DE1948239A1

DE1948239A1 - Waermekraftanlage

Info

Publication number: DE1948239A1
Application number: DE19691948239
Authority: DE
Inventors: Konrad Dipl-Ing Goebel
Original assignee: Kraftwerk Union AG
Current assignee: Kraftwerk Union AG
Priority date: 1969-09-24
Filing date: 1969-09-24
Publication date: 1971-04-01
Also published as: CH514774A

Description

Wärmekraftanlage Die Erfindung bezieht sich auf eine Wärmekraftanlage mit einem über eine Kohledruckvergasungseinrichtung mit Brennstoff versorten Dampferzeuger. Diesem Dampferzeuger ist eine ebenfalls über eine Kohledruckvergasungseinrichtung angeschlossene Gasturbinenanlage zugeordnet. Dabei bilden in an sich bekannter Weise die Abgase der Gasturbinenanlage zumindest einen wesentlichen Teil der Verbrennungsluft des Kessels.
Es sind an sich bereits zahlreiche Wärmekraftanlagen bekannt geworden, bei denen eine Dampfkraftanlage mit einer Gas-Kraftanlage kombiniert ist. Bei Eingliederung von Kohledruckvergasungseinrichtungen in bekannte, herkömmliche kombinierte Gasturbinen-Dampfkraftanlagen mit atmosphärisch gefeuertem Dampferzeuger besteht die Aufgabe, eine geeignete Prozeß£dhrung zu finden, mit welcher die im Dampferzeuger nicht ausnutzbare bzw. im Anschluß an die dampfbeheizten Speisewasserregenerativvorwärmer aus dem Dampferzeuger anfallende Rauchgaswärme im Gesamtprozeß optimal ausnutzbar wird. Diese Aufgabe wird durch die Erfindung gelöst, wobei außerdem die Erfindung noch die Möglichkeit bietet, daß Gasturbine und Dampfkraftanlage gegebenenfalls auch unabhängig voneinander allein betrieben werden können.
Die Erfindung besteht bei einer Wärmekraftanlage der geachilderten Art darin, daß fUr die flus den Kohledruckvergasungseinrichtungen austretenden Brenngasmengen vorzugsweise £r das Gas- und fUr das Daaipf-Kraftsystem getrennte, unabhängig voneinander arbeitende Entapannungsturbinen mit vorgeschalteten, eine hohle Aufwärmung der Brenngase gestattenden 1Iizflächen vorgesehen sind, die im vollen Rauchgasstrom des Dampfe rzeuge rs zwischen Dampferzeuge rau st ritt und rauchgasbeheiztem Speisewasservorwärmer angeordnet sind, wobei eine an sich bekannte steuer- und regelbare Bypaßleitung zur Gasturbinenabgasleitung in den Dampferzeugerrauchgasstrom vor den genannten Heizflächen einmündet.
Infolge des im allgemeinen niedrigen Heizwertes der aus den Kohledruckvergasungsanlagen austretenden Brenngase kann die Rauchgasmengenzunahme im Dampferzeuger je nach Auslegung bis zu 25 % der vom Gasturbinen-Verdichter angesaugten Luftmenge betragen. Die Unterbringung dieser Menge entsprechenden Wärmeangebotes zur Dampferzeugung bereitet Schwierigkeiten insbesondere dann, wenn eine höhere dampfregenerative Speisewasservorwärmung vorzusehen ist. Bei Anordnung von Brenngaserliitzungsheizflächen gelingt es, die Brenngase durch die im Dampferssuger nicht nutzbare Rauchgaswärme auf ein möglichst hohes Temperaturniveau zu erhitzen, 90 daß in den Entspannungsturbinen eine möglichst große Leistung umgesetzt wird und die Entspannungsturbinen nicht nur in der Lage sind, die Luftverdichter für die Kohledruckvergasungseinrichtungen anzutreiben, sondern darüber hinaus noch mit Generatoren gekuppelt werden können, die eine nennenswerte elektrische Leistung als Nutzenergie liefern. Die Brenngasentspannungsturbinen werden im Gesamtprozeß an der Nutzleistungserzeugung weitgehend beteiligt und gleichzeitig das Wärmeangebot zur Speisewassererwärmung vermindert.
An Hand der Zeichnung soll die Erfindung näher erläutert werden. Die Figur zeigt ein Ausfilhrungsbeispiel in seinen für die Erfindung wesentltchen Teilen in stark vereinfachter, schematischer Darstelluüg.
Von der kombinierten Gas-Dampf-Kraftanlage enthält das Gasturbinensystem eine Gasturbine 1, die einen Luftverdichter 21 und einen GeAeratqr 22 antreibt.Die Abgase der Gasturbine 1 gelangen über die Leitung 23 zum Feuerraum des Dampfereugers 2, dessen Überhitzer mit 24 bezeichnet ist. Die Dampfturbine 25 ist mit dem Generator 26 gekuppelt. Mit 27 ist der Turbinenkondensator, mit 28 eine Kondensatpumpe, mit 29 und 30 die Niederdruck-Regenerativ-Vorwärmanlage, mit 31 der Speiewa sserbehälter, mit 32 die Kesselspeisepumpe und mit 33 die Hochdruck-Regenerativ-Torwärmanlage versinnbildlicht.
Die Gasturbinenbrennkammer 3 und die Feuerungsanlage des Dampf erzeugers 2 werden mit aus getrennten Kohledruckvergasungseinrichtungen 4 und 5 gewonnenen Brenngasen versorgt. Die für den Vergasungsprozeß in diesen Einrichtungen notwendige Luftmenge wird dem Hauptserdichter-Luftstrom hinter dem Verdichter 21 entnommen. Die Druckleitung- 34 des Yerdichters 21 verzweigt sich an der Stelle 35, wobei eine Teilmenge über die Leitung 36 zur Brennkammer 3 der Gasturbine gelangt, während über die Leitung 37 die Druckvergasungseinrichtung 4 und über die Leitung 38 die Druckvergasungseinrichtung 5 versorgt wird. Da das Verdichtungsverhältnis konventioneller Gasturbinenverdichter im allgemeinen nicht ausreicht, um das notwendige Druckniveau von 25 ata und darüber für den Vergasungsprozeß in den Einrichtungen 4 und 5'zu schafen, sind zusätzlich noch Druckerhöhungsverdichter 6 und 7 vorgesehen, die in den Leitungen 37 und 38 angeordnet sind. Diese Verdichter werden von Brenngasentspannungsturbinen 8 und 9 angetrieben, die außerdem noch mit Generatoren 10 und 11 gekuppelt sind.
Man könnte naturgemäß auch daran denken, an Stelle getrennter Generatoren 10 und ii auch einen gemeinsamen Generator vorzusehen, der in geeigneter Weise, gegebenenfalls über drehzahlveränderliche Kupplungen, an die Wellen der Entspannungsturbinen 8 und 9 anschließbar ist. Besondere Starteinrichtungen erlauben dabei den Generator oder diese Generatoren auch als Anfahrmotoren für die Terdich*er-Entspannungsaggregate zu benutzen.
Wenn im Rahmen der Erfindung zwei voneinander unabhängig arbeitende Yerdichter-Entspannungsturbinensätze vorgesehen sind, wird damit sichergestellt, daß Gas- und Daspfkraftanlage auch unabhängig voneinander allein betrieben werden können.
Für den Fall, daß die Dampfkraftanlage allein betrieben wird, wobei die Gasturbine 1 stillsteht, ist ein von einem Motor 39 angetriebener Zusatzverdichter 12 vorgesehen, der jetzt über die Leitung 38 Luft fördert.
Wenn man die.Entspannungsturbinen 8 und 9 unmittelbar an die Ausgangsleitungen 40 und 41 der Sohledruckvergasungseinrichtungen 4 und 5 anschließen würde, so würde die in den Entspannungsturbinen 8 und 9 umgesetzte Leistung ohne besondere Maßnahmen kaum ausreichen, noch zusätzlich elektrische Leistung zu erzeugen. Die Erfindung sieht daher eine Erhitzung der aus den Einrichtungen 4 und 5 austretenden Brenngase auf ein möglichst hohes Temperaturniveau vor, ehe die Brenngase in die Entspannungsturbinen 8 und 9 eintreten. Hierzu dienen die Heizflächen 13 und 14, wobei diese Heizflächen parallel in dem vollen Abgasstrom 42 des Kessels 2 vor Eintritt der Rauchgase in den rauchgasbeheizten Speisewasservorwärmer 15 angeordnet sind. Auf diese Weise wird jetzt die nicht mehr im Dampferzeuger selbst nutzbare Rauchgaswärme weitgehend ausgenutzt.
Mit 43 ist eine mit einer steuer- oder regelbaren Klappe 16 ausgestattete Bypaßleitung vorgesehen, über die die an den Brennern des Dampferzeugers 2 jeweils nicht benötigte Abgase menge der Gasturbine 1 in die Leitung 42 vor den Heizflächen 13 und 14 dem Dampferzeugerabgasstrom beigemischt wird. Bei Auslegung der Anlage mit Bemessung der Gasturbine für eine unabhängig von den atmosphärischen Bedingungen hinreichende Lieferung an Turbinenabgas für die volle Kesselleistung liegen ebenso wie bei Teillast der Dampfkraftanlage die Heizflächen 13 und 14 stets im vollen Abgasstrom von Dampferzeuger und Gasturbine.
2 Patentansprüche 1 Figur

