DE102012108733A1 - System for generating hot water and steam at high-temperature reservoir for use in gas turbine power plant, has storage medium from which heat is transferred to channel by flowing of hot water - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein System zur Erzeugung von Heißwasser und/oder Dampf mit Hochtemperaturspeicher für den Einsatz in einem Gasturbinenkraftwerk. The invention relates to a system for producing hot water and / or steam with high-temperature storage for use in a gas turbine power plant.
Stand der Technik State of the art
Gasturbinen-Kraftwerke können zur alleinigen Stromerzeugung oder zur gleichzeitigen Bereitstellung von Strom und Wärme (KWK ... Kraft-Wärme-Kopplung) herangezogen werden. Gas turbine power plants can be used for the sole generation of electricity or for the simultaneous provision of electricity and heat (CHP ... combined heat and power).
Mit der Nachschaltung eines geschlossenen Dampfkreisprozesses kann man das Kraftwerk zum kombinierten Gas- und Dampfkraftwerk (GuD) erweitern. Weiterhin ist die Luftvorwärmung für Kohlekraftwerke bekannt. Bei der Kraft-Wärme-Kopplung wird der Abgasstrom zu Heizzwecken genutzt:
- • Nachschaltung eines technologischen Prozesses (z. B. Kohletrocknung),
- • Auskopplung für die kommunale Wärmeversorgung (z. B. Fernwärme),
- • lndustriekraftwerke mit Prozesswärmesystem usw.
- • downstream of a technological process (eg coal drying),
- • decoupling for the municipal heat supply (eg district heating),
- • Industrial power plants with process heat system, etc.
Es ist eine bedarfsgerechte Bereitstellung von Strom und Wärme möglich, denn der Prozess ist schnell regelbar. Es bestehen damit besonders gute Voraussetzungen zur Bereitstellung von Regelenergie. There is a need-based provision of electricity and heat possible, because the process is quickly regulated. There are thus particularly good conditions for the provision of control energy.
Zur Prozessoptimierung mittels Speichertechnik wurde bisher nur Luft als Speichermedium diskutiert und umgesetzt. Nachteilig ist bei der Verwendung von unterirdischen Druckluft-Kavernenspeichern, dass diese eine bestimmte Geologie erfordern und nur im großtechnischen Maßstab bei langen Bauzeiten umsetzbar sind. Es sind weiterhin thermische Verluste zu verzeichnen. Die bisher ebenfalls verwendeten Druckluft-Behälterspeicher weisen eine niedrige Energiedichte auf und der maximale Druck wird durch die realisierbare Behälterwandstärke begrenzt. Die Bereitstellung von Regelleistung/-energie gewinnt zunehmend an Bedeutung. Dies ist auf den massiven Ausbau regenerativer Energien in Form von Wind- und Fotovoltaikstrom zurückzuführen. Diese Entwicklung erfordert gleichzeitig eine schnelle Leistungsanpassung seitens der Wärmekraftwerke, was heute nur bedingt möglich ist. Hier könnten mittelgroße Anlagen mit schnell regelbarer Leistung und Kraft-Wärme-Kopplung aufgrund eines effizienteren Gesamtbetriebs eine Schlüsselrolle im Vergleich zu Großkraftwerken und kleinteiligen Ansätzen (z. B. virtuelle Kraftwerke) einnehmen. Entsprechende Änderungen im Handel (z. B. Strombörse) begünstigen derartige Entwicklungen. For process optimization using storage technology, only air as a storage medium has been discussed and implemented. The disadvantage of using underground compressed air cavern storage that they require a specific geology and can be implemented only on a large scale with long construction times. There are still thermal losses recorded. The previously also used compressed air container reservoirs have a low energy density and the maximum pressure is limited by the viable container wall thickness. The provision of balancing power / energy is becoming increasingly important. This is due to the massive expansion of renewable energies in the form of wind and photovoltaic electricity. At the same time, this development requires rapid power adaptation by the thermal power plants, which is only possible to a limited extent today. Here, medium-sized plants with fast controllable power and combined heat and power due to a more efficient overall operation could play a key role compared to large-scale power plants and small-scale approaches (eg virtual power plants). Corresponding changes in trade (eg power exchange) favor such developments.
