DD296733A5 - DEHUIT STEAM GENERATORS FOR A GAS AND STEAM TURBINE POWER PLANT - Google Patents
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Abstract
Bei einem Abhitzedampferzeuger fuer ein Gas- und Dampfturbinenkraftwerk besteht die Gefahr, dasz bei Zuruecknahme der Leistung der Gasturbine die Heizleistung im Hochtemperaturbereich staerker zurueckgeht als im Niedertemperaturbereich. Durch dieses Ungleichgewicht in der Heizleistung besteht die Gefahr, dasz die Economiser-Heizflaechen und Speisewasservorwaerm-Heizflaechen ausdampfen koennen. Hierzu sieht die Erfindung vor, dasz die Economiser-Heizflaechen (46) in Stroemungsrichtung der Gasturbinenabgase vor den Niederdruckverdampfer-Heizflaechen (50) angeordnet sind und ausgangsseitig sowohl an den Hochdruckverdampfer-Heizflaechen (44) als auch ueber eine Ausgleichsleitung mit einem Reduzierventil (70) an einen den Zwischenueberhitzer-Heizflaechen (40) dampfseitig vorgeschalteten Mitteldruck-Wasser-Dampf-Trenngefaesz (72) angeschlossen sind. FigurIn a heat recovery steam generator for a combined cycle power plant, there is the danger that, when the power of the gas turbine is reduced, the heating power in the high-temperature range will be greater than in the low-temperature range. Due to this imbalance in the heating power, there is the danger that the economizer heating surfaces and feedwater pre-heating surfaces can evaporate. For this purpose, the invention provides that the economizer Heizflaechen (46) in the flow direction of the gas turbine exhaust gases before the Niederdruckverdampfer-Heizflaechen (50) are arranged and on the output side both the Hochdruckverdampfer Heizflaechen (44) and via a compensation line with a reducing valve (70) are connected to a medium pressure water-Dampf-Trenngefaesz (72) upstream of the Zwischenueberhitzer-Heizflaechen (40) on the steam side upstream. figure
Description
Hierzu 1 Seite ZeichnungFor this 1 page drawing
Die Erfindung bezieht sich auf einen Abhitzedampferzeuger für ein Gas- und Dampfturbinenkraftwerk mit Hochdrucküberhitzer-Heizflächen, Zwischenüberhitzer-Heizflächen, Hochdruckverdampfer-Heizflächen, Niederdrucküberhitzer-Heizflächen, Niederdruckverdampfer-Heizflächen und Economiser-Heizflächen.The invention relates to a heat recovery steam generator for a gas and steam turbine power plant with high pressure superheater heating surfaces, reheater heating surfaces, high pressure evaporator heating surfaces, low pressure superheater heating surfaces, low pressure evaporator heating surfaces and economizer heating surfaces.
Gas- und Dampfturbinenkraftwerke enthalten üblicherweise einen in der Abgasleitung hinter der Gasturbine eingebauten Abhitzedampferzeuger. In diesen Abhitzesdampferzeugern wird die fühlbare Wärme der die Gasturbine verlassenden Abgase zur Dampferzeugung herangezogen. Mit dem erzeugten Dampf wird ein Dampfturbinenkraftwerk betrieben. In dem Weg durch den Abhitzedampferzeuger geben die heißen Abgase der Gasturbine ihre Wärme an die diversen im Abhitzedeampferzeuger eingebauten Heizflächen ab. Um die dort bei unterschiedlichen Temperatumiveaus anfallende Wärme optimal ausnutzen zu können, sind diese Heizflächen oft in Speisewassevorwärmer-Heizflächen, Economiser-Heizflächen, Niederdruckverdampfer-Heizflächen, Niederdrucküberhitzer-Heizflächen, Hochdruckverdampfer-Heizflächen, Zwischenüberhitzer-Heizflächen und Hochdrucküberhitzer-Heizflächen unterteilt und entsprechend der jeweils erforderlichen Betriebstemperatur mehrzum heißeren oder mehr zum kühleren Ende des Abhitzeverdampferzeugers hin angeordnet.Gas and steam turbine power plants usually contain a built-in exhaust pipe behind the gas turbine heat recovery steam generator. In these heat recovery steam generators, the sensible heat of the exhaust gas leaving the gas turbine is used to generate steam. With the generated steam, a steam turbine power plant is operated. In the way through the heat recovery steam generator, the hot exhaust gases of the gas turbine give off their heat to the various heating surfaces installed in the heat recovery steam generator. In order to make optimum use of the heat produced there at different temperature levels, these heating surfaces are often subdivided into feedwater preheater heating surfaces, economiser heating surfaces, low-pressure evaporator heating surfaces, low-pressure superheater heating surfaces, high-pressure evaporator heating surfaces, reheater heating surfaces and high-pressure superheater heating surfaces required operating temperature more hotter or more towards the cooler end of Abhitzeverdampferzeugers out.
