DE102009003411A1

DE102009003411A1 - Zwischenerhitzungsgas- und Abgas-Regeneratorsystem für ein kombiniertes Gas- und Dampfturbinenkraftwerk

Info

Publication number: DE102009003411A1
Application number: DE102009003411A
Authority: DE
Inventors: Joseph Kirzhner
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 2008-01-31
Filing date: 2009-01-29
Publication date: 2009-08-06
Also published as: CN101498242A; CH698408B1; US20090193812A1; CH698408A2; JP2009180222A; US8051654B2

Abstract

Eine Kombikraftwerksanlage (2) enthält einen Verdichter (4), eine erste Turbine (14), eine zweite Turbine (24), eine erste Brennkammer (10), eine zweite Brennkammer (20), einen Wärmetauscher (90), und einen Abhitzedampferzeuger (44). Eine Steuerungseinrichtung (46) betreibt die Kombikraftwerksanlage (2) in einem ersten Modus, in dem Verdichterluft durch den Wärmetauscher (94) geführt wird, bevor sie der ersten und der zweiten Brennkammer (10, 20) zugeführt wird, und Abgase (28) aus der zweiten Turbine (24) zu dem Wärmetauscher (90) geführt werden. Die Abgase (48) aus der zweiten Turbine (24) heizen die Verdichterluft vor, die durch den Wärmetauscher (90) zu der ersten und der zweiten Brennkammer (10, 20) strömt.

Description

HINTERGRUND ZU DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft das Gebiet von kombinierten Gas- und Dampfturbinenkraftwerkanlagen und insbesondere eine Kombikraftwerksanlage, die eine Zwischenerhitzungsgasturbine und einen Abgasregenerator aufweist.
Im Allgemeinen verbrennen Gasturbinenanlagen ein Brennstoff/Luft-Gemisch, um Wärmeenergie zur Bildung eines Hochtemperatur-Gasstorms freizusetzen, der über einen Heißgaspfad zu einem Turbinenabschnitt geleitet wird. Insbesondere verdichtet ein Verdichter anströmende Luft zu einer Hochdruckluft. Die Hochdruckluft wird zu einer Brennkammer geliefert, um mit einem Brennstoff vermischt zu werden und ein entzündbares Gemisch zu bilden. Das entzündbare bzw. brennbare Gemisch wird anschließend gezündet, um einen einen hohen Druck, eine hohe Geschwindigkeit aufweisenden Gasstrom zu erzeugen, der zu einer Turbine geliefert wird. Die Turbine wandelt Wärmeenergie aus dem Hochtemperatur-Hochgeschwindigkeits-Gasstrom in mechanische Energie um, die eine Turbinenwelle in Drehung versetzt. Die Turbinenwelle ist mit dem Verdichter sowie auch mit anderen Maschinenteilen, die mit der Turbine gekoppelt sind, wie beispielsweise einem elektrischen Generator, gekoppelt und treibt diese an.
Nach der Umwandlung der Wärmeenergie aus dem Gasstrom hohen Drucks und hoher Geschwindigkeit in mechanische Energie werden Abgase gebildet, die aus der Turbine ausgelassen werden. Die Abgase können entweder in die Umgebungsluft ausgesto ßen oder verwendet werden, um die Brennkammer vorzuheizen und den Turbinenwirkungsgrad zu erhöhen. Eine Optimierung des Turbinenwirkungsgrads unter verschiedenen Betriebsbedingungen, insbesondere unter Teillast, bei der Emissionen gewöhnhich ein hohes Niveau erreichen, ist von Wichtigkeit und ein Anliegen.
KURZBESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthält eine Kombikraftwerksanlage einen Verdichter, eine erste Turbine, die mit dem Verdichter betriebsmäßig gekoppelt ist, eine zweite Turbine, die mit dem Verdichter betriebsmäßig gekoppelt ist, eine erste Brennkammer, die mit der ersten Turbine strömungsmäßig verbunden ist, und eine zweite Brennkammer, die mit der zweiten Turbine strömungsmäßig verbunden ist. Die Kombikraftwerksanlage enthält ferner einen Wärmewiedergewinnungs- bzw. Abhitzedampferzeuger, der mit der zweiten Turbine strömungsmäßig verbunden ist, und einen Wärmetauscher, der mit dem Verdichter, der ersten Brennkammer, der zweiten Brennkammer und dem Abhitzedampferzeuger strömungsmäßig verbunden ist. Eine Steuerungseinrichtung betreibt die Kombikraftwerksanlage wahlweise in einem ersten Modus, in dem Verdichterluft durch den Wärmetauscher hindurchgeleitet wird, bevor sie der ersten und der zweiten Brennkammer zugeführt wird, und Abgas aus der zweiten Turbine dem Wärmetauscher zugeführt wird. Das Abgas aus der zweiten Turbine wärmt die Verdichterluft vor, die durch den Wärmetauscher hindurchtritt und zu der ersten und der zweiten Brennkammer strömt.
Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthält ein Verfahren zum Betreiben einer kombinierten Gas- und Dampfturbinenkraftwerksanlage, die einen Verdichter, eine erste Turbine, eine zweite Turbine, eine erste Brennkammer, die mit der ersten Turbine strömungsmä ßig verbunden ist, eine zweite Brennkammer, die mit der zweiten Turbine strömungsmäßig verbunden ist, und einen Abhitzedampferzeuger aufweist, ein Betreiben der Kombikraftwerksanlage in einem ersten Modus, in dem Verdichterluft und Abgase aus der zweiten Turbine durch wenigstens einen Wärmetauscher hindurchgeleitet werden. Die Abgase heizen die aus dem wenigstens einen Wärmetauscher zu sowohl der ersten als auch der zweiten Brennkammer strömende Verdichterluft vor.
Weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile beispielhafter Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung erschließen sich mehr aus der folgenden detaillierten Beschreibung veranschaulichter Aspekte in Verbindung mit den Zeichnungen, in denen gleiche Bezugszeichen jeweilige Teile in den verschiedenen Ansichten bezeichnen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
1 zeigt eine schematisierte Darstellung einer Kombikraftwerksanlage, die ein Zwischenerhitzungs- und Abgas-Regenerationssystem enthält, das entsprechend einer ersten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung konstruiert ist;
2 zeigt eine schematisierte Darstellung einer Kombikraftwerksanlage, die ein Zwischenerhitzungs- und Abgas-Regenerationssystem enthält, das entsprechend einer zweiten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung konstruiert ist;
3 zeigt eine schematisierte Darstellung einer Kombikraftwerksanlage, die ein Zwischenerhitzungs- und Abgas-Regenerationssystem enthält, das entsprechend einer dritten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung konstruiert ist; und
4 zeigt eine schematisierte Darstellung einer Kombikraftwerksanlage, die ein Zwischenerhitzungs- und Abgasregenerationssystem enthält, das entsprechend einer vierten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung konstruiert ist.