Aus der Druckschrift
In der Druckschrift
In der Druckschrift
Die Funktionsweise einer Dampfturbine mit einem geschlossenen Prozess ist dabei sehr unterschiedlich zu einer Gasturbine, die mit einer offenen Prozessführung arbeitet. Nachteilig sind bei den vorgenannten Lösungen die aufwendige und komplexe Prozessführung und die begrenzte Leistungsänderungsgeschwindigkeit. Es wurde daher gemäß
Um möglichst viel Exergie zurückzugewinnen sind hohe Speichertemperaturen in der Größenordnung von 200°C und darüber erforderlich. Die bekannten Hochdruckspeicher sind dafür jedoch nicht geeignet. In order to recover as much exergy as possible, high storage temperatures of the order of 200 ° C. and above are required. However, the known high-pressure accumulator are not suitable for this.
Aufgabe der Erfindung Object of the invention
Daher besteht die Aufgabe der Erfindung darin, ein System zur Erzeugung von Heißwasser und/oder Dampf mit Hochtemperaturspeicher für den Einsatz in einem Gasturbinenkraftwerk zur Verfügung zu stellen, mit dem eine direkte Speicherung bei hohen Speichertemperaturen unter Nutzung einer Temperaturänderung und/oder eines Phasenwechsels realisierbar ist. Therefore, the object of the invention is to provide a system for generating hot water and / or steam with high-temperature storage for use in a gas turbine power plant, with the direct storage at high storage temperatures using a temperature change and / or a phase change can be realized ,
Wesen der Erfindung Essence of the invention
Diese Aufgabe wird mit den kennzeichnenden Merkmalen des ersten Patentanspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen. This object is achieved with the characterizing features of the first claim. Advantageous embodiments emerge from the subclaims.
Bei dem erfindungsgemäßen System zur Erzeugung von Heißwasser und/oder Dampf mit Hochtemperaturspeicher für den Einsatz in einem Gasturbinen-Kraftwerk wird die Energie für die Beladung des Hochtemperaturspeichers aus wenigstens einer externen Energiequelle und/oder aus einer internen Energiequelle des Gasturbinenkraftwerkes bereitgestellt, wobei das Heißwasser (HW) und/oder der Dampf (D) in einem offenen Prozess zur Einspritzung in einen Fluidstrom zwischen dem Verdichter und der Turbine und/oder der Turbine des Gasturbinenkraftwerkes zuführbar ist und der Hochtemperaturspeicher ein Speichermaterial aufweist oder aus einem Speichermaterial besteht, welches durch die internen und/oder externen Energiequellen erwärmbar ist, und durch den Hochtemperaturspeicher mit dem darin befindlichen Speichermaterial mindestens ein Kanal führt, dem Wasser oder Heißwasser mit einer Eingangstemperatur zuführbar ist, wobei ein Wärmeübergang vom Speichermedium auf das den Kanal durchströmende Wasser/Heißwasser und dadurch eine Druck- und/oder Temperaturerhöhung des Wassers/Heißwassers realisierbar ist und Heißwasser und/oder Dampf mit einer Austrittstemperatur > der Eingangstemperatur aus dem Kanal des Hochtemperaturspeichers austritt. Durch die sehr hohe Temperatur und den extrem hohen Druck des Wassers/Dampfes, welches über den Hochtemperaturspeicher zur Einspritzung in den Gasturbinenprozess des Gasturbinenkraftwerkes zur Verfügung gestellt wird, können die Leistung und/oder der Wirkungsgrad des Gasturbinenkraftwerkes entscheidend erhöht werden. In the system according to the invention for producing hot water and / or steam with high-temperature storage for use in a gas turbine power plant, the energy for loading the high-temperature storage from at least one external energy source and / or from an internal energy source of the gas turbine power plant is provided, wherein the hot water ( HW) and / or the steam (D) can be fed in an open process for injection into a fluid flow between the compressor and the turbine and / or the turbine of the gas turbine power plant and the high-temperature storage comprises a storage material or consists of a storage material which by the internal and / or external energy sources can be heated, and at least one channel leads through the high-temperature accumulator with the storage material therein, the water or hot water with an inlet temperature can be supplied, wherein a heat transfer from the storage medium to the channel flowing through e water / hot water and thereby a pressure and / or temperature increase of the water / hot water can be realized and hot water and / or steam with an outlet temperature> the inlet temperature exits the channel of the high-temperature storage. Due to the very high temperature and the extremely high pressure of the water / steam, which is provided via the high-temperature storage for injection into the gas turbine process of the gas turbine power plant, the performance and / or efficiency of the gas turbine power plant can be significantly increased.