Auch ist es bekannt, am Ausgang der Verdampferheizflächen der jeweiligen Druckstufen sogenannte Wasser-Dampf-Trenngefäße, meist in Form von Dampftrommeln oder sogenannten Flaschen, anzuschließen. In diesen wird das aus den Verdampferheizflächen ausströmende Wasser-Dampf-Gemisch in Wasser und Dampf getrennt. Der Dampf gelangt vom oberen Ende des jeweiligen Wasser-Dampf-Trenngefäßes in die nachgeschalteten Überhitzer-Heizflächen. Das Wasser wird über eine Umwälzpumpe vom unteren Ende des jeweiligen Wasser-Dampf-Trenngefäßes abgezogen und erneut wieder in die jeweilige Verdampferheizflächen zurückbefördert.It is also known to connect so-called water-steam separating vessels, usually in the form of steam drums or so-called bottles, at the outlet of the evaporator heating surfaces of the respective pressure stages. In these, the effluent from the evaporator heating water-steam mixture is separated into water and steam. The steam passes from the upper end of each water-steam separation vessel in the downstream superheater heating surfaces. The water is withdrawn via a circulating pump from the lower end of the respective water-steam separation vessel and again transported back into the respective evaporator heating surfaces.
Wird die Leistung eines solchen Gas- und Dampfturbinenkraftwerks zurückgenommen, so hat das zur Folge, daß die Menge der Gasturbinenabgase weniger stark abnimmt als ihre Temperatur. Das wiederum hat zur Folge, daß die im Hochdruckbereich erzeugte Dampfmenge wesentlich stärker zurückgeht als die im Niederdruckbereich erzeugte Dampfmenge. Gleichzeitig nimmt die im unteren Temperaturbereich, das heißt für die Vorwärmung des Speisewassers, zur Verfügung stehende Wärmemenge nur wenig ab. Das relativ große Wärmeangebot im Mittel- und Niedertemperaturbereich kann dann in Verbindung mit der infolge der verringerten Frischdampfmenge verminderten Speisewasserflusses zu Ausdampfungen in den Economiser- und Niederdruckvorwärmer-Heizflächen führen, die diese gefährden und daher höchst unerwünscht sind. Gleichzeitig steigt die Abgastemperatur hinter dem Abhitzedampferzeuger bei gleichzeitiger Verschlechterung des Anlagewirkungsgrades auf extrem hohe Werte.If the power of such a combined cycle power plant is withdrawn, this has the consequence that the amount of gas turbine exhaust gases decreases less than their temperature. This in turn has the consequence that the amount of steam generated in the high pressure area decreases much more than the amount of steam generated in the low pressure area. At the same time, the amount of heat available in the lower temperature range, that is to say for the preheating of the feedwater, decreases only slightly. The relatively large heat supply in the medium and low temperature range can then lead to evaporations in the economizer and low pressure preheater heating surfaces in conjunction with the reduced as a result of the reduced steam quantity of fresh water flow, which jeopardize this and are therefore highly undesirable. At the same time, the exhaust gas temperature behind the heat recovery steam generator rises to extremely high values, with a simultaneous deterioration of the system efficiency.
Um ein Ausdampfen der Economiser-Heizflächen im Teillastbereich zu vermeiden, wurde die Economiser-Austrittstemperatur bisher auf einen sehr niedrigen Auslegungswert festgelegt und die Economiser-Heizflächen nahe dem kühlen Ende desIn order to avoid vaporization of the economiser heating surfaces in the part-load range, the economizer outlet temperature has been set to a very low design value and the economizer heating surfaces near the cool end of the
Abhitzedampferzeugers, das heißt(in Strömungsrichtung der Gasturbinenabgase noch hinter den Niederdruckverdampfer-Heizflächen, eingebaut. Die sich daraus ergebende Verminderung der maximal erzeugbaren Frischdampfmenge wurde in Kauf genommen.Heat recovery steam generator, that is (installed in the flow direction of the gas turbine exhaust gases still behind the low-pressure evaporator heating surfaces. The resulting reduction in the maximum producible steam amount was accepted.
Es ist auch bekannt, das Ausdampfen der Speisewasservorwärm-Heizflächen im Teillastbereich dadurch zu vermeiden, daß man im Abhitzedampferzeuger einen Gasbypass vorsieht, durch den die Gasturbinenabgase an diesen Heizflächen vorbei ins Freie entlassen werden können. Auch diese Maßnahme ist mit einem Verzicht auf die maximale Ausnutzung der in den Gasturbinenabgasen steckenden thermischen Energie verbunden.It is also known to avoid the evaporation of the feedwater pre-heating heating surfaces in the partial load range by providing a gas bypass in the heat recovery steam generator through which the gas turbine exhaust gases can be discharged past these heating surfaces into the open. Also, this measure is connected with a waiver of the maximum utilization of stuck in the gas turbine exhaust thermal energy.
Schließlich hat man in solchen Teillastsituationen schon das Speisewasser in den Speisewasservorwärm-Heizflächen höherer Geschwindigkeit umgewälzt, um ein Ausdämpfen der Speisewasservorwärm-Heizflächen in solchen Teillastsituationen zu vermeiden. Diese Maßnahme ist nur in engen Grenzen praktikabel und bietet keinen Schutz für die Economiser-Heizflächen. Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Weg zu weisen, wie die Economiser-Heizflächen im Nennlastbetrieb auf eine optimale Betriebstemperatur geregelt werden können und wie bei Teillastbetrieb dennoch ein Ausdampfen der Economiser-Heizflächen vermieden werden kann.Finally, in such partial load situations, the feed water has already been circulated in the feedwater pre-heating heating surfaces of higher speed in order to avoid steaming out of the feedwater pre-heating heating surfaces in such partial load situations. This measure is practicable only within narrow limits and offers no protection for the economiser heating surfaces. The invention is therefore based on the object to show a way how the economizer heating surfaces can be controlled in nominal load operation to an optimum operating temperature and how at partial load operation nevertheless evaporation of the economizer heating surfaces can be avoided.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung sind den Ansprüchen 2 bis 7 zu entnehmen.This object is solved by the features of claim 1. Further advantageous embodiments of the invention can be found in claims 2 to 7.
