DE19536839A1

DE19536839A1 - Verfahren zum Betrieb einer Kraftwerksanlage

Info

Publication number: DE19536839A1
Application number: DE19536839A
Authority: DE
Inventors: Hans Ulrich Frutschi
Original assignee: ABB Management AG
Current assignee: Alstom SA
Priority date: 1995-10-02
Filing date: 1995-10-02
Publication date: 1997-04-30
Also published as: EP0767290A1; JPH09125910A; US5839269A; EP0767290B1; JP3974208B2; DE59609255D1

Description

Technisches Gebiet

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer Kraftwerksanlage gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1.

Stand der Technik

Bei einer Kraftwerksanlage, welche aus einer Gasturbogruppe, einem nachgeschalteten Abhitzedampferzeuger und einem anschließenden Dampfkreislauf besteht, ist es zur Erzielung eines Maximums an Wirkungsgrad vorteilhaft, im Dampfkreislauf einen überkritischen Dampfprozeß vorzusehen.

Eine solche Schaltung ist aus CH-480 535 bekanntgeworden. In dieser Schaltung wird zum Zweck einer optimalen Abwärmenu tzung der Gasturbogruppe im unteren Temperaturbereich des Ab hitzedampferzeugers ein Massenstrom des Gasturbinenkreislauf mittels abgezweigt und in der Gasturbine rekuperativ genutzt. Sowohl der Gasturbinen- als auch der Dampfprozeß weisen eine sequentielle Verbrennung auf. Diese Konfiguration führt aber im Falle von modernen, vorzugsweise einwellig ausgelegten Gasturbinen zu einer unerwünschten Komplikation im konstruk tiver Hinsicht.

Darstellung der Erfindung

Hier will die Erfindung Abhilfe schaffen. Der Erfindung, wie sie in den Ansprüchen gekennzeichnet ist, liegt die Aufgabe zugrunde bei einer Kraftwerksanlage der eingangs genannten Art die dampfkreislaufseitige Wärmeaufnahme im unteren Tempe raturbereich des Abhitzedampferzeugers zu maximieren, dies im Zusammenhang mit einer einwelligen Gasturbine.

Die wesentlichen Vorteile der Erfindung sind darin zu sehen, daß trotz einfachster konstruktiver Auslegung eine bessere Nutzung der Abgase aus der letzten Turbine bis hinunter auf 100°C und tiefer bewerkstelligt wird, indem die dampfkreis laufseitige Wärmeaufnahme innerhalb einer ersten Wärmetausch stufe im unteren Temperaturbereich des Abhitzedampferzeugers, geläufig als Economizer bekannt, erhöht wird.

Vorteilhafte und zweckmäßige Weiterbildungen der erfindungs gemäßen Aufgabenlösung sind in den weiteren Ansprüchen ge kennzeichnet.

Im folgenden wird anhand der Zeichnungen ein Ausführungsbei spiel der Erfindung näher erläutert. Alle für das unmittel bare Verständnis der Erfindung nicht erforderlichen Elemente sind fortgelassen worden. Die Strömungsrichtung der Medien ist mit Pfeilen angegeben. Gleiche Elemente sind in den ver schiedenen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Es zeigt:

Fig. 1 eine Schaltung einer Kraftwerksanlage und

Fig. 2 ein H/T-Diagramm dieser Schaltung gemäß Fig. 1.

Wege zur Ausführung der Erfindung, gewerbliche Verwertbarkeit

Fig. 1 zeigt eine Kraftwerksanlage, welche aus einer Gastur bogruppe I., einem der Gasturbogruppe I. nachgeschalteten Ab hitzedampferzeuger II., und einem diesem Abhitzedampferzeuger II. nachgeschalteten Dampfkreislauf III. besteht.