Zur Erwärmung des Speichermediums ist dem Hochtemperaturspeicher wenigstens ein Wärmeübertrager zur indirekten Beladung zugeordnet und/oder der Hochtemperaturspeicher weist Anschlüsse zur direkten und/oder indirekten Beladung mit thermischer Energie zur Realisierung einer erforderlichen Betriebstemperatur des Hochtemperaturspeichers auf, die über der Temperatur des ausgegebenen Wassers/Dampfes liegt. For heating the storage medium, the high-temperature storage at least one heat exchanger for indirect loading is assigned and / or the high-temperature storage has connections for direct and / or indirect loading of thermal energy to realize a required operating temperature of the high-temperature storage, which is above the temperature of the output water / steam ,
Der Wärmeübertrager ist dabei mit zumindest einer externen Energiequelle gekoppelt, die eine Temperatur größer der zu erzeugenden Austrittstemperatur des Wassers/Dampfes aufweist. The heat exchanger is coupled to at least one external energy source which has a temperature greater than the outlet temperature of the water / vapor to be generated.
Die Anschlüsse des Hochtemperaturspeichers zur direkten Beladung sind mit zumindest einer externen Energiequelle mit einer Temperatur größer einer zu erzeugenden Austrittstemperatur des Wassers/Dampfes und/oder mit zumindest einer Elektroenergie bereitstellenden externen Energiequelle gekoppelt. Dabei kann als externe Energiequelle beispielsweise ein Elektroheizkessel, ein Hochtemperatur-Kollektorfeld, thermische Prozessabwärme einer industriellen Anlage oder eine Kombination der vorgenannten Energiequellen Anwendung finden. The connections of the high-temperature reservoir for direct loading are coupled to at least one external energy source having a temperature greater than an outlet temperature of the water / vapor to be generated and / or external energy source providing at least one electrical energy. In this case, can be used as external energy source, for example, an electric boiler, a high-temperature collector field, thermal process waste heat of an industrial plant or a combination of the aforementioned energy sources.
Die interne Energiequelle ist insbesondere die Bereitstellung von Wärme aus dem eigentlichen Gasturbinenprozess 1. The internal energy source is in particular the provision of heat from the actual
Durch den Hochtemperaturspeicher strömt zum Beladen des Speichermaterials mit einer Temperatur größer der zu erzeugenden Austrittstemperatur des Heißwassers/Dampfes ein Wärmeträgerfluid, so dass ein Wärmeübergang vom Wärmeträgerfluid über das Speichermaterial auf das dem Hochtemperaturspeicher zugeführte Wasser oder Heißwasser bzw. den beim Durchströmen des Hochtemperaturspeichers daraus gebildeten Dampf realisiert wird. By the high-temperature storage flows to load the storage material having a temperature greater than the outlet temperature of the hot water / steam to be generated, a heat transfer fluid, so that a heat transfer from the heat transfer fluid through the storage material to the high-temperature storage supplied water or hot water or the steam formed as it flows through the high-temperature storage is realized.
Der Kanal für Wasser bzw. Heißwasser und ggf. daraus gebildetem Dampf, der durch den Hochtemperaturspeicher führt, ist vorteilhafter Weise in der Art eines Rohrleitungsbündels mit mehreren Rohrwandungen ausgeführt ist und mit einem Eintritt für Wasser vom Niedertemperaturspeicher mit einer Temperatur von ca. 75 bis 100°C bzw. Heißwasser mit einer Eintrittstemperatur ab 110°C und einem Austritt für Heißwasser und/oder Dampf mit einer Austrittstemperatur in der Größenordnung von 200°C bis 650°C und ggf. auch darüber bei einem Druck von über 20 bar bis in die Größenordnung von 100 bar und ggf. auch darüber zum Einspritzen in den Gasturbinenprozess des Gasturbinenkraftwerkes versehen. Der Kanal sollte dazu entsprechend ausgelegt sein. The channel for water or hot water and optionally formed therefrom steam, which leads through the high-temperature storage, is advantageously carried out in the manner of a pipe bundle with multiple pipe walls and with an inlet for water from the low-temperature storage at a temperature of about 75 to 100 ° C or hot water with an inlet temperature from 110 ° C and an outlet for hot water and / or steam with an outlet temperature in the order of 200 ° C to 650 ° C and possibly also above it at a pressure of about 20 bar to the Order of 100 bar and possibly also provided for injection into the gas turbine process of the gas turbine power plant. The channel should be designed accordingly.
