Hilfsdampferzeuger als zusätzliche Frequenz- bzw. Primär- und/oder Sekundärregelmaßnahme bei einem Dampfkraftwerk

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur sofortigen, schnellen und/oder temporären Leistungssteigerung eines Dampfkraftwerks, insbesondere eines Kohlekraftwerks, sowie ein Dampf ^¬ kraftwerk, insbesondere ein Kohlekraftwerk, mit einem Wasser- Dampf-Kreislauf .

Dampfkraftwerke bzw. thermische Kraftwerke sind weithin be ^¬ kannt, beispielsweise aus

http://de.wikipedia.org/wiki/Dampfkraftwerk (erhältlich am 13.05.2011) .

Ein Dampfkraftwerk ist eine Bauart eines Kraftwerks zur

Stromerzeugung aus fossilen Brennstoffen, bei der eine thermische Energie von Wasserdampf in einer Dampfturbine in Bewe- gungsenergie umgesetzt und weiter in einem Generator in elektrische Energie umgewandelt wird.

Bei einem solchen Dampfkraftwerk wird der zum Betrieb der Dampfturbine notwendige Wasserdampf zunächst in einem Dampf- kessel aus, in der Regel zuvor gereinigtem und aufbereitetem, (Speise-) Wasser erzeugt. Durch weiteres Erwärmen des Dampfes in einem Überhitzer nehmen Temperatur und spezifisches Volumen des Dampfes zu. Vom Dampfkessel aus strömt der Dampf über Rohrleitungen in die Dampfturbine, wo er einen Teil seiner zuvor aufgenommenen Energie als Bewegungsenergie an die Turbine abgibt. An die Turbine ist ein Generator angekoppelt, der mechanische Leis ^¬ tung in elektrische Leistung umwandelt.

Danach strömt der entspannte und abgekühlte Dampf in den Kon ^¬ densator, wo er durch Wärmeübertragung an die Umgebung kondensiert und sich als flüssiges Wasser sammelt. Über Kondensatpumpen und Vorwärmern hindurch wird das Wasser in einen Speisewasserbehälter zwischengespeichert und dann über eine Speisepumpe erneut dem Dampfkessel zugeführt, womit ein Kreislauf geschlossen wird.

Man unterscheidet verschiedene Dampfkraftwerksarten, wie bei ^¬ spielsweise Kohlekraftwerke, Ölkraftwerke, Gas-und-Dampf- Kombikraftwerke (GuD-Kraftwerke) .

Ein Kohlekraftwerk ist eine spezielle Form des Dampfkraftwerkes, bei welchem Kohle als hauptsächlicher Brennstoff zur Dampferzeugung verwendet wird. Man kennt solche kohlebefeuerten Kraftwerke für Braunkohle wie auch für Steinkohle.

In einem solchen Kohlekraftwerk wird entsprechend beschriebenem allgemeinem Kreislauf eines Dampfkraftwerkes zuerst in einer Kohlemühle Braun- oder Steinkohle gemahlen und getrocknet. Dieses wird dann in einen Brennerraum einer Staubfeue- rung eingeblasen und dort vollständig verbrannt. Dadurch frei werdende Wärme wird von einem Wasserrohrkessel aufgenommen und wandelt das eingespeiste ( Speise- ) Wasser in Wasserdampf um. Der Wasserdampf strömt über Rohrleitungen zur Dampfturbine, in der er einen Teil seiner Energie durch Entspannung als Bewegungsenergie an die Turbine abgibt. Durch den an die Turbi ^¬ ne gekoppelten Generator wird die mechanische Leistung dann in elektrische Leistung umwandelt, welche als elektrischer Strom in ein Stromnetz eingespeist wird.

In der Regel unterhalb der Turbine ist der Kondensator ange ^¬ ordnet, in dem der Dampf - nach Entspannung in der Turbine - den größten Teil seiner Wärme an das Kühlwasser überträgt. Während dieses Vorganges verflüssigt sich der Dampf durch Kondensation . Die Speisewasserpumpe fördert das entstandene flüssige Wasser als Speisewasser erneut in den Wasserrohrkessel, womit der Kreislauf geschlossen ist. Sämtliche in einem Dampfkraftwerk bzw. Kohlekraftwerk anfallenden Informationen, wie beispielsweise Messwerte, Prozess ^¬ oder Zustandsdaten, werden in einer Leitwarte angezeigt und dort, meist in einer zentralen Recheneinheit, ausgewertet, wobei Betriebszustände einzelner Kraftwerkskomponenten ange- zeigt, ausgewertet, kontrolliert, gesteuert und/oder geregelt werden .

Über Steuerorgane kann ein Kraftwerkspersonal in einen Be ^¬ triebsablauf des Kohlekraftwerks eingreifen, beispielsweise durch Öffnen oder Schließen einer Armatur oder eines Ventils oder auch durch eine Veränderung einer zugeführten Brennstoffmenge .

Zentraler Bestandteil einer solchen Leitwarte ist ein Leit- rechner, auf welchem eine Blockführung, eine zentrale Kontroll- bzw. Steuer- und/oder Regeleinheit, implementiert ist, mittels welcher eine Kontrolle, eine Steuerung und/oder eine Regelung des Dampf- bzw. Kohlekraftwerks durchgeführt werden kann .

In einem deregulierten Strommarkt gewinnen ein flexibler Lastbetrieb von Kraftwerken und Einrichtungen zur Frequenzregelung in Stromnetzen für den Kraftwerksbetrieb immer mehr an Bedeutung .

Hinsichtlich der Frequenzregelung in Stromnetzen unterscheidet man verschiedene Arten der Frequenzregelung, beispielsweise eine Primärregelung und eine Sekundärregelung mit oder ohne sogenanntem Totband.