Die vorliegenden Gasturbogruppe I. ist auf einer sequentiel len Verbrennung aufgebaut. Die in Fig. 1 nicht ersichtliche Bereitstellung des zum Betrieb der verschiedenen Brennkammern notwendigen Brennstoffes kann beispielsweise durch eine mit der Gasturbogruppe zusammenwirkende Kohlenvergasung bewerk stelligt werden. Selbstverständlich ist es auch möglich, den zum Einsatz gelangenden Brennstoff aus einem Primärnetz zu beziehen. Wird die Versorgung eines gasförmigen Brennstoffes zum Betrieb der Gasturbogruppe über eine Pipeline bereitge stellt, so kann das Potential aus der Druck- und/oder Tempe raturdifferenz zwischen Primärnetz und Verbrauchernetz für die Belange der Gasturbogruppe, oder allgemein der Schaltung, rekuperiert werden. Die vorliegende Gasturbogruppe, die auch als autonome Einheit wirken kann, besteht aus einem Verdich ter 1, einer dem Verdichter nachgeschalteten ersten Brennkam mer 2, einer dieser Brennkammer 2 nachgeschalteten ersten Turbine 3, einer dieser Turbine 3 nachgeschalteten zweiten Brennkammer 4 und einer dieser Brennkammer 4 nachgeschalteten zweiten Turbine 5. Die genannten Strömungsmaschinen 1, 3, 5 weisen eine einheitliche Rotorwelle 39 auf. Diese Rotorwelle 39 selbst ist vorzugsweise auf zwei in der Figur nicht er sichtlichen Lagern gelagert, welche kopfseitig des Verdich ters 1 und stromab der zweiten Turbine 5 plaziert sind. Der Verdichter 1 kann je nach Auslegung, beispielsweise um die spezifische Leistung zu erhöhen, in zwei oder mehrere nicht gezeigte Teilverdichter unterteilt werden. Bei einer solchen Konstellation wird dann stromab des ersten Teilverdichters und stromauf des zweiten Teilverdichters ein Zwischenkühler geschaltet, in welchem die teilverdichtete Luft zwischenge kühlt wird. Die in diesem ebenfalls nicht gezeigten Zwischen kühler anfallende Wärme wird optimal, also nutzbringend, in den Prozeß rückgeführt. Die angesaugte Luft 6 strömt als verdichtete Luft 7 in ein nicht näher gezeigtes Gehäuse, das in sich den Verdichteraustritt und die erste Turbine 3 einschließt. In diesem Gehäuse ist auch die erste Brennkammer 2 untergebracht, welche vorzugsweise als zusammenhängende Ring brennkammer ausgebildet ist. Selbstverständlich kann die ver dichtete Luft 7 zur ersten Brennkammer 2 aus einer nicht ge zeigten Luftspeicheranlage beigestellt werden. Die Ringbrenn kammer 2 weist kopfseitig, auf den Umfang verteilt, eine An zahl von nicht näher gezeigten Brennern auf, welche vorzugs weise als Vormischbrenner ausgelegt sind. An sich können hier auch Diffusionsbrenner zum Einsatz gelangen. Im Sinne einer Reduzierung der Schadstoff-Emissionen aus dieser Verbrennung, insbesondere was die NOx-Emissionen betrifft, ist es indessen vorteilhaft, eine Anordnung von Vormischbrennern gemäß EP-PS 0 321 809 vorzusehen, wobei der Erfindungsgegenstand aus der genannten Druckschrift integrierender Bestandteil dieser Beschreibung ist, darüber hinaus auch die dort beschriebene Art der Zuführung eines Brennstoffes 12. Was die Anordnung der Vormischbrenner in Umfangsrichtung der Ringbrennkammer 2 anbelangt, so kann eine solche bei Bedarf von der üblichen Konfiguration gleicher Brenner abweichen, und statt dessen können unterschiedlich große Vormischbrenner zum Einsatz kommen. Dies geschieht vorzugsweise so, daß jeweils zwischen zwei großen Vormischbrennern ein kleiner Vormischbrenner gleicher Konfiguration disponiert ist. Die großen Vormisch brenner, welche die Funktion von Hauptbrennern zu erfüllen haben, stehen zu den kleinen Vormischbrennern, welche die Pi lotbrenner dieser Brennkammer sind, bezüglich der sie durch strömenden Brennerluft, also der verdichteten Luft aus dem Verdichter 1, in einem Größenverhältnis zueinander, das fallweise festgelegt wird. Im gesamten Lastbereich der Brenn kammer arbeiten die Pilotbrenner als selbstgängige Vormisch brenner, wobei die Luftzahl fast konstant bleibt. Die Zu- oder Abschaltung der Hauptbrenner erfolgt nach bestimmten an lagespezifischen Vorgaben. Weil die Pilotbrenner im ganzen Lastbereich bei idealem Gemisch gefahren werden können, sind die NOx-Emissionen auch bei Teillast sehr gering. Bei einer solchen Konstellation kommen die umlaufenden Stromlinien im Frontbereich der Ringbrennkammer 2 sehr nahe an die Wirbel zentren der Pilotbrenner heran, so daß eine Zündung an sich nur mit diesen Pilotbrennern möglich ist. Beim Hochfahren wird die Brennstoffmenge, die über die Pilotbrenner zugeführt wird, soweit gesteigert, bis diese ausgesteuert sind, d. h. bis die volle Brennstoffmenge zur Verfügung steht. Die Konfi guration wird so gewählt, daß dieser Punkt der jeweiligen Lastabwurfbedingungen der Gasturbogruppe entspricht. Die wei tere Leistungssteigerung erfolgt dann über die Hauptbrenner. Bei der Spitzenlast der Gasturbogruppe sind sonach auch die Hauptbrenner voll ausgesteuert. Weil die durch die Pilotbren ner initiierte Konfiguration "kleiner" heißer Wirbelzentren zwischen den von den Hauptbrennern stammenden "großen" küh leren Wirbelzentren extrem instabil ausfällt, wird auch bei mager betriebenen Hauptbrennern im Teillastbereich ein sehr guter Ausbrand mit zusätzlich zu den NOx-Emissionen niedrigen CO- und UHC-Emissionen erreicht, d. h. die heißen Wirbel der Pilotbrenner dringen sofort in die kleinen Wirbel der Haupt brenner ein. Selbstverständlich kann die Ringbrennkammer 2 aus einer Anzahl einzelner rohrförmiger Brennräume bestehen, welche ebenfalls schrägringförmig, bisweilen auch schrauben förmig, um die Rotorachse angeordnet sind. Diese Ringbrenn kammer 2, unabhängig von ihrer Auslegung, wird und kann geo metrisch so angeordnet werden, daß sie auf die Rotorlänge praktisch keinen Einfluß ausübt. Die Heißgasen 8 aus dieser Ringbrennkammer 2 beaufschlagen die unmittelbar nachgeschal tete erste Turbine 3, deren kalorisch entspannende Wirkung auf die Heißgase bewußt minimal gehalten wird, d. h. diese Turbine 3 wird demnach aus nicht mehr als zwei Laufschaufel reihen bestehen. Bei einer solchen Turbine 3 wird nötig sein, einen Druckausgleich an den Stirnflächen zwecks Stabilisie rung des Axialschubes vorzusehen. Die in der Turbine 3 tei lentspannten Heißgase 9, welche unmittelbar in die zweite Brennkammer 4 strömen, weisen aus dargelegten Gründen eine recht hohe Temperatur auf, vorzugsweise ist sie