DE102009044088A1

DE102009044088A1 - Spitzenlastmanagement durch Kombinationszyklus-Energieaufstockung unter Nutzung von Spitzenzyklus-Abgaswärmerückgewinnung

Info

Publication number: DE102009044088A1
Application number: DE102009044088A
Authority: DE
Inventors: Ajit Singh Bangalore Sengar; Saravanan Venkataraman Chennai Nattanmai; Shivaprasad Mangalore Lokanath
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 2008-09-30
Filing date: 2009-09-23
Publication date: 2010-04-01
Also published as: US20100077722A1; JP2010084765A; CN101713334A

Abstract

Es werden Systeme und Verfahren zur Aufstockung der Energieerzeugungskapazitäten von Kombinationszyklus-Energieerzeugungssystemen 64 durch eine effektivere Rückgewinnung von Wärme aus Abgasen von Spitzenzyklus-Gasturbinen 66 in den offengelegten Ausführungsformen bereitgestellt. In bestimmten Ausführungsformen können die vorliegenden Techniken die Aufnahme von Heißdampf aus einer Wärmerückgewinnungs-Dampferzeugungseinheit HRSG 32 beinhalten. Heißes Abgas aus einer Spitzenzyklus-Gasturbine 66 kann zur Übertragung von Wärme an den aus dem HRSG 32 erhaltenen Heißdampf genutzt werden. Die zum Übertragen von Wärme an den Heißdampf verwendeten Systeme können einen zusätzlichen Überhitzer 92 enthalten, der sich in einem Abgaspfad 82 der Spitzenzyklus-Gasturbine 66 befindet. Der den zusätzlichen Überhitzer 92 verlassende Heißdampf kann an eine Dampfturbine 22 eines Kombinationszyklus-Energieerzeugungssystems 64 geliefert werden, wo der Heißdampf als eine Energiequelle genutzt werden kann. Optional kann ein Spitzenzyklus-Dampfkühler 94 zur Sicherstellung genutzt werden, dass die Temperatur des an die Dampfturbine 22 gelieferten Heißdampfes keinen vorbestimmten Temperaturpegel überschreitet, um dadurch die Dampfturbine 22 und deren zugeordneten Vorrichtungen zu schützen.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein Wärmerückgewinnungssysteme. Insbesondere betrifft die Erfindung Systeme und Verfahren zum Aufstocken der Energieerzeugungskapazitäten von Kombinationszyklus-Energieerzeugungssystemen, indem Wärme aus Abgasen von Spitzenzyklus-Gasturbinen effektiver zurückgewonnen wird.
Spitzenlastsysteme, wie z. B. Spitzenzyklus-Gasturbinen, können während Spitzenlastperioden als zusätzliche Energiequellen eingesetzt werden, wenn die von Energieerzeugungssystemen, wie z. B. Kombinationszyklus-Energieerzeugungssystemen, benötigte Gesamtenergie für eine effiziente Handhabung durch das Hauptenergieerzeugungssystem zu groß wird. Der zunehmende Bedarf nach Spitzenlasten während Schwerlastbetriebsstunden hat zur Steigerung der Wichtigkeit der Betriebswirkungsgrade von Spitzenzykluseinheiten geführt. Ferner hat der zunehmende Wettbewerb im Spitzenzyklussegment der Energieerzeugungsindustrie diese Wirkungsgradüberlegungen zu noch wichtigeren Auslegungskriterien gemacht.
Typische Spitzenzykluseinheiten, welche Gasturbinen einsetzen, können einfach die von den Gasturbinen ausgegebenen heißen Abgase abblasen. Dadurch wird jedoch die Energie aus den heißen Abgasen nicht zurückgewonnen. Tatsächlich kann bei vielen von diesen Systemen eine Abkühlung der erwärmten Gase vor dem Abblasen erforderlich werden. Diese Kühlungsanforde rung verringert oft den Gesamtwirkungsgrad des Spitzenzyklus, da Energie erforderlich sein kann, um das Abgas zu kühlen. Zusätzlich können die zum Reduzieren von Emissionen aus den heißen Abgasen eingesetzten Prozesse in vielen Fällen weniger zu verlässig und teurer sein, wenn die Temperaturen der Abgase höher sind. Daher kann eine effektive Rückgewinnung der Wärme aus den Abgasen von Spitzenzyklus-Gasturbinen die Gesamtwirkungsgrade sowohl der Spitzenzyklus- als auch Kombinationszyklus-Energieerzeugungssysteme verbessern, während auch weitere nebensächliche Vorteile bereitgestellt werden.
KURZBESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
In einer Ausführungsform wird ein Verfahren zum Rückgewinnen von Abgaswärme aus einer Gasturbine bereitgestellt. Das Verfahren beinhaltet die Aufnahme von Heißdampf aus einem Niederdruckverdampfer einer Wärmerückgewinnungs-Dampferzeugungseinheit. Das Verfahren beinhaltet auch die Übertragung von Wärme aus dem Abgas einer Gasturbine an den aus dem Niederdruckverdampfer erhaltenen Heißdampf unter Verwendung eines Niederdruck-Zusatzüberhitzers in einem Abgaspfad der Gasturbine. Das Verfahren beinhaltet ferner auch die Lieferung des Heißdampfes an eine Niederdruckstufe einer Dampfturbine eines Kombinationszyklus-Energieerzeugungssystems.
In einer weiteren Ausführungsform wird ein Verfahren zur Rückgewinnung von Abgaswärme aus einer Gasturbine bereitgestellt. Das Verfahren beinhaltet Übertragung von Wärme aus einem Abgas einer Gasturbine an eine Wasserquelle zum Erzeugen von Heißdampf. Die Übertragung der Wärme erfolgt in dem Abgaspfad der Gasturbine. Das Verfahren beinhaltet auch die Zuführung des Heißdampfes zu einem Prozess zur Verwendung des Heißdampfes als eine Energie- oder Wärmequelle.
