Die Erfindung betrifft eine Dampfkraftanlage mit befeuertem Dampferzeuger und Gasturbinengruppe, die abgasseitig mit dem Brenner des Dampferzeugers verbunden ist und ausserdem mit einer Stelle stromunterhalb des Brenners verbindbar ist, wobei sowohl zwischen dem Brenner und der Stelle als auch stromunterhalb dieser Stelle arbeitsmitteldurchströmte Heizflächen angeordnet sind.
Bei einer bekannten Anlage dieser Art ist nur eine Gasturbinengruppe vorgesehen, die sowohl den Brenner als auch die Mischstelle mit Gas versorgt. Bei dieser Anlage muss für den Fall, dass die Turbinengruppe ausfällt, ein Unterwindgebläse vorgesehen werden, damit der Dampferzeuger weiter betrieben werden kann. Das Inbetriebsetzen des Unterwindgebläses braucht eine gewisse Zeit, so dass meistens ein Betriebsunterbruch der ganzen Anlage oder mindestens ein starker Leistungsabfall der Dampfkraftanlage unvermeidlich ist, zumal die vom Unterwindgebläse gelieferte Luft kälter ist als das von der Turbinengruppe gelieferte Gas.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anlage der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der ein kontinuierlicher Betrieb auch dann durchführbar ist, wenn die Gasturbinengruppe infolge einer Störung ausfallen sollte.
Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäss dadurch, dass mindestens zwei mit dem Brenner verbindbare Gasturbinengruppen vorgesehen sind, von denen jede so bemessen ist, dass wenn eine Gruppe ausfällt, die restliche Gruppe bzw. die restlichen Gruppen mindestens soviel abgibt bzw. abgeben, dass die Vollastbrennstoffmenge des Dampferzeugers ver 'brannt werden kann. Durch das Vorsehen von mindestens zwei Gasturbinengruppen wird es auf einfache Weise möglich, schnell und ohne Temperaturabfall im Dampferzeuger den Betrieb weiterzuführen, wenn eine Gasturbinengruppe ausfallen sollte. Im Falle dass die eine Gruppe ausfällt, liefert die andere Gruppe unverzüglich das zur Verbrennung notwendige Gas mit gleicher Temperatur wie vorher die inzwischen ausgefallene Gruppe.
Das Umschalten von einer Gruppe auf die andere ist einfacher und schneller als das Inbetriebsetzen eines Unterwindgebläses.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung sind alle Gruppen über eine gemeinsame, ein Einstellorgan aufweisende Leitung mit der Mischstelle verbunden, und es ist ein Minimalwert-Auswählgerät vorgesehen, dem die Leistung jeder Gruppe repräsentierende Signale aufgeschaltet sind und das mit dem Einstellorgan über eine ein Sollwertsignal für die Öffnung des Einstellorgans führende Signalleitung verbunden ist. Mit dieser Ausführungsform, bei der das Einstellorgan immer von der Gruppe beeinflusst wird, die gerade die kleinere Leistung hat, wird selbsttätig ein Umschalten von einer Gruppe auf die andere möglich indem nämlich das Einstellorgan schliesst, wenn die Leistung einer Gruppe null ist. Somit werden selbsttätig die restlichen Gruppen auf den Brenner des Dampferzeugers geschaltet.
Im gleichen Sinne wirkt eine weitere Ausführungsform der Erfindung, mit einem Einstellorgan am Austritt jeder Gasturbine, wobei für jede Gruppe ein die Leistung erfassendes Messorgan vorgesehen ist, das mit dem zugehörigen Einstellorgan in Wirkungsverbindung steht.
Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung sind alle Gruppen über eine gemeinsame, ein Einstellorgan aufweisende Leitung miteinander verbunden. Mit dieser Massnahme lässt sich der Druck des Gases am Austritt der Gasturbinen unterschiedlich einstellen, und zwar zweckmässig so, dass der Druckunterschied dem Druckabfall an den Heizflächen zwischen dem Brenner und der Mischstelle entspricht. Hierdurch lässt sich der Wirkungsgrad verbessern.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird in der folgenden Beschreibung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 ein Schaltschema der erfindungsgemässen Dampfkraftanlage und
Fig. 2 ein Schema für die Beeinflussung der Ventile zwischen den Gasturbinengruppen und dem Dampferzeuger.
Gemäss Fig. 1 weist die Dampfkraftanlage einen als Ganzes mit 1 bezeichneten Dampferzeuger auf, der mit einem Brenner 2 versehen ist und in dem in Richtung des Rauchgasstromes eine Verdampferheizfläche 3, eine Überhitzerheizfläche 4, eine Zwischenüberhitzerheizfläche 5 und ein Speisewasservorwärmer 6 angeordnet sind. Der Speisewasservorwärmer 6 steht mit einem Speisewasserbehälter 7 in Verbindung, dem eine Speisepumpe 8 das Speisewasser entnimmt und dem Vorwärmer 6 zuführt. Die Dampfkraftanlage weist ferner eine aus Hochdruckteil und Niederdruckteil bestehende Kraftmaschine 9 auf, die einen elektrischen Generator 10 antreibt. Der Hochdruckteil erhält den Dampf aus dem Überhitzer 4. Nach teilweiser Entspannung wird der Dampf in dem zwischen Hochdruck- und Niederdruckteil geschalteten Überhitzer 5 zwischenüberhitzt und gelangt dann in den Niederdruckteil.
