DE1426440C - Wärmekraftanlage - Google Patents

Description

geleitet werden, wobei im Kesselabgasstrom ein Gas- io den, während der eigentliche Kessel für. einen Dampftbilfä i Siä id 180 bi ° l i

turbinenluftvorwärmer einem Speisewasservorwärmer vorgeschaltet ist.

Die dem Hauptpatent zugrunde liegende Erfindung besteht darin, daß

austrittszustand von 180 atü bei 530° C ausgelegt ist. Außer dem rauchgasbeheizten Speisewasservorwärmer kann auch zumindest die unmittelbar folgende dampfbeheizte Vorwärmstufe mit diesem herabgesetzten Druck betrieben werden. Die Speisewasserpumpe kann in eine Speisewasser-Vorpumpe und eine Haurjt-Speisewasserpumpe unterteilt werden, wobei die Speisewasser-Vorpumpe das Speisewasser auf den Druckwert von beispielsweise 40 atü b) die Gasturbinenanlage so bemessen ist, daß der ²⁰ fördert, während die Haupt-Speisewasserpumpe eine

a) in an sich bekannter Weise der Speisewasservorwärmer wasserseitig im vollen Speisewasserstrom zwischen den Niederdruck- und Hochdruckregenerativvorwärmern angeordnet ist,

Druckerhöhung von 40 auf beispielsweise 230 atü bewerkstelligt. Die beiden Speisewasserpumpen können von einem gemeinsamen Antriebsmotor angetrieben werden, wobei z. B. die Speisewasser-Vorpumpe auf der einen und die Haupt-Speisewasserpumpe auf der anderen Seite des Antriebsmotors, gegebenenfalls unter Zwischenschaltung eines drehzahlveränderlichen Getriebes, z. B. nach Art einer Voith-Kupplung, angeschlossen ist. Der rauchgas-

regelbaren Bypaß dem Kesselabgasstrom vor 3° beheizte Speisewasservorwärmer und eine oder dem Gasturbinenluftvorwärmer beigemischt mehrere dahinterliegende Regenerativstufen können

dann mit einem Konzessionsdruck von 50 atü ausgestaltet werden und stellen sich dadurch wesentlich billiger. Die Kondensatrückförderpumpe aus den

Differenz der Temperatur der in den Gastur- 35 Hochdruck-Regenerativstufen benötigt nur eine Förbinenluftvorwärmer eintretenden Gase und der derhöhe von höchstens 10 at und kann dementspre-Speisewasserendtemperatur am Eintritt in den chend als kleines Aggregat mit gutem Wirkungsgrad

ausgebildet sein.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung soll an

Sauerstoffgehalt ihres Abgasstromes allein für die Kesselfeuerung bei voller Dampfleistung, unabhängig von den jeweiligen atmosphärischen Bedingungen hinreicht, wobei die in der Kesselfeuerung nicht verwertbaren Turbinenabgase bei Teillast der Dampfkraftanlage und bei gegenüber dem der Bestlast zugeordneten Luftansaugezustand niedrigeren Luftansaugetemperaturen der Gasturbine über einen Steuer- oder

werden,
c) die Kesselheizflächen so ausgelegt sind, daß die

Dampferzeuger bei dem der Bestlast der Dampfkraftanlage zugeordneten Luftansaugezustand

der Gasturbine einen Wert von etwa 80° C 4° Hand der Zeichnung näher erläutert werden. Die

nicht überschreitet.

Figur zeigt in stark vereinfachter Darstellung ein Wärmeschaltbild. Die Darstellung ist in weitgehender Übereinstimmung mit der Zeichnung der Hauptpatentschrift ausgeführt, wobei für gleiche oder eingleiche Bezugszeichen

Es wird dabei von einer Dampfkraftanlage ausgegangen, die eine umfangreiche Speiscwasserregene-

rativvorwärmung aufweist. Nur die für die Auf- 45 ander entsprechende Teile
wärmung der Verbrennungsluft der Verbrennungs- verwendet worden sind,
gasturbine nicht mehr verwertbare Restwärme des
Kessclabgasstromes wird zur Vorwärmung des
Speisewasserstromes in einem zwischen Hochdruck-

Die Dampfkraftanlage ist in Gestalt eines Durchlaufkessels mit Kraftmaschine in Blockschaltung ausgebildet und arbeitet als hochwertige Anlage mit Zwi-

und Niederdruck-Regenerativspeisewasservorwärmer ₅₀ schenüberhitzung und sowohl niederdruckseitiger als geschalteten rauchgasbeheizten Speisewasservorwär- _aucn hochdruckseitiger Regenerativ-Speisewasservormer genutzt. wärmung. An den Kessel I mit dem Überhitzer 2 ist

