Kombinierte Gas -/Dampfkraftanlage
Die Erfindung betrifft eine kombinierte Gas-/Dampfkraftanlage mit einer Verdichter, Brennkammer und Gasturbine umfassenden Gruppe und einem Vorwärmer, Verdampfer und Überhitzer umfassenden Dampferzeuger, dessen Heizflächen in der Brennkammer oder stromunterhalb der Gasturbine angeordnet sind und der mit einer Dampfturbine verbunden ist, deren Abdampf in einem Kondensator niedergeschlagen wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Gesamtwirkungsgrad der Anlage durch Einbeziehen eines Heizwassernetzes wesentlich zu verbessern. Erfindungsgemäss wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass der Kondensator sekundärseitig mit dem Rücklauf eines Heizwassernetzes verbunden ist und dass zwischen dem Kondensator und dem Wärmeverbraucher dieses Netzes ein den Rücklauf weiter aufheizender, im Rauchgasstrom der Gasturbine bzw. den Heizflächen des Dampferzeugers nachgeschalteter Wärmeübertrager vorgesehen ist.
Durch diese Schaltung wird das Rücklaufwasser des Heizwassernetzes zur Kondensation des aus der Dampfturbine austretenden Dampfes benützt, der sich nur auf einen über Atmosphärendruck liegenden Druck entspannt. Das so erwärmte Rücklaufwasser wird dann noch durch die vom Dampferzeuger bzw. der Gasturbine kommenden Gase erhitzt, die dabei soweit abgekühlt werden, dass sie den Rauchgastaupunkt nicht unterschreiten. Da bei der neuen Schaltung die sonst auftretenden Wärmeverluste im Kondensator vermieden sind, ergibt sich eine in ihrem Aufbau einfache Anlage, die bei Vollastbetrieb eine nahezu ideale Wärmeausnützung aufweist.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der folgenden Beschreibung anhand der Zeichnung näher erläutert, die ein Schaltschema einer kombinierten Anlage zeigt.
Gemäss der Zeichnung ist in der Anlage eine aus einem Verdichter 1, einer Brennkammer 3 und einer Gasturbine 6 bestehende Gruppe vorhanden, in der über eine Leitung 2 Luft angesaugt, vom Verdichter 1 komprimiert und in die Brennkammer 3 gefördert wird. Der Brennkammer 3 wird durch eine Leitung 4 Brennstoff zugeführt. Die in der Brennkammer 3 entstehenden Gase gelangen in die Gasturbine 6, wo die in ihnen enthaltene Energie zum Teil in einem mit der Gasturbine 6 gekuppelten Generator in elektrische Energie umgewandelt wird.
Die Gasturbine 6 ist über eine Leitung 5 mit einem Dampferzeuger 10 verbunden, der eine Speisewasservorwärmerheizfläche 20, einen Verdampfer 23 und einen Überhitzer 31 umfasst. Die Vorwärmerheirfläche 20 ist austrittsseitig an eine Dampf/Wassertrommel 21 angeschlossen, in die auch der Austritt der Verdampferheizfläche 23 mündet. Dieser Heizfläche 23 wird das zu verdampfende Wasser mittels einer Umwälzpumpe 22 zugeführt. Die Überhitzerheizfläche 31 ist an den Dampfraum der Trommel 21 angeschlossen und führt den überhitzten Dampf einer Dampfturbine 32 zu, die einen elektrischen Generator 30 antreibt. Am Austritt der Dampfturbine 32 ist ein Kondensator 33 vorgesehen, der mit einem Speisewasserbehälter 15 verbunden ist, aus dem eine Speisepumpe 16 Speisewasser über eine Leitung 17 der Vorwärmerheizfläche 20 zuführt.
In der Leitung 17 ist ein dampfbeheizter Vorwärmer 18 angeordnet, der primärseitig über eine Anzapfleitung 36 mit der Dampfturbine 32 verbunden ist. Der Speisewasservorwärmer 18 ist wasserseitig mit einer Bypassleitung 34 versehen, in der ein Einstellorgan 35 zum Einstellen der um den Vorwärmer 18 herumgeführten Wassermengen vorgesehen ist.
