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Die Erfindung betrifft eine nach dem Kraft-Wärme-Kopplungsprinzip arbeitende Anlage zur Erzeugung von Eigenstrom und Prozessdampf gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 sowie ein Verfahren zum Betreiben einer derartigen Anlage.
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Bei industriellen Fertigungsprozessen, die einen hohen Wärmeenergiebedarf haben, erfolgt die Energieversorgung häufig über Sattdampf, der mittels einer oder mehrerer Gasturbinen und einem nachgeschalteten Abhitzekessel erzeugt wird, wobei die kinetische Energie der Turbine zum Antreiben eines Generators genutzt wird. Das heiße Abgas der Gasturbine wird dem Abhitzekessel zugeführt und gibt seine Wärmeenergie an ein Prozessfluid, vorzugsweise Wasser ab, das durch diesen Wärmeaustausch im Abhitzekessel verdampft wird. Dieser mit Druck beaufschlagte Sattdampf wird dann als Prozessdampf zur angeschlossenen Produktionsanlage geleitet.
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Bekannt ist es des Weiteren, dass von diesem Prozessdampf ein Teilstrom abgezweigt und in einer Reduzierstation auf ein niedrigeres Druckniveau entspannt wird. Dieser entspannte Teilstrom wird dann beispielsweise zur Raumheizung ausgenutzt, indem der Wärmeträger der Heizung in einem Heizungswärmetauscher über den Niederdruckdampf erwärmt wird. Bei diesem Wärmeaustausch kann der Dampf kondensiert und einem Speisewasserbehälter zugeführt werden, aus dem heraus dann über eine Speisepumpe Speisewasser zum Verdampfen dem Abhitzekessel zugeführt wird.
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Ein Nachteil einer derartigen Anlage besteht darin, dass im Sommer keine Heizung benötigt wird und dementsprechend auch für eine Heizung kein Teilstrom von dem Prozessdampf abgezweigt werden muss. D.h. in dem Zeitraum, in dem kein Bedarf für den Niederdruckdampf besteht, kann die Gasturbine nicht mit ihrer maximalen Leistung betrieben werden, da keine ausreichende Wärmeabnahme besteht. Ein weiters Problem im Sommer ist, dass in Abhängigkeit von der Außentemperatur die elektrische Leistung der Gasturbine absinkt. Untersuchungen haben gezeigt, dass durchschnittlich die elektrische Leistung je 5°C Temperaturerhöhung um ca. 2,5 % abfällt. Bei gemittelten Außentemperaturen von 0°C im Januar und 20°C im Juli beträgt demnach der Rückgang beispielsweise etwa 10%.
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Da im Sommer keine ausreichende Wärmeabgabe besteht, muss dann die Gasturbine gedrosselt werden, um einen Dampfüberschuss zu vermeiden. Hierdurch und durch die ohnehin herabgesetzte Leistungsfähigkeit bei hohen Außentemperaturen wird dementsprechend die Eigenstromproduktion der Gasturbine reduziert, so dass im Sommer ein Fremdstrombezug erforderlich ist. Um einen Anstieg des Fremdstrombezugs zu begrenzen, kann zwar die Leistung der Gasturbine erhöht werden, ohne jedoch gleichzeitig die anfallende Wärmeenergie zu nutzen. Diese Betriebsweise ist jedoch unwirtschaftlich, da die überschüssige Energie sozusagen „vernichtet“ werden muss.
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Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Anlage zur Erzeugung von Prozessdampf zu schaffen, mit der ein Fremdstrombezug im Sommer verringert ist. Des Weiteren liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, auch ein Verfahren zum Betreiben einer derartigen Anlage zu schaffen.
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Diese Aufgabe wird im Hinblick auf die Anlage durch die Merkmalskombination des Patentanspruches 1 gelöst. Im Hinblick auf das Verfahren wird die Aufgabe durch die Merkmalskombination des nebengeordneten Patentanspruches 13 gelöst.