Dieser rauchgasbeheizte Speisewasservorwärmer die Dampfkraftmaschine angeschlossen. Mit 3 ist dei soll den Abgasen des Kessels so viel Wärme ent- Hochdruckteil, mit 4 der Mitteldruck- und mit 5 ziehen, daß die Kesselabgastemperatur so weit wie ₅₅ der Niederdruckteil der Dampfturbine bezeichnet, möglich abgesenkt wird. Auf je niedrigere Tempe- Zwischen Hochdruckteil 3 und Mitteldruckteil 4 beraturen man die Kessclabgase abzukühlen versucht, findet sich ein Zwischenüberhitzer 6. Aus dem Turiim so größer muß die Wärmeübertragungsflüche binenkondensator 7 fördert die Kondensatpumpe 8 werden, so daß der rauchgasbeheizte Speisewasser- das Speisewasser in die mehrstufige Niederdruck-Revorwärmer eine große Heizfläche darstellt. Ein sol- 60 generativvorwärmanlage 9, welcher der Speisewassercher Speisewasservorwärmer wird aber bei derartig behälter 10 nachgeschaltet ist. Mit 12 ist eine mehrgroßen Abmessungen besondes kostspielig, wenn er stufige Hochdruck-Regenerativvorwärmung bezeichfür den vollen Kesseldruck dimensioniert wer- _nct. Im Dampferzeuger können verschiedene Brcnnden muß. stoffarten von fester, flüssiger oder gasförmiger Be-

Es liegt die Aufgabe vor, die Verwendung eines 65 sciialfcnhcit für sich allein oder zusammen wahlweise mit großen Wärmeaustauschflächen versehenen rauch- verfeuert werden.

gasbeheizten Speisewasservorwärmers billigerer Bauart Die Gasturbinenanlage arbeitet nach dem Verfah-

ZU ermöglichen, sowie die Wirtschaftlichkeit der ren des offenen Gleichdruckprozesses, wobei gege-

benenfalls eine Zwischenkühlung der verdichteten Verbrennungsluft stattfindet und auch gegebenenfalls eine Zwischenbrennkammer oder deren mehr eingeschaltet sein können. Der Verdichter 13 für die anzusaugende Verbrennungsluft fördert diese in die Brennkammer 14, welcher gleichzeitig über die Zufuhr 15 ein Brennstoff geeigneter Form zugeleitet wird. Die Gasturbine ist mit 16 bezeichnet, wobei es durchaus möglich ist, an Stelle einer einzigen Gasturbine auch deren mehr zu verwenden.

Das noch sauerstoffhaltige Verbrennungsabgas der Gasturbine 16 mit beispielsweise 18% Sauerstoffgehalt dient als zusätzliche oder gegebenenfalls alleinige Verbrennungsluft für die im Dampferzeuger zu verfeuernden Brennstoffe. Von der Gasturbine 16 gelangen die Verbrennungsabgase auf dem Weg 17 zur Feuerung des Kessels 1. Mit 18 ist eine Bypaß-Ieitung mit verstellbarer Klappe 19 bezeichnet, die der Regelung dient und für die Wirkungsweise der Anlage nicht näher interessant ist.

Die im Kessel nicht zur Dampferzeugung im Anschluß an die regenerative Speisewasservorwärmung austauschbare Rauchgaswärme wird bei geeigneter Temperatur zu einem Vorwärmer 20 für die Verbrennungsluft der Gasturbinenanlage überführt. Die dann hier nicht weiter austauschbare Wärme gelangt schließlich auf dem Wege 21 zu dem rauchgasbeheizten Speisewasservorwärmer 22, der zwischen Niederdruck- und Hochdruck-Regenerativsystem des Dampferzeugers angeordnet ist und welcher vom vollen Speisewasserstrom beaufschlagt wird.

Während bei der im Hauptpatent beispielhaft dargestellten Anlage die Speisewasserpumpe" zwischen Speisewasserbehälter 10 und rauchgasbeheiztem Speisewasservorwärmer 22 angeordnet ist und dieser dort dann einem Speisewasserdruck von etwa 230 atü ausgesetzt ist, wird der rauchgasbeheizte Speisewasservorwärmer 22 auf eine Druckstufe gelegt, die sich in ihrem Druckwert zwischen Nieder- und Hochdruckteil befindet. Dementsprechend wird durch den Antriebsmotor 31 eine Speisewasser-Vorpumpe 32 angetrieben, die eine Druckerhöhung des Speisewassers von etwa 2 atü auf 40 atü bewirkt. Daher braucht der rauchgasbeheizte Speisewasservorwärmer 22 nur für einen Konzessionsdruck von 50 atü ausgelegt werden.

Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist weiterhin auch der nachfolgende, der Hochdruck-Regenerativvorwärmung 12 angehörende Vorwärmstufe 33 für diesen mittleren Druck des Kesselspeisewassers bemessen. Die Hauptspeisewasserpumpe 34 liegt erst hinter einem oder mehreren derartigen, dem rauchgasbeheizten Speisewasservorwärmer 22 nachgeschalteten dampfbeheizten Vorwärmstufen. Die Haupt-Speisewasserpumpe 34 kann über ein geeignetes drehzahlveränderliches Getriebe 35, z. B. eine Voith-Kupplung, angetrieben werden.

Nicht nur der rauchgasbeheizte Speisewasservorwärmer 22, sondern auch die nachgeschaltete dampfbeheizte Vorwärmstufe 33 und gegebenenfalls weitere Regenerativvorwärmstufen können mit einem Konzessionsdruck von 50 atü ausgeführt werden und stellen sich dadurch wesentlich billiger. Die Kondensatrückförderpumpe 36 aus den Hochdruck-Regenerativstufen braucht nur für eine geringe Förderhöhe von höchstens 10 atü bemessen zu werden und ergibt dadurch ein kleines Aggregat mit gutem Wirkungsgrad.

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Wärmekraftanlage, bei der einer Dampfkraftanlage mit Zwischenüberhitzung und niederdruckseitiger sowie hochdruckseitiger Speisewasser-Regenerativvorwärmung eine offene Gleichdruck-Verbrennungsgasturbine vorgeschaltet ist, deren Abgase bei etwa Atmosphärendruck in den Feuerraum des Dampferzeugers eingeleitet werden, wobei im Kesselabgasstrom ein Gasturbinen-Luftvorwärmer einem Speisewasservorwärmer vorgeschaltet ist, wobei der Speisewasservorwärmer wasserseitig im vollen Speisewasserstrom zwischen den Niederdruck- und Hochdruck-Regenerativvorwärmern angeordnet ist und darüber hinaus die Gasturbinenanlage so bemessen ist, daß der Sauerstoffgehalt ihres Abgasstromes allein für die Kesselfeuerung bei voller Dampfleistung, unabhängig von den jeweiligen atmosphärischen Bedingungen, hinreicht, wobei die in der Kesselfeuerung nicht verwertbaren Turbinenabgase bei Teillast der Dampfkraftanlage und bei gegenüber dem der Bestlast zugeordneten Luftansaugezustand niedrigeren Luftansaugetemperaturen der Gasturbine über einen stcuer- oder regelbaren Bypaß dem Kessel abgasstrom vor dem Gasturbinenluftvorwärmer beigemischt werden und schließlich die Kesselheizflächen so ausgelegt sind, daß die Differenz der Temperatur der in den Gasturbinenluftvorwärmer eintretenten Gase und der Speisewasserendtempcratur am Eintritt in den Dampferzeuger bei dem der Bestlast der Dampfkraftanlage zugeordneten Luftansaugezustand der Gasturbine einen Wert von etwa 80° C nicht überschreitet, nach dem deutschen Patent 1 186 689, dadurch gekennzeichnet, daß der rauchgasbeheizte Speisewasservorwärmer (22) auf einer unterhalt) des Frischdampfdruckes liegenden Druckstufe betrieben wird.

2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Auslegung des Kessels (1) für einen Frischdampfdruck von 180 atü der rauchgasbeheizte Speisewasservorwärmer (22) mit einem Druck von 40 bis 50 atü betrieben wird.

3. Anlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zusammen mit dem rauchgasbeheizten Speisewasservorwärmer (22) auch -zumindest die in Richtung des Speisewasserflusses folgende dampfbeheizte Vorwärmerstufe (33) auf gleicher Druckstufe liegt.

4. Anlage nach Anspruch 1 bis 3, gekennzeichnet durch Aufteilung der Speisewasserpumpe in eine Speisewasser-Vorpumpe (32) zur Förderung des Speisewassers unter Druckerhöhung von etwa 2 atü auf beispielsweise 40 atü und eine Hauptspeisewasserpumpe (34) zur Förderung des Speisewassers unter Druckaufstockung auf beispielsweise 230 atü.

5. Anlage nach Anpruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß Speisewasser-Vorpumpe (32) und Hauptspeisewasserpumpe (34) von einem gemeinsamen Antriebsmotor (31) angetrieben werden.

6. Anlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß Speisewasser-Vorpumpe (32) und/ oder Hauptspeisewasserpumpe (34) über ein drehzahlveränderliches Getriebe (35), beispielsweise

eine Voith-Kupplung, an den Antriebsmotor (31) angeschlossen sind.

7. Anlage nach Anspruch 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das in den Hochdruck-Regenerativstufen (12) anfallende Kondensat in die auf niedrigerer Druckstufe liegende Regenerativvorwärmstufe eingeleitet und über einen Ablaufregler mit einer Kondensatrückförderpumpe (36) zum Ansaugestutzen der Hauptspeisewasserpumpe (34) geleitet ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen