DD232738A5

DD232738A5 - Verfahren zur gleichzeitigen erzeugung von waerme- und elektroenergie

Info

Publication number: DD232738A5
Application number: DD85272443A
Authority: DD
Inventors: Istvan Papp; Zoltan Belcsak; Bela Wenzel; Geza Takacsy; Zoltan Vadas
Original assignee: ��@��k��
Priority date: 1984-01-11
Filing date: 1985-01-07
Publication date: 1986-02-05
Also published as: IT8519058A0; IT1183096B; US4677307A; GB2152592A; HU202958B; CH667898A5; NL8500058A; IT8519058A1; HUT41490A; JPS60156914A; DE3447879A1; GB8500754D0; FR2557922A1; CS6285A2

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur gleichzeitigen Erzeugung von Waerme- und Elektroenergie und bedarfsgerechter Lieferung von Waermeenergie insbesondere fuer Kombi-Zyklus-Industriekraftwerken (Gas-Dampf-Kraftwerken). Das Wesen der Erfindung besteht darin, dass der im Zeitraum ohne Waermeenergiebedarf durch einen Kuehlturm gekuehlte Kondensator einer Dampfturbine im Zeitraum mit Waermeenergiebedarf unter einer teilweisen oder voelligen Abschaltung des Kuehlturmes mit einer zur Waermeenergielieferung erforderlichen hoeheren Temperatur betrieben wird, wobei sich die daraus ergebende Abnahme und Leistung der Dampfturbine durch eine Erhoehung der Dampfproduktion und der Dampfparameter des Gasturbinen-Abwaermerueckgewinnungskessels mit Hilfe einer Zusatzfeuerung kompensiert wird. Durch die Erfindung werden bei guenstigem spezifischem Waermeverbrauch und einer optimalen Ausnutzung der Abwaerme eine Senkung der Investitionskosten und eine stabile Elektroenergieerzeugung in Kraftwerken mit gekoppelten Waerme- und Elektroenergieerzeugung erzielt.

Description

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. In den dazugehörigen Zeichnungen zeigen:

Fig. 1: das Prinzipschema eines zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeigneten Kombi-Zyklus-Kraftwerkes, Fig.2: das Prinzipschema eines mit einem Abwärmerückgewinnungskessel oder einem anderen Dampfkessel ergänzten

Kraftwerkes nach Fig. 1, Fig.3: das Prinzipschema eines mit dem Dampf von Abwärmerückgewinnungskesseln oder anderen Dampfkesseln betriebenen Dampfturbinen-Kraftwerkes.

In Fig. 1 ist das Prinzipschema eines Gas-Dampf-Kraftwerkes (Kombi-Zyklus-Kraftwerkes) dargestellt, das zur Durchführung einer möglichen Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignet ist. Dieses Kraftwerk besteht aus einer Gasturbine 1, die einen elektrischen Generator 2 antreibt, wobei die entstehenden Abgase in einem Abwärmerückgewinnungskessel 3 zur Dampferzeugung ausgenutzt werden. Durch diesen Dampf wird eine Dampfturbine 4 angetrieben, an die zur Erzeugung von Elektroenergie ein Generator 5 angeschlossen ist. Der Kondensator 6 der Dampfturbine 4 mit bestimmter Leistung N wird im Zeitraum ohne Wärmeenergiebedarf durch einen Kühlturm 7 gekühlt, während es in einem Zeitraum m itWärmeenergiebedarf unter teil weiser oder völliger Ausschaltung des Kühlturmes 7 an einen Wärmeverbraucher 9 angeschlossen ist und das Heizwasser in einem Dampf-Wasser-Wärmeaustauscher 10 je nach Bedarf weiter erwärmt wird. Der Kondensator 6 wird dabei zweckmäßigerweise mit einer für die Heizung erforderlichen höheren Temperatur betrieben. Die sich daraus ergebende Verringerung der Expansion des Dampfes wird im Zeitraum mit Wärmeenergiebedarf (Wärmelieferung) durch eine am Abwärmerückgewinnungskessel 3 der Gasturbine 1 vorgesehene Zusatzfeuerung 11 kompensiert, wodurch der Kessel 3 mehr Dampf mit höheren Dampfparametern (Druck, Temperatur) erzeugt, so daß die Leistung der Dampfturbine 4 nicht abnimmt.

