DD264955A5

DD264955A5 - Kraftwerksanlage

Info

Publication number: DD264955A5
Application number: DD87310553A
Authority: DD
Inventors: Karl U Schneider
Original assignee: ��`��@��@��k��
Priority date: 1986-12-23
Filing date: 1987-12-16
Publication date: 1989-02-15
Also published as: AU8295987A; DE3644192A1; US4974412A; AU600543B2; DE3644192C2

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Kraftwerksanlage, welche mit Kohle, insbesondere Braunkohle befeuert wird mit einem Grosskraftwerk, welche als Kombinationskraftwerk ausgefuehrt ist und dazu eine Kohlevergasungsanlage, zumindest eine Gasturbinenanlage, zumindest eine Dampfturbinenanlage und eine Stromerzeugungsanlage aufweist. Die Abwaerme der Gasturbinenanlage ist einem Dampfturbinenkreislauf zufuehrbar, der im uebrigen ueber die Kohlevergasungsanlage gefuehrt ist. Die Kohlevergasungsanlage ist fuer einen Brenngas-Mengenstrom ausgelegt, welcher den Bedarf der Gasturbinenanlage um einen Ueberschussbrenngas-Mengenstrom uebersteigt. Dem Kombinationskraftwerk ist in Verbrauchernaehe zumindest ein Satellitenkraftwerk zugeordnet, welches als Gasturbinenkraftwerk mit Stromerzeugungsanlage ausgefuehrt ist. Der Ueberschussbrenngas-Mengenstrom ist in das Satellitenkraftwerk eingefuehrt. Figur

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Kraftwerksanlage, welche insbeuondere mit Kohle oder Braunkohle befeuert wird, mit einem Großkraftwerk, welches als Kombinationskraftwerk ausgeführt ist und dazu eine Kohlevergasungsanlage, zumindest eine Gasturbinenanlage, zumindest eine Dampfturbinenanlago und eine Stromerzeugungsanlage aufweist, wobei die Abwärme der Gasturbinenanlage einem Dampfturbinenkreislauf zuführbar ist, der im übrigen einen Teil des Dampfes durch Ausnutzung der fühlbaren Wärme des in der Kohlevergneungsanlage erzeugten Brenngases bezieht. Als Großkraftwerke bezeichnet man im Rahmen der Erfindung Kraftwerke mit einer Leistung von zumindest 300 MW.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Kombinationskraftwerke des beschriebenen grundsätzlichen Aufbaues sind in verschiedenen Ausführungsformen bekannt (vgl. u.a. „EnergiewirtschaftlicheTagesfragen", 1984, S.80? bis308).

Wegen der Anordnung des Großkraftwerkes und der Kohlevergasungsanlnge an einem Standort ergeben sich erhebliche Vorteile dadurch, daß einerseits fühlbare Wärme des erzeugten Brenngase; in Form von Hochdruckdar.ipf in der Dampfturbinenanlage genutzt und andererseits Niederdruckdampf bzw. Mittoldruckdampf aus der Dampfturbinenanlage zur Trocknung bzw. Vergasung der Kohle bereitgestellt werden kann. Der Gesamtwirkungsgrad einer solchen Kraftwerksanlage sowie die Zuverlässigkeit sind ledoch verbesserungsfähig.

Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung besteht darin, eine Kraftwerksanlage zur Vorfügung tu stellan, womit wirtschaftlich und zuverlässig gearbeitet werden kann.

-2- 264 95S

Darlegung du Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgebe zugrunde, eine Kraftwerksanlaga, insbesondere mit Kohle oder Braunkohle befeuert, mit 6inem Großkraftwerk, welches als Kombinationskraftwerk ausgeführt ist und dazu eine Kohlevergasungsanlage, zumindest «Ine Gasturbine, zumindest eine Gasturbinenanlage, zumindest eine Dampfturbinenanluge und eine Stromerzeugungsanlage aufweist, wobei die Abwärme der Gasturbinenanlage einem Dampfturbinenkreislauf zuführbar ist, der im übrigen einen Teil des Dampfes durch Ausnutzung der fühlbaren Wärme des in der Kohlevergasungsanlage erzeugten Brenngases bezieht so weiter auszubauen, daß ein sehr hoher Ausnutzungsgrad der Brennstoffwarme erzielt wird bei gleichzeitig hohem Anteil an elektrischer Energie.