Claims

Patentansprüche 1. ärmekraftanlage mit einem über eine Kohledruckvergasungseinrichtung mit Brennstoff versorgten Dampferzeuger, dem eine ebenfalls an eine Kohledruckvergasungseinrichtung angeschlossene Gasturbinenanlage, deren Abgase in an sich bekannter Weise zumindest einen wesentlichen Teil der VerbrennunOsluft des Dampferzeugers bilden, zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß für die aus den Kohledruckvergasungseinrichtungen austretenden Brenngasmengen - vorzugseise für dao Gas- und für das Dampfkraftsystem getrennte, unabhängig voneinander arbeitende - Entapannungsturbinen mit vorgeschalteten, eine hohe Aufwärmung der Brenngase gestattenden Heizflächen vorgesehen sind, die im vollen Rauchgasstrom des Dampferzeugers zwischen Dampferzeugeraustritt und rauchgasbeheiztem Speisewasservorwärmer angeordnet sind, wobei eine an sich bekannte steuer- und regelbare Bypaßleitung zur Gasturbinenabsasleitung in den DampferzeuÖerrauchgasstrom vor den genannten Heizflächen einmündet.
2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Entspannungsturbinen, gegebenenfalls unter Zwischenschaltung von drehzahlveränderlichen Kupplungen, einen gemeinsamen Generator antreiben.

Lee L e e r s e i t e