Verfahren zum Verlangsamen einer Abkühlung einer Strömungs- führungseinheit und Strömungsführungseinheit

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verlangsamen einer Abkühlung einer Strömungsführungseinheit . Außerdem betrifft die Erfindung eine Strömungsführungseinheit .

Viele technische Anlagen weisen Strömungsführungseinheiten auf, welche von einem heißen Wärmeträgermedium durchströmt werden. Kommt es im Laufe eines Betriebs einer solchen Anlage durch veränderte Prozessbedingungen zu einer Abkühlung des Wärmeträgermediums, kühlen auch die Strömungsführungseinhei ^¬ ten aus. Um eine Abkühlung der Strömungsführungseinheiten zu verlangsamen und dadurch thermische Energieverluste der Anla ^¬ ge zu reduzieren, umfassen bisher bekannte Strömungsführungs ^¬ einheiten thermische Isolierungen mit einer geringen Wärmeleitfähigkeit bzw. einem geringen Wärmedurchgangskoeffizienten .

Trotz solcher thermischen Isolierungen geben die Strömungs- führungseinheiten viel thermische Energie an ihre Umgebung ab und kühlen dabei aus, sodass bei einer erneuten Erwärmung des Wärmeträgermediums viel thermische Energie vom Wärmeträgerme ^¬ dium an die Strömungsführungseinheit abgegeben wird. Dies wirkt einem energieeffizienten Betrieb der Anlage entgegen.

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren anzugeben, mit dem eine Abkühlung einer Strömungsführungseinheit effizient verlangsamt werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren zum Verlangsamen einer Abkühlung einer Strömungsführungseinheit, bei dem die Strömungsführungseinheit eine Warmhalteein ^¬ heit umfasst und von einem Wärmeträgermedium durchströmt wird, eine Temperatur des Wärmeträgermediums reduziert wird, wodurch sich eine Wandung der Strömungsführungseinheit ab- kühlt, und die Warmhalteeinheit thermische Energie abgibt, wodurch eine Abkühlung der Wandung verlangsamt wird.

Das Verlangsamen einer Abkühlung kann in diesem Zusammenhang als Verlangsamung einer Temperaturabnahme verstanden werden. Das heißt, wenn eine Abkühlung der Strömungsführungseinheit verlangsamt wird, nimmt sinnvollerweise ihre Temperaturver- lustrate bzw. ihre Abkühlungsrate ab.

Die Warmhalteeinheit kann thermische Energie mittelbar oder unmittelbar an die Wandung abgeben. Dies kann einer Abkühlung der Wandung entgegenwirken. Dadurch kann die Abkühlung der Wandung verlangsamt werden. So kann eine Anlage energieeffi ^¬ zient betrieben werden.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Warmhalteeinheit eine Heizeinrichtung. Die Heizeinrichtung kann thermische Energie abgeben, insbesondere an die Wandung. Weiterhin kann die Heizeinrichtung die thermische Energie mittelbar oder unmittelbar an die Wandung abgeben. Bei der Heizeinrichtung kann es sich beispielsweise um eine elektrische Heizeinrichtung, insbesondere um eine ohmsche Heizung, handeln.

Gemäß einer bevorzugten Weiterentwicklung der Erfindung wird eine Temperatur der Wandung mithilfe der Heizeinrichtung auf oder über einem vorgegebenen Temperaturschwellwert, insbesondere auf oder über 400 °C, gehalten.

Vorzugsweise umfasst die Warmhalteeinheit ein Phasenwechsel- material. Das Phasenwechselmaterial kann einen Phasenwechsel von einer ersten Phase in eine zweite Phase durchlaufen. Ferner kann das Phasenwechselmaterial beim Phasenwechsel thermi ^¬ sche Energie abgeben. Dadurch kann eine Abkühlung der Wandung verlangsamt werden.

Zweckmäßig durchläuft bei der Abkühlung des Wärmeträgermedi ^¬ ums ein Teil des Phasenwechselmaterials oder das gesamte Pha- senwechselmaterials einem Phasenwechsel, auch Phasenübergang genannt .

Mithilfe des Phasenwechselmaterials kann die thermische Masse bzw. die thermische Trägheit des Strömungsführungselements erhöht werden. Dadurch kann eine Temperaturhaltung verbessert werden .

Prinzipiell kann das Wärmeträgermedium ein Dampf oder eine Flüssigkeit sein. In bevorzugter Weise ist das Wärmeträgerme ^¬ dium Wasserdampf.

Vorzugsweise wird die vom Phasenwechselmaterial beim Phasen ^¬ wechsel abgegebene thermische Energie an die Wandung abgege ^¬ ben. Die Wandung wiederum kann die thermische Energie an das Wärmeträgermedium weitergeben. Außerdem kann die vom Phasenwechselmaterial beim Phasenwechsel abgegebene thermische Energie an das Wärmeträgermedium abgegeben werden. Das Wärmeträgermedium wiederum kann die thermische Energie an die Wandung weitergeben. Zweckmäßigerweise wird infolge des Phasen ^¬ wechsels des Phasenwechselmaterials auch die Abkühlung des Wärmeträgermediums verlangsamt.

In einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung ist die erste Phase eine flüssige Phase. Zweckmäßigerweise ist die zweite Phase eine feste Phase. Ferner kann das gesamte Phasenwech ^¬ selmaterial oder ein Teil des Phasenwechselmaterials bei der Abkühlung des Wärmeträgermediums erstarren. Der Phasenwechsel von der flüssigen Phase in die feste Phase findet sinnvollerweise im Bereich einer Erstarrungstemperatur des Phasenwechselmaterials statt. Beim Erstarren gibt das Phasenwechselma ^¬ terial zweckmäßigerweise thermische Energie in Form von

Schmelzenthalpie ab.

Damit das Phasenwechselmaterial einen Phasenwechsel von der ersten Phase in die zweite Phase durchlaufen kann, muss es zweckmäßigerweise zunächst in die erste Phase gebracht wer ^¬ den. Vorzugsweise wird das Phasenwechselmaterial von der zweiten Phase in die erste Phase gebracht, insbesondere auf ^¬ geschmolzen, indem es erwärmt wird.

Alternativ kann auch ein anderer Phasenwechsel als der Phasenwechsel von einer flüssigen Phase in eine feste Phase ge ^¬ nutzt werden. So kann z.B. die erste Phase eine feste Phase sein. Ferner kann die zweite Phase eine andere feste Phase sein. Ein Phasenwechsel von einer festen Phase in eine ander feste Phase kann beispielsweise durch eine Änderung einer Kristallstruktur des Phasenwechselmaterials charakterisiert sein. Ferner kann das gesamte Phasenwechselmaterial oder ein Teil des Phasenwechselmaterials bei der Abkühlung des Wärme ^¬ trägermediums die Kristallstruktur ändern. Bei der Änderung der Kristallstruktur gibt das Phasenwechselmaterial zweckmä ^¬ ßigerweise thermische Energie ab.

Die vom Phasenwechselmaterial beim Phasenwechsel abgegebene bzw. aufgenommene thermische Energie ist zweckmäßigerweise latente Wärme. Das Phasenwechselmaterial kann somit als Wär ^¬ mespeicher, insbesondere als Latentwärmespeicher, angesehen werden .

Es ist vorteilhaft, wenn das Phasenwechselmaterial eine ge ^¬ ringere Wärmeleitfähigkeit als die Wandung aufweist. Dadurch kann das Phasenwechselmaterial die Wandung thermisch isolie ^¬ ren. Allerdings ist die Wärmeleitfähigkeit des Phasenwechsel materials zweckmäßigerweise so hoch, dass ein hinreichend großer Wärmefluss vom Phasenwechselmaterial zur Wandung ge ^¬ währleistet ist.

In einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung wird dem Pha senwechselmaterial durch eine Heizeinrichtung thermische Energie zugeführt, insbesondere wenn eine Temperatur des Pha senwechselmaterials eine vorgegebene Mindesttemperatur unter schreitet. Die letztgenannte Heizeinrichtung kann insbesonde re die zuvor erwähnte Heizeinrichtung sein. Ferner kann das Phasenwechselmaterial unmittelbar oder mittelbar durch die Heizeinrichtung beheizt werden. Insbesondere kann durch die Heizeinrichtung die Wandung beheizt werden, welche die thermische Energie an das Phasenwechselmaterial weiterleiten kann . In einer vorteilhaften Weiterentwicklung der Erfindung kann das Verfahren beim Betreiben eines Kraftwerks, insbesondere eines thermischen Kraftwerks, genutzt werden. Beispielsweise kann eine Abkühlung einer Strömungsführungseinheit des Kraft ^¬ werks gemäß dem oben beschriebenen Verfahren verlangsamt wer- den kann. Dadurch kann ein Anfahrvorgang des Kraftwerks effizienter, insbesondere energie- und/oder zeiteffizienter, gestaltet werden. Sinnvollerweise ist die Strömungsführungsein ^¬ heit des Kraftwerks die zuvor erwähnte Strömungsführungsein ^¬ heit. Vorzugsweise wird die Temperatur des Wärmeträgermedi- ums, welches die Strömungsführungseinheit durchströmt, infol ^¬ ge einer Verringerung einer Leistung des Kraftwerks reduziert .

Die Leistung des Kraftwerks kann beispielsweise verringert werden, indem eine Brennstoffzufuhr in eine Brennkammer des

Kraftwerks verringert wird. Weiterhin kann die Temperatur des Wärmeträgermediums insbesondere reduziert werden, indem das Kraftwerk heruntergefahren wird. Beim Herunterfahren des Kraftwerks kann die Strömungsführungseinheit abkühlen. Ferner kann es erforderlich sein, die Strömungsführungseinheit beim (erneuten) Anfahren des Kraft ^¬ werks zunächst über einen Temperaturschwellwert zu erhitzen, bevor eine Dampfturbine des Kraftwerks in Betrieb genommen werden kann und das Kraftwerk Energie in ein Stromnetz einspeisen kann.

Es ist demnach sinnvoll, das Auskühlen der Strömungsführungs ^¬ einheit beim Herunterfahren des Kraftwerks zu verlangsamen. Durch das oben beschriebene Verfahren kann erreicht werden, dass bei einem (erneuten) Anfahren des Kraftwerks, insbesondere innerhalb von 24 bis 48 Stunden nach dem Herunterfahren des Kraftwerks, die Strömungsführungseinheit des Kraftwerks eine höhere Temperatur aufweist. Dadurch wiederum kann die Dauer, bis sich die Strömungsführungseinheit , insbesondere ihre Wandung, auf den Temperaturschwellwert erhitzt, verkürzt werden. Folglich kann die Dauer des Anfahrvorgangs des Kraft ^¬ werks verkürzt werden.

Insbesondere durch das schnellere Anfahren kann das Kraftwerk effizienter betrieben werden. Außerdem können durch geringere Temperaturschwankungen aufgrund der verlangsamten Abkühlung thermomechanische Belastungen auf die Strömungsführungseinheit verringert werden. Folglich kann das Kraftwerk aufgrund der Reduktion der thermomechanischen Belastungen materialschonender betrieben werden. Dies führt dazu, dass die Lebensdauer der Strömungsführungseinheiten erhöht werden kann. Dadurch kann das Kraftwerk verschleißarm und somit wartungsarm betrieben werden. Weiterhin kann der Wirkungsgrad des Kraftwerks durch den Einsatz der Warmhalteeinheit verbessert werden. Insgesamt kann so das Kraftwerk wirtschaftlicher betrieben werden.

Ferner betrifft die Erfindung eine Strömungsführungseinheit . Damit eine Abkühlung der Strömungsführungseinheit effizient verlangsamt werden kann, umfasst die Strömungsführungseinheit erfindungsgemäß eine Wandung und eine Warmhalteeinheit, wel ^¬ che dazu eingerichtet ist, zum Verlangsamen einer Abkühlung der Wandung thermische Energie abzugeben.

Die Strömungsführungseinheit kann insbesondere die im oben beschriebenen Verfahren eingesetzte Strömungsführungseinheit sein. Außerdem können im Zusammenhang mit dem Verfahren erwähnte, gegenständliche Elemente Bestandteile dieser Strö ^¬ mungsführungseinheit sein.

Vorteilhafterweise umfasst die Warmhalteeinheit ein Phasen- wechselmaterial . Das Phasenwechselmaterial kann dazu einge ^¬ richtet sein, zum Verlangsamen einer Abkühlung der Wandung einen Phasenwechsel von einer ersten Phase in eine zweite Phase zu durchlaufen. Weiterhin kann das Phasenwechselmateri- al dazu eingerichtet sein, beim Phasenwechsel thermische Energie abzugeben.

Alternativ oder zusätzlich kann die Warmhalteeinheit eine Heizeinrichtung umfassen. Die Heizeinrichtung kann dazu eingerichtet sein, thermische Energie abzugeben, insbesondere an die Wandung. Die Heizeinrichtung kann z.B. dazu genutzt werden, die Wandung auf oder über einem vorgegebenen Temperaturschwellwert, insbesondere auf oder über 400 °C, zu halten.

Vorzugsweise umfasst die Strömungsführungseinheit eine ther ^¬ mische Isolierung. Weiterhin wird vorgeschlagen, dass die Strömungsführungseinheit eine Heizeinrichtung, insbesondere eine elektrische Heizeinrichtung, umfasst. Die Heizeinrichtung kann beispielsweise die zuvor erwähnte Heizeinrichtung sein. Ferner kann die Heizeinrichtung z.B. zwischen der Wandung und der thermischen Isolierung angeordnet sein. Die thermische Isolierung umgibt zweckmäßigerweise die Wandung. Außerdem umgibt die thermische Isolierung vorteilhafterweise das Phasenwechselmaterial . Weiterhin kann die thermische Iso ^¬ lierung die Heizeinrichtung umgeben.

Die Warmhalteeinheit umfasst zweckmäßigerweise mindestens ei ^¬ nen Hohlraum. Dieser Hohlraum kann beispielsweise zwischen der Wandung und der thermischen Isolierung angeordnet sein. Vorteilhafterweise ist das Phasenwechselmaterial im Hohlraum platziert .

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist die Strömungsführungseinheit neben der erstgenannten Wandung eine weitere Wandung auf. Zweckmäßigerweise umgibt die weitere Wandung die erstgenannte Wandung. Die Strömungsführungseinheit kann demnach doppelwandig ausgestaltet sein. Die erstge ^¬ nannte Wandung kann eine innere Wandung und die weitere Wan ^¬ dung kann eine äußere Wandung sein. Ferner kann die Warmhalteeinheit mindestens einen Hohlraum umfassen, der zwischen der erstgenannten und der weiteren Wandung angeordnet ist. Der Hohlraum kann beispielsweise durch die erstgenannte Wan- dung und die weitere Wandung begrenzt ein. Zweckmäßigerweise ist das Phasenwechselmaterial in dem Hohlraum platziert. Das Phasenwechselmaterial kann als makro-verkapselt angesehen werden .

Als innere Wandung kann diejenige Wandung aufgefasst werden, welche einen Innenraum der Strömungsführungseinheit begrenzt. Als Innenraum der Strömungsführungseinheit kann derjenige Raum aufgefasst werden, durch den das Wärmeträgermedium geführt wird. Sinnvollerweise ist der Innenraum durch die erst ^¬ genannte Wandung seitlich begrenzt.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Warmhalteeinheit eine Vielzahl von Hohlräumen aufweist. Die Vielzahl von Hohlräumen kann z.B. in einer schwammartigen Struktur, insbesondere in einem porösen Metall oder einem Kohlenstoffschwamm, angeordnet sein. Weiterhin kann das Phasenwechselmaterial in den Hohlräumen der schwammartigen Struktur platziert sein. Die schwammartige Struktur mit dem Phasenwechselmaterial kann als Verbundwerk ^¬ stoff angesehen werden. Alternativ oder zusätzlich kann die Warmhalteeinheit eine Dispersion von metallischen Mikroparti- keln, KohlestoffPartikeln und/oder keramischen Partikeln mit dem Phasenwechselmaterial umfassen.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Warmhalteeinheit mehrere Kapseln umfasst. Weiterhin kann das Phasenwechselmaterial in den Kap ^¬ seln platziert, insbesondere in den Kapseln eingeschlossen, sein. Die Kapseln können als Phasenwechselmaterial-Schüttgut aufgefasst werden. Außerdem können die Kapseln beispielsweise in einem Innenraum der Strömungsführungseinheit angeordnet sein. Der Innenraum kann insbesondere der zuvor erwähnte Innenraum sein.

Vorzugsweise umfasst das Phasenwechselmaterial eine Metallle- gierung und/oder eine Salzmischung. Beispielsweise kann eine solche Metalllegierung Aluminium, Magnesium und Zink umfas- sen. Eine solche Salzmischung kann beispielsweise Natriumchlorid, Magnesiumchlorid, Natriumfluorid, Kaliumfluorid und/oder Lithiumfluorid umfassen. Vorteilhafterweise ist die Phasenwechseltemperatur des Pha- senwechselmaterials größer als 300 °C, insbesondere größer als 400 °C. Weiterhin ist die Phasenwechseltemperatur des Phasenwechselmaterials zweckmäßigerweise kleiner als 800 °C, insbesondere kleiner als 600 °C.

Als Phasenwechseltemperatur kann diejenige Temperatur aufge- fasst werden, bei welcher der Phasenwechsel stattfindet. Der Phasenwechsel kann vorzugsweise stattfinden, wenn die Tempe ^¬ ratur des Phasenwechselmaterials einen vorgegebenen Tempera- turwert aufweist und/oder wenn die Temperatur des Phasenwechselmaterials in einem vorgegebenen Temperaturintervall liegt. Der vorgegebene Temperaturwert bzw. das vorgegebene Tempera ^¬ turintervall kann von der chemischen Zusammensetzung des Phasenwechselmaterials abhängig sein. Bei einem Phasenwechsel von einer flüssigen Phase in eine feste Phase ist die Phasen ^¬ wechseltemperatur sinnvollerweise die Erstarrungstemperatur.

In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist die Wandung mehrere Rippen auf. Vorzugsweise weist die Wandung auf ihrer der Warmhalteeinheit zugewandten Seite mehrere Rip ^¬ pen auf. Die Rippen können den Zweck haben, einen Wärmeübergang von der Warmhalteeinheit, insbesondere vom Phasenwech- selmaterial, in die Wandung und/oder von der Wandung in die Warmhalteeinheit, insbesondere in das Phasenwechselmaterial , zu verbessern. Insbesondere wird der Wärmeübergang durch eine größere Kontaktfläche zwischen der Wandung und der Warmhalte ^¬ einheit verbessert, wobei die größere Kontaktfläche auf die Rippen zurückgeführt werden kann. Weiterhin kann die Wandung auf ihrer der Warmhalteeinheit abgewandten Seite mehrere Rippen aufweisen. Die der Warmhalteeinheit abgewandten Seite ist sinnvollerweise dem Innenraum der Strömungsführungseinheit zugewandt. Die letztgenannten Rippen können den Zweck haben, den Wärmeübergang vom Wärmeträgermedium in die Wandung und/oder von der Wandung in das Wärmeträgermedium zu verbessern. Insbesondere wird der Wärme Übergang durch eine größere Kontaktfläche zwischen der Wandung und dem Wärmeträgermedium verbessert, wobei die größere Kontaktfläche auf die Rippen zurückgeführt werden kann.

Des Weiteren kann die erfindungsgemäße Strömungsführungsein- heit, insbesondere eine ihrer oben beschriebenen Weiterbil ^¬ dungen, ein Element eines Kraftwerks, insbesondere eines thermischen Kraftwerks, sein.

Vorteilhafterweise ist die Strömungsführungseinheit eine Rohrleitung, ein DampfSammler, eine Dampfturbine oder ein Wärmeübertrager, insbesondere ein Wärmeübertrager eines Dampferzeugers. Vorzugsweise umfasst das Kraftwerk mehrere Strömungsführungseinheiten der oben beschriebenen Art. Eine der Strömungsführungseinheiten kann eine Rohrleitung sein. Eine weitere der Strömungsführungseinheiten kann ein Dampfsammler sein. Noch eine weitere der Strömungsführungseinhei ^¬ ten kann ein Wärmeübertrager sein. Eine andere der Strömungs führungseinheiten kann eine Dampfturbine sein.

Die bisher gegebene Beschreibung vorteilhafter Ausgestaltungen der Erfindung enthält zahlreiche Merkmale, die in den einzelnen Unteransprüchen teilweise zu mehreren zusammenge- fasst wiedergegeben sind. Diese Merkmale können jedoch zweck mäßigerweise auch einzeln betrachtet und zu sinnvollen weite ren Kombinationen zusammengefasst werden. Insbesondere sind diese Merkmale jeweils einzeln und in beliebiger geeigneter Kombination mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und der erfindungsgemäßen Strömungsführungseinheit kombinierbar. So sind Verfahrensmerkmale auch als Eigenschaft der entsprechen den Vorrichtungseinheit gegenständlich formuliert zu sehen und umgekehrt.

Auch wenn in der Beschreibung bzw. in den Patentansprüchen einige Begriffe jeweils im Singular oder in Verbindung mit einem Zahlwort verwendet werden, soll der Umfang der Erfindung für diese Begriffe nicht auf den Singular oder das je ^¬ weilige Zahlwort eingeschränkt sein. Ferner sind die Wörter „ein" bzw. „eine" nicht als Zahlwörter, sondern als unbe- stimmte Artikel zu verstehen.

Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusam- menhang mit der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele, die im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert werden. Die Ausführungsbeispiele dienen der Erläuterung der Erfindung und beschränken die Erfindung nicht auf die darin angegebene Kombination von Merkmalen, auch nicht in Bezug auf funktionale Merkmale. Außerdem können dazu geeignete

Merkmale eines jeden Ausführungsbeispiels auch explizit iso ^¬ liert betrachtet, aus einem Ausführungsbeispiel entfernt, in ein anderes Ausführungsbeispiel zu dessen Ergänzung einge ^¬ bracht und mit einem beliebigen der Ansprüche kombiniert wer- den.

Es zeigen:

FIG 1 ein Kraftwerk mit mehreren Strömungsführungseinhei- ten;

FIG 2 einen Querschnitt einer der Strömungsführungseinhei- ten, welches ein zwischen einer Wandung und einer thermischen Isolierung der Strömungsführungseinheit angeordnetes Phasenwechselmaterial umfasst;

FIG 3 Längsschnitt der Strömungsführungseinheit

FIG 4 einen Längsschnitt einer alternativen Strömungsführungseinheit , welche eine äußere und eine innere Wan ^¬ dung sowie ein zwischen der äußeren und der inneren Wandung angeordnetes Phasenwechselmaterial umfasst; und einen Längsschnitt einer weiteren alternativen Strö- mungsführungseinheit , in deren Innenraum Kapseln mit einem Phasenwechselmaterial platziert sind.

FIG 1 zeigt schematisch ein thermisches Kraftwerk 2, welches als Gas-und-Dampf-Kraftwerk ausgeführt ist. Das Kraftwerk 2 weist einen Dampferzeuger 4, einen Dampfsammler 6 und eine Dampfturbine 8 auf. Weiterhin weist das Kraftwerk 2 eine Rohrleitung 10 auf, welche den Dampferzeuger 4 und die Dampfturbine 8 miteinander verbindet. Der Dampferzeuger 4 umfasst einen Wärmeübertrager 12. Weiter umfasst das Kraftwerk 2 ein Brennstoffvorwärmer 14 mit einer BrennstoffZuführung . Der

Dampfsammler 6, die Dampfturbine 8, die Rohrleitung 10, der Wärmeübertrager 12 und der Brennstoffvorwärmer 14 sind Strö- mungsführungseinheiten 16 des Kraftwerks 2. Das Kraftwerk 2 umfasst weiterhin einen Generator 18, der über eine Welle 20 mit der Dampfturbine 8 verbunden ist. Die Welle weist zwischen dem Generator 18 und der Dampfturbine 8 eine Kupplung 22 auf. Außerdem ist eine Gasturbine 24 starr über die Welle 20 mit dem Generator 18 verbunden. Der Brenn- stoffvorwärmer 14 ist eingangsseitig der Gasturbine 24 ange ^¬ ordnet. Zwischen der Gasturbine 24 und dem Brennstoffvorwärmer 14 ist weiterhin eine Brennkammer 26 angeordnet. Ferner ist die Gasturbine 24 ausgangsseitig über eine Abgasleitung 28 mit dem Dampferzeuger 4 verbunden. Das Kraftwerk 2 umfasst außerdem einen Kondensator 30 und eine Rückleitung 32, welche den Kondensator 30 mit dem Dampferzeuger 4 verbindet und eine Kondensatpumpe aufweist.

Während eines Betriebes des Kraftwerks 2 wird ein Brennstoff, insbesondere Erdgas, über die BrennstoffZuführung in den Brennstoffvorwärmer 14 eingeführt und in dem Brennstoffvorwärmer 14 vorgewärmt. Anschließend wird der vorgewärmte

Brennstoff in der Brennkammer 26 verbrannt und heiße, unter Druck stehende Abgase werden der Gasturbine 24 zugeführt und dort unter Verrichtung von mechanischer Arbeit entspannt. Die noch heißen Abgase werden anschließend durch die Abgasleitung 28 dem Dampferzeuger 4 zugeführt. Ferner durchströmen die Ab- gase den Dampferzeuger 4, bis sie schließlich durch einen Ab- gasauslass 34 des Dampferzeugers 4 in die Atmosphäre entlas ^¬ sen werden. Auf ihrem Weg durch den Dampferzeuger 4 geben die Abgase in dem Wärmeübertrager 12 des Dampferzeugers 4 ihre Wärme an Prozesswasser ab. Durch die Aufnahme der Wärme ver- dampft das Prozesswasser, wobei der dabei entstandene Wasser ^¬ dampf ein Wärmeträgermedium ausbildet, welches durch die Abgase erwärmt wird.

Das Wärmeträgermedium (d.h. der Wasserdampf) wird im Dampf- sammler 12, der dem Dampferzeuger 4 nachgeschaltet ist, gesammelt. Über die Rohrleitung 10 wird das Wärmeträgermedium in die Dampfturbine 8 geleitet.

Das Wärmeträgermedium, das durch die Dampfturbine 8 geführt wird, treibt die Dampfturbine 8 an und entspannt dabei unter Verrichtung von mechanischer Arbeit. Die Gasturbine 24 sowie die Dampfturbine 8 treiben (bei eingekoppelter Kupplung 22) über die Welle 20 den Generator 18 an, welcher elektrische Energie erzeugt.

Das entspannte Wärmeträgermedium wird in dem der Dampfturbine 8 nachgeschalteten Kondensator 30 auskondensiert und das dabei entstandene (flüssige) Prozesswasser wird über die Rück- leitung 32 dem Dampferzeuger 4 zugeführt. Das Prozesswasser kann erneut erhitzt werden und der oben beschriebene Vorgang wiederholt sich in einem Kreislauf.

Wird das Kraftwerk 2 heruntergefahren, dann wird eine Brennstoffzufuhr in die Brennkammer 26 unterbunden. Die Gasturbine 24 liefert keine heißen Abgase mehr, welche Wärme an das Pro ^¬ zesswasser und an das Wärmeträgermedium übertragen, wodurch das Wärmeträgermedium abkühlt. Aufgrund der Abkühlung kühlen auch besagte Strömungsführungseinheiten 16 (d.h. der Dampf- Sammler 6, die Dampfturbine 8, die Rohrleitung 10, der

Wärmeübertrager 12 und der Brennstoff orwärmer 14) ab.

Die Strömungsführungseinheiten 16 umfassen jeweils eine Warmhalteeinheit 36 mit einem Phasenwechselmaterial 38 (vgl. FIG 2 ff.), welches im Betrieb des Kraftwerks 2 in flüssiger Form vorliegt. Unterschreitet eine Temperatur des Phasenwechselma- terials 38 bei der Abkühlung des Wärmeträgermediums eine vor ^¬ gegebene Temperatur, erstarrt das Phasenwechselmaterial 38. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel liegt die vorgegebene Temperatur bei 500 °C. Beim Erstarren gibt das Phasenwechsel ^¬ material 38 thermische Energie an eine Wandung 40 (vgl. FIG 2 ff.) der jeweiligen Strömungsführungseinheit 16 ab. Außerdem wird beim Erstarren thermische Energie an das in der jeweili ^¬ gen Strömungsführungseinheit 16 enthaltene Wärmeträgermedium abgegeben. Dadurch wird die weitere Abkühlung der Wandung 40 und des Wärmeträgermediums verlangsamt.

Beim erneuten Anfahren des Kraftwerks 2, insbesondere innerhalb von 24 bis 48 Stunden nach dem Herunterfahren, weisen die Strömungsführungseinheiten 16 eine deutlich höhere Temperatur auf als ein strömungsführendes Element ohne Phasenwech ^¬ selmaterial, sodass eine Aufheizphase, innerhalb welcher ein Temperaturschwellwert erreicht wird, deutlich kürzer aus ^¬ fällt. Dadurch kann das Kraftwerk 2 wirtschaftlich effizienter betrieben werden. Zudem reduzieren sich durch eine geringere Temperaturschwankung bedingt durch eine geringere Abkühlung thermomechanische Belastungen auf die Strömungsführungs ^¬ einheiten 16, sodass das Kraftwerk 2 materialschonender betrieben wird, was ebenfalls der Wirtschaftlichkeit und Effi ^¬ zienz des Kraftwerkes 2 zugutekommt.

FIG 2 zeigt exemplarisch einen vereinfachten Querschnitt einer der zuvor erwähnten Strömungsführungseinheiten 16.

Die dargestellte Strömungsführungseinheit 16 umfasst eine Wandung 40, eine thermische Isolierung 42, welche die Wandung 40 umgibt, einen Innenraum 44, durch den das Wärmeträgermedi- um geführt wird, und eine Warmhalteeinheit 36. Die Warmhalte ^¬ einheit 36 wiederum umfasst einen Hohlraum 46, der zwischen der Wandung 40 und der thermischen Isolierung 42 angeordnet ist und ein Phasenwechselmaterial 38 enthält.