betriebsspe zifisch so auszulegen, daß sie sicher noch um 1000°C be trägt. Diese zweite Brennkammer 4 hat im wesentlichen die Form eines zusammenhängenden ringförmigen axialen oder quasi axialen Ringzylinders. Diese Brennkammer 4 kann selbstver ständlich auch aus einer Anzahl axial, quasi-axial oder schraubenförmig angeordneten und in sich abgeschlossenen Brennräumen bestehen. Was die Konfiguration der ringförmigen, aus einem einzigen Brennraum bestehenden Brennkammer 4 be trifft, so sind in Umfangsrichtung und radial dieses ringför migen Zylinders mehrere in der Figur nicht näher gezeigte Brennstofflanzen disponiert. Diese Brennkammer 4 weist keinen Brenner auf: Die Verbrennung eines in die aus der Turbine 3 kommenden teilentspannten Heißgase 9 eingedüsten Brennstof fes 13 geschieht hier durch Selbstzündung, soweit freilich das Temperaturniveau eine solche Betriebsart zuläßt. Ausge hend davon, daß die Brennkammer 4 mit einem gasförmigen Brennstoff, also beispielsweise Erdgas, betrieben wird, muß die Austrittstemperatur der teilentspannten Heißgase 9 aus der Turbine 3 noch sehr hoch sein, wie oben dargelegt um die 1000°C, und dies selbstverständlich auch bei Teillastbetrieb, was auf die Auslegung dieser Turbine 2 eine ursächliche Rolle spielt. Um die Betriebssicherheit und einen hohen Wirkungs grad bei einer auf Selbstzündung ausgelegten Brennkammer zu gewährleisten, ist es eminent wichtig, daß die Flammenfront ortsmäßig stabil bleibt. Zu diesem Zweck werden in dieser Brennkammer 4, vorzugsweise an der Innen- und Außenwand in Umfangsrichtung disponiert, eine Reihe von nicht näher ge zeigten Elementen vorgesehen, welche in axialer Richtung vor zugsweise stromauf der Brennstofflanzen plaziert sind. Die Aufgabe dieser Elemente besteht darin, Wirbel zu erzeugen, welche eine Rückströmzone, analog derjenige in den bereits erwähnten Vormischbrennern, induzieren. Da es sich bei dieser Brennkammer 4, aufgrund der axialen Anordnung und der Bau länge, um eine Hochgeschwindigkeitsbrennkammer handelt, bei welcher die mittlere Geschwindigkeit der Arbeitsgase größer ca. 60 m/s ist, müssen die wirbelerzeugenden Elemente strö mungskonform ausgebildet werden. Anströmungsseitig sollen diese vorzugsweise aus einer tetraederförmigen Form mit an strömungsschiefen Flächen bestehen. Die wirbelerzeugenden Elemente können entweder an der Außenfläche und/oder an der Innenfläche plaziert sein. Selbstverständlich können die wir belerzeugenden Elemente auch axial zueinander verschoben sein. Die abströmungsseitige Fläche der wirbelerzeugenden Elemente ist im wesentlichen radial ausgebildet, so daß sich ab dort eine Rückströmzone einstellt. Die Selbstzündung in der Brennkammer 4 muß indessen auch in den transienten Last bereichen sowie im Teillastbereich der Gasturbogruppe gesi chert bleiben, d. h., es müssen Hilfsvorkehrungen vorgesehen werden, welche die Selbstzündung in der Brennkammer 4 auch dann sicherstellen, wenn sich eine Flexion der Temperatur der Gase im Bereich der Eindüsung des Brennstoffes einstellen sollte. Um eine sichere Selbstzündung des in die Brennkammer 4 eingedüsten gasförmigen Brennstoffes zu gewährleisten, wird diesem eine kleine Menge eines anderen Brennstoffes mit einer niedrigeren Zündtemperatur beigegeben. Als "Hilfsbrennstoff" eignet sich hier beispielsweise Brennöl sehr gut. Der flüs sige Hilfsbrennstoff, entsprechend eingedüst, erfüllt die Aufgabe, sozusagen als Zündschnur zu wirken, und ermöglicht auch dann eine Selbstzündung in der Brennkammer 4, wenn die teilentspannten Heißgase 9 aus der ersten Turbine 3 eine Temperatur unterhalb des angestrebten optimalen Niveaus von 1000°C aufweisen sollten. Diese Vorkehrung, Brennöl zur Si cherstellung einer Selbstzündung vorzusehen, erweist sich freilich immer dann als besonders angebracht, wenn die Gasturbogruppe mit stark reduzierter Last betrieben wird. Diese Vorkehrung trägt des weiteren entscheidend dazu bei, daß die Brennkammer 4 eine minimale axiale Länge aufweisen kann. Die kurze Baulänge der Brennkammer 4, die Wirkung der wirbelerzeugenden Elemente zur Flammenstabilisierung sowie die fortwährende Sicherstellung der Selbstzündung sind dem nach dafür verantwortlich, daß die Verbrennung sehr rasch erfolgt, und die Verweilzeit des Brennstoffes im Bereich der heißen Flammenfront minimal bleibt. Eine unmittelbar ver brennungsspezifisch meßbare Wirkung hieraus betrifft die NOx-Emissionen, welche eine Minimierung erfahren, dergestalt, daß sie nunmehr kein Thema mehr bilden. Diese Ausgangslage ermöglicht ferner, den Ort der Verbrennung klar zu definie ren, was sich in einer optimierten Kühlung der Strukturen dieser Brennkammer 4 niederschlägt. Die in der Brennkammer 4 aufbereiteten Heißgase 10 beaufschlagen anschließend eine nachgeschaltete zweite Turbine 5. Die thermodynamischen Kenn werte der Gasturbogruppe können so ausgelegt werden, daß die Abgase 11 aus der zweiten Turbine 5 noch soviel kalorisches Potential aufweisen, um damit eine hier anhand eines Abhitze dampferzeugers 15 dargestellte Dampferzeugungsstufe II. und Dampfkreislauf III. zu betreiben. Wie bereits bei der Be schreibung der Ringbrennkammer 2 hingewiesen wurde, ist diese geometrisch so angeordnet, daß sie auf die Rotorlänge der Gasturbogruppe praktisch keinen Einfluß ausübt. Des weiteren ist feststellbar, daß die zweite zwischen Abströmungsebene der ersten Turbine 3 und Anströmungsebene der zweiten Turbine 5 verlaufende Brennkammer 4 eine minimale Länge aufweist. Da ferner die Entspannung der Heißgase in der ersten Turbine 3, aus dargelegten Gründen, über wenige Laufschaufelreihen er folgt, läßt sich eine Gasturbogruppe bereitstellen, deren Rotorwelle 39 aufgrund ihrer minimierten Länge technisch ein wandfrei auf zwei Lagern abstützbar ist. Die Leistungsabgabe der Strömungsmaschinen geschieht über einen verdichterseitig angekoppelten Generator 15, der auch als Anwurfmotor dienen kann. Nach Entspannung in der Turbine 5 durchströmen die noch mit einem hohen kalorischen Potential versehenen Abgase 11 einen Abhitzedampferzeuger 15, in welchem in Wärmetauschver fahren verschiedentlich Dampf erzeugt wird, der dann das Ar beitsmedium des nachgeschalteten Dampfkreislaufes bildet. Die kalorisch ausgenutzten Abgase strömen anschließend als Rauchgase 38 ins Freie.

Unter der Annahme, daß die Abgase 11, die bei G in den Ab hitzedampferzeuger 15 gelangen, dessen Funktionsweise weiter unten beschrieben wird, wobei zum besseren Verständnis der Weg des in den Abhitzedampferzeuger 15 einströmenden und von einer Pumpe 23 geförderten Speisewassers 34 verfolgt wird, eine Temperatur von ca. 620°C aufweisen, und unter der Bedin gung eines minimalen Temperatursprunges von 20°C für den Wär meübergang, könnten diese Abgase nur bis auf 200°C nutzbrin gend abgekühlt werden. Um hier diesen Nachteil zu beheben, wird zwischen den Punkten A, nämlich Eingang des Speisewasser 34 in den Abhitzedampferzeuger 15, und B, Abzweigung am Ende der Behandlung innerhalb einer Economizerstufe 15a, die Menge des Speisewassers 34 soweit erhöht, im Beispiel auf 180%, daß die Abkühlungsgerade (Vgl. Fig. 2, Pos 11/38) der Abgase im Punkt H, nämlich unmittelbar vor der Abzweigung B, als Re sultante einen Knick erfährt (Vgl. Fig. 2, Pos. 41), der bis auf 100°C reicht. Im Zusammenhang mit der prozentualen Menge des Speisewassers gilt die Relation, daß 100% jene Nennwas sermenge fixiert, die in Abhängigkeit zu der von den Abgasen 11 angebotenen Energie steht.

