DE102004040890A1 - Power station installation, has heat supply device arranged in waste gas path of gas turbo-group, upstream of heat transmission equipment - Google Patents

Power station installation, has heat supply device arranged in waste gas path of gas turbo-group, upstream of heat transmission equipment Download PDF

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Abstract

A power plant installation has a gas turbine group (1) a pressurized air store (201) and at least one storage fluid expansion power machine (203) , in which the gas turbo group has at least one compressor (101) and at least one combustion chamber (102) and at least one first turbine (103). In the waste gas path of the gas turbine group, a heat supply device, in particular an additional heating device (4) is arranged upstream of the heat transfer equipment. An independent claim is also included for a method of operating a power station.

Description

Technisches Gebiettechnical area

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kraftwerksanlage gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Sie betrifft weiterhin bevorzugte Verfahren zum Betrieb einer derartigen Kraftwerksanlage.The The present invention relates to a power plant according to the preamble of claim 1. It further relates to preferred methods for Operation of such a power plant.

Luftspeicherturbinen sind aus dem Stand der Technik wohlbekannt. Beim Betrieb von Luftspeicherturbinen wird Luft im Allgemeinen über mehrere Kompressorstufen mit Zwischenkühlung verdichtet und entfeuchtet, und die Druckluft wird in einem geeigneten Speicher, beispielsweise in einer unterirdischen Kaverne, zwischengespeichert. Die gespeicherte Druckluft kann im Bedarfsfalle aus dem Speicher entnommen und unter der Abgabe von Wellenleistung in einer Speicherfluid-Entspannungskraftmaschine entspannt werden. Zur besseren Ausnutzung des gespeicherten Volumens ist es weiterhin eine übliche Massnahme, die Luft vorgängig der Entspannung und/oder während der Entspannung zu erwärmen, was meist indirekt mittels Wärmeübertragern erfolgt. Damit kann eine Rauchgasbeaufschlagung der Speicherfluid-Entspannungsturbine vermieden werden, und die Speicherfluid- Entspannungsturbine kann einfacher und billiger gebaut werden; eine interne Feuerung ist aber selbstverständlich durchaus im Bereich des Möglichen.Air reservoir turbines are well known in the art. When operating air storage turbines Air generally gets over compresses and dehumidifies several compressor stages with intercooling, and the compressed air is stored in a suitable memory, for example in an underground cavern, cached. The stored compressed air can be removed from the store if necessary and under the levy of shaft power in a storage fluid decompression engine to be relaxed. For better utilization of the stored volume it is still a common measure the air in advance the relaxation and / or during to warm the relaxation, what usually indirectly by means of heat exchangers he follows. This can be a Rauchgasbeaufschlagung the storage fluid expansion turbine can be avoided, and the storage fluid expansion turbine can be simpler and to be built cheaper; An internal firing is, of course, quite possible in the realm of possibility.

Aufgrund der vergleichsweise niedrigen Ausgangstemperatur der Druckluft eignen sich Luftspeicheranlagen mit Heissluftturbinen und Erwärmung durch externe Quellen über Wärmeübertrager ganz besonders zur Nutzung von bei niedrigen Temperaturen anfallender Wärme.by virtue of the comparatively low outlet temperature of the compressed air are suitable air storage systems with hot air turbines and heating by external sources over Heat exchanger especially for use at low temperatures Warmth.

Aus der US 5,537,822 ist eine derartige Anlage bekanntgeworden, bei der zur Erwärmung der Speicherluft die Abgaswärme einer Gasturbogruppe herangezogen wird. Hierbei zeigen sich aber die Leistungspotenziale begrenzt, weil die zur Verfügung stehende Abwärme begrenzt ist. Insgesamt tut sich folgende Schere auf: Um die Abgaswärme der Gasturbogruppe möglichst effizient zu nutzen, muss ein bestimmter Massenstrom durch die Speicherfluid-Entspannungsturbine strömen. Damit bestehen aber keine nennenswerten Potenziale mehr, unabhängig von der Leistung der Gasturbogruppe die Leistung der Speicherfluid-Entspannungsturbine zu erhöhen; eine weitere unabhängige Leistungserhöhung der Speicherfluid-Entspannungsturbine ohne Leistungsveränderung der Gasturbogruppe erfordert einen erhöhten Entnahmemassenstrom aus dem Speicher, verbunden mit einer sinkenden Eintrittstemperatur der Speicherfluid-Entspannungsturbine und damit einer schlechten Ausnutzung des gespeicherten Fluides aufgrund des geringen zur Verfügung stehenden massenspezifischen Enthalpiegefälles.From the US 5,537,822 is such a system has become known in which the exhaust heat of a gas turbine group is used to heat the storage air. Here, however, the performance potentials are limited, because the available waste heat is limited. Overall, the following shearing occurs: In order to use the exhaust gas heat of the gas turbine group as efficiently as possible, a certain mass flow must flow through the storage fluid expansion turbine. However, there are no appreciable potentials anymore, regardless of the power of the gas turbine group to increase the performance of the storage fluid expansion turbine; a further independent increase in performance of the storage fluid expansion turbine without change in performance of the gas turbine group requires an increased withdrawal mass flow from the memory, associated with a decreasing inlet temperature of the storage fluid expansion turbine and thus a poor utilization of the stored fluid due to the low available mass-specific Enthalpiegefälles.

Bei der bekanntgewordenen Kraftwerksanlage erweist es sich weiterhin als nachteilig, dass die Ladeverdichter auf einem Wellenstrang mit der Speicherfluid-Entspannungsturbine angeordnet sind, was in einer suboptimalen Flexibilität der Lastverteilung zwischen Ladebetrieb und Leistungsbetrieb resultiert.at the become known power plant it continues to prove as a disadvantage that the supercharger on a shaft train with the storage fluid expansion turbine are arranged, resulting in a suboptimal flexibility the load distribution between charging and power operation results.

Darstellung der ErfindungPresentation of the invention

Hier will die Erfindung Abhilfe schaffen. Der in den Ansprüchen gekennzeichneten Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kraftwerksanlage sowie ein Verfahren der eingangs genannten Art anzugeben, welches die Nachteile des Standes der Technik zu vermeiden vermag.Here The invention aims to remedy this. The marked in the claims Invention is based on the object, a power plant and a Specify method of the type mentioned, which disadvantages of the prior art is able to avoid.

Erfindungsgemäss wird diese Aufgabe unter Verwendung der Gesamtheit der Merkmale des Anspruchs 1 gelöst, und weiterhin unter Verwendung eines Verfahrens gemäss einem der Verfahrensansprüche.According to the invention this task using the entirety of the features of the claim 1 solved, and further using a method according to one the method claims.

Kern der Erfindung ist es also, im Rauchgaspfad der Gasturbogruppe stromauf eines Wärmeübertragungsapparates, welcher zur Erwärmung des aus dem Druckluftspeicher entnommenen Fluides mittels der Abwärme einer Gasturbogruppe dient, eine Wärmezuführeinrichtung, insbesondere eine Zusatzfeuerung, anzuordnen. Damit kann die dem Luftspeicherprozess zur Verfügung stehende Wärme höchst wirkungsvoll von der Leistung der Gasturbogruppe entkoppelt werden. Mit grösstem Vorteil ist im Fluidströmungsweg zwischen dem Druckluftspeicher und der Speicherfluid-Entspannungskraftmaschine ein Absperr- und/oder Drosselorgan angeordnet, welches die Regelung des dem Speichervolumen entnommenen Fluidmassenstroms ermöglicht.core So it is the invention upstream in the flue gas path of the gas turbine group a heat transfer apparatus, which for heating the removed from the compressed air reservoir fluid by means of the waste heat of a Gas turbine group serves, a heat supply, in particular an additional firing, to order. This can be the air storage process to disposal standing heat most effective be decoupled from the performance of the gas turbine group. With the greatest advantage is in the fluid flow path between the compressed air reservoir and the storage fluid relaxation engine Shut-off and / or throttle organ arranged, which the regulation allows the fluid mass flow taken from the storage volume.

Als Speicherfluid-Entspannungskraftmaschine findet gemäss einer Ausführungsform der Erfindung eine Turbine Verwendung, welche nachfolgend als Speicherfluid-Entspannungsturbine referiert wird. Selbstverständlich können auch andere Kraftmaschinentypen Verwendung finden.When Storage fluid relaxation engine finds according to a embodiment the invention, a turbine use, which hereinafter as a storage fluid expansion turbine is referenced. Of course can Other types of engine are used.

In einer Ausführungsform der Erfindung ist im Rauchgaspfad stromab des Wärmeübertragungsapparates eine Temperaturmessstelle angeordnet. Die dort gemessene Temperatur wird in einer bevorzugten Betriebsweise als Regelgrösse für einen Temperaturregler verwendet, welcher durch Eingriffe auf das Drosselorgan den Fluidmassenstrom so verändert, dass die gemessene Rauchgastemperatur auf einem Sollwert oder in einem Sollwertintervall bleibt. beispielsweise wird die Abgastemperatur so eingeregelt, dass sie um eine Sicherheitsmarge über einer Taupunktstemperatur liegt; dies ermöglicht eine bestmögliche Ausnutzung der Abwärmepotenziale bei gleichzeitiger Sicherheit gegen Taupunktsunterschreitungen des Abgases. Gleichzeitig wird bevorzugt die Zusatzfeuerungsleistung mit der Leistung des Generators der Druckspeicheranlage als Regelgrösse betrieben.In one embodiment of the invention, a temperature measuring point is arranged in the flue gas path downstream of the heat transfer apparatus. The temperature measured there is used in a preferred operation as a controlled variable for a temperature controller, which changes the fluid mass flow by interfering with the throttle body so that the measured flue gas temperature remains at a desired value or in a desired value interval. for example, the exhaust gas temperature is adjusted so that it is a safety margin above a dew point temperature; This enables the best possible utilization of the waste heat potentials while at the same time ensuring safety against dew point falls below the exhaust gas. At the same time, the additional firing power is preferably operated with the power of the generator of the pressure accumulator system as a controlled variable.

Es ist prinzipiell auch möglich, den Fluidmassenstrom über den Leistungsregler und die Feuerungsleistung über den Temperaturregler zu regeln.It is in principle also possible the fluid mass flow over the capacity regulator and the firing capacity via the temperature controller too regulate.

Auch bei anderen Betriebsmodi ist es von Vorteil, die Abgastemperatur stromab des Wärmeübertragungsapparates zu messen, und diese in eine Sicherheitslogik der Anlagensteuerung mit einfliessen zu lassen, derart, dass bei Unterschreiten eines Mindestwertes, der brennstoffabhängig vorgegeben sein kann, entsprechende Sicherheitsmassnahmen auszulösen, damit eine Unterschreitung des Taupunktes von Rauchgaskomponenten vermieden wird.Also in other modes of operation, it is advantageous to have the exhaust gas temperature downstream of the heat transfer apparatus to measure, and this in a safety logic of plant control to be included, in such a way that, when falling below a minimum value, the fuel-dependent can be given to trigger appropriate security measures, so a drop below the dew point of flue gas components is avoided.

In einer Ausführungsform der Erfindung ist im Rauchgaspfad ein Rauchgasreinigungskatalysator angeordnet. Ein derartiger Katalysator weist ein Temperaturfenster auf, in welchem er betrieben werden muss, weil bei höheren Temperaturen Schäden auftreten, und bei niedrigeren Temperaturen keine katalytische Reinigungswirkung gewährleistet werden kann. Dieses Temperaturfenster ist vom Katalysator und den verwendeten Materialien abhängig, und liegt beispielsweise im Bereich von 250°C bis 300°C. Im Allgemeinen darf der Katalysator daher keinesfalls unmittelbar von der Gasturbogruppe aus oder gar unmittelbar von der Zusatzfeuerung mit Rauchgas angeströmt werden. Erfindungsgemäss wird der Katalysator daher innerhalb des Wärmeübertragungsapparates angeordnet, derart, dass das Rauchgas bis zum Katalysator bereits einen Teil des Wärmeübertragungsapparates durchströmt und sich dabei teilweise abgekühlt hat. In einer einfachsten Ausführungsform wird der Katalysator an einer Stelle des Wärmeübertragungsapparates stromab eines ersten Teils des Wärmeübertragungsapparates und stromauf eins zweiten Teils des Wärmeübertragungsapparates angeordnet, an der er bei nominalen Betriebsbedingungen der Kraftwerksanlage eine beste Betriebstemperatur vorfindet.In an embodiment The invention is a flue gas purification catalyst in the flue gas path arranged. Such a catalyst has a temperature window in which it must be operated, because at higher temperatures Damage occurs and no catalytic cleaning action at lower temperatures guaranteed can be. This temperature window is from the catalyst and the materials used, and is for example in the range of 250 ° C to 300 ° C. In general, the catalyst may therefore in no case directly from the gas turbine group or even be directly flowed from the additional firing with flue gas. According to the invention the catalyst is therefore arranged inside the heat transfer apparatus, such that the flue gas to the catalyst already a part of the heat transfer apparatus flows through and partially cooled Has. In a simplest embodiment the catalyst is downstream at a location of the heat transfer apparatus a first part of the heat transfer apparatus and arranged upstream of a second part of the heat transfer apparatus, at he at nominal operating conditions of the power plant a best operating temperature finds.