In noch einer weiteren Ausführungsform wird ein System zur Rückgewinnung von Abgaswärme aus einer Gasturbine bereitgestellt. Das System beinhaltet einen in einem Abgaspfad der Gasturbine positionierbaren Überhitzer. Der Überhitzer ist dafür konfiguriert, Heißdampf aus einer Wärmerückgewinnungs-Dampferzeugungseinheit aufzunehmen. Der Überhitzer ist auch dafür konfiguriert, die Wärme aus einem Abgas der Gasturbine an den aus der Wärmerückgewinnungs-Dampferzeugungseinheit erhaltenen Heißdampf zu übertragen. Der Überhitzer ist ferner dafür konfiguriert, den Heißdampf an eine Dampfturbine eines Kombinationszyklus-Energieerzeugungssystems zu liefern.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Diese und weitere Merkmale, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden besser verständlich, wenn die nachfolgende detaillierte Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen gelesen wird, in welchen gleiche Bezugszeichen gleiche Teile durchgängig durch die Zeichnungen bezeichnen, in welchen:
1 eine schematische Flussdarstellung eines exemplarischen Kombinationszyklus-Energieerzeugungssystems ist, welches die Spitzenzyklus-Abgaswärmerückgewinnungssysteme und Verfahren der vorliegenden Ausführungsformen einsetzen kann;
2 eine schematische Flussdarstellung eines exemplarischen Kombinationszyklus-Energieerzeugungssystems ist, das eine Spitzenzyklus-Gasturbine enthält, welches die Spitzenzyklus-Abgaswärmerückgewinnungssysteme und Verfahren der vorliegenden Ausführungsformen einsetzen kann;
3 eine schematische Flussdarstellung eines exemplarischen Kombinationszyklus-Energieerzeugungssystems ist, das die Spitzenzyklus-Abgaswärmerückgewinnungssysteme und Verfahren der vorliegenden Ausführungsformen einsetzt;
4 eine schematische Flussdarstellung eines exemplarischen Kombinationszyklus-Energieerzeugungssystems ist, das die Spitzenzyklus-Abgaswärmerückgewinnungs- und Kühlsysteme und Verfahren der vorliegenden Ausführungsformen einsetzt;
5 eine schematische Flussdarstellung eines exemplarischen Kombinationszyklus-Energieerzeugungssystems ist, das die Spitzenzyklus-Abgaswärmerückgewinnungs-Dampferzeugungssysteme und Verfahren der vorliegenden Ausführungsformen einsetzt; und
6 ein Ablaufdiagramm eines exemplarischen Verfahrens zur Rückgewinnung von Wärme aus dem Abgas der Spitzenzyklus-Gasturbine, um die Kombinationszyklus-Energieerzeugung unter Einsatz der vorliegenden Ausführungsformen aufzustocken.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Es werden nachstehend eine oder mehrere spezifische Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben. In dem Bemühen, eine knappe Beschreibung dieser Ausführungsformen zu liefern, können nicht alle Merkmale einer tatsächlichen Implementation in der Beschreibung beschrieben werden. Es dürfte erkennbar sein, dass bei der Entwicklung von jeder derartigen tatsächlichen Implementation wie bei jedem technischen oder konstruktiven Projekt zahlreiche implementationsspezifische Entscheidungen getroffen werden müssen, um die spezifischen Ziele des Entwicklers, wie z. B. Übereinstimmung mit systembezogenen und geschäftsbezogenen Einschränkungen zu erzielen, welche von einer Implementation zur anderen variieren können. Ferner dürfte erkennbar sein, dass eine derartige Entwicklungsanstrengung komplex und zeitaufwendig sein kann, aber trotzdem ein Routineunternehmen hinsichtlich Auslegung, Herstellung und Fertigung für den normalen Fachmann mit dem Vorteil dieser Offenlegung wäre.
Wenn Elemente verschiedener Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung eingeführt werden, sollen die Artikel ”einer, eines, eine”, ”der, die, das” und ”besagter, besagte, besagtes” die Bedeutung haben, dass eines oder mehrere von den Elementen vorhanden sein kann. Die Begriffe ”aufweisend”, ”enthaltend” und ”habend” sollen einschließend sein und die Bedeutung haben, dass zusätzliche weitere Elemente außer den aufgelisteten Elementen vorhanden sein können. Alle Beispiele von Betriebsparametern und/oder Umgebungsbedingungen schließen weitere Parameter/Bedingungen der offengelegten Ausführungsformen nicht aus.
Wie nachstehend detailliert diskutiert, kann Abgaswärme aus einer Spitzenzykluseinheit, wie z. B. einer Spitzenzyklus-Gasturbine, in einem Abgaspfad der Spitzenzykluseinheit zurückgewonnen werden. Insbesondere kann in bestimmten Ausführungsformen heißes Abgas aus der Spitzenzyklus-Gasturbine unter Verwendung eines Niederdruck-Zusatzüberhitzers in dem Abgaspfad der Spitzenzyklus-Gasturbine wieder erfasst werden. Der Niederdruck-Zusatzüberhitzer kann für die Übertragung von Wärme an eine Wasserquelle zum Erzeugen von Heißdampf genutzt werden, welcher einer Dampfturbine eines Kombinationszyklus-Energieerzeugungssystems zugeführt werden kann. In bestimmten Ausführungsformen kann der Niederdruck-Zusatzüberhitzer aus einer HRSG-Einheit und insbesondere aus einem Verdampfer der HRSG-Einheit erhaltenen Heißdampf erhitzen. Zusätzlich kann in bestimmten Ausführungsformen ein Dampfkühler stromabwärts von dem Niederdruck-Zusatzüberhitzer eingesetzt werden, um den Heißdampf aus dem Niederdruck-Zusatzüberhitzer zu kühlen, wenn er einen vorbestimmten Temperaturpegel überschreitet. In wei teren Ausführungsformen kann eine Dampferzeugungseinheit in dem Abgaspfad der Spitzenzykluseinheit zur Übertragung von Wärme an eine getrennte Wasserquelle zum Erzeugen von Heißdampf eingesetzt werden.
1 ist ein schematisches Flussdiagramm eines exemplarischen Kombinationszyklus-Energieerzeugungssystems 10, welches die Spitzenzyklus-Abgaswärmerückgewinnungssysteme und Verfahren der vorliegenden Ausführungsformen einsetzen kann. Das System 10 kann eine Gasturbine 12 zum Betreiben einer ersten Last 14 enthalten. Die erste Last 14 kann beispielsweise ein elektrischer Generator zum Erzeugen von elektrischer Energie sein. Die Gasturbine 12 kann eine Arbeitsturbine 16, eine Brennkammer oder einen Brennraum 18 und einen Verdichter 20 enthalten. Das System 10 kann auch eine Dampfturbine 22 zum Betreiben einer zweiten Last 24 enthalten. Die zweite Last 24 kann ebenfalls ein elektrischer Generator zum Erzeugen von elektrischer Energie sein. Jedoch können sowohl die erste als auch die zweite Last 14, 24 andere Arten von Lasten sein, die von der Gasturbine 12 und der Dampfturbine 22 angetrieben werden können. Zusätzlich können, obwohl die Gasturbine 12 und Dampfturbine 22 getrennte Lasten 14 und 24 antreiben können, wie es in der veranschaulichten Ausführungsform dargestellt ist, die Gasturbine 12 und Dampfturbine 22 auch in Reihe geschaltet genutzt werden, um nur eine Last über nur eine Welle anzutreiben. In der dargestellten Ausführungsform kann die Dampfturbine 22 einen Niederdruckabschnitt 26 (LP ST), einen Zwischendruckabschnitt 28 (IP ST) und einen Hochdruckabschnitt 30 (HP ST) enthalten. Jedoch kann die spezifische Konfiguration der Dampfturbine 22 sowie der Gasturbine 12 implementationsspezifisch sein und kann jede Kombination von Abschnitten enthalten.