Das Speisewasser 34, das eine Temperatur von ca. 60°C bei ei nem Druck von ca. 300 bar aufweist, wird in A in den Abhitze dampferzeuger 15 eingeleitet und soll dort zu Dampf von ca. 540°C thermisch aufgewertet werden. Die im Economizer 15a auf ca. 300°C aufgeheizte Speisewasser wird in Punkt B in zwei Teilströme aufgeteilt. Der eine, hier größere Teilwasser strom von 100% wird im darauffolgenden Rohrbündel 15b zu überkritischem Hochdruckdampf 27 thermisch aufbereitet. Da durch wird den Abgasen 11 zwischen den Punkten G und H, wel che die Wirkungsstrecke des genannten Rohrbündels 15b ver sinnbildlichen, der Hauptteil der Wärmeenergie entzogen. Nach einer ersten Expansion in einer Hochdruckdampfturbine 16 wird dieser Dampf 28 mit der verbliebenen Energie zwischen den Punkten D und E, welche die Wirkungsstrecke eines weiteren Rohrbündels 15c im Abhitzedampferzeuger 15 versinnbildlicht, zwischenüberhitzt und als Mitteldruckdampf 29 einer Mittel druckdampfturbine 17 zugeführt. Die Restexpansion des Ab dampfes 30 aus der Mitteldruckdampfturbine 17 erfolgt dann in einer Niederdruckdampfturbine 18, welche mit einem weiteren Generator 19 gekoppelt ist. Es ist auch möglich, durch An kopplung an die Welle 39 die Leistung auf den Generator 14 zu übertragen.