In einer Ausführungsform ist der Wärmeübertragungsapparat in zwei in Serie durchströmte eigenständige Einheiten unterteilt, zwischen denen der Katalysator angeordnet ist.In an embodiment is the heat transfer apparatus in two flows through in series independent Units are divided, between which the catalyst is arranged is.

In einer weiteren Ausführungsform ist im Wesentlichen am Eintritt in den Katalysator oder auch unmittelbar im Katalysator oder am Katalysatormaterial eine Temperaturmessstelle angeordnet. In einer Ausführungsform der Erfindung wird der aus dem Druckluftspeicher entnommene Massenstrom so geregelt, dass die Temperatur am Katalysatoreintritt durch einen stetigen Regler auf einen Sollwert eingeregelt wird, oder durch einen unstetigen Zweipunktregler innerhalb eines Sollwertintervalls geregelt wird. Die Feuerungsleistung der Zusatzfeuerung wird dann in einer Betriebsvariante mit der Leistung des Generators des Druckspeicherprozesses als Regelgrösse betrieben.In a further embodiment is essentially at the entrance to the catalyst or directly in the catalyst or on the catalyst material, a temperature measuring point arranged. In one embodiment The invention relates to the extracted from the compressed air reservoir mass flow regulated so that the temperature at the catalyst inlet by a steady controller is adjusted to a setpoint, or by a discontinuous two-position controller within a setpoint interval is regulated. The firing capacity of the additional firing then becomes in an operating variant with the power of the generator of the pressure storage process as a controlled variable operated.

Alternativ kann die Zusatzfeuerungsleistung in Abhängigkeit von der Katalysatoreintrittstemperatur und der Massenstrom in Abhängigkeit von der Leistung geregelt werden.alternative can the additional firing power as a function of the catalyst inlet temperature and the mass flow in dependence be regulated by the performance.

Eine Messung und Überwachung der Katalysatoreintrittstemperatur ist auch bei anderen Betriebsverfahren von Vorteil, um beim Über- oder Unterschreiten zulässiger Limiten Abfangaktionen auszulösen, welche beispielsweise eine irreversible Schädigung des Katalysators zu vermeiden vermögen.A Measurement and monitoring the catalyst inlet temperature is also in other operating methods an advantage in order to or falling below admissible Limits trigger interceptions, which, for example, an irreversible damage to the catalyst avoid assets.

In einer weiteren Betriebsweise der erfindungsgemässen Kraftwerksanlage wird die Leistungsabgabe des Druckspeicherprozesses nicht geregelt. Hingegen wird wenigstens eine, bevorzugt zwei, der folgenden Temperaturen gemessen: Die Temperatur des Rauchgases stromab des Wärmeübertragungsapparates, die Temperatur des Katalysators oder des Rauchgases im Wesentlichen unmittelbar stromauf des Katalysators, und die Temperatur des Speicherfluides am Austritt aus dem Wärmeübertragungsapparat oder am Eintritt in die Speicherfluid- Entspannungskraftmaschine. Eine der Temperaturen wird als Regelgrösse für die Ansteuerung der zusätzlichen Wärmezufuhr zum Rauchgas, also insbesondere der Feuerungsleistung der Zusatzfeuerung, herangezogen. Die zweite Temperatur wird als Regelgrösse für die Steuerung des Speicherfluid-Massenstroms herangezogen. Weitere gemessene Temperaturen werden mit Vorteil im Sinne von Schutzmassnahmen als Regelgrössen für Grenzregelungen über Eingriffe auf die Zusatz-Wärmezufuhr und den Speicherfluid-Massenstrom herangezogen.In Another mode of operation of the inventive power plant is the power output of the accumulator process is not regulated. On the other hand will be at least one, preferably two, of the following temperatures measured: the temperature of the flue gas downstream of the heat transfer apparatus, the temperature of the catalyst or the flue gas substantially immediately upstream of the catalyst, and the temperature of the storage fluid at the exit from the heat transfer apparatus or at the inlet to the storage fluid relaxation engine. One of the Temperatures will be the norm for the Control of the additional heat to the flue gas, ie in particular the firing capacity of the additional firing, used. The second temperature is used as a controlled variable for the controller the storage fluid mass flow used. Other measured temperatures will be an advantage in the sense of protective measures as control parameters for border regulations concerning interventions on the additional heat and used the storage fluid mass flow.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist eine Leitung angeordnet, über die Fluid vom Druckluftspeicher zur Gasturbogruppe leitbar ist, und welche stromab des Verdichters und stromauf der Brennkammer im Strömungsweg der Gasturbogruppe mündet. Damit kann dem Gasturbinenprozess Fluid zur Verbrennung und Entspannung zur Verfügung gestellt werden, welches nicht gleichzeitig verdichtet werden muss. Dies ermöglicht eine weitere Leistungssteigerung der Kraftwerksanlage, weil ja entweder ein geringerer Luftmassenstrom arbeitsaufwändig im Verdichter der Gasturbogruppe verdichtet werden muss, als zur Verbrennung und Entspannung zur Verfügung steht, oder der Turbinenmassenstrom über den maximalen Verdichtermassenstrom angehoben werden kann, woraus über den erhöhten Rauchgasmassenstrom zusätzlich ein höheres Abwärmepotenzial zur Nutzung im Druckspeicherprozess zur Verfügung steht. Das der Gasturbogruppe zugeführte Fluid wird mit Vorteil innerhalb des Wärmeübertragungsapparates, stromab des Wärmeübertragungsapparates, oder in teilentspannter Form während des Entspannungsvorgangs des Druckspeicherprozesses entnommen. Es ist von Vorteil, wenn die Entnahmestelle so angeordnet ist, dass die Entnahmetemperatur wenigstens näherungsweise der Temperatur am Verdichteraustritt der Gasturbogruppe entspricht; dies vermeidet übergrosse Mischungsverluste. Es ist weiterhin von Vorteil, wenn der Entnahmedruck wenigstens näherungsweise dem Verdichterenddruck entspricht und gering darüber liegt; dies vermeidet unnötig hohe Drosselungsverluste.In a further embodiment of the invention, a line is arranged, via which fluid from the compressed air reservoir to the gas turbine group can be conducted, and which opens downstream of the compressor and upstream of the combustion chamber in the flow path of the gas turbine group. Thus, the gas turbine process fluid can be made available for combustion and relaxation, which does not have to be compressed at the same time. This allows a further increase in output of the power plant, because either a lower mass air flow labor-intensive compressed in the compressor of the gas turbine group must be as is available for combustion and relaxation, or the turbine mass flow can be raised above the maximum compressor mass flow, from which on the increased flue gas mass flow in addition a higher waste heat potential for use in the pressure storage process is available. The fluid supplied to the gas turbine group is advantageously removed within the heat transfer apparatus, downstream of the heat transfer apparatus, or in a partially relaxed manner during the expansion process of the pressure storage process. It is advantageous if the removal point is arranged such that the removal temperature corresponds at least approximately to the temperature at the compressor outlet of the gas turbine group; This avoids excessive mixing losses. It is also advantageous if the withdrawal pressure at least approximately corresponds to the compressor discharge pressure and is slightly higher; this avoids unnecessarily high throttling losses.

In einer weiteren Betriebsweise der erfindungsgemässen Kraftwerksanlage wird die Speicherfluidtemperatur am Austritt aus dem Wärmeübertragungsapparat gemessen. Diese Temperatur kann als Regelgrösse entweder für den dem Druckspeicher entnommenen Massenstrom oder für die Zusatzfeuerungsleistung herangezogen werden. Komplementär dazu wird in einer Verfahrensvariante die Leistung des Generators des Druckspeicherprozesses als Regelgrösse für die Leistung der Zusatzfeuerung oder für den Fluidmassenstrom verwendet werden.In Another mode of operation of the inventive power plant is the storage fluid temperature at the exit from the heat transfer apparatus measured. This temperature can be used as a controlled variable either for the Accumulator taken mass flow or for the additional firing capacity be used. Complementary In addition, in one process variant, the power of the generator the pressure storage process as a controlled variable for the performance of the additional firing or for the fluid mass flow can be used.

Die Messung und Überwachung dieser Fluidtemperatur ist unabhängig von der beschriebenen Betriebsweise auch von Vorteil, um beim Überschreiten einer maximal zulässigen Temperatur Schutzeingriffe auszulösen.The Measurement and monitoring this fluid temperature is independent from the described mode of operation also to advantage when crossing a maximum allowable Temperature triggering protective interventions.

Die Ladeverdichter zur Aufladung des Druckluftspeichers sind bevorzugt entweder unabhängig von den Krafterzeugungskomponenten mit eigenen Antriebsmotoren angeordnet, was eine maximal flexible Betriebsweise erlaubt. In einer anderen bevorzugten Ausführungsform sind die Ladeverdichter mit dem Wellenstrang der Gasturbogruppe koppelbar. Dazu ist in einer ersten Ausführungsform ein Generator fest mit der Gasturbogruppe gekoppelt. Der Generator weist ein zweites Wellenende auf, welches auf die Verdichter zur Aufladung des Druckluftspeichers aufschaltbar ist. Die Wellenleistung der Gasturbogruppe kann durch eine Verstellung der Erregung des Generators und des Betriebspunktes des Ladeverdichters variabel zwischen diesen beiden Leistungsverbrauchern aufgeteilt werden. Dabei kann auch die Phase des Generators im Sinne einer Blindleistungsregelung sehr flexibel verändert werden. In einer weiteren Ausführungsform ist der Generator derart ausgeführt, dass er auch elektromotorisch betreibbar ist. In einer dritten Ausführungsform ist zwischen dem Generator und der Gasturbogruppe eine schaltbare Kupplung angeordnet, derart, dass der Generator zum alleinigen Antrieb der Ladeverdichter motorisch betrieben werden kann, während die Gasturbogruppe steht.The Charge compressor for charging the compressed air reservoir are preferred either independently of arranged the power generating components with their own drive motors, which allows a maximum flexibility of operation. In another preferred embodiment are the superchargers with the shaft train of the gas turbine group coupled. For this purpose, a generator is fixed in a first embodiment coupled with the gas turbine group. The generator has a second one Shaft end, which aufschaltbar on the compressors for charging the compressed air reservoir is. The shaft power of the gas turbine group can be adjusted by an adjustment the excitation of the generator and the operating point of the supercharger variably divided between these two power consumers become. In this case, the phase of the generator in the sense of a Reactive power control can be changed very flexible. In another embodiment is the generator designed in such a way that he is also operated by electric motor. In a third embodiment is a switchable coupling between the generator and the gas turbine group arranged such that the generator for the sole drive of Charge compressor can be operated by motor while the Gas turbine group stands.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist im Strömungsweg des Speicherfluides eine zusätzliche Wärmezuführeinrichtung angeordnet. Diese kann stromab des Wärmeübertragungsapparates und stromauf der Entspannungskraftmaschine angeordnet sein, stromauf des Wärmeübertragungsapparates, oder in einer den Wärmeübertragungsapparat umgehenden Nebenschlussleitung. Die erstgenannte Ausführungsform hat den Vorteil, dass die Speicherfluid-Wärmezuführeinrichtung auch im nominellen Betrieb der Kraftwerksanlage nutzbar ist, um die Eintrittstemperatur der Speicherfluid-Entspannungskraftmaschine über den in dem Wärmeübertragungsapparat erzielbare Mass anzuheben. Damit ist zum Beispiel ein Betriebskonzept möglich, bei dem auf die oben beschriebene Weise die Wärmezufuhr zum Rauchgas und der Speicherfluid-Massenstrom mit der Katalysator-Eintrittstemperatur und der Abgastemperatur stromab des Wärmeübertragungsapparates als Regelgrössen gesteuert werden; das heisst, es wird ein katalysator- und abgaswärmeoptimiertes Betriebskonzept realisiert. Unabhängig davon kann über die zusätzliche Wärmezufuhr zum Speicherfluid stromab des Wärmeübertragungsapparates, welche einen zusätzlichen Freiheitsgrad der Prozessregelung darstellt, die Eintrittstemperatur der Speicherfluid-Entspannungskraftmaschine optimiert werden.In a further embodiment The invention is in the flow path of the storage fluid an additional heat supply arranged. This can be downstream of the heat transfer apparatus and upstream the decompression engine be arranged upstream of the heat transfer apparatus, or in a heat transfer apparatus immediate bypass line. The former embodiment has the advantage that the storage fluid heat supply device in the nominal Operation of the power plant is usable to the inlet temperature the storage fluid relaxation engine over in the heat transfer apparatus to increase the achievable mass. This is, for example, an operational concept possible, in the manner described above, the heat input to the flue gas and the storage fluid mass flow with the catalyst inlet temperature and the exhaust gas temperature downstream of the heat transfer apparatus controlled as controlled variables become; that is, it will be a catalyst and exhaust heat optimized Operating concept realized. Regardless of that can be about the additional heat to the storage fluid downstream of the heat transfer apparatus, which an additional Degree of freedom of process control represents the inlet temperature the storage fluid relaxation engine can be optimized.