Dadurch, daß die Economiser-Heizflächen erfindungsgemäß in Strömungsrichtung der Gasturbinenabgase vor den Niederdruckverdampfer-Heizflächen angeordnet sind und ausgangsseitig sowohl an den Hochdruckverdampfer-Heizflächen als auch über eine Ausgleichsleitung mit einem Reduzierventil an eine den Zwischenüberhitzer-Heizflächen dampfseitig vorgeschalteten Mitteldruck-Wasser-Dampf-Trenngefäß angeschlossen sind, wird erreicht, daß die Austrittstemperatur des Economisers bei Nennlast auf ein Niveau angehoben wird, der es den nachfolgenden Verdampfer-Heizflächen ermöglicht, vermehrt Dampf zu erzeugen. Zugleich wird aber ein Ausdampfen dieser Economiser-Heizflächen bei Teillastbetrieb dadurch vermieden, daß über die Ausgleichsleitung mit dem Reduzierventil dafür gesorgt wird, daß im Teillastbetrieb vermehrt Wasser durch den Economiser transportiert werden kann, wobei die überschüssige Wassermenge über die Ausgleichsleitung durch bloßes Öffnen des Reduzierventils in das den Zwischenüberhitzer-Heizflächen dampfseitig vorgeschaltete Mitteldruck-Wasser-Dampf-Trenngefäß weitergegeben werden kann. Diese überschüssige Wassermenge erzeugt dort vermehrt Dampf, der in den Zwischenüberhitzer-Heizflächen aufgeheizt und als Mitteldruckdampf eingesetzt werden kann.Characterized in that the economizer heating surfaces are arranged according to the invention in the flow direction of the gas turbine exhaust gases before the low-pressure evaporator heating surfaces and the output side both the high-pressure evaporator heating surfaces as well as a compensation line with a reducing valve to the intermediate superheater heating surfaces upstream steam side medium-pressure water-steam separation vessel are connected, it is achieved that the outlet temperature of the economizer is raised at nominal load to a level that allows the subsequent evaporator heating surfaces to generate more steam. At the same time, however, evaporation of these economizer heating surfaces at partial load operation is avoided by providing the equalization line with the reducing valve to allow water to be transported through the economizer at part load, with the excess amount of water passing through the equalization line by merely opening the reducing valve that the intermediate superheater heating surfaces upstream steam side upstream medium-pressure water-steam separation vessel can be passed. This excess amount of water generated there increasingly steam, which can be heated in the reheater heating surfaces and used as medium pressure steam.
In besonders vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung können die Economiser-Heizflächen und die Niederdrucküberhitzer-Heizflächen im gleichen Temperaturbereich des Abhitzedampferzeugers eingebaut sein. Durch diese Maßnahme wird die Austrittstemperatur des Speisewassers am Ausgang der Economiser-Heizflächen auf einen Wert angehoben, der es später den Hochdruckverdampfer-Heizflächen ermöglicht, in maximalen Mengen Dampf zu erzeugen.In a particularly advantageous embodiment of the invention, the economizer heating surfaces and the low-pressure superheater heating surfaces can be installed in the same temperature range of the heat recovery steam generator. By doing so, the exit temperature of the feedwater at the exit of the economizer heating surfaces is raised to a value that later allows the high pressure evaporator heating surfaces to generate steam in maximum amounts.
In besonders zweckmäßiger Weiterbildung der Erfindung kann das Mitteldruck-Wasser-Dampf-Trenngefäß wasserseitig über eine Ablaufleitung mit einem Reduzierventil an einen den Niederdrucküberhitzer-Heizflächen dampfseitig vorgeschalteten Niederdruck-Wasser-Dampf-Trenngefäß angeschlossen sein. Durch diese Maßnahme wird erreicht, daß im Mitteldrucksystem überschüssiges Wasser in das Niederdruck-Wasser-Dampf-Trenngefäß durch Öffnen des Reduzierventils in der Ablaufleitung abgeleitet werden kann und wiederum dort für vermehrte Dampferzeugung sorgt.In a particularly advantageous embodiment of the invention, the medium-pressure water-steam separation vessel can be connected on the water side via a drain line with a reducing valve to the low pressure superheater heating surfaces steam side upstream low-pressure water-steam separation vessel. By this measure it is achieved that in the medium pressure system excess water can be discharged into the low-pressure water-steam separation vessel by opening the reducing valve in the drain line and in turn there ensures increased steam production.