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Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Erfindungsgemäß hat die Anlage zur Erzeugung von Prozessdampf eine Gasturbine mit einem Verdichter, einer Brennkammer und einer Turbine. Stromabwärts der Gasturbine ist ein Abhitzekessel angeordnet, dem das Abgas der Gasturbine zugeführt wird und in dem ein hochdruckbeaufschlagtes Prozessmedium, vorzugsweise Prozesswasser, zu Prozessdampf verdampft wird. Erfindungsgemäß hat die Anlage des Weiteren eine Einrichtung zum Abzweigen eines Teilstroms des Prozessdampfes und eine Anordnung zur Entspannung dieses Teilstroms auf ein niedrigeres Druckniveau, um einen thermischen Verbraucher oder dergleichen mit Wärmeenergie zu versorgen. Erfindungsgemäß ist die Anordnung zur Entspannung des Teilstroms eine Dampfkraftmaschine, die ihrerseits einen elektrischen Generator antreibt. Der Teilstrom kann in Abhängigkeit vom Niederdruckdampfbedarf der Anlage eingestellt werden.
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Mit anderen Worten gesagt, der erzeugte Sattdampf von beispielsweise 20 bara wird der Dampfkraftmaschine zugeführt und auf einen niedrigeren Druck entspannt. Das resultierende hohe Druckverhältnis ergibt einen hohen elektrischen Wirkungsgrad der Dampfmaschine. Der entspannte Niederdruckdampf kann dann einer weiteren Verwendung zugeführt werden.
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Ein derartiges Anlagenkonzept ermöglicht es, die Eigenstromproduktion ganzjährig, d.h. auch im Sommer an den tatsächlichen Strombedarf anpassen zu können, so dass saisonale Fremdstromspitzen vermieden werden.
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Die Leistung der Anlage lässt sich weiter verbessern, wenn diese mit einem ORC (Organic Rankine Cycle)-Kreislauf ausgeführt ist, dessen Betriebsmedium zum Verdampfen in einem ORC-Verdampfer in Wärmeaustausch mit einem ORC-Teilstrom des Prozessmediums und/oder des Abgases steht. Wie bereits erläutert, kann durch geeignete Auslegung der Dampfturbine und der ORC-Anlage die Eigenstromproduktion an den tatsächlichen Strombedarf angepasst werden. Auch der ORC-Teilstrom ist in Abhängigkeit von Betriebsparametern der Anlage, beispielsweise vom Niederdruckdampfbedarf einstellbar.
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Dabei wird es bevorzugt, wenn der ORC-Teilstrom stromabwärts der Dampfkraftmaschine, vorzugsweise stromabwärts eines Einspritzkühlers abgezweigt wird, um dann in einem Kondensator des Heizkreises der ORC-Anlage seine Wärme an den Heizkreis, vorzugsweise einen Thermoölkreislauf, abzugeben.
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Die ORC-Anlage hat eine ORC-Turbine, einen ORC-Kondensator, den ORC-Verdampfer, einen Regenerator sowie einen ORC-Generator, der durch die ORC-Turbine angetrieben ist.
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Dabei wird es bevorzugt, wenn der ORC-Verdampfer in Wärmeaustausch mit einem Wärmeträgerkreislauf, vorzugsweise einem Thermoölkreislauf steht, wobei dieser Wärmeträger seinerseits über einen Abgaswärmetauscher in Wärmeaustausch mit dem Abgas und/oder über einen ORC-Wärmetauscher in Wärmeaustausch mit dem ORC-Teilstrom steht. Dabei können beide Wärmetauscher alternativ oder gemeinsam vorgesehen werden, so dass die Verdampfungsenergie im ORC-Kreislauf vom Abgas und/oder von dem ORC-Teilstrom stammt.
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Bei einer Variante der Erfindung ist zwischen dem ORC-Kondensator und der ORC-Turbine ein Regenerator vorgesehen, in dem das nach dem Kondensator vorliegende Betriebsmedium vor dem Verdampfungsschritt vorgewärmt wird.
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Zur Vermeidung eines Überschusses an Niederdruckdampf kann gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ein Reduzier-Teilstrom vom Prozessdampf abgezweigt und über eine Reduzierstation auf den nötigen Druck gedrosselt werden. Dieser Druck liegt beispielsweise im Winterbetrieb auf einem höheren Druckniveau (beispielsweise 5 bara) als im Sommerbetrieb (1 bis 2 bara). Dieser Teilstrom dient sowohl zur Spitzenlastabdeckung für die Raumheizung als auch als Bypass für den Ausfall der Dampfkraftmaschine.
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Die Anlage ist vorzugsweise mit einem Speisewasserbehälter zur Aufnahme des über die Dampfkraftmaschine oder die Reduzierstation entspannten und kondensierten Teilstroms ausgeführt.
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Die Anlage hat des Weiteren eine Speisepumpe zum druckbeaufschlagten Fördern von Speisewasser aus dem Speisewasserbehälter in den Abhitzekessel.
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Bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist der thermische Verbraucher/Abnehmer eine Heizung, deren Wärmeträger in einem Heizungswärmetauscher mittels des entspannten Teilstroms erwärmt wird.
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Die Dampfkraftmaschine kann eine Dampfturbine oder ein Dampfmotor sein.
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Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist zwischen dem Abhitzekessel und der Dampfkraftmaschine ein Dampfüberhitzer angeordnet, dem über das Abgas der Gasturbine Wärmeenergie zugeführt wird.
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Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren erfolgt über die Dampfturbineneinheit und/oder die ORC-Anlage eine zusätzliche Stromerzeugung, wenn nicht genügend Niederdruckdampfbedarf vorhanden ist, so dass auch bei diesen Betriebsbedingungen die Gasturbine im optimalen Bereich betrieben werden kann.
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Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im Folgenden anhand eines Schaltbildes erläutert.
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Dieses Schaltbild zeigt ein Anlage zur Erzeugung von Prozessdampf (Sattdampf) mit einer Gasturbineneinheit 1, einer Dampfturbineneinheit 2 sowie einer ORC-Anlage 4, die thermodynamisch mit einander verknüpft sind.
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Die Gasturbineneinheit 1 besteht im Prinzip aus einer Gasturbine 6 mit einem Verdichter V, einer Brennkammer BK und einer Turbine GT, die ihrerseits einen elektrischen Generator G zur Stromerzeugung antreibt. Dieser Gasturbine 6 ist ein Abhitzekessel AK zugeordnet, dem das Abgas 10 der Turbine GT zugeführt wird.
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In dem Verdichter V wird angesaugte Luft verdichtet. Durch diese Kompression steigt die Temperatur der Luft stark an. Diese erhitzte Luft wird in der Brennkammer BK mit einem Brennstoff 12 vermischt und verbrannt, wobei durch die exotherme Reaktion zwischen der erhitzten Luft und dem Brennstoff die Temperatur weiter ansteigt und das Gemisch expandiert.
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Dieses mit Hochdruck beaufschlagte und stark erhitzte Gemisch wird dann in der Turbine GT entspannt und tritt dann als Abgas 10 mit einer Temperatur von bis zu 500°C aus. Am Eingang des Abhitzekessels kann eine Zusatzfeuerung 14 vorgesehen sein, über die der Abgasstrom weiter erwärmt wird. Das Abgas 10 tritt dann in den Abhitzekessel AK ein und wird dort in der nachfolgend beschriebenen Weise abgekühlt. Der abgekühlte Abgasstrom 16 wird aus dem Abhitzekessel AK abgezogen und kann in einem Abgaswärmetauscher 18 weiter abgekühlt werden, bevor er über einen Kamin ins Freie abgegeben wird. Bei dem Abgaswärmetauscher 18 handelt es sich um eine zusätzlichen Abgaskühler, mit dem der Thermoölkreislauf der ORC-Anlage alternativ oder in Reihe geschaltet beheizt wird.
