DE10004187C5 - Method for operating a gas and steam turbine plant and thereafter operating plant - Google Patents

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Abstract

Verfahren zum Betreiben einer Gas- und Dampfturbinenanlage (1), bei dem das aus einer Gasturbine (2) austretende Rauchgas (R) über einen Abhitzedampferzeuger (20) geführt wird, dessen Heizflächen in den Wasser-Dampf-Kreislauf (16) einer mindestens zwei Druckstufen (40, 90) aufweisenden Dampfturbine (12) geschaltet sind, wobei in einem Betriebszustand ohne Dampfeinleitung in die Dampfturbine (12) der in einer Hochdruckstufe (40) erzeugte Dampf (F) in einen der Dampfturbine (12) nachgeschalteten Kondensator (18) umgeleitet wird, und wobei aus diesem abströmendes Kondensat (K) zumindest teilweise unter Umführung eines Kondensatvorwärmers (26) als Speisewasser (S) direkt in einen ersten Hochdruck-Economizer (64) gefördert wird.Method for operating a gas and steam turbine plant (1), in which the flue gas (R) leaving a gas turbine (2) is passed through a heat recovery steam generator (20) whose heating surfaces into the water-steam cycle (16) are at least two In one operating state without steam introduction into the steam turbine (12), the steam (F) generated in a high-pressure stage (40) is fed into a condenser (18) connected downstream of the steam turbine (12). is diverted, and wherein from this outflowing condensate (K) is at least partially conveyed while bypassing a Kondensatvorwärmers (26) as feed water (S) directly into a first high-pressure economizer (64).

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Betreiben einer Gas- und Dampfturbinenanlage, bei dem das aus einer Gasturbine austretende Rauchgas über einen Abhitzedampferzeuger geführt wird, dessen Heizflächen in den Wasser-Dampf-Kreislauf einer Dampfturbine geschaltet sind. Sie bezieht sich weiter auf eine nach diesem Verfahren arbeitende Gas- und Dampfturbinenanlage.The invention relates to a method for operating a gas and steam turbine plant, in which the flue gas emerging from a gas turbine is passed through a heat recovery steam generator whose heating surfaces are connected in the water-steam circuit of a steam turbine. It also refers to a gas and steam turbine plant operating according to this method.

Aus der DE 196 27 425 ist eine Hybrid-Solar Kombinationsanlage bekannt sowie ein Verfahren zu deren Betrieb. Die Hybrid-Solar-Kombianlage besteht aus einer Gasturbogruppe, einer Dampfturbogruppe, einem Abhitzedampferzeuger und einem Solardampferzeuger und wird zum Betrieb entweder in einem Hybrid-Solar-Kombibetrieb, oder einem Solarbetrieb oder einem Kombibetrieb ausgelegt. Im Hybrid-Solar-Kombibetrieb wird über eine solare Speisewasserleitung vorgewärmtes Wasser aus dem Abhitzedampferzeuger in den Solar-Dampferzeuger eingeleitet, der solar erzeugte Dampf wird dem im Abhitzedampferzeuger erzeugten Dampf zugemischt und das erzeugte Gemisch überhitzt und der so erzeugte Dampf wird zum Betrieb der Dampfturbine verwendet. Im Solarbetrieb wird Dampf nur mittels des Solar-Dampferzeugers erzeugt, indem das Speisewasser in mindestens einem Speisewasservorwärmer mit Abdampf aus der Dampfturbine vorgewärmt und dem Solar-Dampferzeuger zugeführt wird. Der solar erzeugte Dampf wird anschließend der Dampfturbine zugestellt. Im Kombibetrieb wird Dampf nur mittels des Abhitzedampferzeugers erzeugt, indem das Speisewasser durch den Abhitzedampferzeuger geleitet wird und der erzeugte Dampf der Dampfturbine zugeführt wird. Im Kombibetrieb wird die Hybrid-Solar-Kombianlage somit als reine Gas- und Dampfturbinenanlage betrieben.From the DE 196 27 425 is a hybrid solar combination plant known and a method for their operation. The hybrid solar combined plant consists of a gas turbine group, a steam turbine group, a heat recovery steam generator and a solar steam generator and is designed for operation either in a hybrid solar combined cycle operation, or a solar operation or a combined operation. In hybrid solar combined cycle operation, preheated water from the heat recovery steam generator is introduced into the solar steam generator via a solar feedwater line, the steam generated by the steam is mixed with the steam generated in the heat recovery steam generator and the mixture produced is superheated and the steam thus generated is used to operate the steam turbine , In solar operation, steam is generated only by means of the solar steam generator by the feed water is preheated in at least one feedwater pre-heater with exhaust steam from the steam turbine and fed to the solar steam generator. The solar generated steam is then delivered to the steam turbine. In combined operation, steam is generated only by means of the heat recovery steam generator by the feed water is passed through the heat recovery steam generator and the steam generated is supplied to the steam turbine. In combined operation, the hybrid solar combined cycle plant is thus operated as a pure gas and steam turbine plant.