Weitere Einzelheiten der Erfindung werden anhand eines in der Figur dargestellten Ausführungsbeispiels erläutert. Es zeigt: Die Figur eine schematische Darstellung der Anordnung und Schaltung der einzelnen Heizflächen im Abhitzedampferzeuger eines Gas- und Dampfturbinenkraftwerks.Further details of the invention will be explained with reference to an embodiment shown in the figure. It shows: The figure is a schematic representation of the arrangement and circuit of the individual heating surfaces in the heat recovery steam generator of a combined cycle power plant.
In der schematischen Darstellung der Figur erkennt man den Aufbau des erfindungsgemäßen Gas- und Dampfturbinenkraftwerks 1, bestehend aus einem Gasturbinenkraftwerksteil 2 und einem Dampfturbinenkraftwerksteil 4. Der Gasturbinenkraftwerksteil 2 umfaßt eine Gasturbine 6, einen von der Gasturbine angetriebenen Luftverdichter 8 und Generator 10 sowie eine zwischen Luftverdichter und Gasturbine angeordnete Brennkammer 12 mit einer separaten Brennstoffzuführung 14 und einer Abgasleitung 16 für die Abgase der Gasturbine 6. Diese Abgasleitung 16 ist an den Abhitzedampferzeuger 18 des Dampfturbinenkraftwerksteils 4 angeschlossen. Der Dampfturbinenkraftwerksteil 4 umfaßt den Abhitzedampferzeuger 18, eine dampfseitig am Abhitzedampferzeuger angeschlossene dreigehäusige Dampfturbine 20 mit einem Hochdruckteil 22, einem Mitteldruckteil 24 und einem Niederdruckteil 26 und einen auf der gleichen Welle 28 sitzenden Generator 30. Ausgangsseitig ist am Niederdruckteil 26 der Dampfturbine 20 ein Kondensator 32 angeschlossen, welcher über eine Kondensatleitung 34 und eine Kondensatpumpe 36 an einen Speisewasserbehälter 38 angeschlossen ist. Im Abhitzedampferzeuger 18 sind von der heißen zur kalten Seite hin nacheinander die nachfolgenden Heizflächen angeordnet: Am heißen Ende sind im gleichen Temperaturniveau Zwischenüberhitzer-Heizflächen 40 und Hochdrucküberhitzer-Heizflächen 42 angeordnet, ihnen folgen Hochdruckverdampfer-Heizflächen 44 und diesen wiederum Economiser-Heizflächen 46 und Niederdrucküberhitzer-Heizflächen 48, die beide ebenfalls im gleichen Temperaturniveau angeordnet sind. Diesen wiederum folgen Niederdruckverdampfer-Heizflächen 50 und diesen wiederum Speisewasservorwärm-Heizflächen 52. Die Hochdruck- und Niederdruckverdampfer-Heizflächen sind eingangsseitig und ausgangsseitig an je einem Wasser-Dampf-Trenngefäß—im Ausführungsbeispiel je einer Dampftrommel 54,56-angeschlossen. An der unteren Abzugsleitung einer jeden Dampftrommel 54, 56 sorgt je eine Umwälzpumpe 58,60 dafür, daß das Speisewasser von der jeweiligen Dampftrommel in die zugehörige Verdampfer-Heizfläche und wieder in dieselbe Dampftrommel zurückbefördert wird.The gas turbine power plant part 2 comprises a gas turbine 6, an air compressor 8 driven by the gas turbine and a generator 10 and an air compressor between the compressor and the gas turbine power plant part 2 and gas turbine arranged combustion chamber 12 with a separate fuel supply 14 and an exhaust pipe 16 for the exhaust gases of the gas turbine 6. This exhaust pipe 16 is connected to the heat recovery steam generator 18 of the steam turbine power plant part 4. The steam turbine power plant part 4 includes the heat recovery steam generator 18, a steam side connected to the heat recovery steam generator three-engine steam turbine 20 with a high pressure part 22, a medium pressure part 24 and a low pressure part 26 and a seated on the same shaft 28 generator 30. On the output side is at the low pressure part 26 of the steam turbine 20, a capacitor 32nd connected, which is connected via a condensate line 34 and a condensate pump 36 to a feedwater tank 38. In the heat recovery steam generator 18, the following heating surfaces are arranged successively from the hot to the cold side: At the hot end, reheater heating surfaces 40 and high pressure superheater heating surfaces 42 are arranged at the same temperature, followed by high pressure evaporator heating surfaces 44 and, in turn, economizer heating surfaces 46 and low pressure superheaters -Heizflächen 48, both of which are also arranged at the same temperature level. These in turn are followed by low-pressure evaporator heating surfaces 50 and these in turn feedwater pre-heating surfaces 52. The high-pressure and low-pressure evaporator heating surfaces are each connected on the input side and output side to a water-steam separation vessel-in each case one steam drum 54, 56. At the lower discharge line of each steam drum 54, 56 each provide a circulating pump 58,60 ensure that the feed water is conveyed back from the respective steam drum in the associated evaporator heating surface and back into the same steam drum.