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Die Abkühlung des Abgases 10 im Abhitzekessel AK erfolgt durch Wärmeaustausch mit einem Prozessmedium, im vorliegenden Fall Speisewasser 19, wobei durch diesen Wärmeaustausch das Speisewasser zu Prozessdampf verdampft wird. Dieser Prozessdampfstrom ist in dem Schaltbild mit dem Bezugszeichen 20 versehen. Die Verdampfung erfolgt in einem Verdampfer Vd, der in den Abhitzekessel AK integriert ist und im Wärmeaustausch mit dem heißen Abgas 10 das Prozesswasser verdampft. Nach dem Verdampfen liegt der Prozessdampf beispielsweise mit einem Druck von 20 bara und einer Temperatur von 212°C vor.
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Von dem Prozessdampfstrom 20 wird ein Prozess-Teilstrom 22 abgezweigt, wobei diese Abzweigung über geeignete Ventileinrichtungen in Abhängigkeit von Prozessparametern und auch saisonalen Parametern gesteuert wird. Der abgezweigte Teilstrom 22 wird beim dargestellten Ausführungsbeispiel einem Überhitzer 24 zugeführt und dort über einen Abgasteilstrom 26 auf eine Temperatur von beispielsweise 320°C überhitzt. Der überhitzte Teilstrom wird einer Dampfkraftmaschine, im vorliegenden Fall einer Dampfturbine DT zugeführt und in dieser entspannt. Je nach dem, welche Heizleistung an einem im Folgenden noch näher erläuterten Niederdruckverbraucher benötigt wird, kann der Dampfteilstrom unterschiedlich tief entspannt werden. Statt einer Dampfturbine DT kann als Dampfkraftmaschine natürlich auch eine andere Einheit, beispielsweise ein Dampfmotor verwendet werden. In diesem Fall kann auf eine Überhitzung verzichtet werden.
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Der stromabwärts der Dampfturbine DT vorliegende entspannte Abdampf 28 wird dann mittels eines Kühlers, beispielsweise eines Einspritzkühlers 30 auf eine Temperatur von beispielsweise 150°C abgekühlt. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel erfolgt die Entspannung derart, dass der Abdampf 28 im Winter nach der Dampfturbine einen Druck von beispielsweise 5 bara aufweist. Mit diesem Abdampf wird dann über einen Heizungswärmetauscher 32 der Wärmeträger einer Raumheizung RH erwärmt. Das anfallende Kondensat 34 wird dann in einem Kondensatsammelbehälter K aufgefangen und danach über eine Kondensatpumpe KoP in einen Speisewasserbehälter SpB gefördert. Aus diesem wird das Speisewasser dann mittels einer Speisepumpe SP druckbeaufschlagt in den Abhitzekessel AK gefördert und dort zunächst mittels eines Economizers Eco vorerwärmt und dann in dem vorbeschriebenen Verdampfer Vd zum Prozessdampf verdampft. Dieser Verdampfungsprozess und der Druck der Speisepumpe SP sind so ausgelegt, dass sich ein gewünschter Prozessdampfdruck von z.B. 20 bara einstellt.
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Wie erläutert, wird über die Dampfkraftmaschine, im vorliegenden Fall die Dampfturbine DT ein Dampfturbinengenerator G2 angetrieben. Insbesondere zum Betrieb in den Sommermonaten wird vom Prozessdampfstrom 20 ein weiterer Teilstrom, im Folgenden Reduzierteilstrom 36, abgezweigt, der über eine Reduzierstation 37 entspannt wird, wobei das Druckniveau auf dem gleichen Niveau liegt, wie es nach der Dampfturbine DT vorliegt – hierauf wird später noch näher eingegangen. Der nach der Reduzierstation 37 vorliegende Niederdruckdampfstrom wird zum Abdampf 28 summiert.
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Im Dampfströmungspfad zwischen der Dampfturbine DT und dem Heizungswärmetauscher 32 zweigt ein ORC-Teilstrom 38 vom Abdampf 28 ab und wird einem ORC-Wärmetauscher 40 zugeführt und in diesem kondensiert. Dieser ORC-Teilstrom 42 wird dann ebenfalls dem Kondensatsammelbehälter K zugeführt.