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Mit anfänglichem Bezug auf 1 ist ein kombiniertes Gas- und Dampfturbinenkraftwerk, das entsprechend einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung konstruiert ist, allgemein bei 2 angezeigt. Die Kraftwerksanlage 2 enthält einen Verdichter 4, der Umgebungs- oder atmosphärische Luft 6 komprimiert, um einen Hochdruckluftstrom 8 zu bilden. Der Hochdruckluftstrom 8 wird einer ersten oder Hauptbrennkammer 10 zugeführt, damit er sich mit einem Brennstoff 12 vermischt, bevor er gezündet wird, um Verbrennungsprodukte hohen Drucks und hoher Temperatur zu bilden, die zu einer ersten oder Hochdruckturbine 14 geliefert werden. Die erste Turbine 14 treibt den Verdichter 4 an. Zu diesem Zweck ist die erste Turbine 14 mit dem Verdichter 4 über eine Welle 15 gekoppelt. Zusätzlich zu der Versorgung der Hauptbrennkammer 10 liefert der Verdichter 4 den Hochdruckluftstrom 8 zu einer zweiten oder Wiedererhitzungs- bzw. Nachbrennkammer 20. Der Hochdruckluftstrom 8 vermischt sich mit einem Brennstoff 22, bevor er gezündet wird, um Hochdruck-Verbrennungsprodukte hoher Temperatur zu bilden, die zu einer zweiten oder Niederdruckturbine 24 geliefert werden. In jedem Fall ist die zweite Turbine 24 über eine Welle 26 mit der ersten Turbine 14 und über eine Welle 28 mit einem Generator 27 gekoppelt. Die Stromanforderung von dem Generator 27 wird mittels einer Netzlastmesseinrichtung 29 überwacht. Wie nachstehend in größeren Einzelheiten erläutert, arbeitet die Kraftwerkanlage 2 in einem ersten Modus, in dem der Hochdruckluftstrom 8 unmittelbar der Hauptbrennkammer 12 und der Nachbrennkammer 20 zugeführt wird, sowie in einem zweiten oder Teillastmodus, wenn der Elektrizitätsbedarf unter Grundlastniveaus fällt, wobei in dem Teillastmodus der Hochdruckluftstrom 8 zuerst durch einen Wärmetauscher 30 geführt wird, um erhitzt zu werden, bevor er in die Hauptbrennkammer 12 und die Nachbrennkammer 20 eingeführt wird. Gewöhnlich findet ein Betrieb in dem zweiten Modus statt, wenn die Leistungsausgabe aus dem Kraftwerk 2 unter einen Wert von 80% des Grundlastbetriebs fällt.
Gemäß der beispielhaften Ausführungsform, wie sie in 1 veranschaulicht ist, enthält die Kraftwerkanlage 2 ein erstes Ventil 34, das zwischen dem Verdichter 4, der Hauptbrennkammer 12 und dem Wärmetauscher 30 strömungsmäßig angeschlossen ist. Die Kraftwerkanlage 2 enthält ferner ein zweites Ventil 36, das zwischen dem Verdichter 4, der Nachbrennkammer 20 und dem Wärmetauscher 30 strömungsmäßig angeschlossen ist. Die Kraftwerkanlage 2 enthält ferner ein drittes Ventil 40, das zwischen der Niederdruckturbine 24, dem Wärmetauscher 30 und einem Abhitzedampferzeuger (HRSG, Heat Recovery Steam Generator) 44 strömungsmäßig angeschlossen ist. In der veranschaulichten beispielhaften Ausführungsform ist jedes Ventil 34, 36 und 40 an eine Steuerungseinrichtung 46 betriebsmäßig angeschlossen. Wenn bei dieser Einrichtung ein Teillastbetrieb erforderlich ist, z. B. wenn die Anforderung nach Elektrizität fällt und ein Grundlastbetrieb nicht mehr erforderlich ist, wie beispielsweise außerhalb von Spitzenlastzeiten, betätigt die Steuerungseinrichtung 46 das erste und das zweite Ventil, um den Hochdruckluftstrom 8 zu dem Wärmetauscher 30 zu liefern. Zur gleichen Zeit betätigt die Steuerungseinrichtung 46 das dritte Ventil 40 um zu bewirken, dass aus der Niederdruckturbine 24 austretende Abgase 48 von dem HRSG 48 zu dem Wärmetauscher 30 umgeleitet werden. Auf diese Weise heizen die Abgase 48 den Hochdruckluftstrom 8, der den Wärmetauscher 30 durchströmt, vor, um einen ersten und einen zweiten erhitzten Hochdruckluftstrom 53 und 54 zu bilden, die der Hauptbrennkammer 12 bzw. der Nachbrennkammer 20 zugeführt werden. Durch Erhitzung des Hochdruckluftstroms 8 auf diese Weise wird eine effizientere Verbrennung in den Brennkammern 12 und 20 erreicht, was während eines Teillastbetriebs geringere Emissio nen zur Folge hat. Gemäß einem Aspekt der beispielhaften Ausführungsform, wie sie veranschaulicht ist, schaltet die Steuerungseinrichtung 46 bei einer Erfassung eines Anforderungsabfalls, beispielsweise hinsichtlich des Elektrizitätsbedarfs, wie durch den Netzlastmesser 29 erfasst, die Kraftwerkanlage 2 automatisch von einem Grundlastbetrieb, z. B. einem Betrieb in dem ersten Modus, zu einem Teillastbetrieb, z. B. einem Betrieb in dem zweiten Modus, um.