Bei einer Gas- und Dampfturbinenanlage wird die im entspannten Arbeitsmittel oder Rauchgas aus der Gasturbine enthaltene Wärme zur Erzeugung von Dampf für die in einen Wasser-Dampf-Kreislauf geschaltete Dampfturbine genutzt. Die Wärmeübertragung erfolgt dabei in einem der Gasturbine nachgeschalteten Abhitzedampferzeuger oder -kessel, in dem Heizflächen in Form von Rohren oder Rohrbündeln angeordnet sind. Diese wiederum sind in den Wasser-Dampf-Kreislauf der Dampfturbine geschaltet. Der Wasser-Dampf-Kreislauf umfaßt dabei üblicherweise mehrere, beispielsweise drei, Druckstufen, wobei in jeder Druckstufe als Heizflächen ein Vorwärmer und ein Verdampfer sowie ein Überhitzer vorgesehen sind. Um einen möglichst hohen Anteil der im Rauchgas enthaltenen Wärmemenge umzusetzen, ist im Abhitzedampferzeuger zusätzlich ein Kondensatvorwärmer zum Aufwärmen von kondensiertem Wasser aus der Dampfturbine vorgesehen.In a gas and steam turbine, the heat contained in the relaxed working fluid or flue gas from the gas turbine is used to generate steam for the steam turbine connected in a water-steam cycle. The heat transfer takes place in a gas turbine downstream heat recovery steam generator or boiler, are arranged in the heating surfaces in the form of tubes or tube bundles. These in turn are connected in the water-steam cycle of the steam turbine. The water-steam cycle usually comprises several, for example three, pressure stages, wherein in each pressure stage as a heating surfaces, a preheater and an evaporator and a superheater are provided. In order to implement the highest possible proportion of the amount of heat contained in the flue gas, a condensate preheater for warming up condensed water from the steam turbine is additionally provided in the heat recovery steam generator.

Die Temperatur des der Dampfturbine zugeführten Frischdampfes hängt im Wesentlichen von der Temperatur des aus der Gasturbine abströmenden Rauchgases ab. Bei einer Temperatur des in den Abhitzedampferzeuger eintretenden Rauchgases von etwa 570°C wird eine Frischdampftemperatur von etwa 540°C bei einem Frischdampfdruck von z. B. 120 bar erreicht. Die im Wasser-Dampf-Kreislauf geführte Gesamtwassermenge ist dabei derart bemessen, dass das den Abhitzedampferzeuger verlassende Rauchgas infolge der Wärmeübertragung auf eine Temperatur von ca. 70°C bis 100°C abgekühlt wird. Dies bedeutet insbesondere, dass die dem heißen Rauchgas ausgesetzten Heizflächen und für eine Wasser-Dampf-Trennung vorgesehene Wasser-Dampf-Trommeln für Volllast- oder Nennbetrieb ausgelegt sind, bei dem ein Anlagenwirkungsgrad von derzeit etwa 55% bis 60% erreicht wird.The temperature of the steam supplied to the steam turbine depends essentially on the temperature of the effluent from the gas turbine flue gas. At a temperature of the entering into the heat recovery steam generator flue gas of about 570 ° C is a live steam temperature of about 540 ° C at a live steam pressure of z. B. reaches 120 bar. The total amount of water conducted in the water-steam circuit is dimensioned such that the flue gas leaving the heat recovery steam generator is cooled as a result of heat transfer to a temperature of about 70 ° C. to 100 ° C. This means, in particular, that the heating surfaces exposed to the hot flue gas and water-steam drums intended for water-steam separation are designed for full-load or nominal operation in which a system efficiency of currently approximately 55% to 60% is achieved.

Um den Betrieb der Gasturbine und des dieser rauchgasseitig nachgeschalteten Abhitzedampferzeugers auch dann zu ermöglichen, wenn die Turbine z. B. aufgrund von An- und Abfahrvorgängen oder bei einem Dampfturbinenschnellschluss außer Betrieb ist, verfügen die verschiedenen Druckstufen im Dampfsystem einer derartigen Gas- und Dampfturbinenanlage jeweils über eine Umleitstation. Problematisch bei einem entsprechenden Umleitbetrieb ist es, den erzeugten Niederdruckdampf, der bei Normal- oder Teillastbetrieb der Dampfturbine in dieser entspannt und im nachgeschalteten Kondensator kondensiert wird, auch ohne Dampfturbine abzukühlen und zu entspannen. Um den Dampf in den vorhandenen Kondensator einleiten zu können, wird daher dessen Dampfdruck und Dampftemperatur in der Niederdruck-Umleitstation mit Hilfe von Einspritzwasser aus einer Kondensatleitung auf die erforderlichen Werte reduziert. Auch wird in manchen Fällen der produzierte Dampf über Dach in die Atmosphäre geblasen. Dieselbe Problematik ergibt sich analog bei einem Drei-Druck-System mit oder ohne Zwischenüberhitzung hinsichtlich des erzeugten Mitteldruckdampfes.In order to enable the operation of the gas turbine and this flue gas side downstream heat recovery steam generator even if the turbine z. B. due to startup and shutdown or a steam turbine quick-closing is out of order, have the various pressure levels in the steam system such gas and steam turbine each have a diverter. The problem with a corresponding bypass operation is the low-pressure steam generated, which is expanded during normal or partial load operation of the steam turbine in this and condensed in the downstream condenser, even without steam turbine to cool and relax. In order to be able to introduce the steam into the existing condenser, therefore, its vapor pressure and steam temperature in the low-pressure diverter station is reduced to the required values by means of injection water from a condensate line. Also, in some cases, the steam produced is blown into the atmosphere via the roof. The same problem arises analogously in a three-pressure system with or without reheating with respect to the generated medium-pressure steam.

