[发明专利]用于冷却发电厂的载体流体的方法、发电厂以及冷却系统

说明书

技术领域

本发明涉及用于冷却载体流体的方法，其中载体流体用于驱动发电厂中的涡轮机。本发明还涉及具有带有载体流体的载体回路的发电厂，载体流体在运转中驱动发电厂的涡轮机。此外，发明涉及用于这种发电厂的冷却系统。

背景技术

在发电厂中，典型的从热能中产生电能的方式是使载体流体达到一定的热能水平并且由此为其提供一定水平的动能。载体流体，例如水，蒸发并且变成蒸汽。水，其被置于大约270巴的相当大的压力下，转换成蒸汽，这意味着额外增加了载体流体的体积。从而，蒸汽具有足够的能量以驱动大型涡轮机，大型涡轮机的运动将使发电机运动。驱动涡轮机后，该蒸汽需要被冷却，这通常在冷凝器中完成。这种冷凝器常常是具有冷却回路的换热器，具有载体流体的载体回路沿着该冷却回路被引导。这样，载体回路是连接到涡轮机的管路系统，冷却回路充满冷却液体，冷却液体间接接触载体流体并且在冷凝前比载体流体冷很多。载体流体的部分热量，也就是蒸汽，由此传递给冷却回路中的冷却液体以使得蒸汽再次变成水。

如今采用这种技术的发电厂，为了使冷却回路中的温度降低，采用湿式冷却塔或干式冷却塔。在湿式冷却塔中部分冷却液体，典型地再次是水，将被蒸发并且释放到空气中。其他部分的冷却流体可以在冷却回路中重复使用或者释放到河水中，更冷的水相应地从河水中被吸出用于再次为冷却回路供给具有河水温度的新鲜冷却水。

根据现有技术的这种发电厂在图1中进行描述。在该图中示意性地示出发电厂2的一些部件的发电厂2具有载体回路1和冷却回路11。在载体回路1中，载体流体5，在这种情形下是水5，相当部分的水蒸汽通过载体回路泵3被泵送穿过管路系统。为了将水蒸汽5冷却到相当低的温度以使其再次转换成液态水5，采用了换热器9。冷凝水通过载体回路泵3泵送离开。换热器9还连接到具有冷却流体13(也就是冷却水13)的冷却回路11。从河水27中吸取冷却水13并且通过冷却回路泵23将其泵送到换热器9。在到达换热器9之前冷却水13具有大约河水27的温度。离开换热器9之后冷却水13从载体回路1中的水蒸汽5中吸取许多热量。因此其比离开换热器9之前热很多并且也需要被冷却以被送回河水27中。为此目的而采用湿式冷却塔19。这里来自冷却回路11的热的冷却水13被喷射到塔中，同时空气17在冷却塔19中流通。由这个过程产生蒸汽云21同时冷却水13的剩余部分25以比进入湿式冷却塔19之前显著低的温度水平被送回河水27中。

根据该原理，被用于冷凝换热器9中的水蒸汽5的相当大部分的冷却水13将在湿式冷却塔19中蒸发进入空气中。由于冷却水13的剩余部分25获得显著低的温度，由此提供了非常高的冷却效率。由于发电厂2的效率直接取决于该冷却系统冷却载体流体5的能力，这种冷凝系统提供总体较高的发电厂效率。然而，湿式冷却塔消耗大量水。取决于环境条件，用于500MW发电厂的水消耗量的值远远超过500kg/s。

因此，替代湿式冷却塔的是所谓的干式冷却塔，其原理将参照图2描述。干式冷却塔33在载体回路1中直接冷却载体流体5。在发电厂2中载体流体5来自涡轮机29。涡轮机29驱动发电机31，发电机31通过涡轮机29的旋转产生电能。在干式冷却塔33中，水5穿过作为翅片管式换热器的管路系统37。为了冷却管路系统37，通风机35提供围绕管路系统37流通的新鲜空气以使得空气17的恒定气流围绕管路系统37流通。载体流体5由此慢慢地在管路系统37中冷却并且通过载体回路泵3被泵送回加热单元(未示出)。这种加热单元可以包括物质(油，煤，废料和其他可燃材料)在其中燃烧的加热腔或者可以包括核反应堆或者太阳热场。

干式冷却塔35无需水供应，然而它们的功效受环境温度的限制。高环境温度将导致热力学过程的效率较低，因为干式冷却塔35中的冷凝器温度以及由此在涡轮机29的相应出口的压力将升高。

在一个发电厂中同时结合湿式冷却塔19和干式冷却塔35也是可能的。然而，基于任何一种或者两种冷却技术的任意一种发电厂的运行仍然存在某种困难。在一些地区，在高峰时间缺乏水和/或空气非常热。通常这两种影响可能同时发生。然而这些干旱地方.例如沙漠，具有的优势是通常能容易地利用大量太阳能。这样，被证实的主要问题是当理论上能以非常低的成本利用充足的热能时如何提供有效的冷却系统。

发明内容

本发明的目的是进一步优化用于冷凝发电厂的冷却过程。特别地，本发明的目的是更适宜地减少这种过程中水或者实际上任何其他冷却流体的消耗。

这个目的通过根据权利要求1的方法，通过根据权利要求7的方法，通过根据权利要求13的发电厂以及也通过根据权利要求14的发电厂实现。