Da elektrische Energie auf dem Weg vom Erzeuger zum Verbrau ^¬ cher nicht gespeichert werden kann, muss Stromerzeugung und Stromverbrauch in jedem Augenblick im Stromnetz im Gleichge- wicht stehen, d.h. es muss genau so viel elektrische Energie erzeugt werden, wie verbraucht wird. Die Frequenz der elek ^¬ trischen Energie ist dabei eine integrierende Regelgröße und nimmt einen Netzfrequenznennwert an, solange sich Stromerzeu- gung und Stromverbrauch im Gleichgewicht befinden. Drehzahlen von an einem Stromnetz angeschlossenen Kraftwerksgeneratoren sind mit dieser Netzfrequenz synchronisiert.

Kommt es zu einem bestimmten Zeitpunkt zu einem Erzeugungsde- fizit im Stromnetz, so wird dieses Defizit zunächst durch ei ^¬ ne in Schwungmassen von rotierenden Maschinen (Turbinen, Generatoren) enthaltene Energie gedeckt. Die Maschinen werden dadurch abgebremst, wodurch deren Drehzahl und damit die (Netz- ) Frequenz weiter sinken.

Wird diesem Absinken der Netzfrequenz nicht durch geeignete Leistungs- bzw. Frequenzregelung im Stromnetz entgegengewirkt, würde dies zum Netzzusammenbruch führen. Innerhalb des sogenannten Totbandes im Bereich kleiner Fre ^¬ quenzabweichungen von bis zu +/- 0.07-0.1 Hz erfolgen im Normalfall keinerlei Regeleingriffe. Möglich ist in diesem Bereich lediglich eine verzögerte langsame Gegensteuerung zur Kompensation bleibender Abweichungen zwischen Erzeugung und Verbrauch.

Größere Frequenzabweichungen im Bereich von 0.1-3.0 Hz, beispielsweise hervorgerufen durch Kraftwerksausfälle und

Schwankungen im Stromverbrauch, werden durch die Primärrege- lung auf die an der Primärregelung beteiligten Kraftwerke im gesamten Stromnetz aufgeteilt. Diese stellen dafür eine sogenannte Primärregelreserve, also eine Leistungsreserve, zur Verfügung, welche von den beteiligten Kraftwerken automatisch an das Stromnetz abgegeben wird, um dadurch das Ungleichge- wicht zwischen Erzeugung und Verbrauch innerhalb von Sekunden durch Regelung der Erzeugung auszugleichen. Die Primärregelung dient damit der Stabiiisierung der Netz- frequenz bei möglichst kleiner Abweichung, jedoch auf einem von einem vorgegebenen Netzfrequenznennwert abweichenden Ni- veau .

Die sich an die Primärregelung anschließende Sekundärregelun hat die Aufgabe, das Gleichgewicht zwischen den Stromerzeu ^¬ gern und -Verbrauchern im Stromnetz wieder herzustellen und dadurch die Netzfrequenz wieder auf den vorgegebenen Netzfre quenznennwert , z. B. 50 Hz, zurückzuführen.

Die an der Sekundärregelung beteiligten Kraftwerke stellen hierzu eine Sekundärregelreserve zur Verfügung, um die Netz ^¬ frequenz wieder auf den Netzfrequenznennwert zurückzuführen und das Gleichgewicht im Stromnetz wieder herzustellen.

Wohingegen die Anforderung der Primärregelreserve und die Ab ^¬ gabe der Primärregelreserve in das Stromnetz automatisch durch Regeleinrichtungen der an der Primärregelung beteiligten Kraftwerke erfolgt (das Stromnetz als solches bzw. die Frequenzänderung im Stromnetz (er-) fordert die Primärregelre ^¬ serve) , wird die Sekundärregelung durch einen übergeordneten Netzregler im Stromnetz bei den an der Sekundärregelung beteiligten Kraftwerken angefordert - und dann auf diese Anforderung von den Kraftwerken in das Stromnetz abgegeben.

Zum Teil ist die Bereitstellung von Frequenz- bzw. Primär- und/oder Sekundärregelreserve für die Kraftwerke in - durch nationale Vorschriften - bestimmtem Umfang verpflichtend; von den Kraftwerken zur Verfügung gestellte Regelreserven werden den Kraftwerken in der Regel als spezielle Netzdienstleistungen vergütet.

Selbst für große moderne Wärmekraftanlagen mit überkritischen Dampferzeugern, welche üblicherweise in einem Grundlastbe ^¬ trieb fahren, kann eine Teilnahme an der Frequenzregelung oder einem Nicht-Grundlastbetrieb wirtschaftlich attraktiv sein. Auch wird mit einem Ausbau von regenerativen Energien (Windenergie) eine Verschärfung von Anforderungen an eine Regelfähigkeit selbst großer Kraftwerkseinheiten erwartet.

Ferner ist bekannt, dass eine, beispielsweise im Falle einer Frequenzregelung erforderliche, Leistungssteigerung eines Kohlekraftwerks aus einem beliebigen Leistungspunkt heraus wesentlich länger dauert („Leistungsträgheit"), als bei ^¬ spielsweise bei Pumpspeicher- oder Gaskraftwerken, bei denen die Leistung bei Bedarf im Sekundenbereich abgerufen werden kann.

Ein Grund für diese „Leistungsträgheit" bei Kohlekraftwerken ist eine „thermische Trägheit" des Brennstoffs Kohle. D.h., eine Änderung der Kohlebefeuerung führt erst nach einer län- geren Verzögerung, d.h. nach einer Verzögerung in einem Minutenbereich, zu einer Leistungsänderung des Kohlekraftwerks (Änderung einer Wirkleistung des Kohlekraftwerks oder einer ausgekoppelten Wärmeleistung (Prozessdampf) ) , was in erster Linie an einem zeitaufwendigen Vorgang einer Kohlezufuhr und -Zerkleinerung liegt. Leistungen und auch Leistungserhöhungen, wie im Falle von Regelreserven, können so nur zeitverzögert in die entsprechenden Strom- bzw. Verteilnetze abgegeben werden . Diese auf diese Weise von Kohlekraftwerken fahrbaren Leistungsrampen bzw. Leistungsgradienten sind zwar moderat; dennoch können Netzanschlussbedingungen von derzeit in Deutschland gültigen Transmission Codes (Mindestanforderung) mit beispielsweise einer geforderten Primärregelreserve von 2 % Leistungssteigerung in 30 Sekunden erfüllt werden.