Die Speicherfluid-Wärmezuführeinrichtung kann als unmittelbar in den Strömungsweg integrierte Feuerungseinrichtung ausgeführt sein, oder als Wärmetauscher mit einer äusseren Feuerung. Die erste Bauart hat den Vorteil, billiger zu sein, und im Allgemeinen mit geringeren Druckverlusten behaftet zu sein als ein im Strömungsweg angeordneter Wärmetauscher einer externen Feuerung. Eine externe Feuerung hat demgegenüber den Vorteil, dass das Speicherfluid nicht mit Rauchgaskomponenten kontaminiert wird. Dies hat dann erhebliche Vorteile, wenn beispielsweise eine handelübliche Dampfturbine als Speicherfluid-Entspannungskraftmaschine Anwendung findet, welche nicht für die Beaufschlagung mit aggressiven heissen Rauchgasen vorgesehen ist. Wenn die Kraftwerksanlage häufig mit zusätzlicher Wärmezufuhr zum Speichermedium betrieben werden soll, und die erheblichen Investitionskosten einer rauchgasbeständigen Speicherfluid-Entspannungskraftmaschine vermieden werden sollen, ist die indirekte Wärmezufuhr zu bevorzugen. Hier muss allerdings für eine effiziente Ausnutzung der zur Verfügung gestellten Wärme Sorge getragen werden.The Storage fluid heat supply device can as directly into the flow path be implemented integrated firing device, or as a heat exchanger with an outside Firing. The first type has the advantage of being cheaper, and generally associated with lower pressure drops than one in the flow path arranged heat exchanger an external furnace. An external firing has the opposite Advantage that the storage fluid does not contaminate with flue gas components becomes. This has considerable advantages, for example, if one commercial Steam turbine as a storage fluid expansion engine application which is not for the application of aggressive hot flue gases provided is. If the power plant often with additional heat to be operated to the storage medium, and the considerable investment costs a smoke-gas resistant Storage fluid decompression engine to be avoided is the indirect heat supply to prefer. Here, however, must be for efficient use the available put heat Care should be taken.

Kurze Beschreibung der ZeichnungShort description the drawing

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von in der Zeichnung illustrierten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Für das Verständnis der Erfindung nicht unmittelbar notwendige Elemente sind weggelassen. Die Ausführungsbeispiele sind rein instruktiv zu verstehen, und sollen nicht zu einer Einschränkung der in den Ansprüchen gekennzeichneten Erfindung herangezogen werden.The Invention will be illustrated below with reference to the drawing Embodiments explained in more detail. For the understanding of Invention not immediately necessary elements are omitted. The embodiments are purely instructive to understand, and are not intended to be limiting in the claims marked invention be used.

Weg zur Ausführung der ErfindungWay to execute the invention

Eine erste Ausführungsform der Erfindung ist in 1 dargestellt. Die Kraftwerksanlage umfasst eine Gasturbogruppe 1, eine Speicheranlage 2, sowie eine Aufladeeinheit 3. Die schematisch dargestellte Gasturbogruppe 1 umfasst einen Verdichter 101, eine Brennkammer 102, eine Turbine 103, sowie einen Generator 104. Der Generator kann häufig auch als Startvorrichtung für die Gasturbogruppe motorisch betrieben werden. Die Gasturbogruppe ist eine beliebige Gasturbogruppe, wie sie am Markt erhältlich ist, was auch die Möglichkeit mehrwelliger Installationen oder von Gasturbogruppen mit sequentieller Verbrennung, also mit zwei strömungsmässig in Serie geschalteten Turbinen und einer dazwischen angeordneten Brennkammer einschliesst. Eine solche Gasturbogruppe ist aus EP 620 362 bekanntgeworden. Ebenso kann auch ein Getriebe zwischen der Abtriebswelle der Gasturbogruppe und dem Generator angeordnet sein; die dargestellte Bauart der Gasturbogruppe ist nicht einschränkend zu verstehen. Auf an sich bekannte Weise wird Umgebungsluft im Verdichter 101 verdichtet, der verdichteten Luft in der Brennkammer 102 Wärme zugeführt, und das entstehende gespannte Heissgas in der Turbine 103 unter Abgabe einer Leistung entspannt. Die Turbine treibt den Verdichter 101 sowie den Generator 104 an. Der Generator 104 erzeugt eine Nutzleistung P1, welche erfasst und zur Leistungsregelung der Gasturbogruppe herangezogen wird, was sehr vereinfacht dargestellt ist. Wenn die Leistung als Regelgrösse sinkt, wird das Brennstoffmengen-Stellorgan 6 geöffnet. Eine solche Leistungsregelung umfasst selbstverständlich noch Soll-Istwert-Vergleiche, Begrenzer für Temperaturen und Drücke, und vieles mehr, was aber dem Fachmann geläufig ist und daher im Sinne der Übersichtlichkeit nicht dargestellt wurde. Weiterhin umfasst die dargestellte Kraftwerksanlage eine Speicheranlage 2, deren Kernelemente der Druckluftspeicher 201 und die Speicherfluid-Entspannungskraftmaschine, vorliegend eine Speicherfluid-Entspannungsturbine 203, darstellen. Als Speicherfluid-Entspannungsturbine kann beispielsweise eine marktgängige Serien-Dampfturbine verwendet werden, welche nur geringe Modifikationen erfordert; das durchströmende Druckspeicherfluid ist dann im Sinne einer hohen Lebensdauer bevorzugt Luft oder ein anderes nicht aggressives Gas, bei Eintrittstemperaturen von maximal rund 550°C bis 650°C. Der Druckluftspeicher kann auf an sich bekannte Weise mit komprimierter Luft aufgeladen werden, was bevorzugt zu Zeiten niedrigen Elektrizitätsbedarfs und niedriger Strommarktpreise geschieht. Im Beispiel ist eine Ladeeinheit 3 dargestellt, welche einen ersten Kompressor 301, einen Zwischenkühler mit Entfeuchter 302, einen zweiten Kompressor 303, sowie einen zweiten Luftkühler/Entfeuchter 304 enthält. Der Antrieb erfolgt durch den Motor 305. Beim Betrieb der Verdichter wird komprimierte Luft in das Speichervolumen 201 gefördert; beim Stillstand der Ladeeinheit 3 verhindert ein Rückschlagorgan 306 ein Rückströmen der Luft. Ein Absperr- und/oder Drosselorgan 7 regelt die Abströmung von Druckluft aus dem Druckspeicher 201 zur Speicherfluid-Entspannungsturbine 203. Aus dem Druckspeicher abströmendes Fluid wird in der Turbine 203 unter Abgabe von Leistung entspannt, die zum Antrieb eines Generators 204 dient, der eine Leistung P2 erzeugt. In einem einfachsten Falle kann diese Leistung als Regelgrösse zur Ansteuerung des Drosselorgans 7 herangezogen werden. Da die Temperatur des im Druckluftspeicher gespeicherten Fluides niedrig ist, ist die massenstrom-spezifische Leistungsabgabe der Speicherfluid-Entspannungsturbine zunächst sehr gering, was in einer extrem schlechten Ausnutzung des Speichervolumens resultiert. Daher ist im Strömungsweg zwischen dem Druckluftspeicher 201 und der Turbine 203 ein Wärmeübertragungsapparat 202 angeordnet, über den vorgängig der Entspannung in der Turbine 203 Wärme auf das Speicherfluid übertragen werden kann. Selbstverständlich wäre auch die Anordnung einer internen Feuerungseinrichtung im Strömungsweg der Druckluft möglich, was aber wiederum Massnahmen erforderlich macht, welche nicht Gegenstand dieser Erfindung sind. So müssen dann geeignete Massnahmen an der Turbine 203 getrieben werden, weil diese anstatt von erhitzter Luft von Rauchgas durchströmt wird. Eine Ausführungsform, bei der strom ab des Wärmeübertragungsapparates 202 und stromauf der Speicherfluid-Entspannungsturbine 203 eine Brennkammer angeordnet ist, ist aber im Umfang der Ansprüche durchaus ebenfalls enthalten und wird unten dargestellt, auch wenn die dargestellte Ausführungsform mit ausschliesslich äusserer Wärmeübertragung im Allgemeinen als vorteilhaft erachtet wird. Die niedrige Ausgangstemperatur aus dem Druckluftspeicher macht die Druckspeicheranlage sehr attraktiv zur Nutzung auf niedrigem Temperaturniveau anfallender Wärme, wie beispielsweise Solarwärme oder auch die Abwärme einer Gasturbogruppe, oder einer anderen Wärmekraftmaschine. Daher ist der Wärmeübertragungsapparat im Rauchgaspfad der Gasturbogruppe 1 angeordnet, und wird von diesem primärseitig durchströmt, während der Wärmeübertragungsapparat sekundärseitig im Gegenstrom zum Rauchgas von dem gespannten Fluid aus dem Druckluftspeicher durchströmt wird. Beim Durchströmen des Wärmeübertragungsapparates wird also das aus dem Druckluftspeicher abströmende Fluid unter Nutzung der Abwärme der Gasturbogruppe erwärmt, wohingegen die Rauchgase sich abkühlen. Eine beste Abwärmenutzung stellt sich ein, wenn die Rauchgase soweit als möglich abgekühlt werden, wobei eine Unterschreitung des Taupunktes der Rauchkomponenten vermieden werden soll; insbesondere bei der Verbrennung schwefelhaltiger Brennstoffe, wie Öl, können sonst schwerwiegende Korrosionsschäden die Folge sein. Stromab des Wärmeübertragungsapparates ist eine Temperaturmessstelle 8 zur Messung der Rauchgastemperatur angeordnet. Eine Regelung ist derart aufgebaut, dass mit der dort gemessenen Temperatur als Regelgrösse das Drosselorgan 7 angesteuert wird. Bei steigender Rauchgastemperatur stromab des Wärmeübertragungsapparates öffnet das Drosselorgan 7, wodurch der sekundärseitige Massenstrom des Wärmeübertragungsapparates steigt, und das Rauchgas stärker abgekühlt wird. Diese Regelung kann für den Fachmann selbstverständlich als stetige Regelung, welche die Temperatur auf einem näherungsweise konstanten Sollwert hält, oder als unstetiger Zweipunktregler, welcher die Temperatur zwischen einer Obergrenze und einer Untergrenze regelt, ausgeführt sein. Weiterhin ist stromauf des Wärmeübertragungsapparates im Rauchgaspfad eine Zusatzfeuerungseinrichtung 4 angeordnet. Diese ermöglicht es, die Eintrittstemperatur des Rauchgases in den Wärmeübertragungsapparat zu erhöhen, und somit das für den nachgeordneten Druckspeicherprozess zur Verfügung stehende Leistungspotenzial auf höchst wirkungsvolle Weise vom Betriebszustand der Gasturbogruppe zu entkoppeln. Im dargestellten Beispiel wird das Brennstoffmengen-Stellorgan 5 der Zusatzfeuerung mit der Leistung P2 des Generators 204 der Druckspeicheranlage als Regelgrösse angesteuert: Bei sinkender Leistung öffnet das Stellorgan 5, und die Zusatzfeuerungsleistung wird erhöht. Damit steigt vorderhand die Temperatur am Eintritt in die Turbine 203, was zu einer ersten Leistungssteigerung führt. Zudem registriert die Messstelle 8 einen Anstieg der Rauchgastemperatur, womit durch einen Eingriff auf das Drosselorgan 7 der Fluidmassenstrom aus dem Druckluftspeicher erhöht wird, was weiterhin zu einer Leistungssteigerung führt. Die Temperatur des Fluides am Eintritt in die Speicherfluid-Entspannungsturbine 203 sinkt bei entsprechender Dimensionierung des Wärmeübertragungsapparates 202 wieder. Es ist sehr vorteilhaft und dem Fachmann geläufig, wenn die Temperatur der Druckluft am Austritt aus dem Wärmeübertragungsapparat oder am Eintritt in die Speicherfluid-Entspannungsturbine 203 auf nicht dargestellte, dem Fachmann aber geläufige Art, überwacht und als Regelgrösse einer Grenzwertregelung verwendet wird, indem beispielsweise bei Überschreitung eines zulässigen Maximalwertes das Stellorgan 5 weiter geschlossen oder dessen Öffnung begrenzt wird.A first embodiment of the invention is in 1 shown. The power plant includes a gas turbine group 1 , a storage facility 2 , as well as a charger 3 , The schematically illustrated gas turbine group 1 includes a compressor 101 , a combustion chamber 102 , a turbine 103 , as well as a generator 104 , The generator can often be operated by a motor as starting device for the gas turbine group. The gas turbine group is any gas turbine group as it is available on the market, which also includes the possibility of multi-shaft installations or gas turbine groups with sequential combustion, ie with two turbines connected in series and a combustion chamber arranged therebetween. Such a gas turbine group is out EP 620 362 known. Likewise, a transmission between the output shaft of the gas turbine group and the generator can be arranged; the illustrated type of gas turbine group is not meant to be limiting. In a known per se ambient air in the compressor 101 compressed, the compressed air in the combustion chamber 102 Heat supplied, and the resulting strained hot gas in the turbine 103 relaxed with delivery of a service. The turbine drives the compressor 101 as well as the generator 104 at. The generator 104 generates a net power P 1 , which is detected and used for power control of the gas turbine group, which is shown very simplified. If the power decreases as a controlled variable, the fuel quantity actuator 6 open. Of course, such a power control still includes setpoint-actual value comparisons, limiters for temperatures and pressures, and much more, but which is familiar to the person skilled in the art and has therefore not been shown in the interest of clarity. Furthermore, the illustrated power plant includes a storage facility 2 whose core elements are the compressed air reservoir 201 and the storage fluid relaxation engine, here a storage fluid expansion turbine 203 , represent. As a storage fluid expansion turbine, for example, a marketable series steam turbine can be used, which requires only minor modifications; the pressure accumulator fluid flowing through is then preferably air or another non-aggressive gas in the sense of a long service life, at inlet temperatures of a maximum of approximately 550 ° C. to 650 ° C. The compressed air reservoir can be charged in a conventional manner with compressed air, which is preferably done at times of low electricity demand and low electricity market prices. In the example is a loading unit 3 shown, which is a first compressor 301 , an intercooler with dehumidifier 302 , a second compressor 303 , as well as a second air cooler / dehumidifier 304 contains. The drive is done by the motor 305 , When operating the compressor, compressed air is added to the storage volume 201 promoted; at standstill of the charging unit 3 prevents a check valve 306 a backflow of air. A shut-off and / or throttle organ 7 regulates the outflow of compressed air from the accumulator 201 to the storage fluid expansion turbine 203 , Fluid flowing out of the accumulator becomes in the turbine 203 under release of power, which is used to drive a generator 204 is used, which generates a power P 2 . In a simplest case, this power can be used as a controlled variable for controlling the throttle element 7 be used. Since the temperature of the stored fluid in the compressed air reservoir is low, the mass flow-specific power output of the storage fluid expansion turbine is initially very low, resulting in an extremely poor utilization of the storage volume. Therefore, in the flow path between the compressed air reservoir 201 and the turbine 203 a heat transfer apparatus 202 arranged over the previous of relaxation in the turbine 203 Heat can be transferred to the storage fluid. Of course, the arrangement of an internal firing device in the flow path of the compressed air would be possible, which in turn makes necessary measures, which are not the subject of this invention. So then have to take appropriate measures on the turbine 203 be driven because it is traversed by heated air instead of flue gas. An embodiment in which power is removed from the heat transfer apparatus 202 and upstream of the storage fluid expansion turbine 203 a combustion chamber is arranged, but is also included in the scope of the claims quite well and is shown below, even if the illustrated embodiment with exclusively external heat transfer is generally considered to be advantageous. The low output temperature from the compressed air reservoir makes the pressure accumulator very attractive for use at low temperature level accumulating heat, such as solar heat or the waste heat of a gas turbine group, or other heat engine. Therefore, the heat transfer apparatus is in the flue gas path of the gas turbine group 1 arranged, and flows through this on the primary side, while the heat transfer apparatus on the secondary side in countercurrent to Flue gas is flowed through by the tensioned fluid from the compressed air reservoir. As it flows through the heat transfer apparatus thus flowing out of the compressed air reservoir fluid is heated using the waste heat of the gas turbine group, whereas the flue gases cool down. The best use of waste heat occurs when the flue gases are cooled as much as possible while avoiding falling below the dew point of the smoke components; In particular, in the combustion of sulfur-containing fuels, such as oil, otherwise serious corrosion damage can be the result. Downstream of the heat transfer apparatus is a temperature measuring point 8th arranged to measure the temperature of the flue gas. A control is constructed such that with the temperature measured there as a controlled variable, the throttle body 7 is controlled. With increasing flue gas temperature downstream of the heat transfer apparatus opens the throttle body 7 , whereby the secondary-side mass flow of the heat transfer apparatus increases, and the flue gas is cooled more. Of course, this control can be carried out by a person skilled in the art as a continuous control which keeps the temperature at an approximately constant desired value, or as an unsteady two-step controller which regulates the temperature between an upper limit and a lower limit. Furthermore, upstream of the heat transfer apparatus in the flue gas path is an additional firing device 4 arranged. This makes it possible to increase the inlet temperature of the flue gas into the heat transfer apparatus, and thus to decouple the power potential available for the downstream pressure storage process in a highly effective manner from the operating state of the gas turbine group. In the example shown, the fuel quantity actuator 5 the supplementary firing with the power P 2 of the generator 204 the pressure accumulator system controlled as a controlled variable: When the power drops, the actuator opens 5 , and the supplementary firing performance is increased. This increases the temperature at the entrance to the turbine for the time being 203 , which leads to a first increase in performance. In addition, the measuring point registers 8th an increase in the flue gas temperature, which by engaging the throttle body 7 the fluid mass flow is increased from the compressed air reservoir, which further leads to an increase in performance. The temperature of the fluid entering the storage fluid expansion turbine 203 decreases with appropriate dimensioning of the heat transfer apparatus 202 again. It is very advantageous and familiar to those skilled in the art, when the temperature of the compressed air at the exit from the heat transfer apparatus or at the inlet to the storage fluid expansion turbine 203 in a manner not shown, but familiar to those skilled, monitored and used as a controlled variable of a limit control, for example, by exceeding an allowable maximum value, the actuator 5 closed further or its opening is limited.