Dieee Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Kohlevergasungsanlage für einen Brenngas-Mengenstrom ausgelegt ist, welcher den Bedarf der Gasturbinenanlage um qinen Überschußbrenngas-Mengenstrom übersteigt, daß dem Kombinationskraftwerk in Verbrauchernähe zumindest ein Satellitenkraftwerk zugeordnet ist, welches als Gasturbinenkraftwerk mit Stromerzeugungsanlage ausgeführt ist, und daß der Überschußbrenngas-Mengenstrom in das Satellitenkraftwerk eingeführt ist. Ein solches Satellitenkraftwerk ist z. B. für eine Leistung von 30MW ausgelegt. Verbraucher bezeichnet im Rahmen der Erfindung u.a. Städte mit relativ hohem, auf die Flache bezogenem Wärmeenergiebedarf, Industrieanlagen, Treibhauser u. a. Eine optimierte Kohlevergasungsanlage arbeitet dabei mit zirkulierender Wirbelschicht. Nach einer bevorzugten Aueführungeform wird bei der erfindungsgemäßen Kraftwerksanlago die Wärmewirtschaft dadurch verbessert, daß das Satellitenkraftwerk einen Wärmerückgewinnungskreislauf aufweist, der über zumindest einen Abgaswärmetauscher und zumindest einen Luftvorwärmer geführt ist, und daß in dem Luftvorwärmer die Verbrennungsluft für den Überschußbrenngas-Mengenstrom vorwärmbar sowie für den Überschußbrenngas-Mengenstrom ein separater Vorwärmer vorgesehen ist. Der Wärmerückgewinnungskreislauf arbeitet zweckmäßigerweise mit Flüssigmetall z. B. Natrium und/oder Kalium. Im allgemeinen wird man an den Abgaswärmetauscher abgasseitig über zumindest einen weiteren Wärmetauscher einen Heizkreislauf und/ oder einen Dampferzeuger für Industriedampf anschließen.

Erfindungsgemäß wird mit einer verhältnismäßig großen Kohlevergasungsanlage gearbeitet. Solche Kohlevergasungsanlagen lassen sich sehr wirtschaftlich betreiben und so optimieren, daß in bezug auf die Kohlevergasung ein Wirkungsgrad von über 80% erreicht wird. Bei einer so ausgelegten Kohlevergasungsanlage werden außerdem die Zuverlässigkeit und die Verfügbarkeit des Kombinationskraftwerkes durch die eingangs beschriebene Verknüpfung zwischen Kohlovergasungsanlage, Gasturbinenanlage und Dampfturbinenanlage nicht störend beeinflußt. Insbesondere, wenn die Kraftwerksanlage über dl« Kohlevergasung mit Braunkohle befeuert wird, führt die Erhöhung des Braunkohlebedarfes bei der erfindungsgemäßen Kraftwerksanlage über Mengeneffekt zu einer Reduzierung der Brennstoffkosten, insoweit wird das Kombinationskraftwerk dar orfindungtgemeßen Kraftwerkeanlago bevorzugt in Nahe der Braunkohlegrube errichtet. Der Überschußbrenngas· Mengenetrorn kann ohne Schwierigkeiten dem Satellitenkraftwerk zugeführt werden, und zwar mit den Mitteln des Gastransportes über Rohrleitungen. Auf diese Weise lassen sich Entfernungen von 100km und mehr überbrücken. Wird in dem Satellitenkraftwerk ein großer Teil der Gasturbinenabwärme von der Nioderdruckseite auf die Hochdruckseitn übertragen, wie es nach bevorzugter Ausführungsform der Erfindung der Fall ist, so werden Wirkungsgrade erzielt, die etwa gleichgroß wie die de« Kombinationskraftwerks sind. Der Gesamtausnutzungsgrad der Wärme des Brenngases beträgt im Satellitenkraftwerk bei Bereitstellung von Heizwärme etwa 90%, wobei die Stromausbeute um 50% und darüber liegt. Die Satellitenkraftwerke sind umweltfreundliche, einfache und kompakte Anlagen, die ohne weiteres in Stadtnähe errichtet werden können. Sie arbeiten mit hoher Zuverlässigkeit und können mit einem Minimum an Personal betrieben werden.