Gelänge es, eine höhere Frequenz- bzw. Primär- und/oder Sekundärregelreserve bei einem Kohlekraftwerk bereitzustellen als nach den nationalen Vorschriften mindestens erforderlich, könnte diese von einem Kohlekraftwerksbetreiber mit entsprechend höherem Gewinn vermarktet werden. Darüber hinaus gibt es Länder, welche - je nach Größe des Netzes und Struktur von Stromerzeugungseinheiten - von Haus aus höhere Leistungsgradienten bzw. Frequenzregelreserven von Kraftwerken als Netzanschlussbedingungen für ihre Netze for- dern. Beispielsweise fordert ein britischer Grid Code eine 10 % Leistungssteigerung innerhalb von 10 Sekunden.

Zur Beschleunigung von Leistungsänderungen im Rahmen der Frequenzregelung bzw. Primär- und/oder Sekundärregelung bei Koh- lekraftwerken ist es bekannt („Flexible Load Operation and

Frequency Support for Steam Turbine Power Plants", Wichtmann et al., VGB PowerTech 7/2007, Seiten 49 - 55), schnell wirkende Zusatzmaßnahmen einzusetzen, welche auf die Nutzung von im Prozessmedium des kohlebefeuerten Kraftwerks, d.h. im Speisewasser bzw. Wasserdampf, enthaltener Energie beruhen, wie Drosselung von Hochdruck-Turbinenregelventile, Überlast ^¬ einleitung zur Hochdruckteilturbine, Kondensatstau, speise- wasserseitige Umgehung von Hochdruckvorwärmern sowie Andros- selung der Anzapfdampfleitungen zu den Hochdruckvorwärmern.

Dieser Prozessmedium immanente Energiespeicher ist allerdings begrenzt, so dass auch die dadurch zur Verfügung stellbare Regelreserve begrenzt ist. Hinzu kommt, dass dadurch auch ein Betriebsbereich, innerhalb dessen eine Frequenzregelung mög- lieh ist, entsprechend begrenzt ist.

Weiterhin ist es bekannt, beim Anfahren und/oder beim Abfahren von Dampfkraftwerken Hilfsdampferzeuger zur Versorgung von verschiedenen Prozessen und Systemen bzw. von verschiede- nen (Hilfsdampf- ) Verbrauchern bei Dampfkraftwerken mit

(Hilfs- ) Dampf einzusetzen. So wird beispielsweise dieser Hilfsdampf bei einer Kohlezerstäubung, zu einer Luftvorwär- mung für den Kessel oder als Sperrdampf für die Turbine verwendet .

Sobald nach dem Anfahren bzw. solange noch vor dem Abfahren der Anlage genug ( Prozess- ) Dampf aus einer kalten Zwischen- überhitzungsleitung - hierüber erfolgt eine Zwischenüberhit- zung des ( Prozess- ) Dampfes nach dem Verlassen eines Hoch ^¬ druckteils der Turbine, wobei der Dampf über die kalte Zwi ^¬ schenüberhitzungsleitung wieder dem Dampferzeuger zu der Zwischenüberhitzung und anschließend nochmals der Turbine, im Speziellen einem Mitteldruckteil der Turbine, zugeführt wird - zur Verfügung steht, wird die Versorgung der (Hilfsdampf- ) Verbraucher durch Dampf aus der kalten Zwischenüberhitzungsleitung übernommen. Der Hilfsdampferzeuger wird dann entweder abgeschaltet oder in einem heißen Stand-By-Betrieb gehalten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, welche es ermöglichen, das dynamische Anlagenverhalten eines Dampfkraftwerks, insbesondere eines Kohlekraftwerks, zu verbessern. Auch liegt der Erfin- dung die Aufgabe zugrunde, die Frequenzregelung bei einem Dampfkraftwerk bzw. Kohlekraftwerk, insbesondere die Leis- tungsänderungsgeschwindigkeit und/oder den Leistungsumfang, d.h. die Leistungsregelreserve wie eine Primär- oder Sekun ^¬ därregelreserve, zu verbessern.

Die Aufgabe wird durch das Verfahren zur sofortigen, schnellen und/oder temporären Leistungssteigerung eines Dampfkraftwerks, insbesondere eines Kohlekraftwerks, sowie durch ein Dampfkraftwerk, insbesondere ein Kohlekraftwerk, mit einem Wasser-Dampf-Kreislauf mit den Merkmalen gemäß dem jeweiligen unabhängigen Patentanspruch gelöst.

Das die Erfindung betreffende Dampfkraftwerk weist zumindest einen Wasser-Dampf-Kreislauf, eine in dem Wasser-Dampf- Kreislauf angeordnete Turbine und/oder eine in dem Wasser- Dampf-Kreislauf angeordnete Vorwärmstufe sowie einen Hilfs ^¬ dampferzeuger, mit welchem HilfsdampfVerbraucher des Dampfkraftwerks bei einem An- und/oder Abfahren des Dampfkraft ^¬ werks mit Hilfsdampf versorgbar sind, auf.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur sofortigen, schnellen und/oder temporären Leistungssteigerung des Dampfkraftwerks wird bei einer Leistungsanforderung an das Dampfkraftwerk au- ßerhalb des An- und/oder Abfahrens des Dampfkraftwerks der Hilfsdampf aus dem Hilfsdampferzeuger in den Wasser-Dampf- Kreislauf des Dampfkraftwerks eingespeist, dadurch die Turbi ^¬ ne des Dampfkraftwerks mit zusätzlichem Dampf versorgt und die Leistung des Dampfkraftwerks sofortig, schnell und/oder temporär gesteigert.