Der Speisewasserbehälter 38 ist über eine Speisewasserumwälzpumpe 62 mit nachgeschaltetem Regelventil 63 mit den Speisewasservorwärm-Heizflächen 52 verbunden, wobei diese Speisewasservorwärm-Heizflächen ausgangsseitig wiederum über ein weiteres Regelventil 65 in den Speisewasserbehälter 38 münden. Außerdem ist der Speisewasserbehälter 38 über eine mit einer Speisewasserpumpe 4 mit nachgeschaltetem Regelventil 67 ausgerüstete Speisewasserleitung 66 an die Economiser-Heizflächen 46 angeschlossen. Diese sind ausgangsseitig über ein Regelventil 68 mit dem Wasser-Dampf-Trenngefäß 54 der Hochdruckverdampfer-Heizflächen 44 verbunden. Darüber hinaus sind die Economiser-Heizflächen 46 ausgangsseitig über ein verstellbares Reduzierventil 70 an einem weiteren Wasser-Dampf-Trenngefäß 72 angeschlossen, welches dampfseitig den Zwischenüberhitzer-Heizflächen 40 vorgeschaltet ist und wasserseitig über ein weiteres verstellbares Reduzierventil 74 an ein zweites Wasser-Dampf-Trenngefäß 76 angeschlossen ist. Letzteres ist dampfseitig an den Eingang der Niederdrucküberhitzer-Heizflächen 48 angeschlossen. Wasserseitig ist das Wasser-Dampf-Trenngefäß 76 über ein weiteres verstellbares Reduzierventil 78 an den Speisewasserbehälter 38 angeschlossen. Auch die Speisewasservorwärm-Heizflächen 52 sindThe feedwater tank 38 is connected via a feedwater circulation pump 62 with a downstream control valve 63 to the feedwater pre-heating surfaces 52, these feedwater pre-heating surfaces on the output side again via another control valve 65 in the feedwater tank 38 open. In addition, the feedwater tank 38 is connected to the economizer heating surfaces 46 via a feedwater line 66 equipped with a feedwater pump 4 with a downstream control valve 67. These are connected on the output side via a control valve 68 to the water-steam separation vessel 54 of the high-pressure evaporator heating surfaces 44. In addition, the economizer heating surfaces 46 are connected on the output side via an adjustable reducing valve 70 to a further water-steam separating vessel 72 which is upstream of the reheater heating surfaces 40 on the steam side and on the water side via a further adjustable reducing valve 74 to a second water-steam separating vessel 76 is connected. The latter is connected on the steam side to the input of the low-pressure superheater heating surfaces 48. On the water side, the water-steam separation vessel 76 is connected via a further adjustable reducing valve 78 to the feedwater tank 38. Also, the feedwater pre-heat heating surfaces 52 are
ausgangsseitig über ein Regelventil 80 an das als Dampftrommel 56 ausgebildete Wasser-Dampf-Trenngefäß der Niederdruckverdampfer-Heizflächen 50 angeschlossen. Diese Dampftrommel 56 der Niederdruckverdampfer-Heizflächen 50 ist dampfseitig an die Niederdrucküberhitzer-Heizflächen 48 und diese wiederum sind ausgangsseitig an den Niederdruckteil 26 der Dampfturbine 20 angeschlossen. Das als Dampftrommel 54 ausgebildete Wasser-Dampf-Trenngefäß der Hochdruckverdampfer-Heizflächen 44 ist dampfseitig an die Hochdrucküberhitzer-Heizflächen 42 und diese wiederum ausgangsseitig an den Hochdruckteil 22 der Dampfturbine 20 angeschlossen. Der Hochdruckteil 22 der Dampfturbine 20 ist ausgangsseitig bei A an den Eingang der Zwischenüberhitzer-Heizflächen 40 und diese wiederum sind ausgangsseitig an den Eingang des Mitteldruckteils 24 der Dampfturbine angeschlossen. Ausgangsseitig ist der Mitteldruckteil der Dampfturbine wie schon die Niederdrucküberhitzer-Heizflächen 48 an den Eingang des Niederdruckteils 26 der Dampfturbine angeschlossen. Beim Betrieb des Gas- und Dampfturbinenkraftwerks 1 wird über den von der Gasturbine 6 angetriebenen Luftverdichter 8 Frischluft in die Brennkammer 12 der Gasturbine 6 gedrückt und dort zusammen mit dem über die Brennstoffzuführung 14 zugeführten Brennstoff verbrannt. Die heißen Verbrennungsgase entspannen sich in der Gasturbine 6, treiben diese und den Generator 10 und den Luftverdichter 8 an. Die aus der Gasturbine ausströmenden heißen Abgase durchströmen den Abhitzedampferzeuger 18 in der Darstellung der Figur von unten nach oben. Dort geben sie zunächst ihre Wärme an die Hochdrucküberhitzer- und Zwischenüberhitzer-Heizflächen 40,42, sodann an die Hochdruckverdampfer-Heizflächen 44, anschließend an die Economiser- und Niederdrucküberhitzer-Heizflächen 46,48, sodann an die Niederdruckverdampfer-Heizflächen 50 und zuletzt an die Speisewasservorwärm-Heizflächen 52 ab, bevor sie in den Abgaskamin 17 entweichen können. Das Speisewasser im Speisewasserbehälter 38 wird durch die Speisewasserumwälzpumpe 62 in die Speisewasservorwärm-Heizflächen 52, wo es aufgeheizt wird, und von dort wieder zu rück in den Speisewasserbehälter gepumpt. Über die Speisewasserpumpe 64 wird außerdem Speisewasser in die Economiser-Heizflächen 46 gedrückt, dort aufgeheizt und weiter über die Speisewasserleitung 66 und das Regelventil 68 in das als Hochdrucktrommel 54 ausgebildete Wasser-Dampf-Trenngefäß