Bei der erfindungsgemäßen Lösung nach Fig. 2 ist auf der Dampfseite ein weiterer Abwärmerückgewinnungskessel oder ein anderer Dampfkessel 8 zwischengeschaltet. Dieser zusätzliche Kessel 8 verbessert die Dampfbilanz des Systems und erhöht die Heizkapazität. Die in Fig. 1 erläuterte Schaltung und Betriebsweise ändert sich nur insofern, daß im Falle eines großen Dampfüberschusses die Möglichkeit besteht, auch eine weitere Dampfturbine 4' und einen weiteren elektrischen Generator 5' einzusetzen, die in Fig. 2 mit gestrichelter Linie angedeutet sind. Im Zeitraum ohne Wärmeenergiebedarf kann die Gasturbine 1 sogar abgestellt werden, wodurch sich der Dampfüberschuß verringert. Damit nimmt aber auch die elektrische Leistung ab. Wenn die Möglichkeit besteht, die fehlende elektrische Energie aus anderen Quellen zu ersetzen, kann die Gasturbine 1 als Notreserve dienen. Die Deckung eines erhöhten Wärmeenergiebedarfes bzw. die Kompensation der sich daraus ergebenden Leistungsabnahme der Dampfturbine 4 kann auch hier durch eine Zusatzfeuerung 11 an den Abwärmerückgewinnungskessel und/oder anderen Dampfkesseln 3; 8 sichergestellt werden.

Fig.3 zeigt eine Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens, bei der keine Gasturbine vorhanden ist und der benötigte Dampf von einem oder mehreren Abwärmerückgewinnungskesseln und/oder anderen Dampfkesseln 8 erzeugt wird. Die elektrische Energie wird durch einen an eine Dampfturbine 4 angeschlossenen elektrischen Generator 5 erzeugt. Die Lieferung von Wärmeenergie erfolgt hier ebenfalls über den Kondensator 6 mit erhöhter Temperatur, unter teilweise oder völliger Abschaltung des Kühlturmes 7. Die Expansionsabnahme wird durch eine erhöhte Dampfproduktion und erhöhte Dampfparameter der Abwärmerückgewinnungskessel und/oder der anderen Dampfkessel 8 kompensiert, wobei diese erhöhten Parameter erforderlichenfalls durch die an den Kesseln 8 vorgesehenen Zusatzfeuerungen 11 sichergestellt werden. Die weiteren Elemente des Systems stimmen mit den Elementen in Fig. 1 überein

Die wichtigsten Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens sind die folgenden:

— günstiger spezifischer Wärmeverbrauch

— optimale Ausnutzung der Abwärme, sowohl im Winter als auch im Sommer

— Senkung der Investitionskosten durch Anwendung von Zusatzfeuerungen

— Gewährleistung einer stabilen elektrischen Leistung bei Kraftwerken mit gekoppelter Wärme- und Elektroenergieerzeugung.

Claims

1. Verfahren zur gleichzeitigen Erzeugung von Wärme- und Elektroenergie und bedarfsgerechter Lieferung von Wärmeenergie in Kraftwerken mit wenigstens einem durch eine Gasturbine angetriebenen elektrischen Generator, einem an die Gasturbine angeschlossenen Abwärmerückgewinnungskessel und einem durch eine Dampfturbine angetriebenen elektrischen Generator, wobei die Dampfturbine im Zeitraum ohne Wärmeenergiebedarf durch die Kühlung ihres Kondensators mittels Kühlturm eine bestimmte Leistung N liefert, dadurch gekennzeichnet, daß im Zeitraum mit Wärmeenergiebedarf der Kondensator (6) unter einer teilweisen oder völligen Ausschaltung des Kühlturmes (7) mit einer zur Wärmeenergielieferung notwendigen höheren Temperatur betrieben wird, und die sich daraus ergebende Abnahme der spezifischen Dampfexpansion und Leistung der Dampfturbine (4) durch eine Erhöhung der Dampfproduktion und der Dampfparameter des Gasturbinen-Abwärmerückgewinnungskessels (3) mit Hilfe einer Zusatzfeuerung (11) kompensiert wird.