Ein kleinerer Teilwasserstrom 35 wird im Bereich von Punkt B abgezweigt, und über ein Drosselorgan 25 einer Ausdampffla sche 26 zugeführt, deren Druckniveau dem Sattdampfdruck von 150-200°C entspricht. Der hievon entstandene Dampf 37 wird der Mitteldruckdampfturbine 17 an passender Stelle zugeführt. Das lediglich als Wärmeträger für die Ausdampfung gediente noch heiße Restwasser 36 wird über ein weiteres Regelorgan 24 in einen Speisewasserbehälter und Entgaser 22 geleitet, in welchem es neben der Vorwärmung des Kondensats auch noch ein weiteres Dampf 33 entwickelt wird, der der Niederdruckdampf turbine 18 an geeigneter Stelle zugeführt wird.

Der schlußendlich entspannte Dampf 31a, 31b aus dieser Nie derdruckdampfturbine 18 wird in einem wasser- oder luftge kühlten Kondensator 20 kondensiert. Durch eine stromab dieses Kondensators 20 wirkende Kondensatpumpe 21 wird das Kondensat 32 in den bereits genannten Speisewasserbehälter und Entgaser 22 gefördert, von wo aus der bereits beschriebenen Kreislauf von Neuem anfängt.

Zur verbesserten Exergienutzung der beschriebenen Ausdampf kaskade kann diese in mehr als zwei Stufen erfolgen.

Um eine gute Nutzung der Abgase 11 zu erzielen, kann selbst verständlich im Abhitzedampferzeuger 15 eine separate Dampferzeugungseinrichtung integriert werden, deren Dampf entweder in den Dampfkreislauf III. geleitet, oder in einer separaten Expansionsmaschine in Arbeit umgesetzt wird. Es kann aber auch ein Teilstrom der Abgase abgezweigt und in ei nem separaten Abhitzekessel verwertet werden. Statt Wasser kann in diesem Fall vorzugsweise ein Ammoniak/Wasser-Gemisch zur Anwendung gelangen. Aber auch andere Fluide, wie bei spielsweise Freon, Propan, etc. sind einsetzbar. Eine gewisse Verbesserung der Nutzung der Abgase aus der Turbine bis zu einem tieferen Niveau ist auch dadurch realisierbar, daß durch eine nicht näher gezeigte Zusatzfeuerung im Abhitze dampferzeuger das Temperaturniveau an dessen Eintritt angeho ben wird. Diese Maßnahme bringt aber hinsichtlich des er reichbaren Wirkungsgrades keine Verbesserung mit sich.