An dieser Stelle sollte es verständlich sein, dass die Steuerungseinrichtung 46 jede beliebige geeignete elektronische Hochleistungsschaltvorrichtung aufweist. Wie veranschaulicht, ist die Steuerungseinrichtung 46 als ein Computer dargestellt. Jedoch stellt dies nur ein Beispiel für eine geeignete Hochleistungssteuerung dar, die in dem Rahmen der Erfindung liegt. Beispielsweise, jedoch ohne die Erfindung zu beschränken, weist die Steuerungseinrichtung 46 wenigstens entweder einen Siliziumgleichrichter (SCR), einen Thyristor, einen MOS-gesteuerten Thyristor (MCT) und/oder einen Bipolartransistor mit isolierter Gate-Elektrode auf. In der veranschaulichten Ausführungsform ist die Steuerung in Form einer einzelnen speziellen integrierten Schaltung, beispielsweise als ASIC, mit einer Haupt- oder Zentralprozessorgruppe zur Gesamtsteuerung auf Systemebene und gesonderten Gruppen implementiert, die dem Durchführen verschiedener unterschiedlicher spezieller Kombinationen, Funktionen und sonstiger Prozesse unter der Steuerung durch die zentrale Prozessorgruppe zugeordnet sind. Es ist für einen Fachmann ohne weiteres verständlich, dass die Steuerungseinrichtung 46 auch unter Verwendung vielfältiger gesonderter dedizierter oder programmierbarer integrierter oder sonstiger elektronischer Schaltkreise oder Vorrichtungen, beispielsweise einer festverdrahteten Elektronik oder logischer Schaltkreise, einschließlich Schaltkreise mit diskreten Elementen oder programmierbaren Logikvorrichtun gen, wie beispielsweise PLDs, PALs, PLAs oder dergleichen, implementiert sein kann. Die Steuerungseinrichtung 46 kann auch unter Verwendung eines geeignet programmierten Universalrechners, beispielsweise eines Mikroprozessors oder Mikrocontrollers, oder einer sonstigen Verarbeitungsvorrichtung, wie beispielsweise einer CPU oder MPU, entweder alleine oder in Kombination mit einer oder mehreren peripheren Daten- und Signalverarbeitungsvorrichtungen realisiert werden kann.
Es wird nun auf 2 Bezug genommen, in der gleiche Bezugszeichen jeweilige Teile in den verschiedenen Ansichten kennzeichnen, um eine kombinierte Gas- und Dampf-Kraftwerksanlage 65 zu beschreiben, die gemäß einer zweiten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung konstruiert ist. Wie in 2 veranschaulicht, ist das dritte Ventil 40 entfernt und durch ein drittes Ventil 67 ersetzt, das stromabwärts von dem Wärmetauscher 30 angeordnet ist. Das dritte Ventil 67 ist zwischen dem Wärmetauscher 30, dem HRSG 44, der Umgebungsluft und den Brennkammern 12 und 20 strömungsmäßig angeschlossen. Bei dieser Anordnung wird in einem Betrieb in dem ersten Modus ein Teil der Abgase 48 zu der Hauptbrennkammer 12 und der Nachbrennkammer 20 geliefert, um die Verbrennung zu unterstützen. Indem die Luft in den Brennkammern 12 und 20 unmittelbar erwärmt wird, werden Stickoxide durch Verdünnung reduziert, wodurch Emissionen aus dem Kraftwerk 2 weiter reduziert werden. In einem Betrieb in dem zweiten Modus werden die Hochdruckluftströme 8 durch den Wärmetauscher 30 hindurch geleitet, um in einer ähnlichen Weise, wie vorstehend beschrieben, durch Abgase 48 erhitzt zu werden, bevor sie in die Brennkammern 12 und 20 eintreten.