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In den beiden Wärmetauschern 18 und 40 wird ein Thermoöl 44 zum Betrieb eines ORC-Verdampfers ORC-Vd erwärmt, d.h. erfindungsgemäß erfolgt diese Erwärmung des Thermoöls 44 entweder über den ORC-Wärmetauscher 40 oder über den Abgas-Wärmetauscher 18 oder über beide in Reihe geschalteten Wärmetauscher, die beide nacheinander vom Thermoöl 44 durchströmt werden. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel ist die letztgenannte Alternative vorgesehen, wobei das Thermoöl 44 beispielsweise mit einer Temperatur von 70°C aus dem ORC-Verdampfer ORC-Vd austritt, im ORC-Wärmetauscher 40 dann auf 95°C gebracht wird und dann schließlich über den Abgas-Wärmetauscher 18 auf eine Temperatur von 130°C erwärmt wird und dann wiederum im ORC-Verdampfer abgekühlt wird. Diese Energie des Thermoöls 44 wird zur Verdampfung des ORC-Betriebsmediums, im vorliegenden Fall beispielsweise Isopentan verwendet, das eine Siedetemperatur von 28°C hat. Im Verdampfer ORC-Vd wird das ORC-Betriebsmedium auf eine Temperatur von 125°C überhitzt und hat dann einen Druck von 15 bara. Das überhitzte und druckbeaufschlagte Betriebsmedium 46 wird einer ORC-Turbine ORC-T zugeführt. Dabei kühlt es scih auf ca. 25 °C ab und wird auf einen Druck von etwa 1.14 bara entspannt. Diese ORC-Turbine treibt ihrerseits einen ORC-Generator G3 an. Das entspannte Betriebsmedium wird dann in einem Regenerator Re vorerwärmt und anschließend in einem ORC-Kondensator Ko kondensiert, wobei die freiwerdende Kondensationswärme z.B. über einen Kühlturm abgeführt wird. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel erwärmt sich das Kühlmittel von einer Temperatur von 26°C auf eine Temperatur von 32°C, wobei als Kühlmittel Wasser verwendet wird.
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Das kondensierte Betriebsmittel 48 liegt dann nach dem Kondensator 48 mit einer Temperatur von etwa 27°C vor und wird dann über eine ORC-Pumpe 50 in Richtung zum ORC-Verdampfer ORC-Vd gefördert, wobei im Regenerator Re eine Vorerwärmung auf 55°C erfolgt, so dass das flüssige Betriebsmedium 52 am Eingang des ORC-Verdampfers in etwa mit einem Druck von 15 bara und einer Temperatur von 55°C vorliegt.
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Grundsätzlich kann die beschriebene Anlage zumindest in zwei Betriebszuständen betrieben werden, die im Folgenden als Sommer- und Winterbetrieb bezeichnet sind. Je nach angeschlossenen Niederdruckdampfverbrauchern (Heizung) und deren Jahresbetriebsstunden kann sich der Winterbetrieb dementsprechend auch deutlich in die Sommermonate hinein erstrecken.
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Winterbetrieb
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Im Winterbetrieb läuft die Gasturbine 6 auf maximaler Leistung und der Abhitzekessel AK produziert Sattdampf 20 mit einem Druck von 20 bara. Wie erläutert, wird ein bestimmter Anteil für Niederdruckprozesse, beispielsweise die Raumheizung auf 5 bara gedrosselt. Der Bedarf an Niederdruckdampf muss bekannt sein, um die Dampfturbine DT oder den Dampfmotor sinnvoll auslegen zu können. Es macht keinen Sinn, die Dampfturbine DT auf die maximal benötigte Dampfmenge auszulegen. Vielmehr ist diese auf die Grundlast auszulegen, um einen kontinuierlichen und wirtschaftlichen Betrieb zu gewährleisten. Die Leistungsspitzen an Niederdruckdampf werden bei Bedarf über die Reduzierstation 37 auf den benötigten Druck gedrosselt.
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Der Teilstrom 22 an Prozessdampf, der über die Dampfturbine DT entspannt wird, kann mittels des Dampfüberhitzers 24 überhitzt werden, wobei die Überhitzungstemperatur so zu wählen ist, dass der Wirkungsgrad der Dampfturbine DT bezogen auf den Brennstoffeinsatz am Überhitzer 24 ein Optimum ergibt. Wie erwähnt, kann beispielsweise in dem Fall, in dem aufgrund einer unzureichenden Wasseraufbereitung der Einsatz einer Dampfturbine nicht möglich ist, alternativ ein Dampfmotor mit Sattdampf betrieben werden.
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Beim Betrieb sollte kontinuierlich überwacht werden, welches Druckniveau für die Abnehmer erforderlich ist. Bei einem Heizungswärmetauscher 32 wird der Auslegungsdruck von 5 bara nur bei maximalem Heizbedarf benötigt. Bei höheren Außentemperaturen kann der Dampfdruck am Wärmetauscher, beispielsweise dem Heizungswärmetauscher 32, welcher dem Gegendruck der Dampfkraftmaschine, hier der Dampfturbine DT, entspricht, weiter reduziert werden. Der Gegendruck regelt sich im Betrieb automatisch je nach angeforderter Leistung am Wärmetauscher (beispielsweise dem Heizungswärmetauscher 32) ein. Sowohl bei einer Dampfturbine DT als auch bei einem Dampfmotor ist das Druckverhältnis die entscheidende Größe für den elektrischen Wirkungsgrad. Dieser kann deshalb bei fallender Druckanforderung am Verbraucher (Heizung) deutlich gesteigert werden.
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Zusätzlich sollte die nach dem Economizer Eco des Abhitzekessels AK noch vorhandene Restwärme im Abgas 16 genutzt werden. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel wird der Economizer Eco eingesetzt, um das Speisewasser 19 vorzuwärmen, wobei die Abgastemperatur nach dem Economizer Eco bei etwa 150°C liegt. Wie erläutert, wird dieses Abgas über den Abgas-Wärmetauscher 18 weiter abgekühlt, um die Wärmeenergie beispielsweise in dem ORC-Prozess ganzjährig zur Stromproduktion zu nutzen.
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Auf den eingangs erläuterten Fremdstrombezug im Sommerbetrieb kann weitestgehend verzichtet werden, da bei dem beschriebenen Prozess die im Sommerbetrieb anfallende überschüssige Wärmeenergie mittels der Dampfkraftmaschine und dem ORC-Prozess genutzt wird, um die Eigenstromproduktion zu erhöhen.
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Hierzu wird der Prozessdampf 20 im Sommerbetrieb in der Dampfkraftmaschine, im vorliegenden Fall der Dampfturbine DT, beispielsweise auf einen Druck von etwa 1 bis 2 bara entspannt. Das resultierende hohe Druckverhältnis 10:1 ergibt einen hohen elektrischen Wirkungsgrad der Dampfkraftmaschine. Der entspannte Niederdruckdampf wird dann als ORC-Teilstrom 38 im ORC-Wärmetauscher 40 abgekühlt und dabei kondensiert. Parallel dazu wird, analog zum Winterbetrieb, die Abgaswärme der Gasturbine 6 im ORC-Prozess genutzt. Die beiden Abwärmequellen (Abgaswärmetauscher 18 und ORC-Wärmetauscher 40) sind beispielsweise über den beschriebenen Thermoölkreislauf in den ORC-Prozess eingebunden.
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D.h. je nach Betriebszustand und nach Umgebungsbedingungen sowie dem Wärmeenergiebedarf von zu versorgenden Niederdruckverbrauchern wird das Druckniveau stromabwärts der Dampfkraftmaschine angepasst und ggf. über eine ORC-Anlage 4 elektrische Energie erzeugt, falls ein Überschuss an Wärmeenergie vorliegt. Der Anmelder behält sich vor, einen unabhängigen Anspruch auf diese Art der Prozessführung zu richten.