Unter dem Begriff "sofortig" ist in diesem Zusammenhang zu verstehen, dass die Steigerung der Leistung im Wesentlichen zeitverzugslos nach Anforderung an Generatoren des Dampfbzw. Kohlekraftwerks wirksam einzusetzen beginnt. "Schnell" ist in diesem Zusammenhang so zu verstehen, dass sich die Steigerung der Leistung in kurzer Zeit einstellt, d.h. dass ein großer positiver Leistungsgradient gefahren werden kann. "Temporär" soll so verstanden werden, dass die Leistung nach Aufbau auf ein angefordertes Niveau nicht sofort wieder zu ^¬ rückgefahren, sondern vor einem Zurücknehmen über einen gewissen Zeitraum im Wesentlichen konstant gehalten wird. Dabei sei weiter bei der Erfindung unter der „Leistungsanforderung an das Dampf- bzw. Kohlekraftwerk außerhalb des An- und/oder Abfahrens" eine anlagenseitig geforderte, insbeson ^¬ dere seitens eines Stromnetzes geforderte Leistung und/oder Leistungsänderung, wie sie im Rahmen einer Frequenzregelung bzw. Primär- und/oder Sekundärregelung gefordert wird bzw. erforderlich ist, verstanden.

Bei dem erfindungsgemäßen Dampfkraftwerk ist dabei eine Ein- speisungsleitung vorgesehen, mit welcher der Hilfsdampferzeu- ger mit der Turbine, insbesondere mit einer Überströmleitung zu einer Niederdruckteilturbine der Turbine des Dampfkraft ^¬ werks, oder mit der Vorwärmstufe des Dampfkraftwerks, insbe ^¬ sondere mit einem Speisewasserbehälter oder insbesondere mit einer den Speisewasserbehälter mit Anzapfdampf versorgenden Anzapfdampfleitung, verbunden ist.

Dadurch wird gemäß der Erfindung Hilfsdampf aus dem vorhandenen Hilfsdampferzeuger je nach Leistungsanforderung an das Dampfkraftwerk zusätzlich in die Turbine bzw. in die Überströmleitung zu der Niederdruckteilturbine oder in die Vor ^¬ wärmstufe bzw. in die die Vorwärmstufe mit Anzapfdampf ver ^¬ sorgende Anzapfdampfleitung eingespeist. D.h., der Hilfsdampf wird hier als zusätzlicher Anzapfdampf für die Vorwärmstufe, insbesondere für den Speisewasserbehälter, welche sonst mit Anzapfdampf von einer Niederdruckteilturbine und/oder einer Mitteldruckteilturbine versorgt wird, verwendet. Wasser-Dampf-Kreisläufe weisen in der Regel mehrere Vorwärm ^¬ stufen auf, welche auf unterschiedlichen Druckniveaus arbei ^¬ ten. Insbesondere kann erfindungsgemäß vorgesehen sein, die ^¬ jenige Vorwärmestufe mit Hilfsdampf zu versorgen, deren

Druckniveau in etwa demjenigen des Hilfsdampfes entspricht.

Erfindungsgemäß führt diese Einspeisung des Hilfsdampfes da ^¬ zu, dass zusätzlicher Dampf für die Turbine zu einer Leistungssteigerung, die für die Frequenzregelung bzw. Primär- und/oder Sekundärregelung eingesetzt werden kann, zur Verfü- gung steht.

Da der Hilfsdampferzeuger bereits vorhanden ist, werden für das erfindungsgemäße Dampfkraftwerk lediglich eine oder mehrere zusätzliche Einspeisungsleitungen - gegebenenfalls in- klusive entsprechender Armaturen - benötigt, welche den

Hilfsdampferzeuger mit der entsprechenden Einspeisungsstelle bzw. den entsprechenden Einspeisungsstellen verbinden.

Der Hilfsdampferzeuger wird über das Anfahren und/oder Abfah- ren der Anlage hinaus durch entsprechende Bedampfung einspei ^¬ sebereit bzw. in heißem Stand-By-Betrieb gehalten.

Anders ausgedrückt, die Erfindung sieht vor, den bereits vor ^¬ handenen Hilfsdampferzeuger nicht nur zum An- und/oder Abfah- ren der Anlage einzusetzen, sondern diesen auch während des

Normalbetriebs der Anlage als zusätzliche Maßnahme zu nutzen, um der Turbine zusätzlich Dampf zur Verfügung zustellen, wodurch die Frequenz- bzw. Primär- und/oder Sekundärregelreser- ve des Dampfkraftwerks erhöht werden kann. Gleichzeitig kann auch der Betriebsbereich, innerhalb dessen eine Frequenzregelung möglich ist, entsprechend erweitert werden. „Zusätzlich" meint dabei, dass die erfindungsgemäße Hilfs ^¬ dampfeinspeisung zur Leistungssteigerung der Anlage eine Ergänzung zu den übrigen, bekannten Maßnahmen der Frequenzregelung bzw. Primär- und/oder Sekundärregelung darstellen kann. Solche Maßnahmen, welche eine in dem Prozessmedium des Dampf- kraftwerkes gespeicherte Energie nutzen, sind beispielsweise eine Drosselung eines Hochdruck-Turbinenregelventils , eine Überlasteinleitung zu einer Hochdruckteilturbine, ein Kondensatstau, eine speisewasserseitigen Umgehung eines Hochdruckvorwärmers und/oder einer Androsselung einer Anzapfdampflei- tung zu dem Hochdruckvorwärmer.