Das Speichermaterial aus kann aus Feststoffen, wie z.B. Metallen, Guß, Baustoffen, Beton, bewehrtem Beton, keramischen Werkstoffen oder einer Kombinationen der vorgenannten Materialien bestehen. Es ist auch möglich, flüssiges Speichermaterial in Form von Öl, handelsüblichen synthetischen Wärmeträgern, flüssigen Metallen, flüssigem Natrium zu verwenden oder Speichermaterial aus Phasenwechselmaterial in Form von Metallen (z.B. Blei, Zinn), Nitraten, Hydroxiden, Chloriden, Karbonaten, Fluoriden oder Kombinationen der vorgenannten Materialien einschließlich notwendiger Hilfsstoffe zu verwenden. Selbstverständlich können auch Speichermaterialien aus Feststoffen, Flüssigkeiten und Phasenwechselmaterial beliebig miteinander kombiniert werden. The memory material may be made of solids such as e.g. Metals, cast iron, building materials, concrete, reinforced concrete, ceramic materials or a combination of the aforementioned materials. It is also possible to use liquid storage material in the form of oil, commercially available synthetic heat carriers, liquid metals, liquid sodium or storage material of phase change material in the form of metals (eg lead, tin), nitrates, hydroxides, chlorides, carbonates, fluorides or combinations of to use the aforementioned materials including necessary auxiliary materials. Of course, also storage materials of solids, liquids and phase change material can be combined with each other.
Dem Hochtemperaturspeicher wird zur Bereitstellung von vorgewärmtem Wasser vorteilhafter Weise ein Niedertemperaturspeicher vorgeschaltet. Alternativ ist es auch möglich, vorgewärmtes Wasser anderweitig bereitzustellen oder auch nicht vorgewärmtes Wasser einzuspeisen. Wasser wird bevorzugt mit einer Temperatur bis 95°C in den Hochtemperaturbehälter eingeleitet. Wird den Hochtemperaturspeicher Heißwasser mit einer Temperatur ab 110°C unter Druck zugeführt, wurde dieses in geeigneten Anlagen, beispielsweise Heißwasseranlagen bei denen im Kessel eine Wassertemperatur von 110 °C oder mehr erreicht wird, erzeugt. Bisher werden derartige Systeme meist als geschlossene Heizsysteme verwendet, bei den das unter Druck stehende Wasser als Wärmeträger genutzt wird. Heißwasseranlagen kommen bisher beispielsweise in Fernheizanlagen für Städte zur Anwendung oder werden für den Wärmetransport in Industrieanlagen erstellt (s. Wikipedia). The high-temperature storage is advantageously preceded by a low-temperature storage for the provision of preheated water. Alternatively, it is also possible to provide preheated water elsewhere or to feed also not preheated water. Water is preferably introduced at a temperature up to 95 ° C in the high-temperature vessel. If the high-temperature storage hot water supplied at a temperature from 110 ° C under pressure, this was in appropriate systems, such as hot water systems where the boiler reaches a water temperature of 110 ° C or more, was generated. So far Such systems are usually used as closed heating systems, in which the pressurized water is used as a heat transfer medium. Hot water systems have previously been used, for example, in district heating systems for cities or are being created for heat transport in industrial plants (see Wikipedia).
Weiterhin kann dem Hochtemperaturspeicher ein Flüssigkeitsabscheider zugeordnet sein, durch welchen auf die Temperatur von insbesondere 200°C oder höher erwärmtes austretendes Heißwasser und/oder Dampf geleitet wird, um dem Kraftwerksprozess bevorzugt nur Dampf zuzuführen. Furthermore, the high-temperature reservoir may be assigned a liquid separator, through which hot water and / or steam heated to the temperature of, in particular, 200 ° C. or higher is passed in order to supply only steam to the power plant process.