Das System 10 kann auch einen mehrstufigen HRSG 32 beinhalten. Die Komponenten des HRSG 32 in der veranschaulichten Ausführungsform sind eine vereinfachte Darstellung des HRSG 32 und sind nicht als einschränkend gedacht. Stattdessen ist der veranschaulichte HRSG 32 dafür dargestellt, den allgemeinen Betrieb derartiger HRSG-Systeme wiederzugeben. Das heiße Abgas 34 aus der Gasturbine 12 kann in dem HRSG 32 transportiert und zum Erwärmen von Dampf verwendet werden, der für den Antrieb der Dampfturbine 22 genutzt wird. Abdampf aus dem Niederdruckabschnitt 26 der Dampfturbine 22 kann in einen Kondensator 36 geleitet werden. Kondensat aus dem Kondensator 36 kann wiederum in einen Niederdruckabschnitt des HRSG 32 mithilfe einer Kondensatpumpe 38 geleitet werden.
Das Kondensat kann dann durch einen Niederdruckvorwärmer 40 (ND-VORW.) strömen, welcher eine Vorrichtung ist, die dafür konfiguriert ist, Speisewasser mit Gasen zu erwärmen. Aus dem Niederdruckvorwärmer 40 kann das Kondensat entweder in einen Niederdruckverdampfer 42 (ND-VERD.) oder zu einem Zwischendruckvorwärmer 44 (ZD-VORW.) geleitet werden. Dampf aus dem Niederdruckverdampfer 42 kann an den Niederdruckabschnitt 26 der Dampfturbine 22 zurückgeführt werden. Ebenso kann aus dem Zwischendruckvorwärmer 44 das Kondensat entweder in einen Zwischendruckverdampfer 46 (ZD-VERD.) oder zu einem Hochdruckvorwärmer 48 (HD-VERD.) geführt werden. Zusätzlich kann Dampf aus dem Zwischendruckvorwärmer 44 an einen (nicht dargestellten) Brennstoffgaserhitzer geführt werden, wo der Dampf dazu genutzt werden kann, Brennstoffgas für die Verwendung in der Brennkammer 18 der Gasturbine 12 zu erwärmen. Dampf aus dem Zwischendruckverdampfer 46 kann zu dem Zwischendruckabschnitt 28 der Dampfturbine 22 geführt werden. Wiederum können die Verbindungen zwischen den Vorwärmern, Verdampfern und der Dampfturbine 22 über den Implementationen variieren, da die dargestellte Ausführungsform lediglich für den allgemeinen Be trieb eines HRSG-Systems veranschaulichend ist, das außergewöhnliche Aspekte der vorliegenden Ausführungsformen einsetzen kann.
Schließlich kann Kondensat aus dem Hochdruckvorwärmer 48 in einen Hochdruckverdampfer 50 (HD-VERD.) geführt werden. Den Hochdruckverdampfer 50 verlassender Dampf kann in einen primären Hochdrucküberhitzer 52 und in einen abschließenden Hochdrucküberhitzer 54 geführt werden, in welchem der Dampf überhitzt wird und schließlich an den Hochdruckabschnitt 30 der Dampfturbine 22 geführt wird. Abdampf aus dem Hochdruckabschnitt 30 der Dampfturbine 22 kann wiederum in den Zwischendruckabschnitt 28 der Dampfturbine 22 geführt werden, und Abdampf aus dem Zwischendruckabschnitt 28 der Dampfturbine 22 kann in den Niederdruckabschnitt 26 der Dampfturbine 22 geführt werden.
Ein Zwischenstufendampfkühler 56 kann zwischen dem primären Hochdrucküberhitzer 52 und dem abschließenden Hochdrucküberhitzer 54 angeordnet sein. Der Zwischenstufendampfkühler 56 kann eine robustere Steuerung der Abdampftemperatur des Dampfes aus dem abschließenden Hochdrucküberhitzer 54 ermöglichen. Insbesondere kann der Zwischenstufendampfkühler 56 dafür konfiguriert sein, die Temperatur des den abschließenden Hochdrucküberhitzer 54 verlassenden Dampfes durch Einspritzen eines Dampfkühler-Speisewasserstrahls in den Heißdampfstrom stromaufwärts vor dem abschließenden Hochdrucküberhitzer 54 zu steuern, sobald die Abgastemperatur des den abschließenden Hochdrucküberhitzer 54 verlassenden Dampfes einen vorbestimmten Wert überschreitet.
Zusätzlich kann Abdampf aus dem Hochdruckabschnitt 30 der Dampfturbine 22 in einen primären Zwischenüberhitzer 58 und einen sekundären Zwischenüberhitzer 60 geführt werden, wo er, bevor er in den Zwischendruckabschnitt 28 der Dampfturbine 22 geleitet wird, zwischenerhitzt wird. Der primäre Zwischenüberhitzer 58 und sekundäre Zwischenüberhitzer 60 können auch einen Zwischenstufendampfkühler 62 zur Steuerung der Abdampftemperatur aus den Zwischenüberhitzern zugeordnet sein. Insbesondere kann der Zwischenstufendampfkühler 62 dafür konfiguriert sein, die Temperatur des den sekundären Zwischenüberhitzer 60 verlassenden Dampfes durch Einspritzen eines Dampfkühler-Speisewasserstrahls in den Heißdampfstrom stromaufwärts vor dem sekundären Zwischenüberhitzer 60 zu steuern, sobald die Abdampftemperatur des den sekundären Zwischenüberhitzer 60 verlassenden Dampfes einen vorbestimmten Wert überschreitet.
In Kombinationszyklussystemen, wie z. B. dem System 10, kann heißes Abgas aus der Gasturbine 12 strömen und den HRSG 32 passieren und kann zum Erzeugen von Hochdruck/Hochtemperatur-Dampf verwendet werden. Der durch den HRSG 32 erzeugte Dampf kann dann durch die Dampfturbine 22 zur Energieerzeugung geleitet werden. Zusätzlich kann der erzeugte Dampf auch beliebigen anderen Prozessen zugeführt werden, bei denen Heißdampf verwendet werden kann. Der Erzeugungszyklus der Gasturbine 12 wird oft als der ”Vorschalt-Zyklus” bezeichnet, während der Erzeugungszyklus der Dampfturbine 22 oft als der ”Nachschalt-Zyklus” bezeichnet wird. Durch Kombination dieser zwei Zyklen gemäß Darstellung in 1 kann das Kombinationszyklus-Energieerzeugungssystem 10 zu größeren Wirkungsgraden in beiden Zyklen gelangen. Insbesondere kann Abgaswärme aus dem Vorschalt-Zyklus erfasst und zum Erzeugen von Dampf zur Verwendung in dem Nachschalt-Zyklus genutzt werden.