Es wird nun auf 3 Bezug genommen, in der gleiche Bezugszeichen jeweilige Teile in den verschiedenen Ansichten bezeichnen, um ein Kombikraftwerk 84 zu beschreiben, das gemäß einer dritten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung konstruiert ist. In einer ähnlichen Weise wie der vorstehend beschriebenen ist die Kraftwerksanlage 84 konfiguriert, um in einem ersten oder Grundlastmodus sowie in einem zweiten oder Teillastmodus zu arbeiten. Jedoch enthält die Kraftwerksanlage 84 im Gegensatz zu den vorstehend beschriebenen Einrichtungen mehrere Wärmetauscher. Insbesondere enthält die Kraftwerksanlage 84 einen ersten Wärmetauscher oder Verbrennungsluftkühler 90, der während eines Betriebs in dem ersten Modus Hochdruckluftströme 8 empfängt, und einen zweiten Wärmetauscher oder Abgasregenerator 94, der in einem Betrieb in dem zweiten Modus Hochdruckluftströme 8 empfängt. Zu diesem Zweck enthält die Kraftwerkanlage 84 ein erstes Ventil 100, das zwischen dem Verdichter 4, der Hauptbrennkammer 10, dem ersten Wärmetauscher 90 und dem zweiten Wärmetauscher 94 strömungsmäßig angeschlossen ist. In ähnlicher Weise ist ein zweites Ventil 104 zwischen dem Verdichter 4, der Nachbrennkammer 20, dem ersten Wärmetauscher 90 und dem zweiten Wärmetauscher 94 strömungsmäßig angeschlossen. Ein drittes Ventil 106 verbindet die zweite Turbine 24, den HRSG 44 und den zweiten Wärmetauscher 94 strömungsmäßig miteinander.
In einem Betrieb in dem ersten Modus strömen Hochdruckluftströme 8 durch das erste und das zweite Ventil 100 und 104 in den ersten Wärmetauscher 90 hinein. Die Hochdruckluftströme 8 werden innerhalb des Wärmetauschers 90 gekühlt und zu der Hauptbrennkammer 12 und der Nachbrennkammer 20 übermittelt. Zur gleichen Zeit strömen Abgase 48 durch das dritte Ventil 106 unmittelbar zu dem HRSG 44. In einem Betrieb in dem zweiten oder Teillastmodus strömen Hochdruckluftströme 8 durch das erste und das zweite Ventil 100 und 104 zu dem zweiten Wärmetauscher 94. In ähnlicher Weise strömen Abgase 48 von der zweiten Turbine 24 durch das dritte Ventil 106 in den zweiten Wärmetauscher 94 hinein. Die Abgase 48 erwärmen die Hochdruck luftströme 8 innerhalb des zweiten Wärmetauschers 94, um erwärmte Hochdruckluftströme 120 und 123 zu erzeugen, die zu der Hauptbrennkammer 10 bzw. der Nachbrennkammer 20 Weiterströmen. Durch eine Kühlung der Verdichterluft vor dem Eintritt in die Brennkammern 10 und 20 in einem Betrieb in dem ersten Modus und durch Erhitzung der Verdichterluft vor der Einführung in die Brennkammern 10 und 20 in dem zweiten Modus arbeitet die Kraftwerksanlage 84 unter Grundlastbedingungen effizienter, während sie auch Emissionen unter vorgeschriebenen Niveaus hält, wenn sie unter Teillast arbeitet.
Es wird nun auf 4 Bezug genommen, in der gleiche Bezugszeichen entsprechende Teile in den verschiedenen Ansichten kennzeichnen, um ein Kombikraftwerk 144 zu beschreiben, das gemäß einer vierten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung konstruiert ist. Wie veranschaulicht, enthält die Kraftwerksanlage 144 einen zusätzlichen oder dritten Wärmetauscher 148, der an ein viertes Ventil 150 angekoppelt ist. Das Ventil 150 liefert wahlweise Turbinenkomponenten-Kühlluft von der zweiten Turbine 24 zu dem Verdichter 4, wenn die Kraftwerksanlage 2 in dem ersten Modus arbeitet, und zu dem Wärmetauscher 94, wenn die Kraftwerksanlage 2 in dem zweiten Modus arbeitet. Insbesondere strömen Abgase 154 in einem Betrieb in dem ersten Modus von der zweiten Turbine 24 durch das Ventil 106 und zu dem HRSG 44, während die Turbinenkomponenten-Kühlluft 155 in den dritten Wärmetauscher 148 eingeleitet wird, um gekühlt zu werden und durch das Ventil 150 hindurch, aus diesem heraus und zu dem Verdichter 4 zurück zu strömen. In einem Betrieb in dem zweiten Modus strömen Abgase 154 zu dem zweiten Wärmetauscher 94, um bei der Erwärmung der Hochdruckluftströme 8 verwendet zu werden, die den Brennkammern 12 und 20 zugeführt werden. Um die Erwärmung der Hochdruckluftströme 8 ferner zu unterstützen, wird die Turbinenkomponenten-Kühlluft 155 ebenfalls in den zweiten Wärmetauscher 94 einge leitet. Auf diese Weise wird in einem Betrieb in dem ersten Modus eine Turbinenkomponenten-Kühlluft 155 zurück zu dem Verdichter 4 umgeleitet, um bei der Verbrennung wiederverwendet zu werden, um erhöhte Wirkungsgrade zu erzielen. In einem Betrieb in dem zweiten Modus werden die Abgase und die Turbinenkomponenten-Kühlluft von der zweiten Turbine 24 jedoch dazu verwendet, den Hochdruck-Verdichterluftstrom vorzuheizen, um Emissionen zu reduzieren.
An dieser Stelle sollte es verständlich sein, dass, wenn die Kraftwerksanlage 2 bei weniger als Voll- oder Grundlast betrieben wird, unzureichend Hitze erzeugt wird, um Verbrennungsbeiprodukte, wie beispielsweise Stickoxide, abzubrennen. Die beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ergeben verschiedene Systeme zum Vorerhitzen der Verdichterluftströme, um Verbrennungswirkungsgrade zu erreichen, die zu einer deutlichen Reduktion von Emissionen führen, wenn die Kraftwerksanlage bei weniger als Grundlast betrieben wird. Es sollte ferner verständlich sein, dass zusätzlich zu den in den Figuren veranschaulichten Komponenten das Kombikraftwerk Systeme, wie beispielsweise Luft- oder Abgasvorwärmer, Wieder- bzw. Nacherhitzer, Überhitzer und dergleichen, enthalten kann, die aus Gründen der Anschaulichkeit der Zeichnungen nicht veranschaulicht sind.
Allgemein verwendet diese Beschreibung Beispiele, um die Erfindung, einschließlich der besten Ausführungsart, zu offenbaren und um auch einen Fachmann in die Lage zu versetzen, die Erfindung auszuführen, einschließlich einer Herstellung und Verwendung jeglicher Vorrichtungen oder Systeme und einer Durchführung aller enthaltenen Verfahren. Der Schutzumfang der Erfindung ist durch die Ansprüche definiert und kann weitere Beispiele enthalten, die sich für einen Fachmann erschließen. Derartige weitere Beispiele sollen in dem Schutzumfang der vorliegenden Erfindung liegen, wenn sie strukturelle Elemente haben, die sich von dem Wortsinn der Ansprüche nicht unterscheiden, oder wenn sie äquivalente strukturelle Elemente mit gegenüber dem Wortsinn der Ansprüche unwesentlichen Unterschieden enthalten.
Eine Kombikraftwerksanlage 2 enthält einen Verdichter 4, eine erste Turbine 14, eine zweite Turbine 24, eine erste Brennkammer 10, eine zweite Brennkammer 20, einen Wärmetauscher 90, und einen Abhitzedampferzeuger 44. Eine Steuerungseinrichtung 46 betreibt die Kombikraftwerksanlage 2 in einem ersten Modus, in dem Verdichterluft durch den Wärmetauscher 94 geführt wird, bevor sie der ersten und der zweiten Brennkammer 10, 20 zugeführt wird, und Abgase 28 aus der zweiten Turbine 24 zu dem Wärmetauscher 90 geführt werden. Die Abgase 48 aus der zweiten Turbine 24 heizen die Verdichterluft vor, die durch den Wärmetauscher 90 zu der ersten und der zweiten Brennkammer 10, 20 strömt.

2: Kombikraftwerksanlage
4: Verdichter
6: Umgebungsluft
8: Hochdruckluftstrom
10: Hauptbrennkammer
12: Brennstoff
14: Erste/Hochdruckturbine
15: Welle
20: Nachbrennkammer
22: Brennstoff
24: Zweite/Niederdruckturbine
26: Welle
27: Generator
28: Welle
29: Netzlastmesseinrichtung
30: Wärmetauscher
34: Erstes Ventil
36: Zweites Ventil
40: Drittes Ventil
44: Wärmewiedergewinnungs- bzw. Abhitzedampferzeuger (HRSG)
46: Steuerungseinrichtung
48: Abgas (24)
53: Erhitzter Hochdruckluftstrom
54: Erhitzter Hochdruckluftstrom
65: Kraftwerksanlage
67: Drittes Ventil
84: Kraftwerksanlage
90: Wärmetauscher (1)
94: Wärmetauscher (2)
100: Erstes Ventil
104: Zweites Ventil
106: Drittes Ventil
120: Erhitzter Hochdruckluftstrom
123: Erhitzter Hochdruckluftstrom
144: Kraftwerksanlage
148: Dritter Wärmetauscher
150: Viertes Ventil
154: Abgas
155: Turbinenkomponenten-Kühlluft

Claims

Kombikraftwerksanlage (2), die aufweist: einen Verdichter (4); eine erste Turbine (14), die mit dem Verdichter betriebsmäßig gekoppelt ist; eine zweite Turbine (24), die mit dem Verdichter (4) betriebsmäßig gekoppelt ist, wobei die zweite Turbine (24) Abgase (48) ausgibt; eine erste Brennkammer (10), die mit der ersten Turbine (14) strömungsmäßig verbunden ist; eine zweite Brennkammer (20), die mit der zweiten Turbine (24) strömungsmäßig verbunden ist; einen Abhitzedampferzeuger (44), der mit der zweiten Turbine (24) strömungsmäßig verbunden ist; einen Wärmetauscher (90), der mit dem Verdichter (4), der ersten Brennkammer (10), der zweiten Brennkammer (20) und dem Abhitzedampferzeuger (44) strömungsmäßig verbunden ist; und eine Steuerungseinrichtung (46), die die Kombikraftwerksanlage (2) wahlweise in einem ersten Modus betreibt, in dem Verdichterluft durch den Wärmetauscher (90) geleitet wird, bevor sie zu der ersten und der zweiten Brennkammer (10, 20) geliefert wird, und Abgas (48) aus der zweiten Turbine (24) zu dem Wärmetauscher (90) geleitet wird, wobei das Abgas (48) aus der zweiten Turbine (24) die Verdichterluft vorheizt, die durch den Wärmetauscher (90) hindurch zu der ersten und der zweiten Brennkammer (10, 20) strömt.