Die Erfindung erweist sich in zahlreicher Hinsicht als erheb ^¬ lich vorteilhaft. Durch die Erfindung lassen sich in vorteilhafter und auch in vorteilhaft einfacher Weise das dynamische Anlageverhalten und die Frequenzregelung bei einem Dampfkraftwerk, insbesondere bei einem Kohlekraftwerk - gerade dort wegen der thermischen Trägheit des Brennstoffs Kohle, verbessern, insbesonde- re ohne große Umgestaltungsmaßnahmen bei dem Dampfkraftwerk vorsehen zu müssen. Gleichzeitig kann auch der Betriebsbereich, innerhalb dessen eine Frequenzregelung möglich ist, entsprechend erweitert werden. Da der Hilfsdampferzeuger bei dem Dampfkraftwerk bereits vorhanden ist, werden für das er- findungsgemäße Dampfkraftwerk lediglich eine oder mehrere zu ^¬ sätzliche Einspeisungsleitungen - gegebenenfalls inklusive entsprechender Armaturen - von dem Hilfsdampferzeuger zu der Einspeisungsstelle bzw. zu den Einspeisungsstellen benötigt. Insbesondere in Kombination mit den bekannten Maßnahmen zur Beschleunigung von Leistungsänderungen im Rahmen der Frequenzregelung bzw. Primär- und/oder der Sekundärregelung bei Kohlekraftwerken lässt sich so durch die Erfindung die Fre- quenz- bzw. Primär- und/oder Sekundärregelreserve und der Frequenz- bzw. Primär- und/oder Sekundärregelbereich vergrößern . Eine Erhöhung der Frequenz- bzw. Primär- und/oder Sekundärregelreserve bzw. eine Vergrößerung des Frequenz- bzw. Primär- und/oder Sekundärregelbereiches des Kraftwerks schafft einer ^¬ seits einen Wettbewerbsvorteil für einen Betreiber des Kraft ^¬ werks. Andererseits erhöht dies einen Gewinn des Betreibers, der damit mehr Frequenz- bzw. Primär- und/oder Sekundärregelreserve anbieten und verkaufen kann. Zudem kann dadurch der Zugang zu Märkten mit entsprechend erhöhten/extremen Netzanschlussbedingungen verbessert/ermöglicht werden. Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich auch aus den abhängigen Ansprüchen. Die beschriebenen Weiterbildungen beziehen sich sowohl auf das Verfahren als auch auf die Vorrichtung. Bei einer bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass der Hilfsdampf - bei Einspeisung in den Wasser-Dampf-Kreislauf des Dampfkraftwerks - dort in die Turbine des Dampfkraft ^¬ werks, insbesondere in eine Niederdruckteilturbine oder in eine Überströmleitung zu der Niederdruckteilturbine der Tur- bine des Dampfkraftwerks, eingespeist wird. D.h., es können bei einem solchen Dampfkraftwerk zusätzliche Einspeisungslei- tungen vorgesehen sein, welche den Hilfsdampferzeuger mit der Turbine, insbesondere mit der Niederdruckteilturbine verbin ^¬ den. Am einfachsten lässt sich dieses dadurch realisieren, dass der Hilfsdampferzeuger über Rohrleitungen mit der Überströmleitung zu der Niederdruckteilturbine verbunden wird.

Alternativ oder in Kombination dazu kann auch vorgesehen sein, dass der Hilfsdampf - bei Einspeisung in den Wasser- Dampf-Kreislauf des Dampfkraftwerks - dort in eine Vorwärm ^¬ stufe des Dampfkraftwerks, insbesondere in eine die Vorwärm ^¬ stufe des Dampfkraftwerks mit Anzapfdampf versorgende Anzapf ^¬ dampfleitung, eingespeist wird. So können auch hier bei einem solchen Dampfkraftwerk zusätzliche Einspeisungsleitungen vorgesehen sein, welche den Hilfsdampferzeuger mit der Vorwärmstufe, insbesondere mit der die Vorwärmstufe mit Anzapfdampf versorgenden Anzapfdampfleitung, verbinden.

Bevorzugt kann der Speisewasserbehälter als eine solche Vorwärmstufe ausgebildet sein. Hier ist vorgesehen, dass dieser als Vorwärmstufe ausgebildete Speisewasserbehälter bzw. das dortige Speisewasser durch einen Anzapfdampf aus einer Mit- teldruckteilturbine der Turbine und/oder aus einer Nieder ^¬ druckteilturbine der Turbine vorgewärmt wird. D.h., der An ^¬ zapfdampf aus der Mitteldruckteilturbine und/oder aus der Niederdruckteilturbine wird unmittelbar in das Speisewasser ^¬ wasser eingespeist, wärmt dieses vor und erhöht gleichzeitig durch eine Ausgasung die Qualität des Speisewassers.

Nach einer bevorzugten Weiterbildung kann hier dann vorgesehen werden, dass der Hilfsdampf unmittelbar in den Speisewasserbehälter bzw. in das dortige Speisewasser eingespeist wird - oder in diesen Anzapfdampf aus der Mitteldruckteilturbine der Turbine und/oder aus der Niederdruckteilturbine der Tur ^¬ bine eingespeist wird. Vereinfacht lässt sich dieses dadurch realisieren, dass bei einem solchen Dampfkraftwerk zusätzliche Einspeisungsleitungen vorgesehen sind, welche den Hilfs- dampferzeuger unmittelbar mit dem Speisewasserbehälter oder mit der Anzapfdampfleitung zu dem Speisewasserbehälter verbinden .

