DE1426442A1 - Waermekraftanlage - Google Patents

Description

• Wärmekraftanlage Die Erfindung bezieht sich auf eine Wärmekraftanlage mit kombiniertem Gas-Dampf-Prozeß. Es ist an sich bereits bekannt, einer vorzugsweise in Blockschaltung arbeitenden Dampfkraftanlage eine Gaskraftanlage mit im offenen Gleichdruckprozeß arbeitender Verbrennungsgasturbine vorzuschalten. Es ist weiterhin bekannt, zur Verbesserung des thermischen Wirkungsgrades bei einem solchen Kraftwerk die Dampfkraftanlage mit umfangreicher Speisewasser-Regenerativvorwärmung auszurüsten. Im Dampferzeuger kann gemäß einem früheren Vorschlag im Anschluß an die regenerative Endvorwärmung die zur Dampferzeugung nicht verwertbare Rauchgaswärmemenge zur Vorwärmung der verdichteten Verbrennungsluft in einen Vorwärmer für die Verbrennungsluft der Gasturbine überführt werden. Die hier nicht mehr verwertbare Restwärme wird dann anschließend zur Vorwärmung des Speisewasserstromes in einem zwischen Hochdruck-und Niederdruckregenerativspeisewasservorwärmern geschalteten rauchgasbeheizten Speisewasservorwärmer genutzt. Die Erfindung geht von einer derartigen Anlage aus, bei der die Abgase des Gastürbinensystems nach Durchlaufen des Vorwärmers für die Verbrennungsluft der Gasturbine einen Speisewasservorwärmer des Dampfkraftsystems beaufgchlagen, der auf einem mittleren Druckniveau zwischen Niederdruck- und Hochdruck-Regenerativ-Speisewasservorwärmern liegt. Die Erfindung hat dabei besondere Bedeutung für eine bereits früher vorgeschlagene Anlage, bei der dieser rauchgasbeheizte Speisewasservorwärmer mit einem wesentlich niedrigeren Druck betrieben wird als der eigene Kesseldruck beträgt, und bei der dem Vorwärmer Kesselspeisepumpen vor- und nachgeschaltet sind. Wenn nun eine derartige Anlage auf Teillastbetrieb übergeht und dabei das Dampfkraftsystem stillgesetzt wird, also mit reinem Gasturbinenbetrieb gearbeitet wird, so werden mit der Stillsetzung des Dampfkraftsystems die Speisepumpen abgestellt. Wenn jetzt der Vorwärmen weiterhin von den Abgasen des Gasturbinensystems beaufschlagt wird, so erfolgt eine zunehmende Aufwärmung des Arbeitsmittels unter gleichzeitigem Druckaufbäu, der bald die zulässige Höhe überschreitet. Diese Schwierigkeit wird durch die Erfindung beseitigt. Die Erfindung besteht darin, daß dem Vorwärmen eine Umwälzpumpe' in der Weise zugeordnet ist, daß bei reinem-Gasturbinenbetrieb unter Stillsetzung des Dampfkraf tsystems ein Arbeitsmittelumlauf über Speisewasserbehälter und Vorwärmen stattfindet. Mittels einer eigens hierfür vorgesehenen, für niadrigen Druck. ausgelegten Pumpe läßt sich ein dauernder Durchfluß des Vor® wärmers erreichen, sodaß keine unzulässig hohen T3mperaturen und Drücke entstehen. Das Arbeitamittel kann d-bei z.B. über ein Reduzierventil in den Speisewasserbehälter Es wäre naturgemäß auch denkbar, den Vorwärmen vt@ ä_@ en-cwässern, wobei aber dann die Abgaswärme nutzlos 7 @@rlo #°en ge'=_°L 3 Naturgemäß muß dann auch dafür Sorge getragen ;ie2den, daß rechtzeitig vor Inbetriebnahme des Damp.fka af-bsys-!Lems mit Hilfe der Umwälzpumpe der Vorwärmen wieder aufgefi.ll-1-1 @.jird, damit der Speisewasserkreislauf unbehindert in Gang gesetzt werden kann. Demgegenüber ist es von Vorteil, die in dem Vorwärmen entstehende Wärme nutzbar anzuwenden. Sc kann das flüssige, gegebenenfalls aber auch verdampfte Arbeitsmittel als Wärmeträger verwendet werden und Heizungszwecken dienen. Andererseits ist es aber auch möglich, den Speisewasserbehälter auf einen Druck von beispielsweise 5 atü