verfahren zum betrieb des kuehlkreislaufes
DE2460561A1 (de) Waermekraftanlage mit dampfkreislauf
CH613255A5 (en) System for the utilisation of waste heat from a gas flow to drive electrical generators
EP1089294B1 (de) Vorrichtung zum Druckentlasten und zum passiven Nachspeisen von Kühlmittel in einem Druckbehälter
DE2036288A1 (de) Kernkraftanlage
DE2550908A1 (de) Verfahren zum abfuehren der im kuehlwasserkreislauf von industrieanlagen anfallenden waerme
DE1123676B (de) Verfahren zur Umsetzung der in Atomreaktoren frei werdenden Waerme in mechanische Energie mit einem dampfgekuehlten Reaktor
DE2360293A1 (de) Hilfseinrichtung zur waermeabfuhr fuer kernreaktoren
DE2656463A1 (de) Kernkraftanlage

Legal Events

Date Code Title Description
OD Request for examination
OHW Rejection