Das abgeschiedene Wasser oder Heißwasser wird in diesem Fall über eine Leitung wieder dem Eintritt des Hochtemperaturspeichers zugeführt wird. The separated water or hot water is returned in this case via a line to the inlet of the high-temperature storage.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, dass die im Hochtemperaturspeicher vorhandenen Kanäle, durch welche Wasser/Heißwasser/Dampf vom Niedertemperaturspeicher zum Gasturbinenkraftwerk geleitet wird, auch zur Durchleitung des Wärmeträgerfluids zur Beladung des Hochtemperaturspeichers dienen. Das Wärmeträgerfluid kann Wasser/Heißwasser/Dampf oder ein anderes fluides Stoffsystem sein. In diesem Fall werden abwechselnd Heißwasser/Dampf (Entladefluid) und Wärmeträgerfluid (Beladefluid) durch die gleichen Kanäle geleitet. Dazu sind zwar entsprechende Absperrventile und weitere Hilfseinrichtungen erforderlich, dennoch ist der konstruktive Aufbau insgesamt einfacher, als wenn zwei Leitungssysteme – ein Leitungssystem für zu erzeugendes Heißwasser/Dampf (Entladefluid) und ein Leitungssystem für Wärmeträgerfluid (Beladefluid) durch den Hochtemperaturspeicher führen. An advantageous embodiment of the invention is that the channels present in the high-temperature storage, by which water / hot water / steam is passed from the low-temperature storage to the gas turbine power plant, also serve for the passage of the heat transfer fluid for loading the high-temperature storage. The heat transfer fluid may be water / hot water / steam or another fluid material system. In this case, alternating hot water / steam (discharge fluid) and heat transfer fluid (Beladefluid) are passed through the same channels. Although appropriate shut-off valves and other auxiliary equipment are required, the overall construction is simpler than when two piping systems - a line system for hot water / steam to be generated (discharge fluid) and a conduit system for heat transfer fluid (Beladefluid) through the high-temperature storage.
Mit der erfindungsgemäßen Anlage, die unter Verwendung interner Energiequellen und/oder externer Energiequellen erwärmten und gespeicherten Wassers zeitverzögert zur Zuführung der externen Energie betrieben wird, ist erstmalig der Energieeintrag durch die externen Energiequellen von der Energieentnahme (Speicherentladung) aus dem ersten und/oder zweiten Speicherbehälter entkoppelt. Dadurch kann die in der Anlage gespeicherte Energie schnell und effizient zum Betreiben des Gasturbinenkraftwerkes in Spitzenlastzeiten zur Verfügung gestellt werden. Dies erfolgt erstmalig dadurch, dass gespeichertes Heißwasser und/oder Dampf zur Einspritzung mit einer sehr hohen Temperatur bis 650°C und ggf. auch darüber und einem überaus hohen Druck bis 100 bar und ggf. auch darüber in einen Fluidstrom zwischen dem Verdichter und der Turbine bzw. in die Turbine des Gasturbinenkraftwerkes verwendet wird, wodurch der Wirkungsgrad bzw. die Leistung des Gasturbinenkraftwerkes erheblich gesteigert werden kann. Weiterhin ist es möglich, den Dampf aus dem Speichersystem zur Unterstützung des Anfahrens der Turbine des Gasturbinenkraftwerkes zu verwenden. With the system according to the invention, which is operated using internal energy sources and / or external energy sources heated and stored time delay for supplying the external energy, the energy input by the external energy sources of the energy extraction (storage discharge) from the first and / or second storage container is the first time decoupled. As a result, the energy stored in the system can be provided quickly and efficiently for operating the gas turbine power plant during peak load periods. This takes place for the first time in that stored hot water and / or steam for injection at a very high temperature up to 650 ° C and possibly also above and an extremely high pressure up to 100 bar and possibly also in a fluid flow between the compressor and the turbine or used in the turbine of the gas turbine power plant, whereby the efficiency or the performance of the gas turbine power plant can be significantly increased. Furthermore, it is possible to use the steam from the storage system to assist in starting up the turbine of the gas turbine power plant.
Die Einspritzung des Heißwassers bzw. Dampfes in den Fluidstrom bzw. das Brennstoffgemisch oder Rauchgas zwischen Verdichter und Turbine bzw. in die Turbine erfordert einen offenen Kreislauf/Prozess, so dass Wasser bzw. Heißwasser in diesem Kreislauf nachgespeist werden muss. The injection of hot water or steam into the fluid flow or the fuel mixture or flue gas between compressor and turbine or in the turbine requires an open circuit / process, so that water or hot water must be refilled in this cycle.