Des Weiteren umfasst die Warmhalteeinheit 36 eine elektrische Heizeinrichtung 48, die zwischen dem Phasenwechselmaterial 38 und der thermischen Isolierung 42 angeordnet ist.

Durch die zuvor erwähnte Abkühlung des Wärmeträgermediums (beim Herunterfahren des Kraftwerks 2) durchläuft das Phasenwechselmaterial 38 einem Phasenwechsel, auch Phasenübergang genannt, von einer flüssigen Phase in eine feste Phase, wobei der Phasenwechsel im Bereich einer Erstarrungstemperatur des Phasenwechselmaterials 38 stattfindet. Das Phasenwechselmate ^¬ rial 38 gibt beim Phasenwechsel (Erstarren) thermische Ener ^¬ gie, insbesondere in Form von Schmelzenthalpie, an die Wan ^¬ dung 40 ab, wodurch eine Abkühlung der Wandung 40 verlangsamt wird. Die Wandung wiederum gibt die thermische Energie an das Wärmeträgermedium weiter. Dadurch wiederum wird eine Abkühlung des Wärmeträgermediums verlangsamt.

Beim (erneuten) Anfahren des Kraftwerks 2 wird das Phasen- wechselmaterial 38 von der festen Phase in die flüssige Phase gebracht. Hierbei wird vom Phasenwechselmaterial 38 thermi- sehe Energie in Form von Schmel zenthalpie in einem engen Tem- peraturbereich aufgenommen.

Grundsätzlich kann ein anderer Phasenwechsel als der Phasenwechsel von der flüssigen Phase in die feste Phase, insbeson ^¬ dere ein Phasenwechsel von einer festen Phase in eine andere feste Phase (fest-fest Phasenwechsel), genutzt werden.

Das Phasenwechselmaterial 38 kann z.B. eine Metalllegierung oder eine Salzmischung umfassen. Beispielsweise kann ein Phasenwechselmaterial 38 eine Metalllegierung aus Aluminium, Magnesium und Zink sein, insbesondere mit einem Aluminiumanteil von 59%, einem Magnesiumanteil von 35% und einem Zinkan- teil νθΠ 6"6 · Alternativ kann das Phasenwechselmaterial 38 beispielsweise eine Salzmischung aus Natriumchlorid und Mag ^¬ nesiumchlorid sein, insbesondere mit einem

Natriumchloridanteil von 48 "6 und einem Magnesiumchloridanteil von 52%. Weiter kann das Phasenwechselmaterial 38 eine andere Salzmischung beispielsweise aus Natriumfluorid, Kaliumfluorid und Lithiumfluorid sein, insbesondere mit einem Natriumfluo- ridanteil von 12%, einem Kaliumfluoridanteil von 59% und ei ^¬ nem Lithiumfluoridanteil von 29%.

Unterschreitet eine Temperatur des Phasenwechselmaterials 38 eine vorgegebene Mindesttemperatur von beispielsweise 450 °C, dann wird dem Phasenwechselmaterial 38 durch die elektrische Heizeinrichtung 48 thermische Energie zugeführt. Dabei wird das Phasenwechselmaterial 38 unmittelbar durch die Heizein ^¬ richtung 48 beheizt. Das Phasenwechselmaterial 38 gibt die thermische Energie an die Wandung 40 weiter. Dadurch wird die Wandung 40 über einem vorgegebenen Temperaturschwellwert, insbesondere über 400 °C, gehalten, sodass beim Anfahren eine Wartezeit zum Aufwärmen der Strömungsführungseinheit 16, ins ^¬ besondere der Wandung 40, über den Temperaturschwellwert ver ^¬ kürzt wird.

In FIG 2 ist außerdem ist eine Schnittebene III-III in Form einer gestrichelten Linie dargestellt.

FIG 3 zeigt einen Längsschnitt der Strömungsführungseinheit 16 aus FIG 2 entlang der Schnittebene III-III. Diese Figur zeigt keine zusätzlichen Merkmale. Vielmehr zeigt sie die Strömungsführungseinheit 16 eines besseren Verständnisses halber aus einer anderen Perspektive. Die nachfolgend darge ^¬ stellten alternativen Strömungsführungseinheiten 16 sind aus derselben Perspektive abgebildet. FIG 4 zeigt einen Längsschnitt einer alternativ ausgestalte ^¬ ten Strömungsführungseinheit 16. Die nachfolgenden Beschrei ^¬ bungen von FIG 4 und FIG 5 beschränken sich im Wesentlichen auf die Unterschiede zum Ausführungsbeispiel aus FIG 2, auf das bezüglich gleich bleibender Merkmale und Funktionen verwiesen wird. Im Wesentlichen gleich bleibende Elemente werden grundsätzlich mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet und nicht erwähnte Merkmale sind in die folgenden Ausführungsbei- spiele übernommen, ohne dass sie erneut beschrieben sind.