der Hochdruckverdampfer-Heizflächen 44 befördert. Wasserseitig ist an dieser Hochdrucktrommel 54 eine Umwälzpumpe 58 angeschlossen, die das Speisewasser in die Hochdruckverdampfer-Heizflächen 44 und wieder zurück in die Hochdrucktrommel 54 pumpt. Dabei erhitzt sich das Speisewasser so stark, daß ein Teil des Speisewassers als Dampf in die Hochdrucktrommel 54 gelangt, dort von dem übrigen Speisewasser abgetrennt wird und über die Hochdruckdampfleitung 82 in die Hochdrucküberhitzer-Heizflächen 42 und von diesen in den Hochdruckteil 22 der Dampfturbine strömt. Der Abdampf der Hochdruckdampfturbine 22 strömt bei A in die Zwischenüberhitzer-Heizflächen 40 am heißen Ende des Abhitzedampferzeugers 18, wird in diesen Zwischenüberhitzer-Heizflächen auf annähernd die gleiche Temperatur aufgeheizt wie der Hochdruckdampf in den Hochdrucküberhitzer-Heizflächen 42 und gelangt so getrocknet als Mitteldruckdampf an den Eingang des Mitteldruckteils 24 der Dampfturbine 20 und vom Mitteldruckteil der Dampfturbine in den Niederdruckteil 26 der Dampfturbine und von dort wiederum in den Kondensator 32. Das Kondensat aus dem Kondensator wird über die Kondensatpumpe 36 in den Speisewasserbehälter 38 befördert.On the output side connected via a control valve 80 to the formed as a steam drum 56 water-steam separation vessel of the low-pressure evaporator heating surfaces 50. This steam drum 56 of the low pressure evaporator heating surfaces 50 is on the steam side to the low pressure superheater heating surfaces 48 and these in turn are the output side connected to the low pressure part 26 of the steam turbine 20. The formed as a steam drum 54 water-steam separation vessel of the high pressure evaporator heating surfaces 44 is the steam side to the high pressure superheater heating surfaces 42 and this in turn connected to the output side of the high pressure part 22 of the steam turbine 20. The high-pressure part 22 of the steam turbine 20 is on the output side at A to the input of the reheater heating surfaces 40 and these in turn are connected on the output side to the input of the medium-pressure part 24 of the steam turbine. On the output side, the medium-pressure part of the steam turbine, like the low-pressure superheater heating surfaces 48, is connected to the input of the low-pressure part 26 of the steam turbine. During operation of the combined-cycle power plant 1, fresh air is forced into the combustion chamber 12 of the gas turbine 6 via the air compressor 8 driven by the gas turbine 6 and burned there together with the fuel supplied via the fuel feed 14. The hot combustion gases relax in the gas turbine 6, drive them and the generator 10 and the air compressor 8 at. The effluent from the gas turbine hot exhaust gases flow through the heat recovery steam generator 18 in the illustration of the figure from bottom to top. There they first give their heat to the high pressure superheater and reheater heating surfaces 40,42, then to the high pressure evaporator heating surfaces 44, then to the economizer and low pressure superheater heating surfaces 46,48, then to the low pressure evaporator heating surfaces 50 and finally to the Feedwater pre-heat heating surfaces 52 off before they can escape into the exhaust stack 17. The feedwater in the feedwater tank 38 is pumped by the feed water recirculation pump 62 into the feedwater preheat heating surfaces 52 where it is heated and thence back to the feedwater tank. Feed water is also pressed into the economizer heating surfaces 46 via the feedwater pump 64, where it is heated and further conveyed via the feedwater line 66 and the control valve 68 into the high-pressure drum 54 formed water-steam separation vessel of the high-pressure evaporator heating surfaces 44. On the water side, a circulating pump 58 is connected to this high-pressure drum 54, which pumps the feed water into the high-pressure evaporator heating surfaces 44 and back into the high-pressure drum 54. In this case, the feed water heats up so much that a portion of the feedwater passes as steam into the high-pressure drum 54 where it is separated from the remaining feed water and flows through the high pressure steam line 82 into the high pressure superheater heating surfaces 42 and from there into the high pressure section 22 of the steam turbine. The exhaust steam of the high-pressure steam turbine 22 flows at A into the reheater heating surfaces 40 at the hot end of the heat recovery steam generator 18 is heated in these reheater heating surfaces to approximately the same temperature as the high-pressure steam in the high-pressure superheater heating surfaces 42 and dried as a medium-pressure steam to the Input of the medium-pressure part 24 of the steam turbine 20 and the medium-pressure part of the steam turbine in the low-pressure part 26 of the steam turbine and from there again in the condenser 32. The condensate from the condenser is conveyed via the condensate pump 36 into the feedwater tank 38.