Während bestimmten Betriebsperioden kann die von den Lasten 14, 24 des Kombinationszyklus-Energieerzeugungssystems 10 benötigte Gesamtenergie zu groß für die Handhabung durch die Nachschalt- und Vorschalt-Zyklen unter normalen Betriebsbedin gungen werden. Diese Perioden werden typischerweise als Spitzenlastperioden bezeichnet. Während dieser Perioden können zusätzliche Energieerzeugungstechniken implementiert werden, um sicherzustellen, dass das Kombinationszyklus-Energieerzeugungssystem die Spitzenlast-Energieabgabeanforderungen erfüllen kann. Verschiedene zusätzliche Energieerzeugungstechniken können implementiert werden. Beispielsweise kann die Energieabgabe aus dem Vorschalt-Zyklus erhöht werden, indem beispielsweise die Menge des in der Brennkammer 18 der Gasturbine 12 verbrannten Brennstoffs erhöht wird. Alternativ kann die Energieabgabe aus dem Nachschalt-Zyklus erhöht werden, indem beispielsweise die Dampferzeugung (z. B. unter Einsatz zusätzlicher befeuerter Kessel, Kanalbrennsysteme usw.) aus dem HRSG 32 und zusätzlichen Geräten zur Verwendung in der Dampfturbine 22 erhöht wird. Jedoch können viele von diesen Techniken eine kurzzeitige Überbeanspruchung bestehender Geräte über ihre normalen Betriebsparameter hinaus beinhalten. Diese Arten von Spitzenlasttechniken können, wenn sie zu oft eingesetzt werden, nachteilig die Gesamtlebensdauer der Vorrichtung beeinträchtigen. Daher kann eine weitere üblicherweise eingesetzte Technik zur Spitzenlastabdeckung der Einsatz spezieller Spitzenzykluseinheiten sein, welche kurzzeitig während Perioden aktiviert werden, in welchen die Spitzenbelastung auftritt. Da sie oft eigenständige Einheiten sind, können diese Spitzenzykluseinheiten oft eine beliebige Art von Energieerzeugungseinheiten sein, die verschiedene Energiequellen nutzen können, die Kohle, Gas, weitere Brennstoffe, Elektrizität usw. umfassen. Beispielsweise können eigenständige Gasturbineneinheiten zur Erfüllung von Spitzenlastenergieanforderungen genutzt werden.
2 ist ein schematisches Flussdiagramm eines eine Spitzenzyklus-Gasturbine 66 enthaltenden exemplarischen Kombinationszyklus-Energieerzeugungssystems 64, welches die Spit zenzyklussysteme und Verfahren der vorliegenden Ausführungsformen nutzen kann. Wie in 2 dargestellt, können die Nachschalt- und Vorschalt-Hauptzyklen weiter genutzt werden, um die Lasten 14 und 24 zu betreiben. Jedoch kann in dieser Ausführungsform die Spitzenzyklus-Gasturbine 66 auch zum Betreiben einer zusätzlichen Last 68 (z. B. eines Generators) genutzt werden, welcher dazu genutzt werden kann, um die Spitzenlastenergieanforderungen zu erfüllen. Wie bei dem Vorschalt-Hauptzyklus kann die Spitzenzyklus-Gasturbine 66 eine Arbeitsturbine 70, eine Brennkammer oder einen Brennraum 72 und einen Verdichter 74 enthalten. Während Spitzenlastperioden kann zusätzliches Brennstoffgas in der Brennkammer 72 verbrannt werden, um die Spitzenzyklus-Gasturbine 66 mit Energie zu versorgen und daher die zusätzliche Last 68 (z. B. den Generator) anzutreiben. Das zusätzliche Brennstoffgas kann aus derselben Brennstoffgasquelle sein, die in der Hauptgasturbine 12 genutzt wird. Jedoch kann das zusätzliche Brennstoffgas auch aus einer anderen Quelle stammen und kann tatsächlich eine vollständig andere Art von Brennstoffgas sein.
Bezüglich der Spitzenzyklus-Gasturbine 66 kann das heiße Abgas nicht direkt in einen komplementären Nachschalt-Zyklus geleitet werden, wie es bei der Hauptgasturbine 12 der Fall ist. Somit kann das heiße Abgas aus der Spitzenzyklus-Gasturbine 66 in einer vollständig anderen Art als das aus der Hauptgasturbine 12 verarbeitet werden. Insbesondere kann, da die Wärme (und insbesondere die Energie) des Abgases aus der Spitzenzyklus-Gasturbine 66 nicht durch einen komplementären Nachschalt-Zyklus wieder erfasst werden kann, die Temperatur des Abgases höher als erwünscht bleiben. Beispielsweise kann es erwünscht sein, die Temperatur des heißen Abgases so abzusenken, dass es sicher stromabwärts von der Spitzenzyklus-Gasturbine 66 abgeblasen werden kann. Zusätzlich kann das Abgas auch verarbeitet werden, um unerwünschte Abgasemissionen (z. B. NO_x) zu reduzieren. Eine selektive katalytische Reduktion (SCR) kann zur Reduzierung der NO_x-Konzentrationen in den Abgasen aus Gasturbinen eingesetzt werden. Dieser Prozess erfordert jedoch die Verwendung von SCR-Katalysatoren, welche bei höheren Temperaturen teurer und weniger zuverlässig sein können. Somit kann es sich als vorteilhaft erweisen, die Temperatur der Abgase aus Gasturbinen vor der Verwendung von SCR-Katalysatoren für die Reduzierung von NO_x-Konzentrationen in den Abgasen, abzusenken.
Demzufolge kann das heiße Abgas aus der Spitzenzyklus-Gasturbine 66 in einen Abgaskanal 76 geführt werden, in welchem ein Gebläse 78 oder andere externe Kühlvorrichtungen dazu genutzt werden können, um die Abgase auf besser handhabbare Abgastemperaturpegel abzukühlen. Nach der Abkühlung durch das Gebläse 78 kann das Abgas dann in einen Expansionskanal 80 geführt werden, in welchem man das Abgas sich entspannen lässt. Anschließend kann das Abgas in den Haupt-Spitzenzykluskanal 82 geführt werden, welcher die SCR-Vorrichtung 84 enthalten kann, die SCR-Katalysatoren zum Reduzieren der NO_x-Konzentrationen des Abgases verwendet. Aus dem Haupt-Spitzenzykluskanal 82 kann das Abgas schließlich in den Spitzenzykluskamin 86 geführt werden, bevor es an die umgebende Umwelt bei niedrigeren Temperaturen und NO_x-Konzentrationen ausgegeben wird. Es sollte angemerkt werden, dass der HRSG 32 des Hauptsystems ebenfalls eine ähnliche SCR-Vorrichtung 88 stromaufwärts vor einem Kamin 90 des HRSG 32 enthalten kann, welcher ebenfalls SCR-Katalysatoren verwenden kann, um NO_x-Konzentrationen des Abgases durch das Kombinationszyklus-Energieerzeugungssystem zu verringern.