Hilfsdampf direkt - oder Anzapfdampf und der in den Anzapf- dampf eingespeiste Hilfsdampf werden dann in den Speisewasserbehälter des Dampfkraftwerks eingespeist. Dadurch wird be ^¬ wirkt, dass weniger Dampf aus der Turbine bzw. aus der Mit ^¬ teldruckteilturbine und/oder aus der Niederdruckteilturbine abgezapft wird - und dadurch mehr Dampf für die Leistungs- Steigerung zur Verfügung steht. Darüber hinaus kann auch dieser Hilfsdampf - derart eingespeist - dazu beitragen, eine Qualität des Speisewassers durch Entgasung des Speisewassers zu erhöhen. Bei einer weiteren bevorzugten Weiterbildung kann vorgesehen sein, dass die Leistungsanforderung an das Dampfkraftwerk außerhalb des An- und/oder Abfahrens des Dampfkraftwerks im Rahmen einer Frequenzregelung bzw. Primär- und/oder Sekundärregelung des Dampfkraftwerks angefordert, insbesondere durch einen Netzregler angefordert, wird.

Weiter kann bevorzugt vorgesehen sein, dass die Erfindung eingesetzt wird bei einer Frequenzregelung bzw. Primär- und/oder Sekundärregelung des Dampfkraftwerks, wobei die Leistungssteigerung für eine im Rahmen der Frequenzregelung bzw. Primär- und/oder Sekundärregelung angeforderten Leistungssteigerung des Dampfkraftwerks benutzt wird.

So kann insbesondere eine Leistungssteigerung im Bereich von 2-15 % einer Nennleistung, insbesondere bevorzugt im Bereich von 2-10 % der Nennleistung, des Dampfkraftwerks liegen. Da ^¬ mit verbunden kann der Betriebsbereich, innerhalb dessen eine Frequenzregelung möglich ist, insbesondere um 2-15 ~6 einer Nennleistung, insbesondere bevorzugt um 2-10 % der Nennleis- tung, des Dampfkraftwerks vergrößert werden.

Diese Leistungssteigerung ist insbesondere in einem Zeitbe ^¬ reich von 5-600 s, insbesondere bevorzugt im Bereich von 5- 30 s, aufzubauen. Die zusätzliche Leistung kann dann während eines weiteren Zeitraumes im Bereich von wenigstens 5-50 min, insbesondere während eines Zeitraumes von 5-30 min gehalten werden .

Bei einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Erfindung bei einer Frequenzregelung bzw. Primär- und/oder Sekundärregelung des kohlebefeuerten Dampfkraftwerks zusätzlich zu einer Leistungssteigerung des Dampfkraftwerks durch Nutzung einer in einem Prozessmedium des Dampfkraft- werks enthaltenen Energie, insbesondere zusätzlich zu einer Drosselung eines Hochdruck-Turbinenregelventils , Überlastein ^¬ leitung zu einer Hochdruckteilturbine, einem Kondensatstau, einer speisewasserseitigen Umgehung eines Hochdruckvorwärmers und/oder einer Androsselung einer Anzapfdampfleitung zu dem Hochdruckvorwärmer, eingesetzt wird.

Weiter kann nach einer bevorzugten Weiterbildung vorgesehen werden, dass die Einspeisung des Hilfsdampfes geregelt und/oder gesteuert erfolgt. Dazu kann bevorzugt vorgesehen werden, dass die Einspeisungsleitung eine Armatur und/oder ein Bedienelement aufweist, unter Verwendung dessen eine Flu- idströmung in der Einspeisungsleitung Steuer- und/oder regelbar ist.

Durch ein solches geregeltes/gesteuertes Einspeisen des

Hilfsdampfes (Regeleinspeisung) lässt sich insbesondere in einem Teillastbetrieb der Anlage durch den zusätzlichen Turbinendampf eine schnelle und gezielte Leistungsänderung der Anlage erreichen. „Gezielt" meint dabei, dass die Leistungs ^¬ änderung auf einen vorgegebenen Leistungszustand hin geregelt/gesteuert erfolgt.

Bei einer weiteren bevorzugten Weiterbildung weist das Dampf- kraftwerk eine Regel-/Steuervorrichtung, insbesondere implementiert in einer Blockführung des Dampfkraftwerks, auf, mit welcher die Einspeisung des Hilfsdampfes, insbesondere unter Verwendung einer „Economizer"-Eintrittstemperatur oder einer Speisewasserendtemperatur als Stellgröße, regelbar und/oder steuerbar ist.

In Figuren sind Ausführungsbeispiele der Erfindung darge ^¬ stellt, welches im Weiteren näher erläutert wird. Es zeigen:

FIG 1 einen Wasser-Dampf-Kreislauf bei einem Kohlekraftwerk gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung und FIG 2 einen Wasser-Dampf-Kreislauf bei einem Kohlekraftwerk gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfin ^¬ dung .

Ausführungsbeispiele: Hilfsdampferzeuger 80 als zusätzliche Frequenz- bzw. Primär- und/oder Sekundärregelmaßnahme bei einem Dampfkraftwerk 1 (Figuren 1 und 2) FIG 1 zeigt einen Wasser-Dampf-Kreislauf eines kohlebefeuer ^¬ ten Dampfkraftwerks 1.

Bei diesem kohlebefeuerten Dampfkraftwerk 1, kurz im Folgenden nur Kohlekraftwerk 1, wird nach einer üblichen Kohlebe- feuerung in einer Kohlemühle Braun- oder Steinkohle gemahlen und getrocknet. Dieses wird dann in einen Brennerraum einer Staubfeuerung eingeblasen und dort vollständig verbrannt.

Dadurch frei werdende Wärme wird von einem Wasserrohrkessel, kurz Dampferzeuger 2, aufgenommen und wandelt eingespeistes (Speise-) Wasser 3 in Wasserdampf/Hochdruckdampf 4 um.

Der im Dampferzeuger 2 erzeugte Hochdruckdampf 4 tritt in den Hochdruckteil 11 der Dampfturbine 10 ein und verrichtet dort unter Entspannung und Abkühlung mechanische Arbeit.