Wird nun bei diesem Gas- und Dampfturbinenkraftwerk 1 die Leistung der Gasturbine 6 zurückgenommen, so vermindert sich in erster Linie die Temperatur der in den Abhitzedampferzeuger 18 einströmenden Gasturbinenabgase, so daß die Heizleistung in den Zwischenüberhitzer- und Überhitzer-Heizflächen des Hochdrucksystems gegenüber der Heizleistung in den kühleren Teilen des Abhitzedampferzeugers überproportional zurückgeht. Nunmehr würde die Gefahr bestehen, daß infolge der verringerten Dampferzeugung und folglich geringeren Speisewasserflusses bei kaum verminderter Heizleistung im Niederdruckbereich die Economiser-Heizflächen 46 und auch die Speisewasservorwärm-Heizflächen 52 ausdampfen. Dieses soll aus Gründen der thermischen Überlastung dieser Heizflächen unbedingt vermieden werden. Um dies zu vermeiden, kann nunmehr beim erfindungsgemäßen Abhitzedampferzeuger 18 der Fluß durch die Speisewasservorwärm-Heizflächen 52 durch Öffnen der Regelventile 63 und 80 erhöht werden, so daß vermehrt heißes Speisewasser in die Dampftrommel 56 und in die Niederdruckverdampfer-Heizflächen 50 gedrückt wird. Infolge der so verstärkten Speisewasserströmung durch die Speisewasservorwärm-Heizflächen 52 kann deren Temperatur auf einem Wert gehalten werden, der ein Ausdampfen derselben mit Sicherheit vermeidet. Zugleich wird so auch die restliche Wärme der Abgase der Gasturbine am kalten Ende des Abhitzedampferzeugers 18 weitestgehend ausgenutzt. Außerdem verstärkt sich so auch das Angebot an Speisewasser aus den Speisewasservorwärm-Heizflächen 52.If now the power of the gas turbine 6 is withdrawn in this combined cycle power plant 1, then the temperature of the gas turbine exhaust gases flowing into the heat recovery steam generator 18 is reduced, so that the heating power in the reheater and superheater heating surfaces of the high pressure system compared to the heating power in the chilled parts of the heat recovery steam generator decreases disproportionately. Now there would be the risk that evaporate due to the reduced steam production and consequently lower feed water flow with hardly reduced heating power in the low pressure area, the economizer heating surfaces 46 and the feedwater pre-heating surfaces 52. This should be avoided for reasons of thermal overload of these heating surfaces. To avoid this, now in the heat recovery steam generator 18 according to the invention, the flow through the feedwater pre-heating surfaces 52 can be increased by opening the control valves 63 and 80 so that hot feed water is increasingly forced into the steam drum 56 and the low-pressure evaporator heating surfaces 50. As a result of the thus increased feed water flow through the feedwater pre-heat heating surfaces 52 whose temperature can be maintained at a value that avoids evaporation thereof with certainty. At the same time as the rest of the heat of the exhaust gases of the gas turbine at the cold end of the heat recovery steam generator 18 is largely utilized. In addition, the supply of feed water from the feedwater pre-heating heating surfaces 52 is also increasing.
In ähnlicherWeise kann ein Ausdampfen der Economiser-Heizflächen 46 vermieden werden, indem das Regelventil 67 hinter der Speisewasserpumpe 64 und das zwischen dem Ausgang der Economiser-Heizflächen 46 und dem Wasser-Dampf-Trenngefäß 72 eingebaute Reduzierventil 70 geöffnet werden. Hierdurch kann weiteres heißes Speisewasser aus den Economiser-Heizflächen über das Reduzierventil 70 in das Wasser-Dampf-Trenngefäß 72 am Eingang der Zwischenüberhitzer-Heizflächen 40 eingespeist werden, so daß auch die Menge des zwischenüberhitzten Dampfes gesteigert werden kann. Das in diesem Wasser-Dampf-Trenngefäß 72 abgesonderte, noch nicht verdampfte Speisewasser gelangt über die Überströmleitung 73 und das Reduzierventil 74 in das Wasser-Dampf-Trenngefäß 76, das den Niederdrucküberhitzer-Heizflächen 48 vorgeschaltet ist. Hier wiederum wird auf dem etwas niederem Druckniveau der verdampfte Teil dieses Speisewassers in den Niederdrucküberhitzer-Heizflächen 48 getrocknet und vermehrt so die Niederdruckdampfmenge. Das sich am Boden des Wasser-Dampf-Trenngefäßes 76 ansammelnde, überschüssige Speisewasser wird über die Ablaufleitung 77 und das weitere verstellbare Reduzierventil 78 in die Kondensatleitung 34 eingespeist und wärmt das Speisewasser vor. Durch die erfindungsgemäße Anordnung der Economiser-Heizflächen 46 im Temperaturbereich der Niederdrucküberhitzer-Heizflächen 48 wird die Temperatur am Ausgang der Economiser-Heizflächen 46 angehoben, so daß bei Nennlastbetrieb wärmeres Wasser in die Hochdruckverdampfer-Heizflächen 44 und deren Wasser-Dampf-Trenngefäß 54 eingespeist wird. Dies vergrößert die Menge des erzeugten Hochdruckdampfes. Dieses Versetzen der Economiser-Heizflächen 46 in einen höheren Temperaturbereich ist aber nur möglich, weil ein Ausdampfen derselben im Teillastbetrieb durch die weiteren erfindungsgemäßen Maßnahmen wirkungsvoll verhindert wird. So wird im Teillastbetrieb die Gefahr, daß die Economiser-Heizflächen in diesem relativ heißen Bereich des Abhitzedampferzeugers ausdampfen dadurch beseitigt, daß durch Öffnen des Reduzierventils 70 zum Wasser-Dampf-Trenngefäß 72 hin der Fluß durch