Obwohl das Gebläse 78, die SCR-Vorrichtung 84 und weitere Vorrichtungen eingesetzt werden können, um die Temperaturpegel und NO_x-Konzentrationen des Abgases aus der Spitzenzyklus-Gasturbine 66 angemessen zu verringern, kann sich der Einsatz dieser Techniken nicht als die effektivste Auslegung erweisen. Beispielsweise wird die Wärme aus dem Abgas mit diesen Techniken nicht zurückgewonnen. Zusätzlich können das Gebläse 78 oder andere Kühlvorrichtungen eine Hilfsenergieeinbuße darstellen, und dadurch den Gesamtwirkungsgrad des Spitzenzyklussystems reduzieren. Ferner kann die Spitzenzyklus-Gasturbine 66 oft von einer Art sein, welche inhärent bei niedrigeren Wirkungsgraden arbeitet. Beispielsweise können die Wirkungsgrade derartiger Einheiten typischerweise in dem Bereich von nur 35 bis 40% liegen. Zusätzlich können, obwohl das Abgas bis zu einen bestimmten Maß durch das Gebläse 78 gekühlt wird, Hochtemperatur-SCR-Katalysatoren erforderlich sein. Wie vorstehend erwähnt, können diese SCR-Katalysatoren oft weniger zuverlässig und teuerer sein. Daher kann es sich als nützlich erweisen, die Spitzenlastprozesse des Kombinationszyklus-Energieerzeugungssystems 64 weiter zu verbessern, indem Wärme aus dem Abgas der Spitzenzyklus-Gasturbine 66 effektiver zurückgewonnen wird. Dieses kann mehrere Vorteile einschließlich, jedoch nicht darauf beschränkt, einer Erhöhung des Gesamtwirkungsgrades der Spitzenzyklus-Gasturbine 66 und verwandter Systeme bei gleichzeitiger Erübrigung der Notwendigkeit des Gebläses 78 oder anderer externer Kühlvorrichtungen erzeugen, was den Einsatz von zuverlässigeren, preiswerteren Niedertemperatur-SCR-Katalysatoren usw. ermöglicht.
3 ist ein schematisches Flussdiagramm eines exemplarischen Kombinationszyklus-Energieerzeugungssystems 64, das die Spitzenzyklus-Abgaswärmerückgewinnungssysteme und Verfahren der vorliegenden Ausführungsformen nutzt. Insbesondere kann gemäß Darstellung in 3 ein Niederdruck-Zusatzüberhitzer 92 in dem Haupt-Spitzenzykluskanal 82 in dem Abgaspfad der Spitzenzyklus-Gasturbine 66 eingesetzt werden. Während eines Spitzenlastbetriebs kann der Niederdruck-Zusatzüberhitzer 92 dazu genutzt werden, zusätzliche Wärme an den Niederdruck- Heißdampf des Kombinationszyklus-Energieerzeugungssystems 64 zu liefern. Insbesondere kann der Niederdruck-Heißdampf aus dem Niederdruckverdampfer 42 des HRSG 32 durch den Niederdruck-Zusatzüberhitzer 92 erhalten und ferner durch das heiße Abgas aus der Spitzenzyklus-Gasturbine 66 erwärmt werden. Somit kann Wärme aus dem Abgas aus der Spitzenzyklus-Gasturbine 66 in den Niederdruck-Heißdampf aus dem Niederdruckverdampfer 42 des HRSG 32 übertragen werden, bevor er in die Niederdruckstufe 26 der Dampfturbine 22 geleitet wird. Insbesondere kann beispielsweise die Temperatur des Abgases von angenähert 604°C (1120°F) auf angenähert 371°C (700°F) über den Niederdruck-Zusatzüberhitzer 92 abgesenkt werden, während die Temperatur des Heißdampfes von angenähert 316°C (600°F) auf angenähert 566°C (1050°F) des Niederdruck-Zusatzüberhitzers 92 angehoben werden kann.
Die aus dem Niederdruckverdampfer 42 des HRSG 32 in den Niederdruck-Heißdampf übertragene Wärme kann nicht nur dem Nachschalt-Zyklus des Kombinationszyklus-Energieerzeugungssystems 64 ermöglichen, mehr Energie zu erzeugen, sondern kann auch gleichzeitig die Temperatur des Abgases aus der Spitzenzyklus-Gasturbine 66 verringern, um dadurch die Notwendigkeit für die Kühlung des Abgases zu minimieren, sowie neben anderen Vorteilen die Verwendung von Hochtemperatur-SCR-Katalysatoren zu minimieren. Daher können die Wirkungsgrade sowohl des Spitzenzyklus als auch des Hauptkombinationszyklus durch die erhöhte Rückgewinnung von Abgaswärme aus der Spitzenzyklus-Gasturbine 66 gesteigert werden.
In bestimmten Ausführungsformen kann Niederdruckwasser zum Kühlen des Niederdruck-Heißdampfes aus dem Niederdruck-Zusatzüberhitzer 92 des Haupt-Spitzenzykluskanals 82 verwendet werden. Beispielsweise ist 4 ein exemplarisches Flussdiagramm eines exemplarischen Kombinationszyklus-Energieerzeu gungssystems 64, das die Spitzenzyklus-Abgaswärmerückgewinnungs- und Abkühlungssysteme und Verfahren der vorliegenden Ausführungsformen nutzt. Gemäß Darstellung kann ein Niederdruck-Spitzenzyklusdampfkühler 94 dazu genutzt werden, um die Temperatur des Niederdruck-Heißdampfes aus dem Niederdruck-Zusatzüberhitzer 92 des Haupt-Spitzenzykluskanals 82 zu überwachen und einzuhalten. Insbesondere kann Niederdruckwasser durch den Niederdruck-Spitzenzyklusdampfkühler 94 zum Kühlen des Niederdruck-Heißdampfes immer dann verwendet werden, wenn er einen vorbestimmten Temperaturpegel überschreitende Temperaturen erreicht. Dieser vorbestimmte Temperaturpegel kann beispielsweise auf der Basis metallurgischer Grenzwerte der Niederdruckstufe 26 der Dampfturbine 22 und der zugehörigen Vorrichtung gewählt sein.