Zum Erreichen eines hohen Gesamtwirkungsgrades wird der Dampf nach dem Verlassen des Hochdruckteils 11 wieder in den Dampferzeuger 2 geführt und zwischenüberhitzt. Der überhitzte Dampf wird der Turbine 10 im zweiflutigen Mitteldruckteil 12 nochmals zugeführt und verrichtet weitere mechanische Arbeit unter weiterer Entspannung und Abkühlung.

Nach dem Verlassen des Mitteldruckteils 12 strömt der Dampf über eine Überströmleitung 85 in die beiden jeweils zweiflu- tig ausgeführten Niederdruckteile 13, 14 der Dampfturbine 10, wo weitere mechanische Arbeit unter Entspannung und Abkühlung auf Abdampfdruck-Niveau geleistet wird. Durch den an die Turbine 10 gekoppelten Generator 20 wird die mechanische Leistung dann in elektrische Leistung umgewandelt, welche in Form von elektrischem Strom in ein Stromnetz 21 eingespeist wird.

Der Abdampf aus der Turbine wird im Kondensator 30 mithilfe des Hauptkühlwassers kondensiert. Das anfallende Hauptkonden ^¬ sat wird von den Hauptkondensatpumpen den Niederdruck (ND) - Vorwärmern 40 und dem Speisewasserbehälter 50 zugeführt und dabei in den Vorwärmstufen 42 jeweils mit Anzapfdampf 41 aus der Turbine 10 bzw. aus den beiden jeweils zweiflutig ausge ^¬ führten Niederdruckteilen 13, 14 der Turbine 10 aufgewärmt. Aus dem Speisewasserbehälter 50 entnehmen die beiden Speisewasserpumpen das erforderliche Speisewasser 51 und führen dieses unter Druckerhöhung und weiterer Aufwärmung in den Hochdruck (HD) -Vorwärmern 60 dem Dampferzeuger 2 wieder zu. Zur Aufwärmung wird wieder Anzapfdampf 61 aus der Turbine 10 bzw. aus dem Hochdruckteil 11 und dem zweiflutigen Mittel ^¬ druckteil 12 der Turbine 10 verwendet.

Zum Erreichen hoher Gesamtwirkungsgrade wird die Vorwärm ^¬ strecke aus ND- 40 und HD-Vorwärmern 60 mehrstufig mit je- weils mehreren ND- 42 bzw. HD-Vorwärmern 62 ausgeführt.

Weiterhin zeigt FIG 1 ein HilfsdampfSystem 86 bzw. einen Hilfsdampfkreislauf 86 mit einem Hilfsdampferzeuger 80 und verschiedene, mit dem Hilfsdampferzeuger 80 über Rohrleitun- gen 82 verbundene HilfsdampfVerbraucher 83.

Diese HilfsdampfVerbraucher 83, wie eine Kohlezerstäubung, eine Luftvorwärmung für den Kessel 2 oder Sperrdampf, benötigen für ihre Prozesse und/oder Systeme bzw. für deren Funkti- onen Dampf. Beim Anfahren und/oder beim Abfahren des Kohlekraftwerks versorgt der Hilfsdampferzeuger 80 diese Prozesse und Systeme der Hilfsdampf erbraucher 83 mit (Hilfs- ) Dampf 81. Sobald nach dem Anfahren bzw. solange noch vor dem Abfahren des Kohlekraftwerks 1 genug ( Prozess- ) Dampf aus der kalten Zwischenüberhitzungsleitung 84 - hierüber erfolgt eine Zwi- schenüberhitzung des ( Prozess- ) Dampfes nach dem Verlassen eines Hochdruckteils 11 der Turbine 10, wobei der Dampf über die kalte Zwischenüberhitzungsleitung 84 wieder dem Dampferzeuger 2 zu der Zwischenüberhitzung und anschließend nochmals der Turbine 10, im Speziellen einem Mitteldruckteil 12 der Turbine 10, zugeführt wird - zur Verfügung steht, wird die Versorgung der (Hilfsdampf-) Verbraucher 83 durch Dampf aus der kalten Zwischenüberhitzungsleitung 84 übernommen.

Weiterhin ist bei dem Kohlekraftwerk 1 wie FIG 1 zeigt der Hilfsdampferzeuger 80 über ein Leitungssystem 82 mit der Überströmleitung 85 der Niederdruckteilturbinen 13, 14 ver- bunden.

Dadurch wird aus dem Hilfsdampferzeuger 80 je nach Leistungsanforderung an das Kohlekraftwerk 1, insbesondere im Rahmen einer Frequenzregelung bzw. Primär- und/oder Sekundärrege- lung, zusätzlich Hilfsdampf 81 geregelt bzw. gesteuert in die Überströmleitung 85 zu den Niederdruckteilturbinen 13, 14 eingespeist .

Der Hilfsdampferzeuger 80 wird dazu über das Anfahren

und/oder Abfahren der Anlage hinaus durch entsprechende Be ^¬ dampfung einspeisebereit bzw. in heißem Stand-By-Betrieb gehalten .

Diese geregelte/gesteuerte Einspeisung des Hilfsdampfes 81 führt dazu, dass zusätzlicher Dampf für die Turbine 10 zu ei ^¬ ner Leistungssteigerung, die für die Frequenzregelung bzw. Primär- und/oder Sekundärregelung eingesetzt werden kann, zur Verfügung steht. Die Regelung/Steuerung der Einspeisung erfolgt durch die Blockführung der Anlage vorzugsweise unter Verwendung von Modellen, welche das Anlagenverhalten wiedergeben, abhängig von der erforderlichen Leistungsänderung. Entsprechende Armaturen 88 sind dazu in der Einspeisungsleitung 82 vorgesehen. Die Messstellen zur Ermittlung der erforderlichen Anlagenparameter des Wasser-Dampf-Kreislaufs (zum Beispiel Drücke, Tempe ^¬ raturen, Durchflüsse) sind ebenfalls nicht dargestellt.

Das Kohlekraftwerk 1 sieht damit vor, dass der Hilfsdampferzeuger 80 nicht nur zum An- und/oder Abfahren des Kohlekraftwerks 1 eingesetzt wird, sondern dieser auch während des Normalbetriebs des Kohlekraftwerks 1 als zusätzliche Maßnahme genutzt wird, um die Turbine 10 zusätzlich mit Dampf zu ver ^¬ sorgen, wodurch die Frequenz- bzw. Primär- und/oder Sekundärregelreserve des Kohlekraftwerks 1 erhöht wird.

In Kombination mit den bekannten Maßnahmen zur Beschleunigung von Leistungsänderungen im Rahmen der Frequenzregelung bzw. Primär- und/oder Sekundärregelung bei dem Kohlekraftwerk 1 lässt sich so der Frequenz- bzw. Primär- und/oder Sekundärregelbereich vergrößern. Eine Erhöhung der Frequenz- bzw. Primär- und/oder Sekundärregelreserve des Kohlekraftwerks 1 schafft einerseits einen Wettbewerbsvorteil für den Betreiber des Kraftwerks 1. Ande ^¬ rerseits erhöht dies den Gewinn des Betreibers, der damit mehr Frequenz- bzw. Primär- und/oder Sekundärregelreserve an- bieten und verkaufen kann. Zudem wird dadurch der Zugang zu Märkten mit entsprechend erhöhten/extremen Netzanschlussbe ^¬ dingungen verbessert/ermöglicht .

FIG 2 zeigt das Kohlekraftwerk 1 in einer weiteren Realisie- rung, bei der bzw. wie der Hilfsdampferzeuger 80 als zusätzliche Frequenz- bzw. Primär- und/oder Sekundärregelmaßnahme bei dem Dampfkraftwerk 1 eingesetzt wird. Über diese in FIG 2 gezeigte weitere Zusatzfunktion des

Hilfsdampferzeugers 80 für die Frequenzregelung entspricht das Kraftwerk 1 nach FIG 2 dem nach FIG 1. Diesbezüglich wird auf die Beschreibung des Kohlekraftwerks 1 nach FIG 1 verwie- sen .

So zeigt FIG 2 das HilfsdampfSystem 86 bzw. den Hilfsdampf- kreislauf 86 mit dem Hilfsdampferzeuger 80 und den verschie ^¬ denen Hilfsdampf erbraucher 83, welche beim Anfahren und/oder beim Abfahren des Kohlekraftwerks 1 durch den Hilfsdampferzeuger 80 mit (Hilfs- ) Dampf 81 versorgt werden.

Sobald nach dem Anfahren bzw. solange noch vor dem Abfahren des Kohlekraftwerks 1 genug ( Prozess- ) Dampf aus der kalten Zwischenüberhitzungsleitung 84 zur Verfügung steht, wird auch hier die Versorgung der (Hilfsdampf-) Verbraucher 83 durch Dampf aus der kalten Zwischenüberhitzungsleitung 84 übernommen . Weiterhin ist bei dem Kohlekraftwerk 1 wie FIG 2 zeigt der

Hilfsdampferzeuger 80 über ein Leitungssystem 82 mit der Anzapfdampfleitung 87, welche den Speisewasserbehälter 50 bzw. dortigen Speisewasser 51 - zur Vorwärmung und Ausgasung des Speisewassers 51 - mit Anzapfdampf aus der Mitteldruckteil- turbine 12 versorgt, verbunden.

D.h., der Hilfsdampf 81 wird hier als zusätzlicher Anzapfdampf für die Vorwärmstufe, d.h. für den Speisewasserbehälter 51, welcher sonst im Normalbetrieb ausschließlich mit Anzapf- dampf von der Mitteldruckteilturbine 12 (möglich wäre auch die Niederdruckteilturbine 13, 14) versorgt wird (Vorwärmung und Ausgasung), verwendet.

Dadurch wird hier ebenfalls aus dem Hilfsdampferzeuger 80 je nach Leistungsanforderung an das Kohlekraftwerk 1, insbesondere im Rahmen der Frequenzregelung bzw. Primär- und/oder Sekundärregelung, zusätzlich Hilfsdampf 81 geregelt bzw. gesteuert in den Speisewasserbehälter 50 eingespeist. Entspre- chende Armaturen 88 sind dazu in der Einspeisungsleitung 82 vorgesehen .

Diese geregelte/gesteuerte Einspeisung des Hilfsdampfes 81 führt hier ebenfalls dazu, dass zusätzlicher Dampf für die Turbine 10 zu einer Leistungssteigerung, die für die Frequenzregelung bzw. Primär- und/oder Sekundärregelung eingesetzt werden kann, zur Verfügung steht. Das Kohlekraftwerk 1 sieht damit auch hier nach FIG 2 vor, dass der Hilfsdampferzeuger 80 nicht nur zum An- und/oder Abfahren des Kohlekraftwerks 1 eingesetzt wird, sondern dieser auch während des Normalbetriebs des Kohlekraftwerks 1 als zu ^¬ sätzliche Maßnahme genutzt wird, um die Turbine 10 zusätzlich mit Dampf zu versorgen, wodurch die Frequenz- bzw. der Primär- bzw. Sekundärregelreserve des Kohlekraftwerks 1 erhöht wird .

Die Realisierung des Hilfsdampferzeugers 80 als zusätzliche Frequenz- bzw. Primär- und/oder Sekundärregelmaßnahme bei dem Dampfkraftwerk nach FIG 1 oder FIG 2 kann auch in Kombination (nicht dargestellt) bei dem Kohlekraftwerk 1 realisiert wer ^¬ den .