Ausführungsbelspl·!

im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein AusfOhrungsbeispiel darstellenden Zeichnung ausführlicher erläutert.

Die einzige Figur zeigt dos Schema einer erfindungsgemäßen Kraftwerksanlage.

Die in der Figur dargestellte Kraftwerksanlage wird über Vergasung mit Kohle, Insbesondere Braunkohle, befeuert. Zum grundsätzlichen Aufbau gehört zunächst ein Großkraftwerk 1, welches als Kombinationekraftwerk ausgeführt ist. Es besteht aue einer Kohlevergasungeanlage 2, einer Gasturbinenanlage 3, einer Dampfturbinenanlege 4 und einer Stromerzeugungsanlage 5. Die Abwärme der Gasturbinenanlage 3 ist einem Dampfturbinenkreislauf 6 zuführbar, der im übrigen über die Kohlevergasungsanloge 2 geführt Ist. Die Einzelheit an der Kohlevergasungsanlogen 2 sind nicht gezeichnet. Zweckmäßigerweise arbeitet die Kohlevergasungsanlage 2 mit zirkulierender Wirbelschicht. Die Stromerzeugungeenlaga 6 let durch jeweils einen Generator angedeutet. Die Wärmetauscher 7 In den verschiedenen Kreisen sind durch die üblichen Symbole dargestellt. Es vorsteht lieh, daß eine Luftzerlegungsanlage 8 und eine Gasreinigung integriert sind. Die Gasreinigung wurde aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht gezeichnet. Es versteht sich, ebenfalls, daß die üblichen Pumpen und Gebläse vorgesehen sind. Aus der Kohlevergasungsanloge 2 gelangt das Brenngas über den Wärmetauscher 7 des Dampfturblnenkrelslautes β einerseits zur Verbrennungskammer 9 der Gasturbinenanlage 3, andererseits zu einer abgehenden Leitung 10. Darin kommt zum Ausdruck, daß die Kohievergakungsanlage 2 für einen Brenngas-Mengenstrom ausgelegt Ist, wolcher den Bedarf der Gasturbinenanlage 3 um einen Übprschußbrenngas-Mengenstrom übersteigt.

Dem beschriebenen Kombinationekraftwerk ist an anderer Stelle, nämlich in Verbrauchernähe, ein Satellitenkraftwerk 11 zugeordnet. Ein solches ist gezeichnet. Ein weiteres könnte z. B. bei der abgehenden Leitung 12 anschließen, und so weiter fort. Das Satellitenkraftwerk 111st ein Gasturbinenkraftwerk mit Stromerzeugungsanlage. Der Überschußbrenngas-Mengenstrom ist in dieses Satellitenkraftwerk 11 bzw. in die Satellitenkraftwerke einführbar. Zum Satellitenkraftwerk 11 gehört eine Brennkammer 13 für die Verbrennung dos Brenngases, von wo eine Leitung 14 zu der Gasturbinenanlage 15 geführt Ist. Von der StromerzeugunQsanlage iut ein Generator 16 angedeutet. Auf der anderen Saite arbeitet die Gasturbinenanlage 16 auf ein Gebläse 17, mit dem Luft der Brennkammer 13 zugeführt wird. Diese Luft erfährt eine Vorwärmung. Dazu besitzt das Satellitenkraftwerk 11 elnep Wärmerückgewinnungskreislauf 18, der über zumindest einen Abgaswärmetauscher 19 und zumindest einen Luftvorwärmer 20 geführt ist, der die üblichen Einrichtungen aufweist. In den Luftvorwärmer 20 wird die Verbrennungsluft für den Überschußbrenngas-Mengenstroin eingeführt und vorgewärmt. Der