aufzuladen und die hier anfallende Dampfmenge in einer Sattdampf-Kondensationsturbine zur Energiegewinnung zu nutzen. Bei einer Gasturbinenanlage von etwa 10,3 MW Leistung könnte durch eine solche Nachschaltdampfturbine noch eine Leistung von etria-2,5 MIN erzielt werden. An Hand der Zeichnung soll die Erfindung näher erläutert werden. Die Figur zeigt ein Ausführungsbeispiel in seinen für die Erfindung wesentlichen Teilen in stark vereinfachter, schematischer Darstellung. Das Dampfkraftsystem ist in Gestalt eines DurehlaufWessels mit Kraftmaschine in Blockschaltung ausgebildet und arbeitet als hochwertige Anlage mit.Zwischenüberhitzung und sowohl niederdruckseitiger als@auch hochdruckseitiger Regenerativ-Speisewasservorwärmung. An den Kessel 1 mit dem Überhitzer 2 ist die Dampfkraftmaschine angeschlossen. Mit 3 ist der Hochdruckteil, mit 4 der Mitteldruck- und mit 5 der Niederdruckteil einer Dampfturbine bezeichnet. Zwischen Hochdruckteil 3 und Mitteldruckteil 4 liegt ein Zwischenüberhitzer 6. Aus dem Turbinenkondensator 7 fördert die Kondensatpumpe 8 das Speisewasser in die mehrstufige Niederdruck-Regenerativvorwärmanlage 9, welcher der Speisewasserbehälter 10 nachgeschaltet ist. Mit 12 ist eine mehrstufige Hochdruck-Regenerativvorwärmung bezeichnet. Im Dampferzeuger können verschiedene Brennstoffarten von fester, flüssiger oder gasförmiger Be-schaffenheit für sich allein oder zusammen wahlweise verfeuert werden. Die Gasturbinenanlage arbeitet nach dem Verfahren des offenen Gleichdruckprozesses, wobei gegebenenfalls eine Zwischenkühlung der verdichteten Verbrennungsluft stattfindet und auch gegebenenfalls eine Zwischenbrennkammer oder deren mehrere 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 Bypaßleitung mit verstellbärer Klappe 19 bezeichnet, die der Regelung dient, und die voll geöffnet ist, wenn das Dampfkraftsystem stillgesetzt wird. 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 abgasbeheizter. Speisewasservorwärmer 22, der zwischen Niederdruck- und Hochdruck-Regenerativsystem des Dampferzeugers angeordnet ist, und welcher vom vollen Speisewasseratrom beauf schlagt wird. Gemäß einem früheran Vorschlag wird der abgasbeheizte Speisewasservorwärmer 22 nicht auf vollen Kesseldruck, sondern auf eine Druckstife gelegt, die sich in ihrem Druckwert zwischen Nieder- und Hochdruckteil befindet. Dementsprechend ist eine beispielsweise durch einen Motor 51 angetriebene Speisewasservorpumpe 32 vorgesehen, die eine Druckerhöhung des Speisewassers von etwa 2 atü auf etwa 40 atü bewirkt. Daher braucht der Vorwärmer 22 nur für einen Konzessionsdruck von 50 atü ausgelegt zu werden. Mit 34 ist die Hauptspeisewasserpumpe bezeichnet, die über eine geeignete drehzahlveränderliche Kupplung, z.B. eine hydraulische Kupplung 35, angetrieben wird. Wenn die geschilderte Anlage unter Stillsetzung des Dampfkraftsystems als reine_Gasturbinenanlage arbeitet, werden Kesselfeuerung, Speisepumpen usw. stillgesetzt. Der Vorwärmer 22 wird aber mit Abgasen über die Leitung 21 mit einer Temperatur von etwa 30000 beaufschlagt. Bei Auslegung des Vorwärmers für einen Konzessionsdruck von 50 atü ist es nicht zulässig, den Vorwärmer unter Wasserfüllung stehen zu lassen,weil sich unter entsprechender Erwärmung des Wassers ein Druck von mehr als 80 atü entwickeln würde. Man könnte nun den Vorwärmer 22 entwässern und entlüften, muß aber dann dafür Sorge tragen, daß vor der Inbetriebnahme der Dampfanlage der Vorwärmer entweder mittels einer besonderen Füllpumpe oder mit einer Umwälzpumpe wieder