Nachteilig bei diesem Umleitkonzept sind insbesondere der zu einer unerwünschten Reduzierung der Anlagenverfügbarkeit führende Anlagenteile- und Regelaufwand. So erfordern sowohl die Niederdruck-Umleitung als auch die Mitteldruck-Umleitung eine Wassereinspritzung, Rohrleitungen, Sensoren zur Mengenmessung, zusätzliche Armaturen, Regelventile und dgl.Disadvantages of this diversion concept are, in particular, the plant parts and control effort leading to an undesirable reduction in plant availability. Thus, both the low-pressure bypass and the medium-pressure diversion require water injection, piping, sensors for quantity measurement, additional fittings, control valves and the like.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Betreiben einer Gas- und Dampfturbinenanlage anzugeben, bei dem während eines Umleitbetriebs die genannten Nachteile vermieden sind. Des Weiteren soll eine zur Durchführung des Verfahrens besonders geeignete Gas- und Dampfturbinenanlage angegeben werden.The invention is therefore based on the object to provide a method for operating a gas and steam turbine plant, in which the aforementioned disadvantages are avoided during a Umleitbetriebs. Furthermore, a particularly suitable for carrying out the process gas and steam turbine plant should be specified.

Bezüglich des Verfahrens wird die Aufgabe erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale des Anspruchs 1. Dazu wird im Betriebszustand ohne Dampfeinleitung in die Dampfturbine, insbesondere bei deren An- oder Abfahren und bei einem Dampfturbinenschnellschluss, zusätzlich zu lediglich einer Hochdruck-Umleitung der Kondensatvorwärmer zumindest teilweise umströmt. Bei einem Drei-Druck-System wird außerdem der erste von zwei hintereinander geschalteten Hochdruck-Economizern zumindest teilweise umströmt. Dadurch können die üblicherweise vorgesehenen aufwendigen Nieder- und Mitteldruck-Umleitstationen eingespart werden. With regard to the method, the object is achieved according to the invention by the features of claim 1. For this purpose, in the operating state without steam introduction into the steam turbine, in particular at their arrival or departure and at a steam turbine rapid closure, in addition to only a high-pressure bypass the condensate preheater flows at least partially. In a three-pressure system, moreover, the first of two high-pressure economizers connected in series is at least partially circulated around. As a result, the usually provided elaborate low and medium pressure bypass stations can be saved.

Die Erfindung geht dabei von der Überlegung aus, dass eine Gas- und Dampfturbinenanlage bei sich außer Betrieb befindlicher Dampfturbine auch ohne Niederdruck-Umleitung – und im Fall eines Drei-Druck-Systems auch ohne Mitteldruck-Umleitung – betrieben werden kann, wenn bei diesem Betriebszustand kein Niederdruck- bzw. Mitteldruckdampf produziert oder erzeugt wird. Die Stilllegung der Niederdruck-Dampfproduktion kann durch Erhöhung des Drucks in der Niederdruckstufe, z. B. auf ca. 10 bar bis 15 bar, erfolgen, da dadurch die Siedetemperatur des Kondensats über der zur Verfügung stehenden Rauchgastemperatur liegt und folglich eine Verdampfung ausbleibt.The invention is based on the consideration that a gas and steam turbine plant can also be operated without low-pressure diversion - and in the case of a three-pressure system even without medium-pressure diversion - when operating steam turbine, if in this operating condition no low pressure or medium pressure steam is produced or produced. The shutdown of low-pressure steam production can be achieved by increasing the pressure in the low-pressure stage, z. B. to about 10 bar to 15 bar, done, as this is the boiling point of the condensate above the available flue gas temperature and consequently no evaporation.

Zusätzlich kann eine Temperaturregelung der Kondensatvorwärmung derart umgestellt werden, dass die Kondensattemperatur am Austritt des Kondensatvorwärmers ca. 120°C bis 130°C beträgt. Dadurch wird den Hoch- und Mitteldrucksystemen vergleichsweise kaltes Speisewasser zugeführt mit der Folge, dass dem Rauchgas im Vergleich zum Betrieb mit Dampfturbine mehr Wärme entnommen wird. Dies wiederum führt infolge einer Wärmeverschiebung dazu, dass dem Niederdruck-System weniger Wärme zur Verfügung steht.In addition, a temperature control of the condensate preheating be switched so that the condensate temperature at the outlet of the condensate preheater is about 120 ° C to 130 ° C. As a result, the high and medium pressure systems comparatively cold feed water is supplied with the result that the flue gas is taken in comparison to the operation with steam turbine more heat. This in turn leads due to a heat shift that the low-pressure system is less heat available.

Analoges gilt auch im Mitteldruck-Bereich oder -system, wenn auch dort infolge einer entsprechenden Wärmeverschiebung die Dampfproduktion praktisch stillgelegt werden kann. Eine Stilllegung der Dampfproduktion im Niederdruck-Bereich kann in einfacher Weise dadurch erreicht werden, dass der Kondensatvorwärmer zumindest teilweise mittels eines Bypasses umführt oder umströmt wird. Wird bei einem Drei-Druck-System zusätzlich der erste Hochdruck-Economizer von üblicherweise zwei speisewasserseitig hintereinander geschalteten Hochdruck-Economizern mittels eines Bypasses umströmt, wird zusätzlich die Eintrittstemperatur des Speisewassers in den zweiten Hochdruck-Economizer abgesenkt. Dadurch entnimmt dieser wiederum vergleichsweise mehr Wärme aus dem Rauchgas, so dass dem Mitteldruck-System entsprechend weniger Wärme zur Verfügung steht. Auf diese Weise kann nicht nur die Niederdruck-Dampfproduktion, sondern auch die Mitteldruck-Dampfproduktion in effektiver Weise praktisch bis auf Null herabgesetzt werden.The same applies in the medium-pressure range or system, although there, as a result of a corresponding heat shift, the steam production can be practically shut down. A shutdown of the steam production in the low-pressure region can be achieved in a simple manner that the condensate preheater is at least partially bypassed or circulated by means of a bypass. If in a three-pressure system, in addition, the first high-pressure economizer of usually two high-pressure economizers connected in series on the feed water side flows around by means of a bypass, the inlet temperature of the feed water into the second high-pressure economizer is additionally lowered. As a result, this again takes comparatively more heat from the flue gas, so that the medium-pressure system correspondingly less heat is available. In this way, not only the low-pressure steam production but also the medium-pressure steam production can effectively be reduced practically to zero.

Durch Einleiten des erzeugten Hochdruck-Dampfes in den Kondensator unter Umführung der Dampfturbine wird auch der bei einem Mehrdrucksystem üblicherweise vorgesehene Zwischenüberhitzer nicht mehr durchströmt. Bei Außerbetriebsetzung der Dampfturbine kann somit ein derartiges Mehrdruck-Zwischenüberhitzer-System während des Betriebs der Gasturbinenanlage durch gezielte Wärmeverschiebungen innerhalb des Abhitzedampferzeugers unter Vermeidung des Einsatzes von Niederdruck- und Mitteldruck-Umleitstationen in ein Eindruck-System umgewandelt werden.By introducing the generated high-pressure steam into the condenser bypassing the steam turbine, the intermediate superheater usually provided in a multi-pressure system is no longer flowed through. When decommissioning of the steam turbine thus such a multi-pressure reheater system can be converted during operation of the gas turbine plant by targeted heat shifts within the heat recovery steam generator while avoiding the use of low pressure and medium pressure Umleitstationen in an indentation system.

Bezüglich der Turbinenanlage wird die Aufgabe erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale des Anspruchs 3. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der auf diesen rückbezogenen Unteransprüche.With regard to the turbine system, the object is achieved according to the invention by the features of claim 3. Advantageous embodiments are the subject matter of the dependent claims.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, dass durch den Entfall einer Niederdruck-Umleitstation sowie durch den Entfall einer Mitteldruck-Umleitstation in einem Drei-Druck-System der dadurch bedingte verringerte Einspritzwasserbedarf bei Umleitbetrieb die Kapazität der üblicherweise vorgesehenen Kondensat- und Speisewasserpumpe sowie die Wärmebelastung des Kondensators um ca. 10% reduziert wird. Insgesamt ergibt sich dadurch eine erhebliche Verringerung der Investitions- und Anlagenkosten infolge der Einsparung der Umleitsysteme, auch wenn das Niederdruck- bzw. Mitteldruck-System, insbesondere deren Wasser-Dampf-Trommeln für einen höheren Druck auszulegen sind. Da die Anzahl der aktiven Komponenten gegenüber einer herkömmlichen Anlage mit Umleitstationen sinkt, steigt die Anlagenverfügbarkeit und der Wartungsaufwand sowie eine Ersatzteilvorhaltung wird reduziert.The advantages achieved by the invention are, in particular, that the capacity of the usually provided condensate and feedwater pump and by the elimination of a low-pressure Umleitstation in a three-pressure system of the consequent reduced injection water demand at diversion the heat load of the capacitor is reduced by about 10%. Overall, this results in a significant reduction in investment and equipment costs as a result of saving the Umleitsysteme, even if the low-pressure or medium-pressure system, in particular their water-steam drums are to be interpreted for a higher pressure. As the number of active components decreases compared to a conventional system with diverter stations, the system availability and the maintenance costs as well as spare parts provisioning are reduced.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigt die einzige Figur schematisch eine Gas- und Dampfturbinenanlage mit lediglich einer Hochdruck-Umleiteinrichtung.An embodiment of the invention will be explained in more detail with reference to a drawing. Therein, the single figure shows schematically a gas and steam turbine plant with only a high-pressure diverter.

Die Gas- und Dampfturbinenanlage 1 gemäß 1 umfasst eine Gasturbinenanlage 1a und eine Dampfturbinenanlage 1b. Die Gasturbinenanlage 1a umfasst eine Gasturbine 2 mit angekoppeltem Luftverdichter 4 und eine der Gasturbine 2 vorgeschaltete Brennkammer 6, in der Brennstoff B unter Zufuhr verdichteter Luft L aus dem Luftverdichter 4 zum Arbeitsmittel oder Brenngas A für die Gasturbine 2 verbrannt wird. Die Gasturbine 2 und der Luftverdichter 4 sowie ein Generator 8 sitzen auf einer gemeinsamen Turbinenwelle 10.The gas and steam turbine plant 1 according to 1 includes a gas turbine plant 1a and a steam turbine plant 1b , The gas turbine plant 1a includes a gas turbine 2 with coupled air compressor 4 and one of the gas turbine 2 upstream combustion chamber 6 , in the fuel B under supply of compressed air L from the air compressor 4 to the working fluid or fuel gas A for the gas turbine 2 is burned. The gas turbine 2 and the air compressor 4 as well as a generator 8th sit on a common turbine shaft 10 ,

