DE1801042A1 - Steam power plant with charged steam generator - Google Patents
Steam power plant with charged steam generatorInfo
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Description
Gebrllder Sulzer, Aktiengesellschaft, Winterthur/SchwaizGebrllder Sulzer, Aktiengesellschaft, Winterthur / Schwaiz
Die Erfindung bezieht sich auf eine Dampfkraftanlage mit einem durch eine aus Verdichter und Gasturbine bestehende Ladegruppe aufgeladenen Dampferzeuger.The invention relates to a steam power plant with one consisting of a compressor and a gas turbine Charging group charged steam generator.
Bei den bekannten Dampfkraftanlagen dieser Art sind der Dampferzeuger und die Gasturbine stets so ausgelegt worden, dass die Leistung dar Gasturbine allein ausreicht, den Verdichter anzutreiben. Gegebenenfalls konnte noch Rauchgas abgezweigt werden, um eine besondere Nutzleistungsgasturbine anzutreiben. Bei diesen bekannten Anlagen ist eine hohe Gasturbineneintrittstemperatur erforderlich, die eine hohe Austrittstemperatur aus der Gasturbine zur Folge hat. TJm die Verluste klein zu halten, ist in den bekannten Anlagen der Gasturbine ein Ekonomiser nachgeschaltet, in der die Wärme des die Turbine verlassenden Gases ausgenützt wird. Diese nachgeschaltete Ekonomiserheizflache ist nachteilig, weil sie verhältnismässig gross und damit teuer wird, denn die gasseitige Temperaturdifferenz ist klein und zudem ist der Wärmeübergang auf der Gasseite schlecht. Die bekannten Anlagen benötigen ausserdem einen elektrischen Anwurfmotor für die Ladegruppe, der ebenfalls teuer ist, weil seine Drehzahl veränderbar sein muss.In the known steam power plants of this type, the steam generator and the gas turbine has always been designed so that the power of the gas turbine alone is sufficient, the compressor to drive. If necessary, flue gas could also be diverted in order to drive a special high-performance gas turbine. In these known systems there is a high gas turbine inlet temperature required, which results in a high outlet temperature from the gas turbine. To keep the losses small In the known systems of the gas turbine, an economizer is connected downstream in which the heat of the turbine leaving the turbine Gas is used. This downstream economizer heating surface is disadvantageous because it is relatively large and therefore expensive because the temperature difference on the gas side is small and also the heat transfer on the gas side is bad. The known systems also require an electric starter motor for the charging group, which is also expensive because its speed has to be changeable.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Dampfkraftan-The invention is based on the object of providing a steam power
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lage der eingangs genannten Art zu schaffen, die einfacher und kostensparender in ihrem Aufbau ist und daher zu geringeren Gesamtkosten Dampf und/oder Strom erzeugt. Erfindungsgemäss wird diese Aufgabe dadurch gelöst) dass der Dampferzeuger und die Gasturbine so ausgelegt sind, dass die Leistung der Gasturbine allein nicht zum Antrieb des Verdichters ausreicht, und dass eine Dampfturbine als zusätzlicher Antrieb für den Verdichter vorgesehen ist.to create location of the type mentioned, which is simpler and more cost-saving in its structure and therefore less Total cost of steam and / or electricity generated. According to the invention, this object is achieved in that the steam generator and the gas turbine is designed in such a way that the output of the gas turbine alone is not sufficient to drive the compressor, and that a steam turbine is provided as an additional drive for the compressor.
Durch die erfindungsgemässe Anlage wird der Vorteil erzielt, dass eine teure Ekonomiserheizfläche und ein teurer Anwurfmotor entfallen. Die Ein- und Austrittstemperaturen der Gasturbine sind dabei verhältnismässig niedrig und aa den Verdichter müssen wirkungsgradmässig keine hohe Anforderungen gestellt werden, weil Verluste durch schlechten Verdichterwirkungsgrad im Dampferzeuger zum Teil zurückgewonnen werden. Damit lässt sich auch die aus Gasturbine und Verdichter bestehende Ladegruppe kostensparender ausbilden.The system according to the invention has the advantage that an expensive economizer heating surface and an expensive starter motor omitted. The inlet and outlet temperatures of the gas turbine are relatively low and aa the compressor do not have to make high demands in terms of efficiency because losses due to poor compressor efficiency in the steam generator are partially recovered. In this way, the charging group consisting of the gas turbine and compressor can also be designed to be more cost-effective.