Ebenso ist für den Fachmann im Lichte dieser Ausführungen eine Regelung auch ohne explizite Darstellung ohne Weiteres nachvollziehbar, bei der die Eintrittstemperatur der Speicherfluid-Entspannungsturbine 203 als Regelgrösse für die Öffnung des Brennstoffmengen-Stellorgans 5 herangezogen wird; eine solche Regelung kann für eine optimale Ausnutzung des zur Verfügung stehenden Speichervolumens verwendet werden, da die Eintrittstemperatur der Speicherfluid-Entspannungsturbine an einem Maximum geregelt werden kann, was in einem maximalen spezifischen Enthalpiegefälle über die Turbine 203 resultiert. Idealerweise wird die Öffnung des Drosselorgans 7 in diesem Falle mit der Leistung des Generators 204 als Regelgrösse betrieben, indem bei kleiner werdender Leistung das Drosselorgan weiter geöffnet, und umgekehrt bei steigender Leistung geschlossen wird. Dass ein Soll-Istwert-Abgleich der Regelgrösse stattfinden muss, wird als bekannt vorausgesetzt. Mit Vorteil wird auch bei dieser Betriebsweise die an der Messstelle 8 erfasste Rauchgastemperatur als Regelgrösse einer Grenzwertregelung herangezogen, derart, dass beispielsweise bei drohender Taupunktsunterschreitung das Drosselorgan 7 weiter geschlossen wird.Likewise, for the person skilled in the art in the light of these explanations, a regulation without any explicit representation is readily comprehensible, in which the inlet temperature of the storage fluid expansion turbine 203 as a controlled variable for the opening of the fuel quantity actuator 5 is used; such a control can be used for optimum utilization of the available storage volume, since the inlet temperature of the storage fluid expansion turbine can be regulated at a maximum, resulting in a maximum specific enthalpy gradient across the turbine 203 results. Ideally, the opening of the throttle body 7 in this case with the power of the generator 204 operated as a controlled variable, in that as the power decreases, the throttle body further opened, and vice versa is closed with increasing power. The fact that a setpoint-actual value adjustment of the controlled variable must take place is assumed to be known. Advantageously, even at this mode of operation at the measuring point 8th detected flue gas temperature used as a controlled variable of a limit control, such that, for example, in the event of imminent dew point undershoot the throttle body 7 is closed further.