Mit dem erfindungsgemäßen System zur Erzeugung von Heißwasser und/oder Dampf mit Hochtemperaturspeicher für den Einsatz in einem Gasturbinenkraftwerk in Form einer Dampf-/Wassereinspritzung (STIG oder HAT) und in den nachgeschalteten Prozessen (z. B. Wärmeauskopplung) kann eine erhebliche temporäre Leistungssteigerung der Turbinenanlage (z. B. positive Regelleistung) bzw. eine schnelle Leistungsanpassung und eine effiziente Prozessgestaltung zur hohen Energie-/Brennstoffausnutzung realisiert werden. Weitere Vorteile sind die sich durch die Wasser- oder Dampfeinspritzung verringernde Temperatur der Turbine und die niedrigeren Emissionswerte. Das Funktionsprinzip des Hochtemperaturspeichers beruht dabei auf der direkten Speicherung. Demzufolge wird die Temperaturänderung und/oder der Phasenwechsel des Speichermediums genutzt. Die Wärmeübertragung bzw. die stoffliche Trennung des Wassers/Dampfes und des Speichermediums wird bevorzugt mit einem Rohrbündelapparat realisiert. Hierbei können bekannte Konstruktionen und Betriebsweisen von Dampferzeugern aus dem Kraftwerksbau angewendet werden. Bei der Wärmeübertragung im Speicherraum des Hochtemperaturspeichers (mit niedrigem Druckniveau) sind viele Varianten realisierbar, die jedoch vom Speicherstoff und der Beladung abhängen. With the system according to the invention for producing hot water and / or steam with high-temperature storage for use in a gas turbine power plant in the form of steam / water injection (STIG or HAT) and in the downstream processes (eg heat extraction), a considerable temporary increase in performance of the Turbine plant (eg positive control power) or a fast power adjustment and an efficient process design for high energy / fuel utilization can be realized. Further advantages are the lower temperature of the turbine due to the water or steam injection and the lower emission values. The functional principle of the high-temperature storage is based on direct storage. Consequently, the temperature change and / or the phase change of the storage medium is used. The heat transfer or the material separation of the water / steam and the storage medium is preferably realized with a tube bundle apparatus. Here, known constructions and operations of steam generators from power plant construction can be applied. In the heat transfer in the storage space of the high-temperature storage (low pressure level) many variants are feasible, but depending on the storage material and the load.
Ausführungsbeispiele embodiments
Die Erfindung wird nachfolgend an Ausführungsbeispielen und zugehörigen Zeichnungen näher erläutert. The invention is explained in more detail below with reference to exemplary embodiments and associated drawings.
Es zeigen: Show it:
In der Darstellung gemäß
Durch die Verbrennung in der Brennkammer wird dem Prozess eine Feuerungswärmeleistung QFWL zugeführt, wodurch eine Druck- und Temperaturerhöhung zu verzeichnen sind. Aus der Brennkammer
Außerhalb des Gasturbinenkraftwerkes
- – a1 – zwischen Verdichter
1.2 und ersten Wärmeübertrager1.3 , - – a2 – zwischen ersten Wärmeübertrager
1.3 und Brennkammer1.4 , - – a3 – zwischen Brennkammer
1.4 und Turbine1.5 , - – a4 – direkt in die Turbine
1.5 .
- - a1 - between compressors
1.2 and first heat exchanger1.3 . - - a2 - between the first heat exchanger
1.3 and combustion chamber1.4 . - - a3 - between combustion chamber
1.4 and turbine1.5 . - - a4 - directly into the turbine
1.5 ,
Das Wasser im ersten Speicherbehälter
Das Gas, welches mit einer Temperatur von 300°C bis 800°C aus der Turbine
Weiterhin kann das Wasser im ersten Speicherbehälter
Zusätzlich oder alternativ können weitere externe Wärmequellen QHeiz,ext. zur Energiespeicherung in den Speicherbehältern
Der Wasserverlust (offene Prozessführung), der durch das Einspritzen von Wasserdampf aus dem Hochtemperaturspeicher
Alternativ zu dem beschriebenen Ausführungsbeispiel kann auch nur dem im ersten Speicherbehälter
Dadurch, dass der dem Gasturbinenprozess in einem offenen Prozess eingespritzte Wasser/Dampf eine Temperatur über 200°C und einen Druck über 20 bar aufweist, wird im Vergleich zu herkömmlichen Lösungen eine signifikante Leistungssteigerung und/oder eine Wirkungsgradverbesserung des Gasturbinenkraftwerkes erreicht, was andere Autoren durch Berechnungen und Simulationen nachgewiesen haben. Due to the fact that the water / steam injected into the gas turbine process in an open process has a temperature above 200 ° C. and a pressure above 20 bar, a significant increase in performance and / or an improvement in the efficiency of the gas turbine power plant is achieved compared to conventional solutions, as other authors have achieved Calculations and simulations have proven.