Nach einer vorteilhaften AusfUhrungsform der Erfindung ist die den Verdichter antreibende Dampfturbine eine Gegendruckturbine und ihr Abdampf dient der Speisewasservorwärmung und/ oder der Speisewasserentgasung.According to an advantageous embodiment of the invention the steam turbine driving the compressor is a back pressure turbine and its exhaust steam is used to preheat the feed water and / or the feed water degassing.
Nach einer weiteren AusfUhrungsform der erfindungsgemässenAccording to a further embodiment of the invention
! Dampfkraftanlage mit einem Kessellastgeber, mit einem den Auft ■! Steam power plant with a boiler loader, with a job ■
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BAD QRIQJMAl.BATHROOM QRIQJMAl.
ladedruck des Dampferzeugers messenden Gerät und mit einem auf das Eintrittsventil der den Verdichter antreibenden Dampfturbine wirkenden Regiert sind der Kessellastgeber und das den Aufladedruck des Dampferzeugers messende Gerätboost pressure of the steam generator measuring device and with a The boiler load transducers are governed by the inlet valve of the steam turbine driving the compressor and the device measuring the boost pressure of the steam generator
mit de* auf das Eintrittsvent11 der den Verdichter antreibenden Dampfturbine wirkenden Regler verbunden. Durch diese Anordnung wird also der Aufladedruck im Dampferzeuger durch Verstellen des Eintrittsventils der den Verdichter antreibenden Dampfturbine geregelt.connected to de * on the inlet valve11 of the controller that drives the compressor. With this arrangement, the boost pressure in the steam generator is reduced Adjustment of the inlet valve of the steam turbine driving the compressor regulated.
Ein Ausfuhrungsbeispiel der Erfindung 1st in der folgenden Beschreibung anhand der Zeichnung erläutert, die ein Schaltbild einer Dampfkraftanlage zeigt.An exemplary embodiment of the invention is in the following Description explained with reference to the drawing, which shows a circuit diagram of a steam power plant.
Geaast der Zeichnung ist ein Dampferzeuger 6 vorgesehen, der über «ine FrIsohdampfleitung 8 mit einer aus Hochdruckstufe 9 and Hiederdruckstufe 13 bestehenden Dampfturbinenanlage verbunden istt dl· einen elektrischen Generator 7 antreibt. ZwI-sehen. Hochdruckstufe 9 und Miederdruckstufe 13 ist ein Zwischentibi rhi tier 12 vorgesehen. Am Austritt der Hiederdruckstufe 13 1st ein Kondensator 20 engtschlossen, der Über eine Kondensatpumpe 21 und «ine Leitung 25 mit dem Entgaser 2 eines Bpeisewaesirbehälters 1 verbunden 1st. In der Leitung 25 sind ein Nlederdruckvorwttrmer 22, ein Ventil 24 und eine Druckerhöhung ε pun pe 26 angeordnet. Der Speiscwasserbehälter 1 ist Über eine eine Speisepumpe 4 aufweisende Leitung 5 mitGeaast the drawing is a steam generator 6 is provided Via a fresh steam line 8 with a high pressure stage 9 and the existing steam turbine system is connected to the low-pressure stage 13, which drives an electrical generator 7. ZwI-see. High pressure stage 9 and lower pressure stage 13, an intermediate tibi rhi tier 12 is provided. At the outlet of the low pressure stage 13 is a condenser 20 closed, the over a Condensate pump 21 and a line 25 with the degasser 2 Bpeisewaesirbehälters 1 connected 1st. In the line 25 are a Nlederdruckvorwttrmer 22, a valve 24 and a pressure increase ε pun pe 26 are arranged. The feed water tank 1 is via a line 5 having a feed pump 4
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dem Dampferzeuger 6 verbunden. Vom Speisewasserbehälter 1 fUhrt eine Dampfleitung 27 zum Vorwärmer 22 und Über ein Sicherheitsventil 29 in den Kondensator 20. In der Leitung können nicht dargestellte Hochdruckvorwärmer eingebaut sein-, die mit Dampf aus der Niederdruckstufe 13 beheizt werden.connected to the steam generator 6. A steam line 27 leads from the feed water tank 1 to the preheater 22 and over Safety valve 29 in the condenser 20. High-pressure preheaters, not shown, can be installed in the line, which are heated with steam from the low pressure stage 13.