Gemäss einer zweiten Ausführungsform, die in 2 dargestellt ist, ist im Rauchgaspfad der Gasturbogruppe ein Katalysator 205 angeordnet, der zur Rauchgasreinigung dient. Dieser ist innerhalb des Wärmeübertragungsapparates angeordnet, und zwar stromab eines ersten Teiles des Wärmeübertragungsapparates und stromauf eines zweiten Teiles des Wärmeübertragungsapparates. Das Rauchgas-Temperaturgefälle, welches sich über den Wärmeübertragungsapparat einstellt, wird auf diese Weise derart aufgeteilt, dass der Katalysator 205 mit einer Temperatur angeströmt wird, die einerseits niedriger ist, als die des Rauchgases am Eintritt in den Wärmeübertragungsapparat, aber höher als die des Abgases stromab des Wärmeübertragungsapparates. Durch diese Anordnung kann eine gute Funktion des Katalysators gewährleistet werden. Ganz besonders gut kann diese gewährleistet werden, wenn, wie dargestellt, eine Temperaturregelung der Katalysatoreintrittstemperatur vorgenommen wird. Dazu ist im Wesentlichen unmittelbar stromauf des Katalysators eine Temperaturmessstelle 10 im Rauchgaspfad angeordnet, wobei die dort gemessene Temperatur auf einen Sollwert oder innerhalb eines Sollwertbereiches geregelt wird. Im vorliegenden Beispiel wird mit dieser Regelgrösse auf die Stellung des Drosselorgans 7 eingegriffen. Wenn die Temperatur am Katalysatoreintritt steigt, wird das Drosselorgan weiter geöffnet, wodurch der sekundärseitige Massenstrom des Wärmeübertragungsapparates ansteigt, und in Folge – unter Voraussetzung gleichzeitig konstanter Temperatur des Rauchgases am Eintritt in den Wärmeübertragungsapparat – die Temperatur am Katalysatoreintritt sinkt. Das Brennstoffmengenstellorgan 5 der Zusatzfeuerung 4 wird mit der Leistung P2 des Generators 204 der Speicherfluid-Entspannungsturbine 203 als Regelgrösse gesteuert. Eine Erhöhung der Feuerungsleistung der Zusatzfeuerung führt zunächst zu einem Anstieg der Temperatur am Katalysatoreintritt, und in Folge des oben beschriebenen Temperaturregelungsmechanismus zu einem Anstieg des Massenstroms durch die Druckspeicheranlage. Die dargestellte Ausführungsform weist weiterhin explizit dargestellte Temperaturmessstellen 8 und 9 auf, an denen die Temperatur des Rauchgases am Austritt des Wärmeübertragungsapparates 202 respektive die Temperatur des Speicherfluides am Austritt aus dem Wärmeübertragungsapparat 202 respektive am Eintritt in die Speicherfluid-Entspannungsturbine 203 ermittelt wird. Beide werden im Sinne von Sicherheitsschaltungen als Regelgrössen für Grenzregelungen verwendet. Ein Übersteigen eines zulässigen Maximalwertes der an der Messstelle 9 gemessenen Temperatur begrenzt die Stellung des Brennstoffmengenstellorgans 5, oder schliesst dieses wenigstens teilweise. Ein Unterschreiten einer zulässigen Minimaltemperatur an der Messstelle 8 bewirkt eine Begrenzung oder ein Schliessen des Drosselorgans 7. Es ist klar, dass die Regelungsebenen hierarchisch gestuft sein müssen, in dem Sinne, dass eine als Sicherheitsschaltung vorgesehene Grenzregelung Vorrang vor den oben beschriebenen Temperatur- und Leistungsregelungsmechanismen hat.According to a second embodiment, in 2 is shown in the flue gas path of the gas turbine group is a catalyst 205 arranged, which serves for flue gas cleaning. This is disposed within the heat transfer apparatus, downstream of a first part of the heat transfer apparatus and upstream of a second part of the heat transfer apparatus. The flue gas temperature gradient, which is established via the heat transfer apparatus, is thus distributed in such a way that the catalyst 205 is flowed to a temperature which is lower on the one hand, than that of the flue gas at the inlet to the heat transfer apparatus, but higher than that of the exhaust gas downstream of the heat transfer apparatus. By this arrangement, a good function of the catalyst can be ensured. This can be ensured especially well if, as shown, a temperature control of the catalyst inlet temperature is carried out. For this purpose, a temperature measuring point is essentially immediately upstream of the catalyst 10 arranged in the flue gas path, wherein the temperature measured there is regulated to a desired value or within a setpoint range. In the present example is with this controlled variable on the position of the throttle body 7 intervened. When the temperature at the catalyst inlet increases, the throttle body is opened further, whereby the secondary-side mass flow of the heat transfer apparatus increases, and in consequence - at the same time more constant Temperature of the flue gas entering the heat transfer unit - the temperature at the catalyst inlet drops. The fuel quantity actuator 5 the additional firing 4 comes with the power P 2 of the generator 204 the storage fluid expansion turbine 203 controlled as a controlled variable. An increase in the firing rate of the supplemental firing initially leads to an increase in the temperature at the catalyst inlet, and as a consequence of the temperature control mechanism described above, to an increase in the mass flow through the pressure accumulator. The illustrated embodiment further includes temperature measuring points explicitly illustrated 8th and 9, at which the temperature of the flue gas at the outlet of the heat transfer apparatus 202 respectively the temperature of the storage fluid exiting the heat transfer apparatus 202 respectively at the entrance to the storage fluid expansion turbine 203 is determined. Both are used in the sense of safety circuits as control variables for limit regulations. Exceeding a permissible maximum value at the measuring point 9 measured temperature limits the position of the Brennstoffmengenstellorgans 5 , or at least partially excludes this. An undershoot of a permissible minimum temperature at the measuring point 8th causes a limitation or closure of the throttle body 7 , It is clear that the control levels must be hierarchical, in the sense that a border control designed as a safety circuit has priority over the temperature and power control mechanisms described above.

Die gemäss 3 dargestellte Ausführungsform unterscheidet sich hinsichtlich der Regelung dahingehend, dass die Katalysatoreintrittstemperatur als Regelgrösse für das Brennstoffmengenstellorgan 5 herangezogen wird, während das Drosselorgan 7 mit der Leistung P2 als Regelgrösse angesteuert wird. Weiterhin ist die Ladeeinheit 3 mechanisch mit dem Generator 104 der Gasturbogruppe 1 koppelbar. In der dargestellten Ausführungsform ist der Generator 104 vollwertig elektromotorisch betreibbar, und wird insofern in diesem Zusammenhang ganz allgemein als elektrische Maschine oder Motor/Generator-Einheit bezeichnet. Die Verbindung mit der Welle der Gasturbogruppe 1 ist über eine schaltbare Kupplung 11 herstellbar; hier kann auch eine feste Kopplung vorhanden sein. An einem zweiten Wellenende ist die Motor/Generator-Einheit 104 über eine schaltbare Kupplung 12 mit der Ladeeinheit 3 koppelbar. In einem reinen Ladebetrieb ist die Verbindung der Kupplung 12 geschlossen, und die Verbindung der Kupplung 11 geöffnet; die Motor/Generator-Einheit 104 wird rein motorisch betrieben. Im reinen Leistungsbetrieb ist Kupplung 11 geschlossen, und Kupplung 12 geöffnet; die Motor/Generator-Einheit wird von der Gasturbogruppe 1 angetrieben und arbeitet rein generatorisch. Daneben gibt es eine vorteilhafte Betriebsweise, bei dem beide Kupplungen geschlossen sind. Die elektrische Maschine 104 kann dann verschiedene Betriebszustände vom motorischen bis zum generatorischen Betrieb annehmen, und es kann stufenlos zwischen einem Betrieb mit Leistungsaufnahme und einem Betrieb mit Leistungsabgabe variiert werden. Diese Betriebsweise eignet sich ganz hervorragend, um die Phase der elektrischen Maschine 104 zu variieren, und damit in vorzüglicher Weise eine Blindleistungskompensation eines angeschlossenen Elektrizitätsnetzes zu realisieren. Weiterhin weist die Kraftwerksanlage eine Überströmleitung 13 mit einem Absperr- und Drosselorgan 14 auf. Über die Überströmleitung kann Fluid aus dem Druckspeicherprozess abgezweigt und stromab des Verdichters 101 und stromauf der Brennkammer 102 der Gasturbogruppe 1 dieser zugeführt werden. Damit steht für die Verbrennung und Expansion in der Gasturbogruppe ein höherer Massenstrom zur Verfügung, als der Verdichter 101 fördern muss, was weitere Leistungspotenziale erschliesst. In der Figur ist eine Entnahme in einer Zwischenexpansionsstufe des Speicherprozesses dargestellt. Die Wahl der geeigneten Abzweigestelle hängt insbesondere vom nominalen Druckverhältnis der Speicherfluid-Entspannungsturbine 203 ab; der Entnahmedruck soll grösser als der Verdichterenddruck der Gasturbogruppe sein, diesen aber nicht zu sehr überschreiten, damit keine unnötig grossen Drosselungsverluste in Kauf genommen werden müssen. Es ist auch eine Entnahme im Wärmeübertragungsapparat oder zwischen dem Wärmeübertragungsapparat 202 und der Druckspeicher-Entspannungsturbine 203 möglich. Es ist weiterhin von Vorteil, wenn die Entnahmestelle so gewählt ist, dass die Temperatur des entnommenen Fluides wenigstens näherungsweise der Temperatur am Verdichteraustritt der Gasturbogruppe 1 entspricht.The according to 3 illustrated embodiment differs in terms of the regulation to the effect that the catalyst inlet temperature as a controlled variable for the Brennstoffmengenstellorgan 5 is used while the throttle body 7 is controlled with the power P 2 as a controlled variable. Furthermore, the loading unit 3 mechanically with the generator 104 the gas turbine group 1 coupled. In the illustrated embodiment, the generator 104 Fully electric motor operated, and is referred to in this context in general as an electric machine or motor / generator unit. The connection with the shaft of the gas turbo group 1 is via a switchable clutch 11 produced; Here also a fixed coupling can be present. At a second shaft end is the motor / generator unit 104 via a switchable coupling 12 with the loading unit 3 coupled. In a pure charging operation is the connection of the clutch 12 closed, and the connection of the clutch 11 open; the motor / generator unit 104 is operated purely by motor. In pure power mode is clutch 11 closed, and clutch 12 open; the engine / generator unit is powered by the gas turbo group 1 driven and works purely as a generator. In addition, there is an advantageous mode of operation in which both clutches are closed. The electric machine 104 It can then assume different operating states from motor to regenerative operation, and it can be varied steplessly between a power-consumption operation and a power-output operation. This mode of operation is perfectly suited to the phase of the electric machine 104 to vary, and thus to realize a reactive power compensation of a connected electricity network in an excellent manner. Furthermore, the power plant has an overflow line 13 with a shut-off and throttle organ 14 on. Fluid can be diverted from the pressure storage process via the overflow line and downstream of the compressor 101 and upstream of the combustion chamber 102 the gas turbine group 1 this be supplied. Thus, a higher mass flow is available for the combustion and expansion in the gas turbine group, as the compressor 101 promote what opens up further performance potential. In the figure, a removal is shown in an intermediate expansion stage of the storage process. The choice of suitable branching depends in particular on the nominal pressure ratio of the storage fluid expansion turbine 203 from; The extraction pressure should be greater than the compressor end pressure of the gas turbine group, but not too much, so that no unnecessarily large throttling losses must be taken into account. It is also a removal in the heat transfer apparatus or between the heat transfer apparatus 202 and the accumulator expansion turbine 203 possible. It is also advantageous if the removal point is selected such that the temperature of the withdrawn fluid at least approximately the temperature at the compressor outlet of the gas turbine group 1 equivalent.

Eine Ausführungsform, bei der die Überströmleitung im Wärmeübertragungsapparat abzweigt, ist in 4 dargestellt. In Strömungsrichtung des Rauchgases ist die Entnahmestelle stromauf des Katalysators angeordnet, derart, dass die Temperatur des Druckspeicherfluides an dieser Stelle im Bereich von bevorzugt 350°C bis 450°C liegt oder, bei hohen Druckverhältnissen der Gasturbogruppe, auch bei 500°C oder darüber. Diese Temperatur ist also im Allgemeinen höher als die Temperatur am Katalysatoreintritt, woraus die dargestellte bevorzugte Anordnung der Entnahmestelle resultiert. Weiterhin ist die elektrische Maschine 104 direkt mit der Welle der Gasturbogruppe gekoppelt. In diesem Fall ist die vollwertige motorische Betriebsfähigkeit der Maschine 104 nicht zwingend erforderlich.An embodiment in which the overflow line branches off in the heat transfer apparatus is in 4 shown. In the flow direction of the flue gas, the removal point is arranged upstream of the catalyst, such that the temperature of the pressure storage fluid at this point in the range of preferably 350 ° C to 450 ° C or, at high pressure ratios of the gas turbine group, even at 500 ° C or above. This temperature is therefore generally higher than the temperature at the catalyst inlet, resulting in the illustrated preferred arrangement of the sampling point. Furthermore, the electric machine 104 directly coupled with the shaft of the gas turbo group. In this case, the full motor operability of the machine 104 not mandatory.

Die folgenden Figuren illustrieren Betriebsweisen der erfindungsgemässen Kraftwerksanlage, bei denen im Interesse einer thermodynamischen Optimierung des auf eine explizite Regelung der Leistungsabgabe der Druckspeicheranlage verzichtet wird. Die Leistungsabgabe der Druckspeicheranlage stellt sich dann in Folge der thermodynamischen Parameter ein.The following figures illustrate modes of operation of the power plant according to the invention, in which, in the interest of a thermodynamic optimization of the power plant for an explicit regulation Power output of the pressure accumulator system is omitted. The power output of the accumulator then adjusts itself as a result of the thermodynamic parameters.