Fig. 2 zeigt das H/T-Diagramm, d. h. den Verlauf und die in Fig. 1 bereits gewürdigten signifikanten Punkten der Speise wasservorwärmung und Dampferzeugung sowie Dampfzwischenüber hitzung eines überkritischen Dampfturbinenprozesses. In der nachfolgenden Bezugszeichenliste werden die jeweiligen Be zugszeichen dieser Figur näher umschrieben. In Ergänzung zu den Ausführungen unter Fig. 1, die im Zusammenhang mit der Wiedergabe dieses Diagramms stehen, wird noch folgendes er gänzt. Das Speisewasser wird in A mit beispielsweise 60°C bei 300 bar eingeleitet, und es soll bis F in Dampf von 540°C mittels Gasturbinenabwärme thermisch aufgewertet werden. Nach einer ersten Expansionsstufe in der Hochdruckdampfturbine, welche bis auf 300°C führt, soll eine Zwischenüberhitzung von D nach E, also auch auf 540°C erfolgen. Die durchzogene Linie 40 zeigt den resultierenden Verlauf der Wärmeaufnahme und der Temperatur. Unter Annahme, daß die Abgase aus der letzten Gasturbine eine Temperatur von 620°C aufweisen, und unter der Bedingung eines minimalen Temperatursprunges von 20°C für den Wärmeübergang, könnten diese Abgase bis zum Punkt J, d. h. hier im Beispiel nur auf 200°C nutzbringend abgekühlt werden. Um diesen Nachteil zu beheben, wird zwischen den Punkten A und B die Speisewassermenge soweit erhöht, im Beispiel auf 180%, daß die Abkühlungskurve 11/38 der Abgase im Punkt H als Resultante 41 einen Knick erfährt, und bis zu I, d. h. bis auf 100°C reicht. Dieser zusätzliche Speisewasserstrom wird bei B abgenommen und einer Ausdampfkaskade (Vgl. Fig. 1) so zugeleitet, daß der entstehende Dampf dem Mittel- und Nieder druckteil der Dampfturbine zugeführt werden kann, wie dies ebenfalls aus Fig. 1 hervorgeht. Die Würdigung der restlichen Punkte geht ebenfalls aus der Beschreibung von Fig. 1 hervor.

Bezugszeichenliste

I. Gasturbogruppe
II. Dampferzeugungsstufe
III. Dampfkreislauf
1 Verdichter
2 Erste Brennkammer
3 Erste Turbine
4 Zweite Brennkammer
5 Zweite Turbine
6 Ansaugluft
7 Verdichtete Luft
8 Heißgase
9 Teilenspannte Heißgase
10 Heißgase
11 Abgase
12 Brennstoff
13 Brennstoff
14 Generator
15 Abhitzedampferzeuger
15a Economizer, im unt. Temp.-Bereich op. Wärmetauschstufe
15b Rohrbündel für überkritischen Hochdruckdampf
15c Rohrbündel für zwischenüberhitzten Mitteldruckdampf
16 Hochdruckdampfturbine
17 Mitteldruckdampfturbine
18 Niederdruckdampfturbine
19 Generator
20 Kondensator
21 Förderpumpe
22 Speisewasserbehälter und Entgaser
23 Förderpumpe
24 Regelorgan
25 Regelorgan
26 Ausdampfflasche
27 Überkritischer Hochdruckdampf
28 Expandierter Dampf aus 16
29 Zwischenüberhitzter Mitteldruckdampf
30 Abdampf aus 17 in 18
31a Entspannter Dampf aus 18
31b Entspannter Dampf aus 18
32 Kondensat
33 Dampf aus 22 in 18
34 Speisewasser
35 Kleiner Teilwasserstrom
36 Heißes Restwasser von 26 in 22
37 Dampf aus 26
38 Rauchgase
39 Rotorwelle
40 Überkritische Dampferzeugungskurve
41 Resultante
11/38 Abkühlungskurve
A Speisewasser nach 22
B Entnahmestelle Druckwasser zu 26
B-C Summe von B-F + D-E, Überhitzung und Zwischenüberh.
D-E Zwischenüberhitzung in 15c
F Stelle überkritischer Hochdruckdampf
G Eintritt Abgase in 15
H Rauchgastemperatur an Entnahmestelle B
I Austritt Abgase aus 15 = Rauchgase
J Fiktiver Rauchgasendwert ohne Entnahme in B
A-B Allgemein über 100%, im Beispiel 180% Wasserstrom
B-F 100% Wasserstrom