die Economiser-Heizflächen in dem Maße erhöht werden kann wie das Wärmeangebot bzw. die Speisewassertemperatur am Ausgang der Economiser-Heizflächen steigt. Dies wiederum hat zur Folge, daß nunmehr vermehrt Dampf in die Zwischenüberhitzerheizflächen 42 und vermehrt heißes Speisewasser über die Überströmleitung 73 und das Reduzierventil 74 in das zweite Wasser-Dampf-Trenngefäß 76 vor denSimilarly, evaporation of the economizer heating surfaces 46 can be avoided by opening the control valve 67 behind the feed water pump 64 and the reducing valve 70 installed between the output of the economizer heating surfaces 46 and the water-steam separation vessel 72. In this way, more hot feed water from the economizer heating surfaces via the reducing valve 70 in the water-steam separation vessel 72 are fed to the input of the reheater heating surfaces 40, so that the amount of reheated steam can be increased. The separated in this water-steam separation vessel 72, not yet evaporated feed water passes through the overflow 73 and the reducing valve 74 into the water-steam separation vessel 76, which is the low pressure superheater heating surfaces 48 upstream. Here again, at the somewhat lower pressure level, the evaporated part of this feedwater is dried in the low-pressure superheater heating surfaces 48 and thus increases the low-pressure steam quantity. The excess feed water accumulating at the bottom of the water-steam separation vessel 76 is fed via the drain line 77 and the further adjustable reducing valve 78 into the condensate line 34 and preheats the feed water. The inventive arrangement of the economizer heating surfaces 46 in the temperature range of the low-pressure superheater heating surfaces 48, the temperature is raised at the output of the economizer heating surfaces 46 so that at nominal load operation warmer water is fed into the high-pressure evaporator heating surfaces 44 and their water-steam separation vessel 54 , This increases the amount of high-pressure steam generated. However, this offset of the economizer heating surfaces 46 in a higher temperature range is only possible because a vaporization thereof is effectively prevented in the partial load operation by the further inventive measures. Thus, in part-load operation, the risk of evaporating the economizer heating surfaces in this relatively hot region of the heat recovery steam generator is eliminated by increasing the flow through the economizer heating surfaces by opening the reducing valve 70 to the water-steam separation vessel 72 how the heat supply or the feedwater temperature rises at the outlet of the economizer heating surfaces. This in turn has the consequence that now increased steam in the reheater 42 and increased hot feed water via the overflow 73 and the reducing valve 74 into the second water-steam separation vessel 76 before the
Niederdrucküberhitzer-Heizflächen 48 strömt. Dadurch gelangt auch mehr Dampf in die Niederdrucküberhitzer-Heizflächen 48. Außerdem wird so auch vermehrt heißes Speisewasser aus dem zweiten Wasser-Dampf-Trenngefäß 76 vor den Niederdrucküberhitzer-Heizflächen 48 über die Ablaufleitung 77 in die Kondensatleitung 34 eingespeist und so die Temperatur im Speisewasserbehälter 38 erhöht. Das wiederum führt zu einem Ansteigen der Temperatur am Eingang der Economiser-Heizflächen 46 mit der Folge einer weiteren Zunahme des Flusses durch die Economiser-Heizflächen und einer weiteren Zunahme der Dampfströmung durch die Zwischenüberhitzer-Heizflächen und Niederdrucküberhitzer-Heizflächen. Es hat sich darüber hinaus gezeigt, daß durch diese Schaltung nicht nur ein Ausdampfen der Economiser-Heizflächen 46 und Speisewasservorwärm-Heizflächen 52 bei Zurücknahme der Kraftwerksleistung vermieden werden kann, sondern daß darüber hinaus auch wegen der erhöhten Austrittstemperatur am Economiserausgang vermehrt Hochdruckdampf und Mitteldruckdampf bei Nennlastbetrieb erzeugt werden können und insgesamt der Wirkungsgrad des Gas- und Dampfturbinenkraftwerks 1 auch bei Nennlast erhöht wird.Low pressure superheater heating surfaces 48 flows. In addition, more hot water is fed from the second water-steam separation vessel 76 before the low-pressure superheater heating surfaces 48 via the drain line 77 in the condensate line 34 and thus the temperature in the feedwater tank 38 also increased steam in the low pressure superheater elevated. This, in turn, causes the temperature at the entrance of the economizer heating surfaces 46 to increase, resulting in a further increase in flow through the economizer heating surfaces and a further increase in steam flow through the reheater heating surfaces and low pressure superheater heating surfaces. It has also been shown that not only a vaporization of the economizer heating surfaces 46 and feedwater pre-heating surfaces 52 can be avoided by withdrawal of the power plant performance, but that also because of the increased outlet temperature at the economizer output increased high-pressure steam and medium-pressure steam at rated load operation can be generated and overall the efficiency of the combined cycle power plant 1 is increased even at nominal load.
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