In der Ausführungsform gemäss 5 wird an einer Temperaturmessstelle 8 die Rauchgastemperatur stromab des Wärmeübertragungsapparates als Abgastemperatur gemessen. An einer Temperaturmessstelle 9 wird eine Temperatur des Speicherfluides am Eintritt in die Speicherfluid-Entspannungsturbine 203 gemessen. Die Stellung des Brennstoffmengenstellorgans 5 der Zusatzfeuerungseinrichtung 4 wird mit der Speicherfluid-Turbineneintrittstemperatur als Regelgrösse angesteuert. Es erfolgt eine Regelung so, dass die Temperatur am Eintritt in die Speicherfluid-Entspannungsturbine 203 immer an einem Maximum gehalten wird; dabei kann wie bereits wiederholt beschrieben eine stetige Regelung oder eine unstetige Regelung, insbesondere eine Zweipunktregelung, Anwendung finden. Auf diese Weise ist das spezifische Enthalpiegefälle über die Speicherfluid-Entspannungsturbine 203 am grössten, und das im Speichervolumen 201 gespeicherte Fluid wird bestmöglich zur Elektrizitätsgewinnung genutzt. Gleichzeitig wird der dem Speichervolumen 201 entnommene Massenstrom über Eingriffe auf die Stellung des Drosselorgans 7 derart eingestellt, dass die Abgastemperatur, die mit der Messstelle 8 gemessen wird, auf einem kleinstzulässigen Wert gehalten wird, der beispielsweise um einen Sicherheitsabstand von 20°C über der Taupunktstemperatur einer Rauchgaskomponente liegt. Die Sicherstellung der möglichst geringen Abgastemperatur stellt möglichst geringe Abgas-Wärmeverluste und eine bestmögliche Nutzung der Rauchgaswärme sicher. Der Katalysator 205 ist fakultativ. Bei dessen Anwesenheit ist es von Vorteil, dessen Eintrittstemperatur oder auch Materialtemperatur zu überwachen. Dies geschieht mit der Temperaturmessstelle 10. Wenn dort eine Temperatur beobachtet wird, welche eine im Interesse der Systemintegrität zulässige Obergrenze überschreitet, wird im Sinne einer Grenzregelung auf das Brennstoffmengenstellorgan 5 eingegriffen, und dessen Öffnung begrenzt, oder das Stellorgan wird sogar ein Stück geschlossen. Im Interesse einer Schutzschaltung hat dieser Regeleingriff selbstverständlich Vorrang vor der Regelung der Speicherfluid-Turbineneintrittstemperatur. Wenn die Temperatur an der Messstelle 10 unter einen Wert sinkt, der eine mindeste Reinigungsfunktion des Katalysators zu gewährleisten vermag, wird der Speicherfluidmassenstrom vermindert, und damit die Rauchgas-Temperaturabsenkung vom Eintritt des Wärmeübertragungsapparates bis zum Katalysator vermindert, und in der Konsequenz die Katalysatortemperatur wieder angehoben. Im Gegenzug steigt auch die Temperatur an der Messtelle 8 und damit die Abgaswärmeverluste; im Interesse einer Schutzschaltung hat die Grenzregelung der Katalysatortemperatur aber Vorrang. Wie deutlich ersichtlich, ist die Grenzregelung der Katalysatortemperatur so realisiert, dass Regeleingriffe immer auf die sichere Seite im Interesse der Integrität der Gesamtanlage erfolgen; es werden zwar die thermodynamischen Daten verschlechtert, was aber reversibel ist, und die Schutzeingriffe können nicht zu schädlichen Folgen an anderen Komponenten der Kraftwerksanlage führen. Es wird dieser Betrieb als speicherfluidnutzungs- und abgaswärmeoptimierter Betrieb bezeichnet. Die Leistung der Druckspeicheranlage ergibt sich aus dem sich einstellenden spezifischen Enthalpiegefälle über die Speicherfluid-Entspannungsturbine 203 und dem Massenstrom des Speicherfluides. Es wäre prinzipiell auch möglich, die Temperatur an der Messstelle 9 durch eine Veränderung des Speicherfluid-Massenstroms mit der Stellung des Drosselorgans 7 als Stellgrösse zu regeln, und umgekehrt die Abgastemperatur an der Messstelle 8 durch Eingriffe auf das Brennstoffmengen-Stellorgan zu regeln. Es ist aber leicht ersichtlich, dass die Dynamik der Regelstrecken bei dem im Zusammenhang mit 5 beschriebenen Beispiel wesentlich einfacher zu überblicken ist, weshalb die dort vorgeschlagene Regelung die bevorzugte ist.In the embodiment according to 5 is at a temperature measuring point 8th the flue gas temperature measured downstream of the heat transfer apparatus as exhaust gas temperature. At a temperature measuring point 9 becomes a temperature of the storage fluid at the entrance to the storage fluid expansion turbine 203 measured. The position of the fuel quantity actuator 5 the additional firing device 4 is controlled with the storage fluid turbine inlet temperature as a controlled variable. There is a regulation so that the temperature at the inlet into the storage fluid expansion turbine 203 always kept at a maximum; In this case, as already repeatedly described, a continuous control or a discontinuous control, in particular a two-step control, can be used. In this way, the specific enthalpy gradient across the storage fluid expansion turbine 203 largest, and that in the storage volume 201 stored fluid is used as best as possible for the production of electricity. At the same time the storage volume 201 taken mass flow through intervention on the position of the throttle body 7 adjusted so that the exhaust gas temperature associated with the measuring point 8th is maintained at a minimum permissible value, for example, by a safety margin of 20 ° C above the dew point temperature of a flue gas component. Ensuring the lowest possible exhaust gas temperature ensures the lowest possible exhaust gas heat losses and the best possible use of the flue gas heat. The catalyst 205 is optional. When it is present, it is advantageous to monitor its inlet temperature or material temperature. This happens with the temperature measuring point 10 , If a temperature is observed there which exceeds an upper limit permissible in the interest of system integrity, then the fuel quantity control element is used in the sense of a limit control 5 intervenes, and limits the opening, or the actuator is even closed a piece. In the interest of a protective circuit, this control intervention naturally takes precedence over the regulation of the storage fluid turbine inlet temperature. When the temperature at the measuring point 10 decreases below a value that can ensure a minimum cleaning function of the catalyst, the storage fluid mass flow is reduced, and thus reduces the flue gas temperature drop from the inlet of the heat transfer apparatus to the catalyst, and as a consequence, the catalyst temperature is raised again. In return, the temperature rises at the measuring point 8th and thus the exhaust heat losses; in the interest of a protective circuit, however, the limit control of the catalyst temperature has priority. As can be clearly seen, the limit control of the catalyst temperature is realized in such a way that control interventions always take place on the safe side in the interest of the integrity of the overall system; although the thermodynamic data is degraded, which is reversible, and the protective interventions can not lead to harmful consequences on other components of the power plant. This operation is called storage fluid utilization and exhaust heat optimized operation. The performance of the pressure accumulator results from the adjusting specific enthalpy gradient over the storage fluid expansion turbine 203 and the mass flow of the storage fluid. It would also be possible in principle, the temperature at the measuring point 9 by a change of the storage fluid mass flow with the position of the throttle body 7 to regulate as the manipulated variable, and vice versa, the exhaust gas temperature at the measuring point 8th to be controlled by intervention on the fuel quantity actuator. But it is easy to see that the dynamics of the controlled systems in the context of 5 described example is much easier to survey, which is why the scheme proposed there is the preferred.

Gemäss dem in 6 dargestellten Ausführungsbeispiel wird die Temperatur des Speicherfluides am Eintritt in die Turbine 203, gemessen mit der Messstelle 10, geregelt, wobei die Stellung des Brennstoffmengen-Stellorgans die Stellgrösse ist, und gleichzeitig wird die Katalysatortemperatur oder die Rauchgastemperatur stromauf des Katalysators, gemessen mit der Messstelle 10, geregelt, wobei die Stellung des Drosselorgans die Stellgrösse ist. Gleichzeitig sind im Sinne von Schutzschaltungen Grenzregelungen der Katalysatortemperatur oder der Rauchgastemperatur stromauf des Katalysators, sowie der an der Messstelle 8 erfassten Abgastemperatur realisiert. Eine Begrenzung der Stellung des Brennstoffmengen-Stellorgans 5 mit der Temperatur der Messstelle 10 als Regelgrösse verhindert eine Überhitzung des Katalysators 205. Eine Begrenzung der Stellung des Drosselorgans 7 mit der Abgastemperatur als Regelgrösse verhindert eine Taupunktsunterschreitung im Rauchgas stromab des Wärmeübertragungsapparates. Diese Regelung gewährleistet ein maximales spezifisches Enthalpiegefälle über die Speicherfluid-Entspannungsturbine 203 und gleichzeitig eine bestmögliche Katalysatorwirkung. Demgemäss wird dieser Betrieb als speicherfluidnutzungs- und katalysatoroptimierter Betrieb bezeichnet.According to the in 6 illustrated embodiment, the temperature of the storage fluid at the entrance to the turbine 203 , measured with the measuring point 10 , regulated, wherein the position of the fuel quantity actuator is the manipulated variable, and at the same time, the catalyst temperature or the flue gas temperature upstream of the catalyst, measured with the measuring point 10 , Regulated, wherein the position of the throttle body is the manipulated variable. At the same time, in the sense of protective circuits, limit regulations of the catalyst temperature or of the flue gas temperature are upstream of the catalyst, as well as of the measuring point 8th realized exhaust gas temperature realized. A limitation of the position of the fuel quantity actuator 5 with the temperature of the measuring point 10 as a controlled variable prevents overheating of the catalyst 205 , A limitation of the position of the throttle body 7 with the exhaust gas temperature as a controlled variable prevents a dew point below in the flue gas downstream of the heat transfer apparatus. This control ensures a maximum specific enthalpy gradient across the storage fluid expansion turbine 203 and at the same time the best possible catalytic effect. Accordingly, this operation is referred to as Speicherfluidnutzungs- and catalyst-optimized operation.

Gemäss 7 wird die Temperatur an der Messstelle 10 mit der Stellung des Brennstoffmengen-Stellorgans 5 der Zusatzfeuerungseinrichtung 4 als Stellgrösse geregelt. Die Abgastemperatur 8 wird mit der Stellung des Drosselorgans 7 als Stellgrösse geregelt. Damit ist es möglich, gleichzeitig eine optimale Katalysatortemperatur und eine möglichst geringe Abgastemperatur einzustellen. Dies wird als der katalysator- und abgaswärmeoptimierte Betrieb bezeichnet. Es ist weiterhin eine Grenzregelung der Speicherfluid-Turbineneintrittstemperatur, gemessen mit der Messstelle 9, vorgesehen, indem gegebenenfalls die Öffnung des Brennstoffmengen-Stellorgans 5 im Sinne einer Schutzschaltung begrenzt wird.According to 7 the temperature is at the measuring point 10 with the position of the fuel quantity actuator 5 the additional firing device 4 regulated as manipulated variable. The exhaust gas temperature 8th is with the position of the throttle body 7 regulated as manipulated variable. This makes it possible to opti male catalyst temperature and the lowest possible exhaust gas temperature set. This is referred to as the catalyst and exhaust heat optimized operation. It is also a limit control of the storage fluid turbine inlet temperature, measured with the measuring point 9 , provided by optionally opening the fuel quantity actuator 5 is limited in terms of a protective circuit.