Somit kann ein Vorteil des Niederdruck-Spitzenzyklusdampfkühlers 94 darin bestehen, eine maximale Wärmerückgewinnung aus dem Abgas der Spitzenzyklus-Gasturbine 66 zu ermöglichen, während er gleichzeitig einen ausreichenden Schutz der Niederdruckstufe 26 der Dampfturbine 22 und ihrer zugehörigen Vorrichtungen ermöglicht. Mit anderen Worten, der Niederdruck-Zusatzüberhitzer 92 kann sicherstellen, dass die maximale Wärmerückgewinnung aus dem Abgas realisiert wird. Jedoch kann dabei die Temperatur des Niederdruck-Heißdampfes stromabwärts von dem Niederdruck-Zusatzüberhitzer 92 den vorbestimmten Temperaturpegel überschreiten. Daher kann der Niederdruck-Spitzenzyklusdampfkühler 94 als eine Schutzvorrichtung funktionieren, welche sicherstellen kann, dass die maximale Wärmerückgewinnung aus dem Abgas der Spitzenzyklus-Gasturbine 66 nicht nachteilig die Niederdruckstufe 26 der Dampfturbine 22 und ihre zugehörigen Vorrichtungen beeinträchtigt. Insbesondere kann beispielsweise die Temperatur des Heißdampfes von angenähert 566°C (1050°F) auf angenähert 316°C (600°F) über den Niederdruck-Spitzenzyklusdampfkühler 94 reduziert werden.
Obwohl er in 4 als in den Haupt-Spitzenzykluskanal 82 für Darstellungszwecke integriert dargestellt ist, kann der Niederdruck-Spitzenzyklusdampfkühler 94 tatsächlich getrennt von dem Haupt-Spitzenzykluskanal 82 angeordnet sein und kann tatsächlich in jede von den Spitzenzyklusvorrichtungen integriert sein. Beispielsweise kann in bestimmten Ausführungsformen der Niederdruck-Spitzenzyklusdampfkühler 94 unmittelbar stromaufwärts vor der Niederdruckstufe 26 der Dampfturbine 22 angeordnet sein.
In den hierin beschriebenen Ausführungsformen kann ein Niederdruck-Zusatzüberhitzer 92 dazu genutzt werden, um den Niederdruck-Heißdampf aus dem Niederdruckverdampfer 42 des HRSG 32 unter Verwendung des heißen Abgases aus der Spitzenzyklus-Gasturbine 66 weiter zu überhitzen. Jedoch kann in weiteren Ausführungsformen der Niederdruck-Heißdampf tatsächlich in dem Haupt-Spitzenzykluskanal 62 oder an irgendeiner anderen Stelle stromabwärts von der Spitzenzyklus-Gasturbine 66 in dem Abgaspfad des Spitzenzyklus erzeugt werden.
Beispielsweise ist 5 ein schematisches Flussdiagramm eines exemplarischen Kombinationszyklus-Energieerzeugungssystems 64, das die Spitzenzyklus-Abgaswärmerückgewinnungs-Dampferzeugungssysteme und Verfahren der vorliegenden Ausführungsformen einsetzt. In dieser Ausführungsform kann eine getrennte Einmaldurchlauf-Niederdruckdampferzeugungseinheit 96 in den Abgaspfad der Spitzenzyklus-Gasturbine 66 eingefügt sein. Die Dampferzeugungseinheit 96 kann beispielsweise ein Kessel oder irgendeine Kombination von Vordampfkühlern, Verdampfern, Überhitzern usw. sein. Die Dampferzeugungseinheit 96 kann Wärme aus dem Abgas aus der Spitzenzyklus-Gasturbine 66 zurückgewinnen, um tatsächlich einen Niederdruck-Heißdampfstrom zu erzeugen, welcher dazu genutzt werden kann, den Nie derdruck-Heißdampfstrom aus dem Niederdruckverdampfer 42 des HRSG 32 zu ergänzen. In dieser Ausführungsform kann von der Dampferzeugungseinheit 96 erzeugter Niederdruck-Heißdampf mit dem Niederdruck-Heißdampfstrom aus dem Niederdruckverdampfer 42 des HRSG 32 gemischt werden, sodass beide Dampfquellen in die Niederdruckstufe 26 der Dampfturbine 22 eingespritzt werden können, um eine zusätzliche Energieabgabe zu erzeugen.
Zusätzlich kann es, obwohl die hierin beschriebenen Ausführungsformen im Wesentlichen die Rückgewinnung von Wärme aus dem Abgas von nur einer Spitzenzyklus-Gasturbine 66 zum Überhitzen von Dampf aus einer HRSG 32-Einheit beschrieben wird, auch möglich sein, diese Techniken auf eine beliebige Anzahl von Kombinationen von Spitzenzykluseinheiten, HRSGs, Dampfturbinen usw. zu erweitern. Beispielsweise kann Wärme von mehreren Spitzenzykluseinheiten zurückgewonnen werden, um Dampf aus mehreren HRSG-Einheiten zu überhitzen. Ferner kann, obwohl die hierin beschriebenen Ausführungsformen im Wesentlichen die Rückgewinnung von Wärme aus Abgas aus Spitzenzyklus-Gasturbinen 66 betreffen, möglich sein, Wärme aus dem Abgas von anderen Arten von Spitzenzykluseinheiten zurückzugewinnen. Beispielsweise kann auch Wärme aus unter anderem aus Spitzenlastkesselsystemen abgegebenem Abgas unter Anwendung der Techniken der vorliegenden Ausführungsformen zurückgewonnen werden. Ferner können, obwohl die hierin beschriebenen Ausführungsformen im Wesentlichen die Rückgewinnung von Wärme aus dem Abgas aus Spitzenzyklus-Gasturbinen 66 betreffen, die offengelegten Ausführungsformen auch auf beliebige andere Einfachzyklus (d. h., Nicht-Kombinationszyklus)-Gasturbinen erweitert werden.
Ferner betreffen die hierin beschriebenen Ausführungsformen im Wesentlichen die Lieferung des von dem Niederdruck-Zusatzüberhitzer 92 in den 3 und 4 und der Dampferzeu gungseinheit 96 in 5 erzeugten Heißdampfes an Dampfturbinen des Kombinationszyklus-Energieerzeugungssystems 64, wie z. B. die Dampfturbine 22. Es sollte jedoch angemerkt werden, dass der erzeugte Heißdampf auch in anderen Prozessen genutzt werden kann, in welchen der Heißdampf eine Energie- oder Wärmequelle bereitstellen kann.
Zusätzlich können die hierin beschriebenen Spitzenzyklus-Wärmerückgewinnungstechniken nicht nur bei neuen Spitzenzykluseinheiten, sondern auch bei bereits zur Erfüllung von Spitzenlastanforderungen eingesetzten einfachen Zykluseinheiten angewendet werden. Mit anderen Worten, die Systeme können zur Implementation der Spitzenzyklus-Wärmerückgewinnungstechniken als eigenständige Pakete installiert werden, welche in die Abgaspfade von existierenden Spitzenzykluseinheiten nachgerüstet werden können. Beispielsweise können in Bezug auf die Ausführungsformen der 3 und 4 der Niederdruck-Zusatzüberhitzer 92 (und optionale Niederdruck-Spitzenzyklusdampfkühler 94) in den Haupt-Spitzenzykluskanal 82 oder an einer anderen Stelle stromabwärts von der Spitzenzyklus-Gasturbine 66 installiert werden. In dieser Ausführungsform können geeignete Verbindungen nachträglich zwischen der Wärmerückgewinnungsvorrichtung (z. B. dem Niederdruck-Zusatzüberhitzer 92 und dem optionalen Niederdruck-Spitzenzyklusdampfkühler 94), dem Niederdruckverdampfer 24 des HRSG 32 und der Niederdruckstufe 26 der Dampfturbine 22 installiert werden.