Anstelle der Beladung des Hochtemperaturspeichers über eine interne Energiequelle in Form der Abwärme der Turbine kann auch externe thermische Prozessabwärme zu dessen Beladung dienen. Instead of loading the high-temperature reservoir via an internal energy source in the form of waste heat from the turbine, external thermal process waste heat can also be used to charge it.
Mit der erfindungsgemäßen Lösung wird durch die Anwendung des erfindungsgemäßen Hochtemperaturspeichers eine möglichst effektive Rückgewinnung von Energieüberschüssen und die Nutzung regenerativer Energiequellen in einem Gasturbinenkraftwerk realisiert. Die Prozessführung ist so zu gestalten, dass möglichst viel Elektroenergie und/oder Wärme beim Kraftwerksbetrieb bereitgestellt werden. With the solution according to the invention, the use of the high-temperature accumulator according to the invention achieves the most effective possible recovery of energy surpluses and the use of regenerative energy sources in a gas turbine power plant. The process management must be designed in such a way that as much electrical energy and / or heat as possible is provided during power plant operation.
Ein Hochtemperaturspeicher
Der Grundkörper
Durch das Beladen des Hochtemperaturspeichers
Anstelle eines Rohrleitungsbündels, wie es in
In
Gemäß Variante b ist auch ein Zwangsumlauf realisierbar, bei dem im Unterschied zu Variante b in der Leitung
Wurde der Dampf im Hochtemperaturspeicher
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist aus den
Ein Beispiel, bei dem über einen zusätzlichen Kreislauf über die Kanäle
Vier Varianten der Wärmeübertragung vom Speichermedium auf Wasser und/oder Dampf und der Speicherung der Wärme im Speichermedium eines Hochtemperaturspeichers sind in
In Variante a) besteht der Grundkörper
Im Unterschied zu Variante a) sind bei Variante b) die Kanäle
Die Varianten c) zeigt eine Ausführung, bei welcher die durch den Grundkörper
Die Variante d) zeigt eine Ausführung, bei welcher wie in Variante b) und c) die durch den Grundkörper
Bei Variante d) umströmt der Wärmeträger WT das gekapselte Phasenwechselmaterial im Speicherbehälter (Beladung). Bei der Entladung wird die Wärme vom Phasenwechselmaterial über den Wärmeträger an den Kanal
Neben dem in
Es ist weiterhin möglich, dass dem Hochtemperaturspeicher zugeführte Wasser nicht über einer Niedertemperaturspeicher vorzuwärmen, sondern anderweitig eine Vorwärmung des Wasser zu realisieren. Denkbar ist ebenfalls, dass dem Hochtemperaturspeicher Wasser zugeführt wird, welches nicht vorgewärmt ist. It is also possible that the high-temperature storage supplied water does not preheat over a low-temperature storage, but otherwise to realize a preheating of the water. It is also conceivable that the high-temperature storage water is supplied, which is not preheated.
Eine weitere Variante besteht darin, dass dem Hochtemperaturspeicher Heißwasser mit einer Temperatur T1 ab 110°C zugeführt wird, welches im Hochtemperaturspeicher weiter auf eine Temperatur T2 vorzugsweise größer 200°C erwärmt wird. Another variant is that the high-temperature storage hot water with a Temperature T1 is supplied from 110 ° C, which is further heated in the high-temperature storage to a temperature T2 preferably greater than 200 ° C.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R084 | Declaration of willingness to licence | ||
R012 | Request for examination validly filed | ||
R016 | Response to examination communication | ||
R002 | Refusal decision in examination/registration proceedings |