Bei der Ausführungsform gemäss 8 ist stromab des Wärmeübertragungsapparates 202 ein Wärmetauscher 15 mit einer externen Feuerung 16 im Strömungsweg des Speicherfluides angeordnet. Selbstverständlich kann hier auch eine Feuerungseinrichtung unmittelbar im Speicherfluid-Strömungsweg angeordnet sein; dies hat jedoch wie oben mehrfach erwähnt, Folgen für den Betrieb oder die Auswahl der nachgeordneten Speicherfluid-Expansionturbine. Bei Anordnung einer externen Feuerung muss aber explizit dafür Sorge getragen werden, die bereitgestellten thermischen Potenziale externen Feuerung auszunutzen. Dies ist darin begründet, dass das Speicherfluid beim Einströmen in den Wärmetauscher 15 bereits eine erhöhte Temperatur aufweist. Das in der Feuerung 16 bereitgestellte Heissgas kann aber im Wärmetauscher 15 nur bis zu dieser Temperatur abgekühlt werden. Es ist daher gemäss der in 8 dargestellten Ausführungsform vorgesehen, das Rauchgas der externen Feuerungseinrichtung nach Durchströmen des Wärmetauschers 15 in den Rauchgaspfad der Gasturbogruppe einzuleiten. Das Rauchgas durchströmt dann zusammen mit dem Rauchgas der Gasturbogruppe den Wärmeübertragungsapparat 202, wobei die Rauchgaswärme weiter genutzt wird. Im Ausführungsbeispiel wird die Brennstoffzufuhr zu der externen Feuerung 16 mittels Eingriffen auf das Brennstoffmengen-Stellorgan 17 auf eine Konstanthaltung der Eintrittstemperatur der Speicherfluid-Expansionsturbine geregelt. Die Steuerung der Brennstoffzufuhr zur Rauchgas-Zusatzfeuerung 4 und des Speicherfluid-Massenstroms erfolgen auf oben beschriebene Weise, mit der Katalysatortemperatur oder Katalysator-Eintrittstemperatur als Regelgrössen. Weiterhin ist eine Nebenschlussleitung 18 des Speicherfluid-Strömungsweges angeordnet. Mittels des Wegeventils 19 kann das Speicherfluid-Massenstrom wahlweise durch die Sekundärseite des Wärmeübertragungsapparates 202 oder durch die Nebenschlussleitung geleitet werden. Die verleiht der Anlage ganz hervorragende Not-Stromerzeugungseigenschaften: Beim Ausfall der Gasturbogruppe 1 wird Speicherfluid zur Speicherfluid-Expansionsturbine 203 geleitet. Damit ist die Turbine in der Lage, den Generator 204 anzutreiben, und somit kann Strom erzeugt werden. Beim Wegfall der Erhitzung im Wärmeübertragungsapparat 202 kann eine Wärmezufuhr zum Speicherfluid in dem Wärmetauscher 15 erfolgen; dies erhöht das spezifische Enthalpiegefälle über die Turbine 203 und damit die Ausnutzung des gespeicherten Fluides. Die Leitung des Fluides durch die Nebenschlussleitung 28 verringert einerseits die Druckverluste im Strömungsweg. Auf der anderen Seite kann das gespeicherte Fluid auch dann genutzt werden, wenn der Strömungsweg über den Wärmeübertragungsapparat 202 zum Beispiel infolge einer Grosshavarie der Gasturbogruppe nicht verfügbar ist. Es soll nicht unerwähnt bleiben, dass, sofern Fluid im Speicher 201 gespeichert ist, die Speicherfluid-Expansionsturbine 203 nur durch Öffnen des Drosselorgans 7 und Beaufschlagen der Turbine 203 mit unter Druck stehendem Speicherfluid ohne Hilfsenergie angefahren werden kann.In the embodiment according to 8th is downstream of the heat transfer apparatus 202 a heat exchanger 15 with an external firing 16 arranged in the flow path of the storage fluid. Of course, here also a firing device can be arranged directly in the storage fluid flow path; however, as mentioned above, this has implications for the operation or selection of the downstream storage fluid expansion turbine. In the case of an external firing arrangement, however, care must be taken to make explicit use of the thermal potentials provided by external firing. This is due to the fact that the storage fluid when flowing into the heat exchanger 15 already has an elevated temperature. That in the furnace 16 provided hot gas can but in the heat exchanger 15 only be cooled to this temperature. It is therefore according to the in 8th illustrated embodiment, the flue gas of the external firing device after flowing through the heat exchanger 15 into the flue gas path of the gas turbine group. The flue gas then flows through together with the flue gas of the gas turbine group, the heat transfer apparatus 202 , wherein the flue gas heat is used further. In the embodiment, the fuel supply to the external furnace 16 by intervening on the fuel quantity actuator 17 regulated to a constant maintenance of the inlet temperature of the storage fluid expansion turbine. The control of the fuel supply to the additional flue gas firing 4 and the storage fluid mass flow in the manner described above, with the catalyst temperature or catalyst inlet temperature as control variables. Furthermore, a shunt line 18 the storage fluid flow path arranged. By means of the directional valve 19 Optionally, the storage fluid mass flow may be through the secondary side of the heat transfer apparatus 202 or through the shunt line. This gives the system very good emergency power generation characteristics: In case of failure of the gas turbo group 1 storage fluid becomes the storage fluid expansion turbine 203 directed. Thus, the turbine is capable of the generator 204 To power, and thus electricity can be generated. When eliminating the heat in the heat transfer apparatus 202 can supply heat to the storage fluid in the heat exchanger 15 respectively; this increases the specific enthalpy gradient across the turbine 203 and thus the utilization of the stored fluid. The conduction of the fluid through the shunt line 28 on the one hand reduces the pressure losses in the flow path. On the other hand, the stored fluid can be used even when the flow path through the heat transfer apparatus 202 For example, as a result of a grosshavarie the gas turbine group is not available. It should not go unmentioned that, provided fluid in memory 201 stored, the storage fluid expansion turbine 203 only by opening the throttle body 7 and applying the turbine 203 can be approached with pressurized storage fluid without auxiliary power.

Die vorstehenden Ausführungsbeispiele vermitteln dem Fachmann einen instruktiven Einblick in die Vielfalt der im Rahmen der Erfindung möglichen Ausgestaltungen und Betriebsmodi einer Kraftwerksanlage der eingangs genannten Art, wobei die dargestellten Ausführungsbeispiele nicht erschöpfend sein sollen und können. Insbesondere können Ausgestaltungsmerkmale der beschriebenen Ausführungsbeispiele nahezu beliebig untereinander kombiniert werden. Die unterschiedlichen beschriebenen Regelungsmechanismen können in einer einzigen Anlage miteinander kombiniert werden, und es kann zwischen den unterschiedlichen Betriebs- und Regelungsmodi gewechselt werden, auch während des Betriebes.The preceding embodiments give the expert an instructive insight into the variety the possible embodiments within the scope of the invention and operating modes of a power plant of the type mentioned, the illustrated embodiments not exhaustive should and can be. In particular, you can Design features of the described embodiments almost arbitrary be combined with each other. The different ones described Regulatory mechanisms can be combined in a single plant, and it can Switched between the different operating and control modes be, even while of the operation.

Die Ausführungsbeispiele und beschriebenen Regelungsvarianten zeigen eindrucksvoll auf, welche Möglichkeiten sich durch die erfindungsgemässe Anordnung einer Wärmezuführeinrichtung, insbesondere einer Zusatzfeuerungseinrichtung, stromab der Gasturbogruppe ergeben, durch welche der Betrieb der nachgeordneten Druckspeicheranlage vom Betrieb der Gasturbogruppe weitgehend entkoppelt werden kann.The embodiments and described control variants show impressively on which options by the inventive Arrangement of a heat supply device, in particular an additional firing device, downstream of the gas turbine group, by which the operation of the downstream pressure accumulator system can be largely decoupled from the operation of the gas turbine group.

11
GasturbogruppeGas turbine group
22
DruckspeicheranlagePressure storage plant
33
Ladeeinrichtung für Druckspeicherloader for pressure accumulator
44
Wärmezuführeinrichtung, Nachfeuerungseinrichtungheat supply, Nachfeuerungseinrichtung
55
Brennstoffmengen-StellorganFuel-volume control member
66
Brennstoffmengen-StellorganFuel-volume control member
77
Absperr- und/oder DrosselorganShut-off and / or throttle body
88th
Temperaturmessstelle, für AbgastemperaturTemperature measuring point, for exhaust gas temperature
99
Temperaturmessstelle, für Speicherfluidtemperatur stromabTemperature measuring point, for storage fluid temperature downstream
des Erhitzers und/oder am Eintritt in dieof Erhitzers and / or at the entrance to the
Speicherfluid-EntspannungskraftmaschineAccumulator fluid expansion engine
1010
Temperaturmessstelle, für Rauchgastemperatur stromauf einesTemperature measuring point, for flue gas temperature upstream of one
Katalysators oder Katalysatortemperaturcatalyst or catalyst temperature
1111
Kupplungclutch
1212
Kupplungclutch
1313
Überströmleitungoverflow
1414
Absperr- und/oder DrosselorganShut-off and / or throttle body
1515
Speicherfluid-Zusatzerwärmungsvorrichtung, WärmetauscherStorage fluid additive heating device, heat exchangers
1616
externe Feuerungexternal heating
1717
Brennstoffmengen-StellorganFuel-volume control member
1818
NebenschlussleitungShunt line
1919
Wegeventilway valve
101101
Verdichtercompressor
102102
Brennkammercombustion chamber
103103
Turbineturbine
104104
elektrische Maschine, Motor/Generator-Einheit, Generatorelectrical Machine, motor / generator unit, generator
201201
Speichervolumenstorage volume
202202
WärmeübertragungsapparatThe heat transfer apparatus
203203
Speicherfluid-Entspannungskraftmaschine,Accumulator fluid expansion engine,
Speicherfluid-EntspannungsturbineAccumulator fluid expansion turbine
204204
Generatorgenerator
205205
Katalysatorcatalyst
301301
Verdichtercompressor
302302
Kühler und EntfeuchterCooler and dehumidifiers
303303
Verdichtercompressor
304304
Kühler und EntfeuchterCooler and dehumidifiers
305305
Antriebsmotordrive motor
306306
Rückschlagorganreturn unit
P1 P 1
Generatorleistung der Gasturbogruppegenerator power the gas turbine group
P2 P 2
Generatorleistung der Druckspeicheranlagegenerator power the accumulator system

Claims (18)