Unabhängig von den eingesetzten speziellen Konfigurationen können die Verfahren zur Nutzung der hierin beschriebenen Spitzenzyklus-Wärmerückgewinnungstechniken im Wesentlichen ähnlich sein. 6 ist ein Ablaufdiagramm eines exemplarischen Verfahrens 98 für die Rückgewinnung von Wärme aus dem Abgas der Spitzenzyklus-Gasturbine 66, um die Energieerzeugung des Kombinationszyklus unter Nutzung der vorliegenden Ausfüh rungsformen aufzustocken. Bei dem Schritt 100 kann Heißdampf aus dem HRSG 32 erhalten werden. Insbesondere kann Niederdruck-Heißdampf aus dem Niederdruckverdampfer 42 des HRSG 32 erhalten werden. Wie vorstehend unter Bezugnahme auf 5 diskutiert, kann der Schritt 100 tatsächlich dahingehend optional sein, dass, wenn die getrennte Einmaldurchlauf-Niederdruckdampferzeugungseinheit 96 verwendet wird, kein Heißdampf aus dem HRSG 32 zugeführt werden muss. Stattdessen kann die Dampferzeugungseinheit 96 von 5 das Abgas aus der Spitzenzyklus-Gasturbine 66 nutzen, um Wasser aus einer getrennten Wärmequelle zu erwärmen, um ihren eigenen Heißdampf zu erzeugen. Jedoch kann in den in 3 und 4 beschriebenen Ausführungsformen, in welchen der Niederdruck-Zusatzüberhitzer 92 verwendet wird, Niederdruck-Heißdampf aus dem Niederdruckverdampfer 42 des HRSG 32 aufgenommen und weiter durch den Niederdruck-Zusatzüberhitzer 92 erhitzt werden.
Bei dem Schritt 102 kann Wärme aus dem Abgas der Spitzenzyklus-Gasturbine 66 an eine Wasserquelle übertragen werden, um Heißdampf zu erzeugen, wobei die Übertragung der Wärme in dem Abgaspfad der Spitzenzyklus-Gasturbine 66 erfolgt. Wie vorstehend unter Bezugnahme auf den Schritt 100 diskutiert, kann der Schritt 102 durch verschiedene Anordnungen und Ausführungsformen erreicht werden. In den in 3 und 4 beschriebenen Ausführungsformen kann zusätzliche Wärme an den Heißdampf aus dem HRSG 32 durch den Niederdruck-Zusatzüberhitzer 92 in dem Abgaspfad der Spitzenzyklus-Gasturbine 66 übertragen werden. Jedoch kann in der in 5 beschriebenen Ausführungsform eine getrennte Wasserquelle durch die Dampferzeugungseinheit 96 in dem Abgaspfad der Spitzenzyklus-Gasturbine 66 überhitzt werden. In jedem Falle kann die zum Erzeugen des Heißdampfes verwendete Wärme aus dem Abgas der Spitzenzyklus-Gasturbine 66 übertragen werden.
Bei dem Schritt 104 kann der erzeugte Heißdampf gekühlt werden. Insbesondere kann der Niederdruck-Spitzenzyklusdampfkühler 94 zum Kühlen des Heißdampfes immer dann verwendet werden, wenn der Heißdampf einen vorbestimmten Temperaturpegel überschreitet, welcher beispielsweise auf der Basis metallurgischer Grenzwerte der Niederdruckstufe 26 der Dampfturbine 22 und der zugeordneten Vorrichtung gewählt sein kann. Der Schritt 104 ist optional und kann zur Anwendung in Situationen gewählt werden, in welchen beispielsweise eine Möglichkeit besteht, dass die Wärmerückgewinnung aus dem Abgas der Spitzenzyklus-Gasturbine 66 zu Übertemperaturpegeln stromabwärts von der Wärmerückgewinnungsvorrichtung führen kann.
Bei dem Schritt 106 kann der Heißdampf an einen Prozess geliefert werden, wo er als Energie- oder Wärmequelle genutzt werden kann. Insbesondere kann der Heißdampf an eine Dampfturbine (z. B. die Niederdruckstufe 26 der Dampfturbine 22) des Kombinationszyklus-Energieerzeugungssystems 64 geliefert werden, wo der Heißdampf als Energiequelle genutzt werden kann. Jedoch kann, wie hierin beschrieben, der Prozess auch beliebige weitere Prozesse beinhalten, in welchen Heißdampf als Energie- oder Wärmequelle genutzt werden kann. Diese Prozesse können typischerweise weitere Prozesse innerhalb der Anlage sein, in welcher das Kombinationszyklus-Energieerzeugungssystem 64 angeordnet ist.
Daher stellen die vorliegenden Ausführungsformen Systeme und Verfahren zur Aufstockung der Energieerzeugung des Kombinationszyklus bereit, indem die Rückgewinnung von Wärme aus den Abgasen einer Spitzenzykluseinheit, wie z. B. der Spitzenzyklus-Gasturbine 66, verbessert wird. Insbesondere sind die vorliegenden Ausführungsformen auf Systeme und Verfahren zur Rückgewinnung der Wärme aus den Abgasen der Spitzenzyklus-Gasturbine 66 in einem Abgaspfad unmittelbar stromabwärts von der Spitzenzyklus-Gasturbine 66 gerichtet. Da sich die Abgaswärmerückgewinnungsvorrichtung (z. B. der Niederdruck-Zusatzüberhitzer 92) in einem Abgaspfad der Spitzenzyklus-Gasturbine 66 befinden kann, sind die Anforderungen für die neue Dimensionierung von weiteren Vorrichtungen des Kombinationszyklus-Energieerzeugungssystems 64 (z. B. Komponenten der Vorschalt- und Nachschalt-Zyklen) minimiert. Beispielsweise kann anstelle der Einspritzung von Abgas aus der Spitzenzyklus-Gasturbine 66 in den Haupt-HRSG 32, was eine Neudimensionierung der Verrohrung und weiterer verschiedener Vorrichtungen des HRSG 32 erfordern würde, eine Isolation des Niederdruck-Zusatzüberhitzers 92 in einem Abgaspfad der Spitzenzyklus-Gasturbine 66 die Notwendigkeit einer Neudimensionierung der Verrohrung des HRSG 32 und der zugeordneten Vorrichtung zur Anpassung an die erhöhten Strömungsraten durch den HRSG 32 erübrigen. Ebenso kann durch die Zulassung einer direkten Zuführung des Heißdampfes zu der Dampfturbine 22 eine Neudimensionierung der Verrohrung und der zugeordneten Vorrichtungen minimiert werden. Jedoch können die für die Zuführung des Heißdampfes beispielsweise aus dem Niederdruck-Zusatzüberhitzer 92 (und dem optionalen Niederdruck-Spitzenzyklusdampfkühler 94) verwendeten Verbindungen eine geringfügige Neudimensionierung zur Anpassung an die erhöhte Dampfströmungsrate und die zugeordnete erhöhte Temperatur der Dampfströmung in die Dampfturbine 22 erfordern.