  aufgefüllt wird, bevor die Hauptspeisepumpen 32 ura'434be@h4-

  achaltet werden. Demgegenüber ist es vorteilhafter, Beine Um-

  wälzung des Arbeitsmittels vorzusehen und damit die im Vorwärmer 22 entstehende Wärme auszunutzen.
• Während des reinen Gasturbinenbetriebes kann der eigentliche Kessel mit Vorteil durch eine dichtschlie3ende Rauchgasklappe 46 gasdicht abgetrennt werden, wobei zwecz.mäßig auch das :@bdperrorgan 47 in der Zeitung 48 geschlossen wird. Weiterhin ist der Saugzugventilator 45 so zu steuern, daß hinter Klappe 46 ein Unterdruck von etwa 5 mm Wassersäule entsteht. Dem Vorwärmer 22 ist eine gesonderte Umwälzpumpe 61 zugeordnet, die bei geöffnetem Ventil 62 und geschlossenem Ventil 63 einen Arbeitsmittelkreislauf durch den Vorwärmer 22 und bei geschlossenem Ventil 64 über die Zeitung 65 zum Speisewasserbehälter 10 hin ermöglicht. Das in der Leitung 63 befindliche Ventil 66 kann gegebenenfalls als Reduzierstation dienen. Der dabei im Speisewasserbehälter anfallende Dampf kann entweder zu irgendwelchen Heizungszwecken benutzt oder Zur Vermeidung unzulässiger Drucksteigerung im Speisewasserbehälter in einen Hilfskondensator niedergeschlagen werden. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel wird von der Möglichkeit Gebrauch gemacht, daß der im Speisewasserbehälter anfallende Dampf auf einen Druck von beispielsweise 5 atü aufgestaut und dann in einer Sattdampf-Kondensationsturbine zur Energiegewinnung benutzt wird. Die Sattdampfturbine ist mit 67 bezeichnet und treibt einen Generator 68 an. Der Turbinenkondensator ist mit 70 bezeichnet. Bei Stillstand der Turbine 67 kann über eine Reduzieratation 69 der erzeugte Dampf in den Kondensator 70 übergeführt werden. Wenn das aufgewärmte Arbeitsmittel in flüssigem oder-dampfförmigem Zustand zu Heizzwecken ausgenutzt werden soll, kann durch Öffnen des Ventils 72 der Wärmeverbraucher 71 gespeist werden. Mit 73 und 74 sind Kondensatpumpen für den Umlauf des Arbeitsmittels bezeichnet.

Claims (1)

1. Patentansprüche 1. Wärmekraftanlage mit kombiniertem %3xas-Dampf-grßzeß, bei der einem vorzugsweise in Blockszhaltung arbeitenden Dampfkraftsystem, insbesondere mit Z:^ranglaufkeäsel, mit Zwischenüberhitzung und niederdrackseitger sowie hochdruck- seitigerpeisewasser-Regenera-i v=rora;@ä.r.°aö ein Gaskraft- system mit in offenem Gleichdruckprozeß arbeitender Ver- brennungs-Gasturbine vorgeschal stet -st u-nd die Abgase der Gasturbine in einem zwischen oc-idruclz- und Niederdruck- Regenerativ-5peisewasservorwärmern geschrltFeten abgas- beheizten Speisewasservorwärmer, gereutzt sind, der vorzugs- weise auf einer unterhalb des Prischdmpfdruckes liegenden Druckstufe betrieben wird, dadurch gskrn nzeichnet, daß dem Vorwärmer eine Umwälzpumpe in der Weiee zugeordnet ist, daß bei reinem Gasturbinenbe-'r i ab uater trl lsetzung der Dampfkraftanlage ein Arbeits.i-j-n#elumlauf iber Seisewassez behälter und Vorwärmer stattfin.et. 2. Anlage nach Anspruch 1, dadurcek:yqz@:@=@::h@t@ das im Vorwärmer erwärmte oder Wärmeverbrauchern zu Heizzwecke s z.@f.@@ t @@.st. 3. Anlage nach Anspruch 1 oder 29.:s@ctv öc:LQ:..@reichnet, daß das im verdampfte Arbsi tsmttel einer Dampf- kraftmaschine, insbesondere ;@atd.ampfm'.n?e, atißnsturbine, zugeleitet ist.