Claims

1. Verfahren zum Betrieb einer Kraftwerksanlage, im wesentlichen bestehend aus einer Gasturbogruppe, einer der Gasturbogruppe nachgeschalteten Abhitzedampferzeuger und einem dem Abhitze dampferzeuger nachgeschalteten Dampfkreislauf, wobei die Gasturbogruppe aus mindestens einer Verdichtereinheit, minde stens einer Brennkammer, mindestens einer Turbine und minde stens einem Generator besteht, wobei die Abgase aus der letz ten Turbine den Abhitzedampferzeuger durchströmen, in welchem die Erzeugung mindestens eines Dampfes zum Betreiben minde stens einer Dampfturbine des Dampfkreislaufs vonstatten geht, dadurch gekennzeichnet, daß in einer im unteren Temperatur bereich operierenden Wärmetauschstufe (15a) des Abhitzedampf erzeugers (15) eine über 100% erhöhte Flüssigkeitsmenge zir kuliert, daß der Anteil über 100% dieser Flüssigkeitsmenge am Ende dieser Wärmetauschstufe (15a) abgezweigt und in min destens einer Druckstufe (26) ausgedampft wird, daß ein hierin entstandener Dampf (37) einer Dampfturbine (17) an passender Stelle zugeführt wird, daß eine noch heiße Flüs sigkeitsmenge (36) aus der Druckstufe (26) einem Speisewas serbehälter und Entgaser (22) zugeleitet wird, und daß ein hierin entstandener Dampf (33) einer weiteren Dampfturbine (18) an passender Stelle zugeleitet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasturbogruppe (I.) mit einer sequentiellen Verbrennung be trieben wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die 100%ige Flüssigkeitsmenge in einer unmittelbar der Wärme tauschstufe (15a) folgenden Wärmetauschstufe (15b) zu überkritischem Dampf (27) aufbereitet wird, der eine weitere Dampfturbine (16) beaufschlagt, daß der in dieser Dampfturbine (16) expandierte Dampf (28) in den Abhitzedampferzeuger (15) rückgeführt wird, dergestalt, daß er dort in einer weiteren Wärmetauschstufe (15c) zu zwischen überhitztem Dampf (29) aufbereitet wird, der anschließend eine entsprechende Druckstufe einer nachgeschalteten Dampf turbine (17) beaufschlägt.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Speisewasserbehälter und Entgaser (22) als alleinige Aus dampfstufe des Dampfkreislaufes (III.) betrieben wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Anteil über 100% der Flüssigkeitsmenge in einem separaten Wärmetauschelement parallel und/oder in reihe gegenüber der Wärmetauschstufe (15a) im unteren Temperaturbereich geleitet wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Anteil über 100% der Flüssigkeitsmenge sich von dem im Dampf kreislauf (III.) expandierenden Fluid unterscheidet, und daß dessen durch die Wärmetauschung entstandene thermische Ener gie in einer separaten Arbeitsmaschine genutzt wird.