Sekundärseitig ist der Kondensator 33 mit einem Heizwasserkreislauf 38 verbunden, der einen Wärmeverbraucher 40 und eine Umwälzpumpe 41 in der Rücklaufleitung 42 aufweist.
Die Leitung 42 führt Rücklaufwasser zum Kondensator und anschliessend zur weiteren Aufheizung in einen zwischen dem Kondensator 33 und dem Wärmeverbraucher 40 eingeschalteten Wärmeübertrager 50, der im Gasstrom hinter der letzten Heizfläche 20 des Dampferzeugers 10 angeordnet ist. Zwischen Umwälzpumpe 41 und Kondensator 33 ist an die Leitung 42 ein Expansionsgefäss 43 angeschlossen. Zwischen der Heizfläche 20 und dem Wärmeübertrager 50 ist im Rauchgasstrom ein abschaltbarer Zusatzbrenner 45 vorgesehen.
Der der Gruppe 1, 3, 6 nachgeschaltete Anlageteil ist beispielsweise so ausgelegt, dass der Frischdampf von der Dampfturbine 32 eine Temperatur von 350OC und einen Druck von 28 ata aufweist. In der Dampfturbine 32 wird der Dampf nur auf einen über dem Atmosphärendruck liegenden Druck entspannt, z. B. 1,8 ata. Das in der Leitung 42 strömende Rück laufwasser wird im Kondensator 33 von 60OC auf etwa 11 lot erwärmt, wonach in dem Wärmeübertrager 50 eine weitere Erwärmung auf 135ob eintritt, mit welcher Temperatur das Heizwasser dann dem Wärmeverbraucher 40 zuströmt. Das Kondensat im Speisewasserbehälter 15 hat eine Temperatur von etwa 1170C, wodurch es möglich ist, die Gase am Austritt 11 auf etwa 1400C abzukühlen.
Durch das Anordnen des Speisewasservorwärmers 18 lässt sich die Eintrittstemperatur des Speisewassers in die Vorwärmerheizfläche 20 erhöhen, sodass sich eine höhere Rauchgastemperatur vor dem Wärmeübertrager 50 ergibt. Hierdurch kann der Heizwärmeanteil auf Kosten der im Generator 30 erzeugten elektrischen Energie vergrössert werden. Um diese Veränderung der beiden Anteile kontinuierlich durchführen zu können, ist die Bypassleitung 34 mit dem Einstellorgan 35 vorgesehen.
Der Zusatzbrenner 45 wird eingeschaltet, wenn wegen grosser Kälte der Heizwärmebedarf im Verbraucher 40 ansteigt.
Abweichend von dem beschriebenen Beispiel ist es auch möglich, die Dampferzeugerheizfläche 20, 23 und 31 in die Brennkammer 3 zu verlegen, so dass es sich in diesem Falle um einen aufgeladenen Dampferzeuger handelt. Stromunterhalb der Gasturbine 6 befindet sich dann nur der Wärmeübertrager 50, gegebenenfalls mit dem Zusatzbrenner 45.
Statt einem durch Anzapfdampf beheizten Vorwärmer können auch mehrere vorgesehen sein.
Combined gas / steam power plant
The invention relates to a combined gas / steam power plant with a compressor, combustion chamber and gas turbine group and a steam generator comprising preheater, evaporator and superheater, the heating surfaces of which are arranged in the combustion chamber or downstream of the gas turbine and which is connected to a steam turbine whose exhaust steam is in a capacitor is deposited.
The invention is based on the object of significantly improving the overall efficiency of the system by including a heating water network. According to the invention, this object is achieved in that the condenser is connected on the secondary side to the return of a heating water network and that a heat exchanger is provided between the condenser and the heat consumer of this network, which heats the return further in the flue gas flow of the gas turbine or the heating surfaces of the steam generator.