Die Dampfturbinenanlage 1b umfasst eine Dampfturbine 12 mit angekoppeltem Generator 14 und in einem Wasser-Dampf-Kreislauf 16 einen der Dampfturbine 12 nachgeschalteten Kondensator 18 sowie einen Abhitzedampferzeuger 20. Die Dampfturbine 12 weist eine erste Druckstufe oder einen Hochdruckteil 12a und eine zweite Druckstufe oder einen Mitteldruckteil 12b sowie eine dritte Druckstufe oder einen Niederdruckteil 12c auf, die über eine gemeinsame Turbinenwelle 22 den Generator 14 antreiben. The steam turbine plant 1b includes a steam turbine 12 with coupled generator 14 and in a water-steam cycle 16 one of the steam turbine 12 downstream capacitor 18 and a heat recovery steam generator 20 , The steam turbine 12 has a first pressure stage or a high pressure part 12a and a second printing stage or a medium-pressure part 12b and a third pressure stage or a low pressure part 12c up, over a common turbine shaft 22 the generator 14 drive.

Zum Zuführen von in der Gasturbine 2 entspanntem Arbeitsmittel oder Rauchgas R in den Abhitzedampferzeuger 20 ist eine Abgasleitung 24 an den Abhitzedampferzeuger 20 eingangsseitig angeschlossen. Das entspannte Rauchgas R aus der Gasturbine 2 verlässt den Abhitzedampferzeuger 20 ausgangsseitig in Richtung auf einen nicht dargestellten Kamin.For feeding in the gas turbine 2 relaxed working fluid or flue gas R in the heat recovery steam generator 20 is an exhaust pipe 24 to the heat recovery steam generator 20 connected on the input side. The relaxed flue gas R from the gas turbine 2 leaves the heat recovery steam generator 20 on the output side in the direction of a fireplace, not shown.

Der Abhitzedampferzeuger 20 umfasst als Heizflächen einen Kondensatvorwärmer 26, der eingangsseitig über eine Kondensatleitung 28, in die eine Kondensatpumpe 30 geschaltet ist, mit Kondensat K aus dem Kondensator 18 gespeist wird. Der Kondensatvorwärmer 26 ist ausgangsseitig an die Saugseite einer Speisewasserpumpe 34 geführt. Zur bedarfsweisen Umführung des Kondensatvorwärmers 26 ist dieser mit einer Bypassleitung 36, in die ein motorisch betätigbares Ventil 38 geschalten ist, überbrückt.The heat recovery steam generator 20 includes a condensate preheater as heating surfaces 26 , the input side via a condensate line 28 into which a condensate pump 30 is switched, with condensate K from the condenser 18 is fed. The condensate preheater 26 is the output side to the suction side of a feedwater pump 34 guided. To bypass the condensate preheater as needed 26 this is with a bypass line 36 into which a motor-operated valve 38 switched, bypassed.

Die Speisewasserpumpe 34 ist im Ausführungsbeispiel als Hochdruckspeisepumpe mit Mitteldruckentnahme ausgebildet. Sie bringt das Kondensat K auf ein für eine dem Hochdruckteil 12a der Dampfturbine 12 zugeordnete Hochdruckstufe 40 des Wasser-Dampf-Kreislaufs 16 geeignetes Druckniveau. Das über die Speisewasserpumpe 34 geführte Kondensat K, das auf der Druckseite der Speisewasserpumpe 34 als Speisewasser S bezeichnet wird, wird mit mittlerem Druck einem Speisewasservorwärmer 42 zugeführt. Dieser ist ausgangsseitig an eine Mitteldrucktrommel 44 angeschlossen. Analog ist der Kondensatvorwärmer 26 ausgangsseitig über ein motorisch betätigbares Ventil 46 an eine Niederdrucktrommel 48 angeschlossen.The feed water pump 34 is formed in the embodiment as a high-pressure feed pump with medium pressure extraction. It brings the condensate K on for a high pressure part 12a the steam turbine 12 assigned high pressure stage 40 the water-steam cycle 16 suitable pressure level. The over the feed water pump 34 guided condensate K, which is on the pressure side of the feedwater pump 34 is referred to as feedwater S, is medium pressure a feedwater pre-heater 42 fed. This is the output side to a medium-pressure drum 44 connected. Analogous is the condensate preheater 26 on the output side via a motor-operated valve 46 to a low-pressure drum 48 connected.

Die Mitteldrucktrommel 44 ist mit einem im Abhitzedampferzeuger 20 angeordneten Mitteldruckverdampfer 50 zur Bildung eines Wasser-Dampf-Umlaufs 52 verbunden. Dampfseitig ist an die Mitteldrucktrommel 44 ein Mitteldrucküberhitzer 54 angeschlossen, der ausgangsseitig an eine den Hochdruckteil 12a ausgangsseitig mit einem Zwischenüberhitzer 56 verbindende Abdampfleitung 58 angeschlossen ist. Der Zwischenüberhitzer 56 wiederum ist ausgangsseitig über eine Dampfleitung 60, in die ein motorisch betätigbares Ventil 62 geschaltet ist, an den Mitteldruckteil 12b der Dampfturbine 12 angeschlossen.The medium-pressure drum 44 is with a in the heat recovery steam generator 20 arranged medium pressure evaporator 50 to form a water-steam cycle 52 connected. Steam side is to the medium-pressure drum 44 a medium pressure superheater 54 connected, the output side to a high pressure part 12a on the output side with a reheater 56 connecting exhaust steam line 58 connected. The reheater 56 again, the output side is via a steam line 60 into which a motor-operated valve 62 is switched to the medium-pressure part 12b the steam turbine 12 connected.