Kraftwerksanlage, umfassend eine Gasturbogruppe (1), einen Druckluftspeicher (201), und wenigstens eine Speicherfluid-Entspannungskraftmaschine (203), wobei die Gasturbogruppe wenigstens einen Verdichter (101), wenigstens eine stromab des Verdichters angeordnete Brennkammer (102), sowie wenigstens eine stromab der Brennkammer angeordnete erste Turbine (103) aufweist, und in welcher Kraftwerksanlage stromab der ersten Turbine ein Wärmeübertragungsapparat (202) angeordnet ist, welcher primärseitig im Rauchgaspfad der Turbine angeordnet ist, und welcher sekundärseitig in einem von dem Druckluftspeicher (201) zu der Speicherfluid-Entspannungskraftmaschine (203) führenden Speicherfluid-Strömungsweg angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass im Rauchgaspfad der Gasturbogruppe stromauf des Wärmeübertragungsapparates eine Wärmezuführeinrichtung, insbesondere eine Zusatzfeuerungseinrichtung (4), angeordnet ist.Power plant comprising a gas turbine group ( 1 ), a compressed air storage ( 201 ), and at least one storage fluid relaxation engine ( 203 ), wherein the gas turbine group at least one compressor ( 101 ), at least one combustion chamber arranged downstream of the compressor ( 102 ), and at least one downstream of the combustion chamber arranged first turbine ( 103 ), and in which power plant downstream of the first turbine, a heat transfer apparatus ( 202 ), which is arranged on the primary side in the flue gas path of the turbine, and which on the secondary side in one of the compressed air reservoir ( 201 ) to the storage fluid relaxation engine ( 203 ) is arranged leading storage fluid flow path , characterized in that in the flue gas path of the gas turbine group upstream of the heat transfer apparatus, a heat supply device, in particular an additional firing device ( 4 ) is arranged. Kraftwerksanlage gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Rauchgaspfad der Gasturbogruppe stromab des Wärmeübertragungsapparates (202) eine Temperaturmessstelle (8) zur Messung der Rauchgasaustrittstemperatur angeordnet ist, dass im Fluidströmungsweg zwischen dem Druckluftspeicher und der Speicherfluid-Entspannungskraftmaschine ein Absperr- und/oder Drosselorgan (7) angeordnet ist, und, dass ein Temperaturregler mit der Rauchgasaustrittstemperatur als Regelgrösse und der Stellung des Absperr- und/oder Drosselorgans als Stellgrösse beschaltet ist.Power plant according to claim 1, characterized in that in the flue gas path of the gas turbine group downstream of the heat transfer apparatus ( 202 ) a temperature measuring point ( 8th ) is arranged for measuring the flue gas outlet temperature, that in the fluid flow path between the compressed air reservoir and the storage fluid-recirculation engine, a shut-off and / or throttle member ( 7 ) is arranged, and that a temperature controller is connected to the flue gas outlet temperature as a controlled variable and the position of the shut-off and / or throttle member as a manipulated variable. Kraftwerksanlage gemäss einem der Ansprüche 1 oder 2, umfassend Mittel (9) zur Bestimmung der Speicherfluid-Temperatur stromab des Wärmeübertragungsapparates oder am Austritt aus dem Wärmeübertragungsapparat, dadurch gekennzeichnet, dass ein Temperaturregler mit der ermittelten Speicherfluid-Temperatur als Regelgrösse und mit der Stellung eines Brennstoffmassenstrom-Stellorgans (5) der Zusatzfeuerungseinrichtung (4) als Regelgrösse beschaltet ist.Power plant according to one of claims 1 or 2, comprising means ( 9 ) for determining the storage fluid temperature downstream of the heat transfer apparatus or at the outlet from the heat transfer apparatus, characterized in that a temperature controller with the determined storage fluid temperature as a controlled variable and with the position of a fuel mass flow actuator ( 5 ) of the supplementary firing device ( 4 ) is connected as a controlled variable. Kraftwerksanlage gemäss einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Leistungsregler mit der elektrischen Leistung (P2) des Generators (204) der Druckspeicheranlage als Regelgrösse und mit der Stellung eines Brennstoffmassenstrom-Stellorgans (5) der Zusatzfeuerungseinrichtung (4) als Stellgrösse beschaltet ist.Power plant according to one of the preceding claims, characterized in that a power regulator with the electrical power (P 2 ) of the generator ( 204 ) of the pressure accumulator system as a controlled variable and with the position of a fuel mass flow actuator ( 5 ) of the supplementary firing device ( 4 ) is connected as a manipulated variable. Kraftwerksanlage gemäss einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Rauchgaspfad der Gasturbogruppe ein Rauchgasreinigungskatalysator (205) angeordnet ist.Power plant according to one of the preceding claims, characterized in that in the flue gas path of the gas turbine group a flue gas purification catalyst ( 205 ) is arranged. Kraftwerksanlage gemäss Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Rauchgasreinigungskatalysator stromab eines ersten Teils des primärseitigen Strömungsweges des Wärmeübertragungsapparates und stromauf eines zweiten Teils des primärseitigen Strömungsweges des Wärmeübertragungsapparates angeordnet ist.Power plant according to claim 5, characterized in that that the flue gas purification catalyst downstream of a first part the primary-side flow path of the heat transfer apparatus and upstream of a second portion of the primary side flow path of the heat transfer apparatus is arranged. Kraftwerksanlage gemäss einem der Ansprüche 5 oder 6, umfassend eine Temperaturmessstelle (10) zur Messung der Temperatur am Katalysatoreintritt und/oder der Katalysatortemperatur, dadurch gekennzeichnet, dass im Fluidströmungsweg zwischen dem Druckluftspeicher (201) und der Speicherfluid-Entspannungskraftmaschine (203) ein Absperr- und/oder Drosselorgan (7) angeordnet ist, und, dass ein Temperaturregler mit der gemessenen Temperatur als Regelgrösse und der Stellung des Absperr- und/oder Drosselorgans als Stellgrösse beschaltet ist.Power plant according to one of claims 5 or 6, comprising a temperature measuring point ( 10 ) for measuring the temperature at the catalyst inlet and / or the catalyst temperature, characterized in that in the fluid flow path between the compressed air reservoir ( 201 ) and the storage fluid relaxation engine ( 203 ) a shut-off and / or throttle member ( 7 ), and, that a temperature controller is connected to the measured temperature as a controlled variable and the position of the shut-off and / or throttle member as the manipulated variable. Kraftwerksanlage gemäss einem der Ansprüche 5 oder 6, umfassend eine Temperaturmessstelle (10) zur Messung der Temperatur am Katalysatoreintritt und/oder der Katalysatortemperatur, dadurch gekennzeichnet, dass ein Temperaturregler mit dieser gemessenen Temperatur als Regelgrösse und der Stellung eines Brennstoffmassenstrom-Stellorgans (5) der Zusatzfeuerung (4) als Stellgrösse beschaltet ist.Power plant according to one of claims 5 or 6, comprising a temperature measuring point ( 10 ) for measuring the temperature at the catalyst inlet and / or the catalyst temperature, characterized in that a temperature controller with this measured temperature as a controlled variable and the position of a fuel mass flow actuator ( 5 ) of supplementary firing ( 4 ) connected as a manipulated variable is. Kraftwerksanlage gemäss einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Speicherfluid-Strömungsweg stromauf der Speicherfluid-Entspannungskraftmaschine und stromab des Wärmeübertragungsapparates eine Zusatz-Wärmezuführeinrichtung für das Speicherfluid angeordnet ist.Power plant according to one of the preceding claims, characterized characterized in that in the storage fluid flow path upstream of the storage fluid relaxation engine and downstream of the heat transfer apparatus an additional heat supply for the Storage fluid is arranged. Kraftwerksanlage gemäss Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Zusatz-Wärmezuführeinrichtung eine externe Feuerungseinrichtung (16) und einen Wärmetauscher (15) umfasst, und, dass ein Strömungsweg für das Rauchgas der externen Feuerungseinrichtung (16) durch den Wärmetauscher führt und stromab davon in den Rauchgaspfad der Gasturbogruppe mündet, derart, dass das Rauchgas der externen Feuerugseinrichtung zusammen mit dem Rauchgas der Gasturbogruppe den Wärmeübertragungsapparat (202) durchströmt.Power plant according to claim 9, characterized in that the additional heat supply means an external firing device ( 16 ) and a heat exchanger ( 15 ), and that a flow path for the flue gas of the external firing device ( 16 ) passes through the heat exchanger and downstream of it into the flue gas path of the gas turbine group opens, such that the flue gas of the external Feuerugseinrichtung together with the flue gas of the gas turbine group the heat transfer apparatus ( 202 ) flows through. Kraftwerksanlage gemäss einem der Ansprüche 9 oder 10, umfassend Mittel (9) zur Ermittlung der Temperatur des Speicherfluides am Eintritt in die Speicherfluid-Entspannungskraftmaschine (203), dadurch gekennzeichnet, dass ein Temperaturregler mit der ermittelten Speicherfluidtemperatur als Regelgrösse und mit der Stellung eines Brennstoffmengen-Stellorgans (17) der Zusatz-Wärmezuführeinrichtung als Stellgrösse beschaltet ist.Power plant according to one of claims 9 or 10, comprising means ( 9 ) for determining the temperature of the storage fluid at the inlet to the storage fluid expansion engine ( 203 ), characterized in that a temperature controller with the determined storage fluid temperature as a controlled variable and with the position of a fuel quantity actuator ( 17 ) of the additional heat supply device is connected as a manipulated variable. Kraftwerksanlage gemäss einem der Ansprüche 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass ein Leistungsregler mit der elektrischen Leistung (P2) des Generators (204) der Druckspeicheranlage als Regelgrösse und mit der Stellung eines Brennstoffmassenstrom-Stellorgans (17) der Zusatz-Wärmezuführvorrichtung als Stellgrösse beschaltet ist.Power plant according to one of claims 9 or 10, characterized in that a power regulator with the electrical power (P 2 ) of the generator ( 204 ) of the pressure accumulator system as a controlled variable and with the position of a fuel mass flow actuator ( 17 ) of the additional heat supply device is connected as a manipulated variable. Kraftwerksanlage gemäss einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Leitung (13) angeordnet ist, über welche Fluid vom Druckluftspeicher (201) zur Gasturbogruppe (1) leitbar ist, und welche Leitung stromab des Verdichters (101) und stromauf der Brennkammer (102) in der Gasturbogruppe mündet.Power plant according to one of the preceding claims, characterized in that a line ( 13 ) is arranged, via which fluid from the compressed air reservoir ( 201 ) to the gas turbine group ( 1 ) and which line downstream of the compressor ( 101 ) and upstream of the combustion chamber ( 102 ) opens in the gas turbine group. Kraftwerksanlage gemäss einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Nebenschlussleitung (18) angeordnet ist, welche stromauf des Wärmeübertragungsapparates (202) aus dem Speicherfluid-Strömungsweg abzweigt und stromab des Wärmeübertragungsapparates (202) und stromauf der Speicherfluid-Entspannungskraftmaschine (203) wieder im Speicherfluid-Strömungsweg mündet.Power plant according to one of the preceding claims, characterized in that a shunt line ( 18 ), which upstream of the heat transfer apparatus ( 202 ) branches off the storage fluid flow path and downstream of the heat transfer apparatus ( 202 ) and upstream of the storage fluid relaxation engine ( 203 ) opens again in the storage fluid flow path. Kraftwerksanlage gemäss einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Aufladung des Druckluftspeichers Verdichter (301, 303) mit Verdichterantrieben (305) angeordnet sind, welche von der Gasturbogruppe (1) und der Speicherfluid-Entspannungskraftmaschine (203) vollkommen getrennt angeordnet sind.Power plant according to one of the preceding claims, characterized in that for charging the compressed air reservoir compressor ( 301 . 303 ) with compressor drives ( 305 ) arranged by the gas turbine group ( 1 ) and the storage fluid relaxation engine ( 203 ) are arranged completely separated. Verfahren zum Betrieb einer Kraftwerksanlage, welches Verfahren umfasst: das Rauchgas einer Gasturbogruppe durch die Primärseite eines Wärmeübertragungsapparates (202) zu leiten; einen Speicherfluidmassenstrom aus einem Druckluftspeichervolumen (201) zu entnehmen, den Speicherfluidmassenstrom durch die Sekundärseite des Wärmeübertragungsapparates (202) zu leiten und im Wärmetausch mit dem Rauchgas zu erwärmen; den erwärmten Speicherfluidmassenstrom in wenigstens einer Speicherfluid-Entspannungskraftmaschine (203) zu entspannen; gekennzeichnet durch den weiteren Schritt, dem Rauchgas stromab der Gasturbogruppe (1) und stromauf des Wärmeübertragungsapparates (202) Wärme zuzuführen, insbesondere durch eine Zusatzfeuerung (4) im Rauchgaspfad.Method for operating a power plant, which method comprises: the flue gas of a gas turbine group through the primary side of a heat transfer apparatus ( 202 ) to direct; a storage fluid mass flow from a compressed air storage volume ( 201 ), the storage fluid mass flow through the secondary side of the heat transfer apparatus ( 202 ) and to heat in heat exchange with the flue gas; the heated storage fluid mass flow in at least one storage fluid expansion engine ( 203 ) to relax; characterized by the further step, the flue gas downstream of the gas turbine group ( 1 ) and upstream of the heat transfer apparatus ( 202 ) Heat, in particular by an additional firing ( 4 ) in the flue gas path. Verfahren gemäss Anspruch 15, weiterhin umfassend, wenigstens eine der folgenden Temperaturen zu messen: die Speicherfluidtemperatur am Austritt aus dem Wärmeübertragungsapparat, die Rauchgastemperatur stromauf eines Katalysators; die Temperatur des Katalysators; die Rauchgastemperatur stromab des Wärmeübertragungsapparates; eine gemessene Temperatur als Regelgrösse für die Wärmezufuhr zum Rauchgas heranzuziehen; die Wärmezufuhr zum Rauchgas so zu regeln, dass die Regelgrösse auf einem Sollwert oder innerhalb eines Sollwertintervalles gehalten wird.Process according to Claim 15, further comprising at least one of the following Measure temperatures: the storage fluid temperature at the outlet from the heat transfer apparatus, the flue gas temperature upstream of a catalyst; the temperature the catalyst; the flue gas temperature downstream of the heat transfer apparatus; a measured temperature as a controlled variable for the heat supply to use flue gas; the heat supply to the flue gas so too regulate that the controlled variable held at a setpoint or within a setpoint interval becomes. Verfahren gemäss Anspruch 15, weiterhin umfassend, wenigstens eine der folgenden Temperaturen zu messen: die Speicherfluidtemperatur am Austritt aus dem Wärmeübertragungsapparat, die Rauchgastemperatur stromauf eines Katalysators; die temperatur des Katalysators; die Rauchgastemperatur stromab des Wärmeübertragungsapparates; eine gemessene Temperatur als Regelgrösse für den aus dem Druckspeichervolumen entnommenen Massenstrom heranzuziehen; den aus dem Druckspeichervolumen entnommenen Massenstrom so zu regeln, dass die Regelgrösse auf einem Sollwert oder innerhalb eines Sollwertintervalles gehalten wird.Process according to Claim 15, further comprising at least one of the following Measure temperatures: the storage fluid temperature at the outlet from the heat transfer apparatus, the flue gas temperature upstream of a catalyst; the temperature the catalyst; the flue gas temperature downstream of the heat transfer apparatus; a measured temperature as a controlled variable for the off to use the mass flow taken from the accumulator volume; to regulate the mass flow taken from the accumulator volume so that the controlled variable held at a setpoint or within a setpoint interval becomes.
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