Es ist eine Ladegruppe vorgesehen, die aus einem Verdichter 40 und ein/^diesen antreibenden Gasturbine 41 besteht. Der Austritt des Verdichters 40 ist Über eine Leitung 42 mit dem Dampferzeuger 6 und dieser Über eine Leitung 43 mit dem Eintritt der Gasturbine 41 verbunden. Auf der gemeinsamen Welle des Verdichters 40 und der Gasturbine 41 ist als zusätzlicher Antrieb eine Dampfturbine 16 angeordnet, die eintrittsseitig Über eine Leitung 14 mit Ventil 15 zwischen Hochdruckstufe 9 und ZwischenUberhitzer 12 angeschlossen ist. Austrittsseitig 1st die Dampfturbine 16 Über eine Leitung 17, die eine durch den Pfeil 10 angedeutete Einspritzstelle aufweist, mit dem Speisewasserbehälter 1 verbunden.A loading group is provided which consists of a compressor 40 and a gas turbine 41 driving it. Of the The outlet of the compressor 40 is via a line 42 to the steam generator 6 and this via a line 43 to the Entrance of the gas turbine 41 connected. On the common shaft of the compressor 40 and the gas turbine 41, a steam turbine 16 is arranged as an additional drive inlet side via a line 14 with valve 15 between High pressure stage 9 and intermediate superheater 12 is connected. On the outlet side, the steam turbine 16 is via a line 17, which has an injection point indicated by the arrow 10, connected to the feed water tank 1.
Ss ist zum Zwecke des Anfahrens ein Hilfskessel 32 vorgesehen« der Über eine Pumpe 34 mit Speisewasser aus dem Behälter versorgt wird. Üeber eine Dampfleitung 30 und ein Ventil steht der Kilfskessel 32 mit dem Eintritt der Dampfturbine 16 in Verbindung sowie über eine Leitung 35 mit Ventil 36 mit der zum Speisewasserbehälter 1 führenden Leitung 17. Die Leitung 17 kann zum Zwecke des Anwerfens der Ladegruppe %An auxiliary boiler 32 is provided for the purpose of starting up « which is supplied with feed water from the container via a pump 34. Via a steam line 30 and a valve the Kilfskessel 32 stands with the entry of the steam turbine 16 in connection and via a line 35 with valve 36 with the line 17 leading to the feed water tank 1. Line 17 can be used to start the charging group%
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BADBATH
- Über eine nioht gezeichnete Leitung mit Ventil mit der Atmosphäre oder mit dem Kondensator 20 verbunden sein. Eine Leitung 37 mit Ventil 38 verbindet den Behälter 1 mit der Leitung 25 zwischen dem Ventil 24 und der Pumpe 26. Am Dampferzeuger 6 ist ein den Aufladedruck messendes Gerät 51 vorgesehen) das mit einem Regler 52 verbunden ist und das dem Regler als Istvert den Aufladedruck im Dampferzeuger zuführt. Der Regler steht ausserdem mit einem Kessellastgeber 50 in Wirkungsverbindungj dieser Kessellastgeber führt dem Regler 52 ein Signal zu, das den Sollwert für den Aufladedruck bildet. Der Ausgang des Reglers 52 ist mit dem Eintrittsventil 15 vor der Dampfturbine 16 verbunden und ausserdem noch mit dem Ventil 31 in der vom Hilfskessel 32 kommenden Leitung 30.- Via a non-drawn line with valve with the Atmosphere or be connected to the condenser 20. A line 37 with valve 38 connects the container 1 with of line 25 between valve 24 and pump 26. Am Steam generator 6, a supercharging pressure measuring device 51 is provided which is connected to a controller 52 and that supplies the controller with the boost pressure in the steam generator as an actual value. The controller is also available with a boiler load transmitter 50 in connection with this boiler load sensor leads to the Controller 52 to a signal which forms the setpoint value for the boost pressure. The output of the regulator 52 is connected to the inlet valve 15 upstream of the steam turbine 16 and also to the valve 31 in the line 30 coming from the auxiliary boiler 32.