Kombikraftwerksanlage nach Anspruch 1, wobei die Steuerungseinrichtung (46) die Kombikraftwerksanlage (2) wahlweise in dem ersten Modus bzw. in einem zweiten Modus betreibt, in dem Luft von dem Verdichter (4) unmittelbar zu sowohl der ersten als auch der zweiten Brennkammer (10, 20) geliefert wird und das Abgas (48) aus der zweiten Turbine (24) zu dem Abhitzedampferzeuger (44) geliefert wird.
Kombikraftwerksanlage nach Anspruch 2, die ferner aufweist: eine Netzlastmesseinrichtung (29), wobei die Steuerungseinrichtung (46) automatisch von dem zweiten Modus zu dem ersten Modus umschaltet, wenn eine durch die Netzlastmesseinrichtung (24) gemessene Netzanforderung unter einen vorbestimmten Schwellenwert fällt.
Kombikraftwerksanlage nach Anspruch 2, wobei der Wärmetauscher einen ersten Wärmetauscher (90) und einen zweiten Wärmetauscher (94) aufweist, wobei der erste Wärmetauscher (90) als ein Verbrennungsluftkühler arbeitet, während der zweite Wärmetauscher (94) als ein Verbrennungsluft- und Brennstoffwiedererhitzer arbeitet.
Kombikraftwerksanlage nach Anspruch 4, wobei in einem Betrieb in dem ersten Modus die Steuerungseinrichtung (46) die Verdichterluft und das Abgas (48) aus der zweiten Turbine (29) durch den zweiten Wärmetauscher (94) liefert, bevor diese der ersten und der zweiten Brennkammer (10, 20) zugeführt werden, und in einem Betrieb in dem zweiten Modus die Steuerungseinrichtung (46) die Verdichterluft durch den ersten Wärmetau scher (90) vor der Zuführung zu der ersten und der zweiten Brennkammer (10, 20) und das Abgas (48) aus der zweiten Turbine (24) unmittelbar zu dem Abhitzedampferzeuger liefert.
Kombikraftwerksanlage nach Anspruch 5, wobei in einem Betrieb in dem ersten Modus das Abgas (48) aus der zweiten Turbine (24) in den zweiten Wärmetauscher (94) hinein und in ein Abgassystem hinein strömt, das zu der Umgebungsluft offen ist.
Kombikraftwerksanlage nach Anspruch 4, die ferner einen dritten Wärmetauscher (148) aufweist, der mit dem Verdichter (4), der zweiten Turbine (24) und dem zweiten Wärmetauscher (94) strömungsmäßig verbunden ist.
Kombikraftwerksanlage nach Anspruch 7, wobei Verdichterkühlluft aus entweder der ersten oder der zweiten Turbine (14, 24) durch den dritten Wärmetauscher (148) hindurch, durch den zweiten Wärmetauscher (94) hindurch und zu der ersten sowie der zweiten Brennkammer (10, 20) geleitet wird, wenn die Kombikraftwerksanlage (12) in dem ersten Modus betrieben wird, und wenn sie in dem zweiten Modus betrieben wird, die Verdichterkühlluft aus entweder der ersten oder der zweiten Turbine (14, 24) durch den dritten Wärmetauscher (148) und zurück zu dem Verdichter (4) geleitet wird.
Kombikraftwerksanlage nach Anspruch 7, wobei in einem Betrieb in dem ersten Modus die Steuerungseinrichtung (46) die Abgase (48) aus der zweiten Turbine (24) durch den zweiten Wärmetauscher (94) führt, um Verdichterluft vorzuheizen, die zu der ersten und der zweiten Brennkammer (10, 20) strömt, und in einem Betrieb in dem zweiten Modus die Steuerungseinrichtung (46) die Abgase (48) aus der zweiten Turbine (24) zu dem Abhitzedampferzeuger (44) führt.
Kombikraftwerksanlage nach Anspruch 2, wobei, wenn die Kombikraftwerksanlage (2) in dem ersten Modus betrieben wird, sie unter Teillast-Leistungsabgabe arbeitet, und wenn die Kombikraftwerksanlage (2) in dem zweiten Modus betrieben wird, sie unter Grundlast arbeitet.