Hochdruckseitig ist die Speisewasserpumpe 34 über einen ersten Hochdruck-Economizer 64 und einen diesem speisewasserseitig nachgeschalteten und innerhalb des Abhitzedampferzeugers 20 rauchgasseitig vorgeordneten zweiten Hochdruck-Economizer 66 an eine Hochdrucktrommel 68 geführt. Die Hochdrucktrommel 68 ist wiederum mit einem im Abhitzedampferzeuger 20 angeordneten Hochdruckverdampfer 70 zur Bildung eines Wasser-Dampf-Umlaufs 72 verbunden. Zum Abführen von Frischdampf F ist die Hochdrucktrommel 68 an einen im Abhitzedampferzeuger 20 angeordneten Hochdrucküberhitzer 74 angeschlossen, der ausgangsseitig mit dem Hochdruckteil 12a der Dampfturbine 12 über ein motorisch betätigbares Ventil 76 verbunden ist. Der erste Hochdruck-Economizer 64 ist ebenfalls mit einer Bypassleitung 78 überbrückt, in die wiederum ein motorisch betätigbares Ventil 80 geschaltet ist.High pressure side is the feedwater pump 34 via a first high-pressure economizer 64 and a downstream of this feedwater and within the heat recovery steam generator 20 flue gas side upstream second high-pressure economizer 66 to a high-pressure drum 68 guided. The high-pressure drum 68 is in turn with a in the heat recovery steam generator 20 arranged high-pressure evaporator 70 to form a water-steam cycle 72 connected. For discharging live steam F is the high-pressure drum 68 to one in the heat recovery steam generator 20 arranged high-pressure superheater 74 connected, the output side with the high pressure part 12a the steam turbine 12 via a motor-operated valve 76 connected is. The first high-pressure economizer 64 is also with a bypass line 78 bridged, in turn, a motorized valve 80 is switched.

Der Speisewasservorwärmer 42 und der Mitteldruckverdampfer 50 sowie der Mitteldrucküberhitzer 54 bildet zusammen mit dem Zwischenüberhitzer 56 und dem Mitteldruckteil 12b die Mitteldruckstufe 82 des Wasser-Dampf-Kreislaufs 16. Analog bildet ein im Abhitzedampferzeuger 20 angeordneter und zur Bildung eines Wasser-Dampf-Umlaufs 84 mit der Niederdrucktrommel 48 verbundener Niederdruckverdampfer 86 zusammen mit einem an die Niederdrucktrommel 48 dampfseitig angeschlossenen Niederdrucküberhitzer 88 und dem Niederdruckteil 12c der Dampfturbine 12 die Niederdruckstufe 90 des Wasser-Dampf-Kreislaufs 16. Dazu ist der Niederdrucküberhitzer 88 ausgangsseitig über eine Dampfleitung 92, in die ein motorisch betätigbares Ventil 94 geschaltet ist, mit dem Eintritt des Niederdruckteils 12c der Dampfturbine 12 verbunden.The feedwater heater 42 and the medium pressure evaporator 50 as well as the medium pressure superheater 54 forms together with the reheater 56 and the medium-pressure part 12b the medium pressure stage 82 the water-steam cycle 16 , Analog forms in the heat recovery steam generator 20 arranged and to form a water-steam circulation 84 with the low-pressure drum 48 connected low-pressure evaporator 86 together with one to the low-pressure drum 48 Low pressure superheater connected on the steam side 88 and the low pressure part 12c the steam turbine 12 the low pressure stage 90 the water-steam cycle 16 , This is the low pressure superheater 88 on the output side via a steam line 92 into which a motor-operated valve 94 is switched, with the entry of the low pressure part 12c the steam turbine 12 connected.

Zur bedarfsweisen Umführung oder Umleitung des Hochdruckteils 12a der Dampfturbine 12 ist eine den Hochdrucküberhitzer 74 mit dem Hochdruckteil 12a verbindende Frischdampfleitung 96 über eine Dampfleitung 98, in die ein motorisch betätigbares Ventil 100 geschaltet ist, direkt mit dem Kondensator 18 verbunden. Dabei ist die als Hochdruckumleitung dienende Dampfleitung 98 in Strömungsrichtung des Frischdampfes F vor dem Ventil 76 an die Frischdampfleitung 96 angeschlossen.For bypassing or diverting the high-pressure part as required 12a the steam turbine 12 is one of the high pressure superheater 74 with the high pressure part 12a connecting live steam line 96 over a steam line 98 into which a motor-operated valve 100 is switched directly to the capacitor 18 connected. Here, the serving as high-pressure bypass steam line 98 in the flow direction of the live steam F in front of the valve 76 to the main steam line 96 connected.