Im Normalbetrieb der Dampfkraftanlage wird mittels der Speisepumpe 4 Speisewasser aus dem Behälter 1 über die Leitung 5 in den Dampferzeuger 6 gefördert, .aus dem Überhitzter Dampf über die Leitung 8 in die Hochdruckstufe 9 der Turbinenanlage gelangt. Der in der Hochdruckstufe 9 teilentspannte Dampf geht zu einem Teil zum Z wischen lib er hit ζ er 12 und danach zur weiteren Entspannung in die Niederdruckstufe 13, zua anderen Teil . Über die Leitung 14 in die Dampfturbine 16, die zusätzlich zur Gasturbine 41 den Verdichter 40 antreibt. Der aus der Niederdruckstufe 13 austretende Dampf wird im Kondensator 20 niedergeschlagen, von wo das Kondensat Über die Kondensat-During normal operation of the steam power plant, feed water is fed from the container 1 via the line 5 in by means of the feed pump 4 the steam generator 6 promoted, .from the superheated steam over the line 8 reaches the high pressure stage 9 of the turbine system. The steam, which has been partially expanded in the high pressure stage 9, leaves partly to the intermediate lib he hit ζ er 12 and then to another Relaxation in the low pressure stage 13, on the other part. Via line 14 into the steam turbine 16, which additionally drives the compressor 40 to the gas turbine 41. The steam emerging from the low-pressure stage 13 is in the condenser 20 precipitated, from where the condensate via the condensate
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pumpe 21, die Leitung 25 und die Pumpe 26 in den Entgaser 2 gelangt. Das in der Dampfturbine 16 entspannte Arbeitsmittel strömt Über die Leitung 17 in den Spelsevasserbehälter 1, wo es unter dem Wasserspiegel in das Wasser eingeblasen wird. Die vom Verdichter 40 angesaugte und komprimierte Luft wird über die Leitung 42 in die Brennkammer des Dampferzeugers 6 gedruckt, aus der die Rauchgase Über die Leitung in die Gasturbine 41 gelangen und in dieser expandieren. Die Gasturbine 41 ist so ausgelegt, dass ihre Leistung allein nicht zum Antrieb des Verdichters 40 ausreicht, was den Vorteil hat, dass die Gaseintritts- und Gasaustrittstempera- . türen verhältnismässig niedrig sind. Die fehlende Leistung zum Antrieb des Verdichters 40 wird von der Dampfturbine 16 aufgebracht. Es wird also im Gegensatz zum bisherigen Trend auf einen guten Wirkungsgrad der Ladegruppe bewusst verzichtet, um den Wirkungsgrad des Dampfteiles der Anlage zu erhöhen und gleichzeitig die Kesselheizfläche zu verkleinern, was zu einem verbesserten Dampf- und/oder kWh-Preis führt.pump 21, the line 25 and the pump 26 into the degasser 2. The working fluid relaxed in the steam turbine 16 flows via the line 17 into the spelse water tank 1, where it is blown into the water below the water level. The air sucked in and compressed by the compressor 40 is pressed through the line 42 into the combustion chamber of the steam generator 6, from which the flue gases pass through the line into the gas turbine 41 and expand therein. The gas turbine 41 is designed so that its power alone is not sufficient to drive the compressor 40, which has the advantage that the gas inlet and gas outlet temperatures. doors are relatively low. The power missing to drive the compressor 40 is provided by the steam turbine 16. In contrast to the previous trend, a good efficiency of the loading group is deliberately omitted in order to increase the efficiency of the steam part of the system and at the same time reduce the boiler heating surface, which leads to an improved steam and / or kWh price.
Beim Anfahren der Anlage wird zuerst der Hilfskessel 32 in Betrieb genommen, dem mittels der Pumpe 34 Speisewasser aus dem Behälter 1 zugeführt wird. Der Dampf aus dem Hilfskessel 32 gelangt über die Leitungen 30, 35 und 17 in den Speisevasserbehälter 1 und heizt dessen Wasserinhalt auf, Mittels der Pumpe 26 wird das erwärmte Speisewasser liber die Leitungen 37 und 25 und den Entgaser 2 umgewälzt, und zwar so lange,When starting up the system, the auxiliary boiler 32 in Put into operation, the feed water is fed from the container 1 by means of the pump 34. The steam from the auxiliary boiler 32 reaches the feed water tank via lines 30, 35 and 17 1 and heats its water content. By means of the pump 26, the heated feed water is passed through the pipes 37 and 25 and the degasser 2 circulated for as long as
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BADBATH
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bis sich Ira Spaisewasserbehälter 1 der richtige Druck und der richtige Entgasungszustand eingestellt haben. Dann wird der Dampferzeuger 6 hochgefahren, wobei die Dampfturbine 16 Über das Ventil 31 mit Dampf aus dem Hilfskessel 32 gespeist wird. Die Dampfturbine 16 dient also auch als Anwurfturbine für die Ladegruppe. Wenn im Dampferzeuger 6 genügend Dampf erzeugt wird, um die Dampfturbine 16 Über die Leitung 14 und das Ventil 15 zu speisen, kann der Hilfskessel 32 abgestellt werden.until Ira spa water tank 1 is the correct pressure and have set the correct degassing status. Then it will be the steam generator 6 is started up, the steam turbine 16 being fed with steam from the auxiliary boiler 32 via the valve 31. The steam turbine 16 thus also serves as a launch turbine for the loading group. If in the steam generator 6 enough steam is generated to the steam turbine 16 via the To feed line 14 and valve 15, the auxiliary boiler 32 can be turned off.
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BADBATH
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