Wärmerückgewinnungskroislauf 18 wird mit Flüssigmetall, z. B. Natrium und/oder Kalium, betrieben. An den Abgaswärmetauscher 19 schließt sich abgasseitig ein weiterer Wärmetauscher 21 für einen Heizkreislauf 22 an. Hier geht die Leitung 23 zum Wärmeverbraucher, die Leitung 24 kommt vom Wärmeverbraucher zurück. Da die ausgekoppelte Wärme lediglich der Abwärme der Gasturbinenanlage 15 entnommen wird, ergibt sich kein Einfluß auf die elektrische Leistung bei Änderung der Wärmelieferung. Wegen des hohen Wirkungsgrades und der Forderung jederzeit Fernwärme liefern zu können, wird man die Gasturbinenanlage 1Q in der Grundlast fahren, was wiederum einen günstigen Einfluß auf die Verfügbarkeit hat. Wegen des hohen Gesamtausniitzungsgrades des Brennstoffes wird Primärenergie eingespart. Im übrigen kommt in den Satellitenkraftwerken 11 ein schadstoffarmes Brenngas zum Einsatz, wodurch ciie Umweltbelastung minimiert wird.

Claims

1. Kraftwerksanlage, insbesondere mit Kohle oder Braunkohle befeuert, mit einem Großkraftwerk, welches als Kombinati^nskraftwerk ausgeführt ist und dazu eine Kohlevergasungsanlage, zumindest eine Gasturbinenanlage, zumindest eine Dampfturbinenanlage und eine Stromerzeugungsanlage aufweist, wobei die Abwärme der Gasturbinenanlage einem Dampfturbinenkreislauf zuführbar ist, der im übrigen einen Teil des Dampfes durch Ausnutzung der fühlbaren Wärme des in der Kohlevergasungsanlage erzeugten Brenngases bezieht, dadurch gekennzeichnet, daß die Kohlevergasungsanlage (2) für einen Brenngas-Mengenstrom ausgelegt ist, welcher den Bedarf der Gasturbinenanlage (3) um einen Überschußbrenngas-Mengenstrom übersteigt, daß dem Kombinationskraftwerk in Verbrauchernähe zumindest ein Satellitenkraftwerk (11) zugeordnet ist, welches als Gasturbinenkraftwerk (15) mit Stromerzeugungsanlage bzw. Generator {16) ausgeführt ist, und daß der Überschußbrenngas-Mengenstrom in das Satellitenkraftwerk (11) eingeführt ist.

2. Kraftwerksanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kohlevergasungsanlage (2) mit zirkulierender Wirbelschicht arbeitet.

3. Kraftwerksanlage nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Satellitenkraftwerk (11) einen Wärmerückgewinnungskreislauf (18) aufweist, der über zumindest einen Abgaswärmetauscher (19) und zumindest einen Luftvorwärmer (20) geführt ist, und daß in den Luftvorwärmer (20) die Verbrennungsluft für oen Überschußbrenngas-Mencienstrom vorwärmbar sowie für den Überschußbrenngas-Mengenstrom ein separater Vorwärmer vorgesehen ist.

4. Kraftwerksanlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmerückgewinnungskreislauf (18) mit Flüssigmetall, beispielsweise Natrium und/oder Kalium, arbeitet.

5. Kraftwerksanlage nach einem der Ansprüche 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß an den Abgaswärmetauscher (19) cbgasseitig über zumindest einen weiteren Wärmetauscher (21) ein Heizkreislauf (22) und/oder ein Dampferzeuger angeschlossen ist.

Hierzu 1 Seite Zeichnung