Ein derartiger Umleitbetrieb, der insbesondere beim An- oder Abfahren der Dampfturbine 12 sowie bei einem Dampfturbinenschnellschluss vorgesehen ist, führt zu einer Umleitung des erzeugten Frischdampfes F unter Umgehung der Dampfturbine 12 direkt in den Kondensator 18. Dazu werden das Ventil 76 geschlossen und das Ventil 100 geöffnet. Parallel hierzu wird der Kondensatvorwärmer 26 zumindest teilweise umströmt, indem das in der Bypassleitung 36 liegende Ventil 38 geöffnet wird. Diese führt dazu, dass das Kondensat K auf der Saugseite der Speisewasserpumpe 34 eine Mischtemperatur TM aufweist, die sich aufgrund des zumindest teilweisen Umströmens des Kondensatvorwärmers 26 einstellt. Diese Mischtemperatur TM ist kleiner als die Kondensattemperatur TK bei vollständig durchströmtem, d. h. nicht umströmtem Kondensatvorwärmer 26. Auch bei Vorwärmung eines Teilstroms K' des Kondensats K im Kondensatvorwärmer 26 stellt sich eine Mischtemperatur TM ein, die kleiner ist als die Temperatur des beim Betrieb der Dampfturbine 12 den Kondensatvorwärmer 26 verlassenden Kondensats K.Such a diverting operation, in particular when starting or stopping the steam turbine 12 and is provided at a steam turbine rapid closure, leads to a diversion of the generated live steam F, bypassing the steam turbine 12 directly into the condenser 18 , This will be the valve 76 closed and the valve 100 open. Parallel to this is the condensate preheater 26 at least partially bypassed by the in the bypass line 36 lying valve 38 is opened. This causes the condensate K on the suction side of the feedwater pump 34 a mixing temperature T M , which is due to the at least partial flow around the condensate preheater 26 established. This mixing temperature T M is smaller than the condensate temperature T K with completely flowed through, ie not flow around condensate preheater 26 , Also when preheating a partial flow K 'of the condensate K in the condensate preheater 26 adjusts a mixing temperature T M , which is smaller than the temperature of the operation of the steam turbine 12 the condensate preheater 26 leaving condensate K.

Auf diese Weise gelangt sowohl in den Speisewasservorwärmer 42 als auch in den ersten Hochdruck-Economizer 64 vergleichsweise kaltes Speisewasser S mit der Folge, dass das Rauchgas R in Strömungsrichtung vor der Niederdruckstufe 90 vergleichsweise stark abgekühlt wird. Dadurch erhält die Niederdruckstufe 90, d. h. insbesondere der Niederdruckverdampfer 86 vergleichsweise wenig Wärme, so dass in der Niederdruckstufe 90 zumindest dann kein Niederdruckdampf mehr produziert wird, wenn die Siedetemperatur des Wassers innerhalb der Niederdrucktrommel 48 der Ab- oder Rauchgastemperatur in diesem Bereich des Abhitzedampferzeugers 20 entspricht. Auch für den Fall, dass die Abgastemperatur geringfügig oberhalb der Siedetemperatur des Wassers innerhalb der Niederdrucktrommel 48 liegt, stellt sich dort ein Druck ein, bei dem die Siedetemperatur innerhalb der Niederdrucktrommel 48 größer oder gleich der Rauchgastemperatur ist.In this way, enters both the feedwater pre-heater 42 as well as in the first high-pressure economizer 64 comparatively cold feed water S, with the result that the flue gas R in the flow direction before the low pressure stage 90 is cooled comparatively strong. This gives the low-pressure stage 90 , ie in particular the low-pressure evaporator 86 comparatively little heat, so in the low-pressure stage 90 at least then no more low pressure steam is produced when the boiling temperature of the water within the low pressure drum 48 the exhaust or flue gas temperature in this area of the heat recovery steam generator 20 equivalent. Even in the event that the exhaust gas temperature is slightly above the boiling point of the water within the low-pressure drum 48 is located, there is a pressure, in which the boiling temperature within the low-pressure drum 48 greater than or equal to the flue gas temperature.

Eine entsprechende Wärmeverschiebung innerhalb des Abhitzedampferzeugers 20 im Bereich der Niederdruck-Heizflächen, d. h. des Niederdruckverdampfers 86 und des Niederdrucküberhitzers 88, erfolgt dadurch, dass sowohl dem Speisewasservorwärmer 42 als auch dem ersten Hochdruck-Economizer 64 vergleichsweise kühles Speisewasser S zugeführt wird. Dieses entnimmt somit dem Rauchgas R vergleichsweise viel Wärme, so dass den Niederdruck-Heizflächen 86, 88 vergleichsweise wenig Wärme zur Verfügung steht.A corresponding heat shift within the heat recovery steam generator 20 in the field of low-pressure heating surfaces, ie the low-pressure evaporator 86 and the low pressure superheater 88 , takes place in that both the feedwater pre-heater 42 as well as the first high-pressure economizer 64 comparatively cool feed water S is supplied. This thus takes the flue gas R comparatively much heat, so that the low-pressure heating surfaces 86 . 88 comparatively little heat is available.

