Dampfturbinentechnik

Dampfturbinen werden je nach Einsatzzweck als Kondensationsturbine, Gegendruckturbine oder als Entnahme-Kondensationsturbine ausgeführt.

Eine Kondensationsturbine ist eine Dampfturbine bei der der gesamte Dampf bis zum Kondensationsdruck entspannt wird. Das primäre Ziel der Kondensationsturbine ist die Stromerzeugung. Kondensationsturbinen werden stromgeführt gefahren.

Eine Entnahme-Kondensationsturbine ist eine Dampfturbine bei der ein Teil des Dampfes im Überdruck-Bereich entnommen werden kann. Es ist aber auch eine vollständige Ausnutzung des Dampfes bis zum Kondensationsdruck möglich. Entnahme-Kondensationsturbinen werden in Kraftwerken mit Kraft-Wärme-Kopplung (KWK) eingesetzt, wie z. B. Heizkraftwerken. Entnahme-Kondensationsturbinen werden stromgeführt gefahren.

Eine Gegendruckturbine ist eine Dampfturbine, bei der der gesamte Abdampf im Überdruck-Bereich entnommen wird. Gegendruckturbinen werden vor allem in Heizkraftwerken mit Kraft-Wärme-Kopplung (KWK) eingesetzt, wenn Dampf in großer und konstanter Menge als Heizdampf benötigt wird. Gegendruckturbinen werden wärmegeführt gefahren. Sie werden auch zur Erzeugung von Prozessdampf eingesetzt.

Die derzeitige Generation an Dampfturbinen erreicht Leistungen bis zu 1.800 Megawatt bei Kernkraftwerken und bis zu 1.100 Megawatt bei fossil befeuerten Kraftwerken.

Der Wirkungsgrad heutiger Dampfturbinen wird mit mehr als 92 Prozent angegeben.

Eine Steigerung des Wirkungsgrades von Dampfturbinen ist durch Verbesserungen von Details an Komponenten und Bauteilen zu erreichen, z. B. durch eine Verringerung der Leckagen mit neuen Dichtungssystemen wie Bürstendichtungen oder Hybrid-Bürstendichtungen, durch die 3D-Schaufelblattgestaltung oder durch die Optimierung der Turbinendiffusoren.

Die Erhöhung der Dampfparameter auf >300 bar und 700 °C für das 700 °C Kraftwerk machen u. a. den Einsatz neuer bzw. weiterentwickelter Werkstoffe auch für die Dampfturbine notwendig, z. B. für die Endstufen der Niederdruck-Turbinenstufe.

Die F&E-Arbeiten hierzu finden im Rahmen verschiedener Forschungsinitiativen und Forschungsprogramme wie COORETEC und KW21 statt.

Begriffssynonyme:

• Synonym für Leitschaufel: Turbinenschaufel
• Synonym für Laufschaufel: Turbinenschaufel
• Synonym für Hybrid Brush Seals: Hybrid-Bürstendichtungen, kombinierte Labyrinth-Bürstendichtungen

Begriffserläuterung:

• Kraft-Wärme-Kopplung (KWK) ist die gleichzeitige Umwandlung von eingesetzter Energie in elektrische Energie und in Nutzwärme. Das Prinzip der Kraft-Wärme-Kopplung beruht darauf, die Wärme, die als Abwärme in Kraftwerken entsteht, als Heiz- oder Prozesswärme zu nutzen. Der Gesamtwirkungsgrad des Kraftwerks lässt sich so erheblich steigern.