An den Niederdruckteil schliesst sich ein Kondensator 11 an, der über eine Kondensatpumpe 12 und mehrere dampfbeheizte Vorwärmer 13 mit dem Speisewasserbehälter 7 verbunden ist.
Der Brenner 2 erhält den zu verbrennenden Brennstoff über eine Leitung 14 zugeführt. Für die Zufuhr der Verbrennungsluft sind zwei Gasturbinengruppen 15 und 16 vorgesehen, die in diesem Beispiel unter sich gleich aufgebaut sind. Jede Gruppe besteht aus Verdichter 17 bzw. 18, einer Brennkammer 19 bzw. 20, einer Turbine 21 bzw. 22 und einem elektrischen Generator 23 bzw. 24, der beim Anfahren der Gruppe auch als Anwurfmotor dient. Der Austritt der Gasturbine 21 ist über eine Leitung 25, die ein Einstellorgan 26 aufweist, mit der zum Brenner 2 führenden Verbrennungsluftleitung 27 verbunden. Entsprechend ist am Austritt der Gasturbine 22 der Gruppe 16 eine Leitung 28 mit Einstellorgan 29 angeschlossen, die über eine Leitung 30 mit einer Stelle 31 des Dampferzeugers verbunden ist. Die Anschlusstelle befindet sich strom unterhalb des Brenners 2 des Dampferzeugers.
An dieser Stelle mischen sich die Rauchgase des Brenners mit dem die Leitung 30 durchströmenden Gas. In der Leitung 30 ist ein Einstellorgan 32 angeordnet. Zwischen den Leitungen 30 und 27 ist eine Verbindungsleitung 33 vorgesehen, die ebenfalls ein Einstellorgan aufweisen kann, wie dies in Fig. 2 dargestellt und mit 34 bezeichnet ist. Mit Hilfe der Einstellorgane 26, 29 und 32 lassen sich die beiden Gasturbinengruppen jede für sich mit dem Brenner 2 verbinden. Jede der beiden Gruppen ist so bemessen, dass wenn eine von ihnen ausfällt, die andere Gruppe mindestens soviel Gas abgibt, dass die Vollastbrennstoffmenge des Dampferzeugers verbrannt werden kann.
Im Normalbetrieb der Anlage liefert die Gruppe 15 allein eine Gasmenge, die soviel Sauerstoff enthält, dass der durch die Leitung 14 zugeführte Brennstoff im Dampferzeuger verbrannt wird. Die andere Gruppe 17 führt ihr Gas über die Leitung 30 der Mischstelle 31 zu, so dass der Speisewasservorwärmer 6 zusätzlich beheizt wird. Fällt die Gruppe 15 infolge einer Störung aus, so werden die Einstellorgane 26 und 32 geschlossen, so dass nur der Brenner 2 mit Gas aus der Gruppe 16 versorgt wird.
Gemäss Fig. 2 ist an die Austrittsleitung der Gasturbine 21 ein Mengenmessorgan 36 und an die Austrittsleitung 28 der Gasturbine 22 ein Mengenmessorgan 37 angeschlossen. Das Mengenmessorgan 36 ist über eine Signalleitung mit einem Servomotor 38 des Einstellorgans 26 verbunden. In gleicher Weise besteht auch eine Verbindung des Messorgans 37 mit einem Servomotor 39 des Einstellorgans 29. Ausserdem ist jedes der beiden Messgeräte über eine Signalleitung mit einem Minimalwert-Auswählgerät 40 versehen, dessen Ausgang über eine Signalleitung mit einem Servomotor 41 in Verbindung steht, der das Einstellorgan 32 in der zur Mischstelle 31 führenden Leitung 30 steuert. Ausserdem ist dem Gerät 40 ein Lastsignal 42 der Dampfkraftanlage aufgeschaltet.
Das Gerät 40 arbeitet so, dass jeweils das kleinere von den beiden Messorganen 36 und 37 abgegebene Signal das Einstellorgan 32 beeinflusst, und zwar so, dass mit kleiner werdender Abgasmenge das Organ 32 in schliessendem Sinne bewegt wird. Das Signal 42 ist so geschaltet, dass mit grösser werdender Last der Durchströmquerschnitt des Organs 32 verkleinert und mit abnehmender Last vergrössert wird. Die Beeinflussung der Einstellorgane 26 und 29 geschieht in der Weise, dass sie von dem zugehörigen Mengenmessorgan 36 bzw. 37 bei abnehmender Gasmenge in schliessendem Sinne verstellt werden.
Als Lastsignal 42 der Dampfkraftanlage wird beispielsweise die Frischdampfmenge oder auch die elektrische Leistung des Generators 10 verwendet.
Anstelle der Mengenmessung mit Hilfe der Messorgane 36 und 37 ist es nach einer anderen Ausführungsform der Erfindung auch möglich, eine andere, die Leistung der Turbinengruppe repräsentierende Grösse zu messen, z.B. die Drehzahl der betreffenden Gruppe. Weiter ist es möglich, anstelle von zwei Gruppen auch drei Gasturbinengruppen vorzusehen.
Die Schliesszeit des Einstellorgans 32 wird zweckmässig so gewählt, dass sie dem normalen Absinken der Drehzahl der betreffenden Gruppe entspricht, so dass der Druck des dem Brenner zugeführten Gases praktisch konstant bleibt.