Verbesserung der Lastwechseldynamik bei GUD-Kraftwerken

Der Abhitzedampferzeuger ist die bestimmende Komponente bei GUD-Kraftwerken.

Ziel dieses Projektes ist die Neuentwicklung eines AHDE mit Zwangdurchlauf (alle Druckstufen) in liegender Anordnung mit vertikaler Verdampferberohrung.

Allgemein

Zwangdurchlauf-Abhitzedampferzeuger (AHDE) sind in gasbefeuerten Großkraftwerken weit verbreitet. Sie ermöglichen die Produktion von Dampf bei hohen Drücken (bis 260 bar, überkritisch). Hohe Dampfparameter sind Voraussetzung für einen guten Gesamtwirkungsgrad des Kraftwerks. Die Anwendung dieser Technologie ist bisher auf direkt befeuerte Dampferzeuger beschränkt.

In den letzten 10 Jahren haben Gasturbinen-Kraftwerke einen bedeutenden Anteil an der Stromproduktion eingenommen, denn sie sind billiger als Kohlekraftwerke, und sie können schneller errichtet werden. Aber der Nettowirkungsgrad eines Gasturbinen-Kraftwerkes ist geringer als der eines kohlebefeuerten Kraftwerkes (32% im Vergleich zu 42%). Eine Möglichkeit den Wirkungsgrad deutlich zu verbessern besteht darin, die in den Gasturbinenabgasen enthaltene Wärme zu nutzen, um Dampf zu erzeugen, der in einem klassischen Dampfkreislauf zur Stromerzeugung genutzt wird.

Projektziel

Durch Experimente an einer halbtechnischen Versuchsanlage soll die Weiterentwicklung einer innovativen Abhitzedampferzeuger-Technologie für die neue Generation von GUD – Anlagen vorangetrieben und abgesichert werden.

Die Versuche selbst dienen zur Messung des Betriebsverhaltens eines AHDE beim Anfahren, bei Lastwechseln und in Störfällen. Untersuchung von Regelkonzepten. Die thermohydraulischen Untersuchungen betreffen die Zweiphasenströmung in der Verdampferheizfläche und Verifizierung von entsprechenden Rechenmodellen.

Versuchsstand

Die Versuchsanlage besteht aus einer "Scheibe" eines großen AHDE. Das Speisewasser durchläuft ein 125 m langes beripptes Rohr, das vom Rauchgas der Gasturbine beheitzt wird. Durch Wärmeübertragung wird das Speisewasser dabei im Economizer (ECO) bis auf Sättigungstemperatur erwärmt, im Verdampfer (VD) vollständig verdampft und schließlich im Überhitzer überhitzt und verlässt den Dampferzeuger als Frischdampf. Da die Gasturbine nicht Gegenstand der Untersuchungen ist, konnte sie durch einen Brenner ersetzt werden, der Rauchgas mit Gasturbinen ähnlichen Charakteristiken produziert. Es können beliebige Typen von Gasturbinen simuliert werden.

Die Dampfturbine wird durch ein kontrolliertes Frischdampfventil ersetzt. Über verschiedene Regelkonzepte dieses Ventils können sowohl Festdruck- als auch Gleitdruckbetrieb simuliert werden.