Wie hierin beschrieben, können auch weitere Vorteile unter Anwendung der vorliegenden Ausführungsformen realisiert werden. Beispielsweise kann durch Zuführen des Heißdampfes zu der Dampfturbine 22 des Kombinationszyklus-Energieerzeugungssystems 64 im Gegensatz zu einer eigenständigen Ein-Druck-Dampfturbine der Gesamtwirkungsgrad des Kombinationszyklus-Energieerzeugungssystems 64 signifikant erhöht werden. Zusätzlich kann durch Übertragen einer gewissen Wärmemenge aus dem Abgas der Spitzenzyklus-Gasturbine 66 an den Heißdampf, die Temperatur der Abgase stromabwärts von der Wärmerückgewinnungsvorrichtung (z. B. dem Niederdruck-Zusatzüberhitzer 92 in 3 und 4 oder der Dampferzeugungseinheit 96 in 5) erheblich reduziert werden und dadurch die Notwendigkeit für eine getrennte Kühlvorrichtung verringert oder erübrigt werden, sowie die Verwendung von zuverlässigeren, preiswerteren Niedertemperatur-SCR-Katalysatoren zur Verringerung von NO_x-Emissionen ermöglicht werden.
Obwohl nur bestimmte Merkmale der Erfindung hierin dargestellt und beschrieben wurden, werden viele Modifikationen und Änderungen für den Fachmann auf diesem Gebiet ersichtlich sein. Es dürfte sich daher verstehen, dass die beigefügten Ansprüche alle derartigen Modifikationen und Änderungen soweit sie in den tatsächlichen Erfindungsgedanken der Erfindung fallen, abdecken sollen.
Es werden Systeme und Verfahren zur Aufstockung der Energieerzeugungskapazitäten von Kombinationszyklus-Energieerzeugungssystemen 64 durch eine effektivere Rückgewinnung von Wärme aus Abgasen von Spitzenzyklus-Gasturbinen 66 in den offengelegten Ausführungsformen bereitgestellt. In bestimmten Ausführungsformen können die vorliegenden Techniken die Aufnahme von Heißdampf aus einer Wärmerückgewinnungs-Dampferzeugungseinheit HRSG 32 beinhalten. Heißes Abgas aus einer Spitzenzyklus-Gasturbine 66 kann zur Übertragung von Wärme an den aus dem HRSG 32 erhaltenen Heißdampf genutzt werden. Die zum Übertragen von Wärme an den Heißdampf verwendeten Systeme können einen zusätzlichen Überhitzer 92 enthalten, der sich in einem Abgaspfad 82 der Spitzenzyklus-Gasturbine 66 befindet. Der den zusätzlichen Überhitzer 92 verlassende Heißdampf kann an eine Dampfturbine 22 eines Kombinationszyklus-Energieerzeugungssystems 64 geliefert werden, wo der Heißdampf als eine Ener giequelle genutzt werden kann. Optional kann ein Spitzenzyklus-Dampfkühler 94 zur Sicherstellung genutzt werden, dass die Temperatur des an die Dampfturbine 22 gelieferten Heißdampfes keinen vorbestimmten Temperaturpegel überschreitet, um dadurch die Dampfturbine 22 und deren zugeordneten Vorrichtungen zu schützen.

Claims

Verfahren zur Rückgewinnung von Abgaswärme aus einer Gasturbine (66), mit den Schritten: Übertragen von Wärme aus einem Abgas einer Gasturbine (66) an eine Quelle für Wasser, um Heißdampf zu erzeugen, wobei die Übertragung der Wärme in einem Abgaspfad (82) der Gasturbine (66) erfolgt; und Liefern des Heißdampfes an einen Prozess (26) zur Nutzung des Heißdampfes als eine Energie- oder Wärmequelle.
Verfahren nach Anspruch 1, mit dem Schritt der Aufnahme von Heißdampf aus einer Wärmerückgewinnungs-Dampferzeugungseinheit (32).
Verfahren nach Anspruch 2, mit dem Schritt der Übertragung von Wärme aus dem Abgas an den aus der Wärmerückgewinnungs-Dampferzeugungseinheit (32) erhaltenen Heißdampf.
System zur Rückgewinnung von Abgaswärme aus einer Abgasturbine (66), aufweisend: einen Überhitzer (92), der in einen Abgaspfad (82) der Gasturbine (66) positioniert werden kann, wobei der Überhitzer (92) dafür konfiguriert ist: Heißdampf aus einer Wärmerückgewinnungs-Dampferzeugungseinheit (32) aufzunehmen; Wärme aus einem Abgas der Gasturbine (66) an den aus der Wärmerückgewinnungs-Dampferzeugungseinheit (32) erhaltenen Heißdampf zu übertragen; und den Heißdampf an eine Dampfturbine (22) eines Kombinationzyklus-Energieerzeugungssystems (64) zu liefern.
System nach Anspruch 4, das einen Dampfkühler (94) aufweist, der dafür konfiguriert ist, den Heißdampf immer dann zu kühlen, wenn der Heißdampf einen vorbestimmten Temperaturgrenzwert überschreitet.
System nach Anspruch 4, wobei der Überhitzer (92) ein Niederdruck-Überhitzer ist.
System nach Anspruch 6, wobei der Überhitzer (92) dafür konfiguriert ist, Niederdruck-Heißdampf aus einem Niederdruckverdampfer (42) der Wärmerückgewinnungs-Dampferzeugungseinheit (32) aufzunehmen.
Elektrodensatz nach Anspruch 7, wobei der Überhitzer (92) dafür konfiguriert ist, den Niederdruck-Heißdampf an eine Niederdruckstufe (26) der Dampfturbine (22) zu liefern.
System nach Anspruch 4, welches mehrere Überhitzer (92) aufweist, wobei die mehreren Überhitzer (92) dafür konfiguriert sind: Heißdampf aus mehreren Wärmerückgewinnungs-Dampferzeugungseinheiten (32) aufzunehmen, Abgas aus mehreren Gasturbinen (66) aufzunehmen, und Heißdampf an mehrere Dampfturbinen (22) oder eine Kombination davon zu liefern.
System nach Anspruch 4, wobei der Überhitzer (92) zur Nachrüstung in Abgaspfade (82) vorhandener Gasturbinen (66) konfiguriert ist.