Dadurch, dass auch der erste Hochdruck-Economizer 64 über die Bypassleitung 78 zumindest teilweise umströmt oder umführt wird, erfolgt eine entsprechende Wärmeverschiebung auch im Bereich der Heizflächen der Mitteldruckstufe 82, d. h. im Bereich des Mitteldruckverdampfers 50 und des Mitteldruckverdampfers 54. Grund hierfür ist wiederum, dass dem zweiten Hochdruck-Economizer 66 vergleichsweise kühles Speisewasser S mit wiederum einer Mischtemperatur TM' zugeführt wird. Der zweite Hochdruck-Economizer 66 entnimmt dem in diesem Bereich des Abhitzedampferzeugers 20 strömenden Rauchgas R gegenüber dem Betrieb mit Dampfturbine wiederum zusätzlich Wärme, die den Mitteldruck-Heizflächen 50 und 54 somit nicht mehr zur Verfügung steht. Analog zur Reduzierung der Niederdruck-Dampfproduktion wird somit auch die Mitteldruck-Dampfproduktion praktisch vollständig eingestellt. Somit wird lediglich Hochdruck-Dampf oder Frischdampf F erzeugt, der jedoch über die die Dampfturbine 12 umführende Dampfleitung 98 direkt in den Kondensator 18 eingeleitet wird.In that also the first high-pressure economizer 64 over the bypass line 78 is at least partially flows around or umführt, a corresponding heat shift also takes place in the area of the heating surfaces of the medium-pressure stage 82 ie in the area of the medium-pressure evaporator 50 and the medium pressure evaporator 54 , Reason for this, in turn, is that the second high-pressure economizer 66 comparatively cool feed water S is again supplied to a mixing temperature T M '. The second high pressure economizer 66 removes that in this area of the heat recovery steam generator 20 flowing flue gas R opposite the operation with steam turbine turn in addition heat, which the medium-pressure heating surfaces 50 and 54 thus is no longer available. As with the reduction in low-pressure steam production, the medium-pressure steam production is thus virtually completely discontinued. Thus, only high-pressure steam or live steam F is generated, but on the steam turbine 12 leading steam line 98 directly into the condenser 18 is initiated.

Mittels dieses Verfahrens wird somit bei Stillsetzung der Dampfturbine 12, z. B. infolge von Anfahr- oder Abfahrvorgängen oder im Falle eines Dampfturbinenschnellschlusses, durch gezielte Wärmeverschiebung innerhalb des Abhitzedampferzeugers 20 in einfacher Art und Weise das beschriebene Mehrdruck-System mit Zwischenüberhitzung in ein Eindrucksystem überführt. Dieses Verfahren ermöglicht somit den Betrieb der Gasturbine 2 und des Abhitzedampferzeugers 20 ohne Nieder- und Mitteldruck-Umleitstation, wenn die Dampfturbine 12 außer Betrieb ist.By means of this method is thus at shutdown of the steam turbine 12 , z. B. as a result of start-up or shutdown or in the case of a steam turbine quick-closing, by targeted heat transfer within the heat recovery steam generator 20 transferred in simple manner the described multi-pressure system with reheat in an impression system. This method thus enables the operation of the gas turbine 2 and the heat recovery steam generator 20 without low and medium pressure diverter station, when the steam turbine 12 is out of order.

Claims (2)

Verfahren zum Betreiben einer Gas- und Dampfturbinenanlage (1), bei dem das aus einer Gasturbine (2) austretende Rauchgas (R) über einen Abhitzedampferzeuger (20) geführt wird, dessen Heizflächen in den Wasser-Dampf-Kreislauf (16) einer mindestens zwei Druckstufen (40, 90) aufweisenden Dampfturbine (12) geschaltet sind, wobei in einem Betriebszustand ohne Dampfeinleitung in die Dampfturbine (12) der in einer Hochdruckstufe (40) erzeugte Dampf (F) in einen der Dampfturbine (12) nachgeschalteten Kondensator (18) umgeleitet wird, und wobei aus diesem abströmendes Kondensat (K) zumindest teilweise unter Umführung eines Kondensatvorwärmers (26) als Speisewasser (S) direkt in einen ersten Hochdruck-Economizer (64) gefördert wird.Method for operating a gas and steam turbine plant ( 1 ), in which the gas turbine ( 2 ) flue gas (R) via a heat recovery steam generator ( 20 ) whose heating surfaces in the water-steam cycle ( 16 ) of at least two pressure stages ( 40 . 90 ) having steam turbine ( 12 ), wherein in an operating state without steam introduction into the steam turbine ( 12 ) in a high-pressure stage ( 40 ) generated steam (F) in one of the steam turbine ( 12 ) downstream capacitor ( 18 ), and wherein from this outflowing condensate (K) at least partially bypassing a condensate preheater ( 26 ) as feed water (S) directly into a first high-pressure economizer ( 64 ). Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Drei-Druck-System (40, 82, 90) mit einer Mitteldruckstufe (82) zusätzlich der erste Hochdruck-Economizer (64) zumindest teilweise umströmt und das Speisewasser (S) direkt in einen zweiten Hochdruck-Economizer (66) geführt wird, der dem ersten Hochdruck-Economizer (64) wasserseitig nachgeschaltet und rauchgasseitig vorgeordnet ist.Method according to claim 1, characterized in that in a three-pressure system ( 40 . 82 . 90 ) with a medium-pressure stage ( 82 ) additionally the first high-pressure economizer ( 64 ) flows at least partially and the feed water (S) directly into a second high-pressure economizer ( 66 ) leading to the first high-pressure economizer ( 64 ) downstream of the water side and upstream of the flue gas side.
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