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Patentansprüche:

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Versorgung des Wärmeenergiebedarfes an der Dampfturbine (4) und/oder an einem Wärmetauscher (10) wenigstens ein weiterer Abwärmerückgewinnungskessel und/oder ein anderer Dampfkessel (8) angeschlossen ist, dessen Dampfproduktion bzw. Dampfparameter erforderlichenfalls durch eine Zusatzfeuerung (11) erhöht wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 zur gleichzeitigen Erzeugung von Wärme- und Elektroenergie und bedarfsgerechter Wärmeenergielieferung in Kraftwerken mit wenigstens einem Abwärmerückgewinnungskessel und/oder einem anderen Dampfkessel, einer Dampfturbine und wenigstens einem durch eine Dampfturbine angetriebenen elektrischen Generator, wobei die Dampfturbinen im Zeitraum ohne Wärmeenergiebedarf durch Kühlung ihres Kondensators mittels Kühlturm eine bestimmte Leistung N liefert, dadurch gekennzeichnet, daß im Zeitraum mit Wärmeenergiebedarf der Kondensator (6) unter einer teilweisen oder völligen Ausschaltung des Kühlturmes (7) mit einer zur Wärmeenergielieferung notwendigen höheren Temperatur betrieben wird, und die sich daraus ergebende Abnahme der spezifischen Dampfexpansion und Leistung der Dampfturbine (4) durch die Erhöhung der Dampfproduktion und der Dampfparameter des Abwärmerückgewinnungskessels und/oder des anderen Darnpfkeseis (8) mit Hilfe einer Zusatzfeuerung (11) kompensiert wird.

Hierzu 3 Seiten Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur gleichzeitigen Erzeugung von Wärme- und Elektroenergie mit bedarfsgerechter Lieferung von Wärmeenergie insbesondere für Kombi-Zyklus-Kraftwerke (Gas-Dampf-Kraftwerke).

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Dampfkraftwerke für eine gekoppelte Wärme- und Elektroenergieerzeugung (sogenannte Kogenerationskraftwerke) sind bereits bekannt und bestehen im allgemeinen aus Dampfkesseln, die mit verschiedenartigen Brennstoffen beheizt werden, und aus Gegendruck- bzw. Entnahme-Kondensation-Dampfturbogeneratoren. Es sind auch Kraftwerke bekannt, die durch den Dampf aus Abwärmerückgewinnungskesseln (Abhitzekessel) von z.B. Induatrieöfen betrieben werden und die sowohl den Elektroenergie- als auch den Wärmebedarf einer Industrieanlage mit hohem Wirkungsgrad decken.

Es sind weiterhin die sogenannten Kombi-Zyklus-Kraftwerke (Gas-Dampf-Kraftwerke) bekannt, die aus einer Gasturbine mit angeschlossenem Abwärmerückgewinnungskessel angetrieben wird. Sowohl die Gasturbine als auch die Dampfturbine treiben jeweils einen elektrischen Generator an. Diese Kraftwerke werden allerdings zur Lieferung von Wärmeenergie weniger eingesetzt.

Für die erwähnten Lösungen ist es kennzeichnend, daß bei Wärmelieferung die elektrische Leistung des Kraftwerkes gerade in einem solchen Zeitraum abnimmt, wo es nicht erwünscht ist. Ein weiterer Nachteil solcher Kraftwerke besteht darin, daß sie die optimale Verwertung des Dampfes von den in den Industrieanlagen oft vorhandenen Abwärmerückgewinnungskesseln nicht lösen können und die wärmetechnischen und wirtschaftlichen Vorteile, die durch die Zusatzfeuerung bei Abwärmerückgewinnungskesseln erzielt werden können, nicht ausnutzen.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist die Beseitigung der aufgezeigten Mängel, wobei durch die vorgeschlagene Lösung eine wirtschaftliche Elektro- und Wärmeenergieerzeugung in Industriekraftwerken erreicht wird.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein kombiniertes Verfahren zu enwickeln, das die Vorteile des kombinierten Zyklusses mit Cogeneratoren und der Abwärmerückgewinnung mit Zusatzfeuerung vereinigt.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß in einem Zeitraum mit Wärmeenergiebedarf der Kondensatorder Dampfturbine durch teilweise oder völlige Abschaltung des Kühlturmes mit einer zur Wärmeenergielieferung notwendigen höheren Temperatur betrieben wird, wobei die sich daraus ergebende Abnahme der spezifischen Dampfexpansion und Leistung der Dampfturbine durch eine Erhöhung der Dampfparameter und -! lisiung der Abwärmerückgewinnungskessel und/oder anderer Dampfkessel mit Hilfe einer Zusatzfeuerung kompensiert wird.

des Wärmebedarfes an einem Wärmetauscher neben dem AbwarmeruckgewinnungskessefderOampfturbine auch weitere Abwärmerückgewinnungskessel und andere Dampfkessel in das System eingeschaltet, deren Dampfparameter bzw. Dampfproduktion notwendigenfalls durch Zusatzfeuerung erhöht werden.