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Auf diese Weise können saisonale Fremdstromspitzen zuverlässig vermieden werden.
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Durch die Einschaltung der Dampfkraftanlage wird außerhalb der Heizzeit der Wärmebedarf künstlich erhöht, so dass die im Sommer bisher gedrosselte Leistung der Gasturbine erhöht wird. Zusätzlich wird elektrische Energie über die Entspannung von Hochdruckdampf in der Dampfkraftmaschine erzeugt. Da während der Übergangszeit und besonders außerhalb der Heizperiode nicht der hohe Heizdampfdruck erforderlich ist, erhöht sich mit steigendem Druckgefälle die Stromausbeute nennenswert. Der niedrig gespannte Abdampf aus der Dampfkraftmaschine wird dann dem ORC-Verdampfer der ORC-Anlage 4 als dritte Stromerzeugungsstufe zugeführt.
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Während der Heizperiode wird über die Dampfkraftmaschine aus der Dampfentspannung und über die ORC-Anlage 4 aus der Abwärmenutzung zusätzlich Strom produziert, während außerhalb der Heizzeit ein dreifacher Effekt zur Stromerzeugung beiträgt:
- – Leistungssteigerung an der Gasturbine durch Schaffung eines zusätzlichen Wärmebedarfs zur Beheizung der ORC-Anlage;
- – Leistungssteigerung an der Dampfkraftmaschine durch höheres Druckgefälle und
- – Leistungssteigerung an der ORC-Anlage durch zusätzliche Beheizung mittels des Abdampfes aus der Dampfkraftmaschine.
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Offenbart sind eine Anlage mit einer Gasturbine und ein Verfahren zur Prozessdampferzeugung, bei denen je nach Betriebszustand und Umgebungsbedingungen sowie dem Wärmeenergiebedarf von zu versorgenden Niederdruckverbrauchern ein Druckniveau stromabwärts einer Dampfkraftmaschine angepasst und ggf. über eine ORC-Anlage elektrische Energie erzeugt, falls ein Überschuss an Wärmeenergie vorliegt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Gasturbineneinheit
- 2
- Dampfturbineneinheit
- 4
- ORC-Anlage
- 6
- Gasturbine
- 10
- Abgas
- 12
- Brennstoff
- 14
- Zusatzfeuerung
- 16
- abgekühlter Gasstrom
- 18
- Abgaswärmetauscher
- 19
- Speisewasser
- 20
- Prozessdampfstrom
- 22
- Teilstrom
- 24
- Überhitzer
- 26
- Abgasteilstrom
- 28
- Abdampf
- 30
- Einspritzkühler
- 32
- Heizungswärmetauscher
- 34
- abgekühlter Abdampf
- 36
- Reduzierteilstrom
- 37
- Reduziersstation
- 38
- ORC-Teilstrom
- 40
- ORC-Wärmetauscher
- 42
- abgekühlter ORC-Teilstrom
- 44
- Thermoöl
- 46
- verdampftes ORC-Betriebsmedium
- 48
- entspanntes und kondensiertes Betriebsmedium
- 50
- ORC-Pumpe
- 52
- erwärmtes und druckbeaufschlagtes Betriebsmedium
- AK
- Abhitzekessel
- BK
- Brennkamer
- DT
- Dampfturbine
- Eco
- Economizer
- G
- Generator
- G2
- Dampfturbinengenerator
- G3
- ORC-Generator
- GT
- Turbine
- K
- Kondensatsammelbehälter
- Ko
- Kondensator
- KoP
- Kondensatpumpe
- ORC-T
- ORC-Turbine
- ORC-Vd
- ORC-Verdampfer
- Re
- Regenerator
- SP
- Speisepumpe
- SpB
- Speisewasserbehälter
- V
- Verdichter
- Vd
- Verdampfer