Through this circuit, the return water of the heating water network is used to condense the steam emerging from the steam turbine, which only expands to a pressure above atmospheric pressure. The return water heated in this way is then heated by the gases coming from the steam generator or the gas turbine, which are cooled down to such an extent that they do not fall below the flue gas dew point. Since the heat losses that would otherwise occur in the condenser are avoided in the new circuit, the result is a system that is simple in its structure and has almost ideal heat utilization when operating at full load.
An embodiment of the invention is explained in more detail in the following description with reference to the drawing, which shows a circuit diagram of a combined system.
According to the drawing, a group consisting of a compressor 1, a combustion chamber 3 and a gas turbine 6 is present in the system, in which air is sucked in via a line 2, compressed by the compressor 1 and conveyed into the combustion chamber 3. The combustion chamber 3 is supplied with fuel through a line 4. The gases produced in the combustion chamber 3 reach the gas turbine 6, where the energy contained in them is partially converted into electrical energy in a generator coupled to the gas turbine 6.
The gas turbine 6 is connected via a line 5 to a steam generator 10, which comprises a feedwater preheater heating surface 20, an evaporator 23 and a superheater 31. The outlet side of the preheater heating surface 20 is connected to a steam / water drum 21 into which the outlet of the evaporator heating surface 23 also opens. The water to be evaporated is fed to this heating surface 23 by means of a circulating pump 22. The superheater heating surface 31 is connected to the steam space of the drum 21 and feeds the superheated steam to a steam turbine 32 which drives an electrical generator 30. At the outlet of the steam turbine 32, a condenser 33 is provided, which is connected to a feed water tank 15, from which a feed pump 16 feeds feed water via a line 17 to the preheater heating surface 20.
A steam-heated preheater 18, which is connected on the primary side to the steam turbine 32 via a bleed line 36, is arranged in the line 17. The feedwater preheater 18 is provided on the water side with a bypass line 34 in which an adjusting member 35 is provided for adjusting the amounts of water passed around the preheater 18.
On the secondary side, the condenser 33 is connected to a heating water circuit 38 which has a heat consumer 40 and a circulating pump 41 in the return line 42.
The line 42 leads return water to the condenser and then for further heating in a heat exchanger 50 connected between the condenser 33 and the heat consumer 40, which is arranged in the gas flow behind the last heating surface 20 of the steam generator 10. An expansion vessel 43 is connected to the line 42 between the circulation pump 41 and the condenser 33. An additional burner 45 which can be switched off is provided in the flue gas flow between the heating surface 20 and the heat exchanger 50.
The part of the plant downstream of groups 1, 3, 6 is designed, for example, in such a way that the live steam from the steam turbine 32 has a temperature of 350 ° C. and a pressure of 28 ata. In the steam turbine 32, the steam is only expanded to a pressure above atmospheric pressure, e.g. B. 1.8 ata. The return water flowing in the line 42 is heated in the condenser 33 from 60OC to about 11 lot, after which further heating to 135ob occurs in the heat exchanger 50, at which temperature the heating water then flows to the heat consumer 40. The condensate in the feed water tank 15 has a temperature of about 1170C, which makes it possible to cool the gases at the outlet 11 to about 1400C.
By arranging the feed water preheater 18, the inlet temperature of the feed water into the preheater heating surface 20 can be increased, so that a higher flue gas temperature results in front of the heat exchanger 50. As a result, the heating component can be increased at the expense of the electrical energy generated in the generator 30. In order to be able to carry out this change in the two components continuously, the bypass line 34 with the setting element 35 is provided.
The additional burner 45 is switched on when the heating requirement in the consumer 40 increases due to extreme cold.
In a departure from the example described, it is also possible to relocate the steam generator heating surface 20, 23 and 31 into the combustion chamber 3, so that in this case it is a charged steam generator. Only the heat exchanger 50 is then located downstream of the gas turbine 6, possibly with the additional burner 45.
Instead of one preheater heated by bleed steam, several can be provided.