Die in FIG 4 dargestellte Strömungsführungseinheit 16 weist eine innere Wandung 50 und eine äußere Wandung 52 auf. Im vorliegenden Fall ist der Hohlraum 46, in dem das Phasenwech- selmaterial 38 platziert ist, zwischen der inneren Wandung 50 und der äußeren Wandung 52 angeordnet.

Die innere Wandung 50 weist auf ihrer dem Phasenwechselmate ^¬ rial 38 zugewandten Seite mehrere Rippen 54 auf. Die Rippen 54 haben den Zweck, einen Wärmeübergang von dem Phasenwechselmaterial 38 zu der Wandung 50 und/oder von der Wandung 50 zu dem Phasenwechselmaterial 38 zu verbessern. Insbesondere wird der Wärmeübergang durch eine größere Kontaktfläche zwi ^¬ schen dem Phasenwechselmaterial 38 und der inneren Wandung 50 verbessert.

Außerdem weist die innere Wandung 50 auf ihrer dem Phasenwechselmaterial 38 abgewandten Seite mehrere Rippen 54 auf. Die dem Phasenwechselmaterial 38 abgewandten Seite der inne- ren Wandung ist dem Innenraum 44, welcher das Wärmeträgermedium führt, zugewandt. Die letztgenannten Rippen 54 haben außerdem den Zweck, einen Wärmeübergang von dem Wärmeträgermedium zu der Wandung 50 und von der Wandung 50 zu dem Wärmeträgermedium zu verbessern. Insbesondere wird der Wärmeüber- gang durch eine größere Kontaktfläche zwischen dem Wärmeträ ^¬ germedium und der inneren Wandung 50 verbessert.

Die Rippen 54 der inneren Wandung 50 sind optional. Prinzipiell können die Rippen 54 auf der dem Phasenwechselmaterial 38 zugewandten und/oder auf der dem Phasenwechselmaterial 38 ab ^¬ gewandten Seite weggelassen werden. Die Rippen 54 könne auch bei einer einwandig ausgestalteten Strömungsführungseinheit 16 (gemäß FIG 2 und FIG 3) auf der dem Phasenwechselmaterial 38 zugewandten und/oder auf der dem Phasenwechselmaterial 38 abgewandten Seite der Wandung 40 vorhanden sein.

Im vorliegenden Fall ist die Heizeinrichtung 48 zwischen der äußeren Wandung 52 und der thermischen Isolierung 42 angeordnet. Unterschreitet eine Temperatur des Phasenwechselmateri- als 38 eine vorgegebene Mindesttemperatur, dann wird dem Pha ^¬ senwechselmaterial 38 durch die elektrische Heizeinrichtung 48 thermische Energie zugeführt. Dabei wird das Phasenwech ^¬ selmaterial mittelbar beheizt. Die Heizeinrichtung 48 beheizt die äußere Wandung 52 der Strömungsführungseinheit 16. Die thermische Energie, die dabei von der äußeren Wandung 52 auf ^¬ genommen wird, wird an das Phasenwechselmaterial 38 und von letzterem an die innere Wandung 50 weitergegeben.

FIG 5 zeigt einen Längsschnitt einer weiteren alternativ ausgestalteten Strömungsführungseinheit 16 mit einem Phasenwech ^¬ selmaterial 38. Im vorliegenden Fall ist das Phasenwechselma ^¬ terial 38 nicht zwischen der Wandung 40 und der thermischen Isolierung 42, sondern in mehreren Kapseln 56 eingeschlossen, die im Innenraum 44 der Strömungsführungseinheit 16 platziert sind. D.h. die Warmhalteeinheit 36 umfasst in diesem Fall ne ^¬ ben der Heizeinrichtung 48 die Kapseln 56 mit dem Phasenwechselmaterial 38.

Das Phasenwechselmaterial 38 gibt bei dem Phasenwechsel, ins ^¬ besondere beim Erstarren, thermische Energie an das Wärmeträ ^¬ germedium ab. Das Wärmeträgermedium wiederum gibt die thermische Energie an die Wandung 40 weiter.

Unterschreitet eine Temperatur des Phasenwechselmaterials 38 eine vorgegebene Mindesttemperatur, dann wird dem Phasenwechselmaterial 38 durch die elektrische Heizeinrichtung 48 ther ^¬ mische Energie zugeführt. Dabei wird das Phasenwechselmateri ^¬ al mittelbar beheizt. Die Heizeinrichtung 48 beheizt die Wandung 40 der Strömungsführungseinheit 16. Die thermische Ener ^¬ gie, die dabei von der Wandung 40 aufgenommen wird, wird an das Wärmeträgermedium weitergegeben. Das Wärmeträgermedium wiederum gibt die thermische Energie an die Kapseln 56 und an das in den Kapseln 56 eingeschlossene Phasenwechselmaterial 38 weiter.

Bei den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen kann grundsätzlich auf das Phasenwechselmaterial auch verzichtet wer ^¬ den. In solch einem Fall kann die Heizeinrichtung thermische Energie direkt an die Wandung abgeben und dadurch die Abkühlung der Wandung verlangsamen.

Obwohl die Erfindung im Detail durch die bevorzugten Ausführungsbeispiele näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen .