DE19539756A1 - Adsorption/desorption cooling for gas and steam turbine power generation systems - involves cyclic process with two heat exchangers and silica gel containers, with valves between heat exchanger pipes and first gel container, vacuum pumps and condenser - Google Patents

Adsorption/desorption cooling for gas and steam turbine power generation systems - involves cyclic process with two heat exchangers and silica gel containers, with valves between heat exchanger pipes and first gel container, vacuum pumps and condenser

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Abstract

The method involves generating a very low pressure inside the pipe (1) of a pipe heat exchanger, pref. using a vacuum pump. Condensate from a condenser (8) is pumped (12) into the pipe and vaporised at low temp. The vapour is passed via valves (3) to a silica gel container (2). The unsaturated gel takes up the vapour and stores it as a liquid. After a defined period, the gel saturates, the temp. increases and the vapour flow reduces. The valves between the heat exchanger pipes and the first gel container are closed as cold water is fed via a second heat exchanger (11) to a second silica gel container (5). Hot water or vapour is then fed via the second heat exchanger to the second gel container as cold water is fed via the first heat exchanger into the first gel container. When the desorption process in the first gel container stops the valves are opened and vapour flows into the gel in the first container, after which the process is repeated.

Description

Die Erfindung betrifft Verfahren und Vorrichtungen zur Erhöhung der Lei­ stung von Gasturbinenkraftwerken und Gas- und Dampfturbinenkraftwerken (sogenannte GuD-Prozesse).The invention relates to methods and devices for increasing the lei of gas turbine power plants and gas and steam turbine power plants (so-called combined cycle processes).

Die zur Verfügung stehende Leistung sowie die erzeugte Strommenge sind ein wesentlicher Faktor für den wirtschaftlichen Betrieb eines Kraft­ werkes. Somit tragen Maßnahmen zur Leistungssteigerung von Kraftwerks­ anlagen erheblich zur Wirtschaftlichkeit der Energieerzeugung bei.The available power and the amount of electricity generated are an essential factor for the economic operation of a force works. Thus, measures to increase the performance of power plants systems contribute significantly to the profitability of energy generation.

Die mechanische und in Folge dessen auch elektrische Leistung, sowie der Wirkungsgrad von Gasturbinenkraftwerken, sowie Gas- und Dampfturbinen­ kraftwerken (sogenannten GuD-Prozessen) hängen sehr stark von der Umgebungstemperatur und der Feuchte des angesaugten Luftmassenstromes der Gasturbinen ab. Je höher dieser Luftmassenstrom ist, desto höher sind Leistung und Wirkungsgrad des Kraftwerks.The mechanical and consequently also electrical performance, as well as the Efficiency of gas turbine power plants, as well as gas and steam turbines Power plants (so-called combined cycle processes) depend very much on the Ambient temperature and the humidity of the intake air mass flow of the gas turbines. The higher this air mass flow, the higher are Power and efficiency of the power plant.

Alle heute erhältlichen Gasturbinen haben im Bereich einer Lufteintritts­ temperatur von mehr als 10°C einen Leistungsverlust, der ca. 0.5%/°C bis hin zu 0.75%/°C bei neuesten Anlagen oder mehr der auf 15°C bezogenen Nennleistung beträgt.All gas turbines available today have an air inlet temperature of more than 10 ° C a power loss that is about 0.5% / ° C to towards 0.75% / ° C in the latest systems or more of those related to 15 ° C Nominal power.

Der Trend bei der Gasturbinenkonstruktion geht deutlich zu höheren Tur­ bineneintrittstemperaturen (Brennkammertemperaturen) und zu höheren Drücken sowie zu einer Zwischenüberhitzung, um den Wirkungsgrad zu er­ höhen. Damit einher geht eine Verringerung der Luftleistung pro erzeugter Leistungseinheit oder eine Erhöhung der erzeugten elektrischen Leistung pro Lufteinheit. Während bis vor kurzem dieses Verhältnis bei 0.2-0.3 MW/(kgLuft/s) lag, entwickelt sich dieses Verhältnis nun auf deutlich über 0.35 MW/(kg/s) bis hin zu 0.45 MW/(kg/s) und wird sich in den nächsten Jah­ ren aufgrund der schon heute absehbar weiter steigenden Brennkammer­ temperaturen auf über 0.5 MW/(kg/s) steigern. Aufgrund dieser Tatsache wird eine Kühlung der Eintrittsluft in die Turbine immer attraktiver, da die Auswirkungen bezüglich Leistung und Wirkungsgrad sich erhöhen.The trend in gas turbine design is clearly towards higher turbine inlet temperatures (combustion chamber temperatures) and higher pressures, as well as reheating in order to increase efficiency. This is accompanied by a reduction in the air output per generated power unit or an increase in the electrical output generated per air unit. Until recently this ratio was 0.2-0.3 MW / (kg air / s), this ratio is now developing to well above 0.35 MW / (kg / s) up to 0.45 MW / (kg / s) increase to over 0.5 MW / (kg / s) in the next few years due to the foreseeable further increase in combustion chamber temperatures. Due to this fact, cooling the inlet air into the turbine is becoming more and more attractive as the effects in terms of performance and efficiency increase.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, die elektrische Leistung und/oder den Wirkungsgrad von Gasturbinenkraftwerken oder Gas- und Dampfturbinenkraftwerken durch entsprechende Konditionierung der von den Gasturbinen angesaugten Luft zu verbessern.The invention is therefore based on the object, the electrical power and / or the efficiency of gas turbine power plants or gas and Steam turbine power plants by appropriate conditioning of to improve air sucked into the gas turbines.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zunächst innerhalb der Rohre eines Rohrwärmetauschers, vorzugsweise mittels einer Vakuum­ pumpe ein sehr niedriger Druck erzeugt wird, daß dann Kondensat aus ein­ em Kondensator in die Rohre, vorzugsweise mittels Pumpen gebracht wird, daß dann das Kondensat in den Rohren bei niedriger Temperatur ver­ dampft, daß dann der Dampf über Ventile einem ersten Kieselgelbehälter zugeführt wird, so daß das darin befindliche noch ungesättigte Kieselgel diesen Dampf aufnimmt und als Flüssigkeit speichert, daß darin nach einer bestimmten Zeit eine Sättigung des Kieselgels in dem ersten Kieselgelbe­ hälter eintritt, worauf sich hierin die Temperatur erhöht und der Massen­ strom des Dampfes geringer wird.The object is achieved in that initially within the tubes of a tube heat exchanger, preferably by means of a vacuum pump a very low pressure is generated that then condensate from a a condenser is brought into the pipes, preferably by means of pumps, that then the condensate in the pipes at low temperature ver steams that then the steam through valves a first silica gel container is supplied so that the still unsaturated silica gel contained therein absorbs this vapor and stores it as a liquid that after a a certain time a saturation of the silica gel in the first silica yellow container occurs, whereupon the temperature increases and the masses stream of steam will decrease.

Hierauf werden die beiden folgenden mit A und B bezeichneten Verfahrens­ schritte parallel zueinander, d. h. gleichzeitig nebenläufig ausgeführt:This is followed by the following two procedures, labeled A and B. steps parallel to each other, d. H. executed concurrently:

  • A) Heißes Wasser oder Dampf (z. B. <70°C), welches vorzugsweise durch ei­ nen zusätzlichen Wärmetauscher (zusätzliche Rohrreihen) im Abgaskessel einer GuD Anlage oder einer Gasturbinenanlage erzeugt wird, wird durch einen ersten Wärmetauscher in den ersten Kieselgelbehälter geleitet, wor­ auf dies zu einer Desorption des Kieselgels führt, und worauf der Druck in dem ersten Kieselgelbehälter ansteigt, sodann die Ventile zwischen den Rohren des Rohrwärmetauschers und dem ersten Kieselgelbehälter ge­ schlossen werden und sich eine erste Klappe zum Kondensator hin öffnet, durch die der Dampf vom ersten Kieselgelbehälter hin zum Kondensator hinübertritt, welcher mit Kühlwasser beaufschlagt wird, alsdann der Dampf am Kondensator kondensiert und als Wasser wiederum mittels Pumpen in die Rohre des Rohrwärmetauschers verbracht wird.A) Hot water or steam (e.g. <70 ° C), which is preferably by egg an additional heat exchanger (additional rows of pipes) in the flue gas boiler a combined cycle plant or a gas turbine plant is generated by passed a first heat exchanger into the first silica gel container, wor this leads to desorption of the silica gel, and then the pressure rises in the first silica gel container, then the valves between the Tubes of the tube heat exchanger and the first silica gel container be closed and a first flap opens towards the condenser, through which the steam from the first silica gel container to the condenser which is charged with cooling water, then the steam condensed on the condenser and in turn as water by pumping in  the tubes of the tube heat exchanger is brought.
  • B) Daß kaltes Wasser durch einen zweiten Wärmetauscher in einen zweiten Kieselgelbehälter geleitet wird, worauf in diesem zweiten Kieselgelbehälter ein evtl. dort noch zu diesem Zeitpunkt ablaufender Desorptionsvorgang des Kieselgels gestoppt wird und somit der Druck in dem zweiten Kiesel­ gelbehälter absinkt, worauf die Ventile zwischen den Rohren des Rohrwär­ metauschers und dem zweiten Kieselgelbehälter geöffnet werden und der Dampf aus den Rohren des Rohrwärmetauschers strömt und das Kieselgel in dem zweiten Kieselgelbehälter diesen Dampf aufnimmt und als Flüssigkeit speichert, was dann nach einer bestimmten Zeit zu einer Sättigung des Kieselgels in dem zweiten Kieselgelbehälter führt, worauf sich hierin die Temperatur erhöht und der Massenstrom des Dampfes geringer wird.B) That cold water through a second heat exchanger into a second Silica gel container is passed, followed in this second silica gel container a desorption process still running there at this time of the silica gel is stopped and thus the pressure in the second silica gel container sinks, whereupon the valves between the tubes of the Rohrwär Metauschers and the second silica gel container are opened and the Steam flows out of the tubes of the tube heat exchanger and the silica gel in the second silica gel container absorbs this vapor and as a liquid stores what then saturates after a certain time Leads silica gel in the second silica gel container, whereupon the Temperature increases and the mass flow of the steam decreases.

Nach der parallelen Ausführung der Verfahrensschritte A und B wird das Verfahren mit den beiden folgenden C und D bezeichneten Schritten paral­ lel zueinander, d. h. gleichzeitig nebenläufig fortgesetzt:After the parallel execution of process steps A and B, the Procedure with the following two steps C and D called paral each other, d. H. continued concurrently:

  • C) Heißes Wasser oder Dampf wird durch den zweiten Wärmetauscher in den zweiten Kieselgelbehälter geleitet, was zu einer Desorption des Kieselgels führt und worauf der Druck in dem zweiten Kieselgelbehälter ansteigt und die Ventile zwischen den Rohren des Rohrwärmetauschers und dem zweiten Kieselgelbehälter geschlossen werden, worauf sich eine zweite Klappe zum Kondensator hin öffnet, durch die der Dampf vom zweiten Kieselgelbehälter hin zum Kondensator hinübertritt, welcher mit Kühlwasser beaufschlagt wird, wodurch der Dampf am Kondensator kondensiert und als Wasser wie­ derum mittels Pumpen in die Rohre des Rohrwärmetauschers verbracht wird.C) Hot water or steam is passed through the second heat exchanger passed second silica gel container, which leads to desorption of the silica gel leads and whereupon the pressure in the second silica gel container increases and the valves between the tubes of the tube heat exchanger and the second Silica gel containers are closed, whereupon a second flap for The condenser opens through which the steam from the second silica gel container passes over to the condenser, which applies cooling water is, whereby the steam condenses on the condenser and as water like which is then pumped into the tubes of the tube heat exchanger becomes.
  • D) Kaltes Wasser wird durch den ersten Wärmetauscher in den ersten Kie­ selgelbehälter geleitet, worauf in diesem ersten Kieselgelbehälter ein evtl. dort noch zu diesem Zeitpunkt ablaufender Desorptionsvorgang des Kiesel­ gels gestoppt wird, hierauf der Druck in dem ersten Kieselgelbehälter ab­ sinkt und die Ventile zwischen den Rohren des Rohrwärmetauschers und dem ersten Kieselgelbehälter geöffnet werden, worauf der Dampf aus den Rohren des Rohrwärmetauschers strömt und das Kieselgel in dem ersten Kieselgelbehälter diesen Dampf aufnimmt und als Flüssigkeit speichert, hiernach dann nach einer bestimmten Zeit eine Sättigung des Kieselgels in dem ersten Kieselgelbehälter eintritt, worauf sich hierin die Temperatur erhöht und der Massenstrom des Dampfes geringer wird.D) Cold water is through the first heat exchanger in the first Kie gel container passed, whereupon in this first silica gel container a possibly there the desorption process of the pebble still taking place at this time gel is stopped, then the pressure in the first silica gel container sinks and the valves between the tubes of the tube heat exchanger and the first silica gel container are opened, whereupon the steam from the Tubes of the tube heat exchanger flows and the silica gel in the first Silica gel container absorbs this vapor and stores it as a liquid, then after a certain time a saturation of the silica gel in  the first silica gel container occurs, whereupon the temperature increased and the mass flow of steam is reduced.

Hierauf werden wiederum die beiden oben mit A und B bezeichneten Ver­ fahrensschritte parallel zueinander, d. h. gleichzeitig nebenläufig ausge­ führt und hierauf wieder die oben mit C und D bezeichneten Verfahrens­ schritte parallel zueinander und immer so weiter fort.Then again the two Ver designated A and B above steps parallel to each other, d. H. concurrently out leads and then again the procedures designated above with C and D. steps parallel to each other and so on.

Eine Ausführungsform des Verfahrens nach der vorliegenden Erfindung ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß sich die Ventile zwischen den Rohren (des Rohrwärmetauschers und dem ersten Kieselgelbehälter bzw. dem zweiten Kieselgelbehälter) in den jeweiligen Verfahrensschritten auto­ matisch öffnen bzw. schließen.One embodiment of the method according to the present invention is characterized in that the valves between the Tubes (of the tube heat exchanger and the first silica gel container or the second silica gel container) auto in the respective process steps open or close automatically.

Eine weitere Ausführungsform des Verfahrens nach der vorliegenden Erfin­ dung ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß evtl. überschüssiges Wasser, welches in dem ersten Kieselgelbehälter oder dem zweiten Kiesel­ gelbehälter anfällt am Boden des jeweiligen Kieselgelbehälters gesammelt wird und von dort mittels weiterer Pumpen dem Kondensator zugeführt wird.Another embodiment of the method according to the present invention manure according to the invention is characterized in that any excess Water contained in the first silica gel container or the second silica Gel container accumulates at the bottom of the respective silica gel container and is fed from there to the condenser by means of further pumps becomes.

Zur Durchführung des Verfahrens nach der vorliegenden Erfindung ist eine Vorrichtung vorgesehen, die erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet ist, daß ein erster Kieselgelbehälter mit darin befindlichem Kieselgel, mit einer ersten Klappe oder mehreren ersten Klappen und einem ersten Wärmetau­ scher, sowie mindestens ein weiterer, ein zweiter Kieselgelbehälter mit darin befindlichem Kieselgel, mit einer zweiten Klappe oder mehreren zwei­ ten Klappen und einem zweiten Wärmetauscher, und ein Wärmetauscher, vorzugsweise ein Rohrwärmetauscher mit Rohren, vor oder hinter der Gast­ urbine, ein Kondensator und Ventile, die zwischen den Rohren des Rohr­ wärmetauschers und den Kieselgelbehältern liegen und vorzugsweise dampf­ und/oder luftdicht ausgeführt sind, vorgesehen sind.To carry out the method according to the present invention is a Device provided, which is characterized according to the invention, that a first silica gel container with silica gel inside, with a first flap or several first flaps and a first heat rope shear, as well as at least one other, a second silica gel container silica gel contained therein, with a second flap or two or more flaps and a second heat exchanger, and a heat exchanger, preferably a tube heat exchanger with tubes, in front of or behind the guest urbine, a condenser and valves between the pipes of the pipe heat exchanger and the silica gel containers and preferably steam and / or airtight are provided.

Vorzugsweise sind die Ventile zwischen den Rohren des Rohrwärmetau­ schers und den Kieselgelbehältern als ein oder mehrere Lochbleche, vor­ zugsweise als Schieber, ausgeführt, welche über die jeweils mit einer Dich­ tung versehenen Rohrmündungen der Rohre des Rohrwärmetauschers so verschoben werden, daß im geöffneten Zustand die Löcher des jeweiligen Lochblechs über die Rohröffnungen zu stehen kommen.Preferably, the valves between the tubes of the tube heat rope schers and the silica gel containers as one or more perforated sheets preferably as a slider, which each with a you tion provided pipe mouths of the tubes of the tube heat exchanger so be moved that the holes of the respective in the open state  Perforated plate come to stand over the pipe openings.

Eine Ausführungsform der Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach der vorliegenden Erfindung ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeich­ net, daß die Ventile zwischen den Rohren des Rohrwärmetauschers und den Kieselgelbehältern als eine oder mehrere Klappen ausgeführt sind, die die Druckdifferenz zwischen dem jeweiligen Kieselgelbehälter und den Rohren des Rohrwärmetauschers zum automatischen Öffnen bzw. Schließen und/oder zur Dichtung ausnutzen.An embodiment of the device for performing the method according to the present invention is characterized according to the invention net that the valves between the tubes of the tube heat exchanger and the Silica gel containers are designed as one or more flaps that the Pressure difference between the respective silica gel container and the tubes of the tube heat exchanger for automatic opening or closing and / or use for sealing.

Eine weitere Ausführungsform einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach der vorliegenden Erfindung ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß weitere Pumpen vorgesehen sind, die evtl. sich am Boden der Kieselgelbehälter sammelndes überschüssiges Wasser wieder dem Kondensator zuführen.Another embodiment of a device for performing the The method according to the present invention is thereby according to the invention characterized in that further pumps are provided, which may be on Bottom of the silica gel container collecting excess water again Feed the condenser.

Das Verfahren nach der vorliegenden Erfindung und die Vorrichtung zu seiner Durchführung erlauben es mit geringen Aufwand die Ansauglufttem­ peraturen der Gasturbinen so zu senken, daß nach der vorliegenden Erfin­ dung ein erheblicher Zugewinn an Energieerzeugung und an zur Verfügung stehender Leistung erzielt werden kann.The method according to the present invention and the device its implementation allow the intake air tem with little effort to reduce the gas turbine temperatures so that according to the present invention a significant increase in energy production and available standing performance can be achieved.

Dies gilt vor allem in den Ländern, in denen hohe Umgebungstemperaturen herrschen. Ein ganz besonderer Vorteil der vorliegenden Erfindung liegt insbesondere in der Tatsache begründet, daß hier Stoff- und Energieströ­ me, welche ohnehin unterhalten werden müssen aber nicht vollständig genutzt werden, zur Leistungssteigerung ausgenutzt werden.This is especially true in the countries where high ambient temperatures to rule. A very special advantage of the present invention lies in particular based on the fact that material and energy flows me, which anyway have to be maintained but not completely be used to increase performance.

Darüberhinaus liegen die zur Vorkühlung der Luft benötigten Anlagen in ihren Investitionskosten, bezogen auf die durch die vorliegende Erfindung zusätzlich mögliche Leistung, weit unter den spezifischen Investitionsko­ sten sonstiger heutiger Kraftwerke.In addition, the systems required for pre-cooling the air are in their investment cost based on that of the present invention additional possible performance, far below the specific investment cost most of today's power plants.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel besprochen und anhand der beigefügten Zeichnung erläutert. In dieser zeigtIn the following an embodiment is discussed and based on the attached drawing explained. In this shows

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform einer Kühlvor­ richtung nach der vorliegenden Erfindung. Fig. 1 is a schematic representation of an embodiment of a cooling device according to the present invention.

In Fig. 1 ist eine schematische Darstellung einer Ausführungsform einer Kühlvorrichtung zur Kühlung der Turbinenansaugluft in Kraftwerken nach der vorliegenden Erfindung zu sehen. Im einzelnen sind hier vorgesehen: ein erster Kieselgelbehälter (2) mit darin befindlichem Kieselgel (9), mit einer ersten Klappe (4) oder mehreren ersten Klappen und einem ersten Wärmetauscher (10), ein zweiter Kieselgelbehälter (5) mit darin befindlichem Kieselgel (9), mit einer zweiten Klappe (7) oder mehreren zweiten Klappen und einem zweiten Wärmetauscher (11), ein Wärmetauscher, vorzugsweise ein Rohrwärmetauscher mit Rohren (1), vor oder hinter der Gasturbine, ein Kondensator (8), Ventile (3, 6), die zwischen den Rohren (1) des Rohrwärme­ tauschers und den Kieselgelbehältern (2, 5) liegen und vorzugsweise dampf­ und/oder luftdicht ausgeführt sind. Die Ventile (6) zwischen den Rohren (1) des Rohrwärmetauschers und dem zweiten Kieselgelbehälter (5) sind als Lochblech, vorzugsweise als Schieber (6), ausgeführt, welcher über die je­ weils mit einer Dichtung versehenen Rohrmündungen der Rohre (1) des Rohrwärmetauschers so verschoben wird, daß im geöffneten Zustand die Löcher des jeweiligen Lochblechs über die Rohröffnungen zu stehen kom­ men. Die Ventile (3) zwischen den Rohren (1) des Rohrwärmetauschers und dem ersten Kieselgelbehälter (2) sind als Klappen ausgeführt, die die Druckdifferenz zwischen dem ersten Kieselgelbehälter (2) und den Rohren (1) des Rohrwärmetauschers zum automatischen Öffnen bzw. Schließen und/ oder zur Dichtung ausnutzen. Zusätzlich sind weitere Pumpen (13) vorgese­ hen, die evtl. sich am Boden der Kieselgelbehälter (2, 5) sammelndes über­ schüssiges Wasser wieder dem Kondensator (8) zuführen.In Fig. 1 is seen a cooler for cooling the Turbinenansaugluft in power plants according to the present invention, a schematic representation of an embodiment. The following are provided in detail: a first silica gel container ( 2 ) with a silica gel ( 9 ) located therein, with a first flap ( 4 ) or several first flaps and a first heat exchanger ( 10 ), a second silica gel container ( 5 ) with a silica gel located therein ( 9 ), with a second flap ( 7 ) or several second flaps and a second heat exchanger ( 11 ), a heat exchanger, preferably a tube heat exchanger with tubes ( 1 ), in front of or behind the gas turbine, a condenser ( 8 ), valves ( 3 , 6 ), which are located between the tubes ( 1 ) of the tube heat exchanger and the silica gel containers ( 2 , 5 ) and are preferably designed to be steam and / or airtight. The valves ( 6 ) between the tubes ( 1 ) of the tube heat exchanger and the second silica gel container ( 5 ) are designed as a perforated plate, preferably as a slide ( 6 ), which is provided over the respective tube mouths of the tubes ( 1 ) of the tube heat exchanger with a seal is moved so that in the open state the holes of the respective perforated plate come to stand over the pipe openings. The valves ( 3 ) between the tubes ( 1 ) of the tube heat exchanger and the first silica gel container ( 2 ) are designed as flaps, which the pressure difference between the first silica gel container ( 2 ) and the tubes ( 1 ) of the tube heat exchanger for automatic opening or closing and / or use for sealing. In addition, other pumps ( 13 ) are provided, which may collect on the bottom of the silica gel containers ( 2 , 5 ) and feed them to the condenser ( 8 ) via excess water.

Claims (12)

1. Verfahren zur Steigerung der elektrischen Leistung und/oder des Wir­ kungsgrades von Gasturbinenkraftwerken oder Gas- und Dampfturbinen­ kraftwerken (GuD-Prozeß), dadurch gekennzeichnet,
  • a) daß zunächst innerhalb der Rohre (1) eines Rohrwärmetauschers, vor­ zugsweise mittels einer Vakuumpumpe ein sehr niedriger Druck erzeugt wird,
  • b) daß dann Kondensat aus einem Kondensator (8) in die Rohre (1), vor­ zugsweise mittels Pumpen (12) gebracht wird,
  • c) daß dann das Kondensat in den Rohren (1) bei niedriger Temperatur ver­ dampft,
  • d) daß dann der Dampf über Ventile (3) einem ersten Kieselgelbehälter (2) zugeführt wird, so daß das darin befindliche noch ungesättigte Kieselgel (9) diesen Dampf aufnimmt und als Flüssigkeit speichert.
  • e) daß dann nach einer bestimmten Zeit eine Sättigung des Kieselgels (9) in dem ersten Kieselgelbehälter (2) eintritt, worauf sich hierin die Tempe­ ratur erhöht und der Massenstrom des Dampfes geringer wird.
  • f) daß dann die beiden folgenden mit f1) und f2) bezeichneten Verfahrens­ schritte parallel zueinander, d. h. gleichzeitig nebenläufig ausgeführt wer­ den:
  • f1) daß dann heißes Wasser oder Dampf (z. B. <70°C), welches vor­ zugsweise durch einen zusätzlichen Wärmetauscher (zusätzliche Rohrreihen) im Abgaskessel einer GuD Anlage oder einer Gasturbinenanlage erzeugt wird, durch einen ersten Wärmetauscher (10) in den ersten Kieselgelbehäl­ ter (2) geleitet werden,
1. A method for increasing the electrical power and / or the efficiency of gas turbine power plants or gas and steam turbine power plants (combined cycle process), characterized in that
  • a) that a very low pressure is first generated inside the tubes ( 1 ) of a tube heat exchanger, preferably by means of a vacuum pump,
  • b) that condensate from a condenser ( 8 ) is then brought into the pipes ( 1 ), preferably by means of pumps ( 12 ),
  • c) that the condensate in the tubes ( 1 ) then evaporates at low temperature,
  • d) that the steam is then fed via valves ( 3 ) to a first silica gel container ( 2 ) so that the still unsaturated silica gel ( 9 ) contained therein absorbs this vapor and stores it as a liquid.
  • e) that then, after a certain time, a saturation of the silica gel ( 9 ) occurs in the first silica gel container ( 2 ), whereupon the temperature increases therein and the mass flow of the steam becomes lower.
  • f) that the two following process steps designated f1) and f2) are then carried out parallel to one another, ie simultaneously at the same time:
  • f1) that then hot water or steam (z. B. <70 ° C), which is preferably generated by an additional heat exchanger (additional rows of pipes) in the exhaust gas boiler of a combined cycle plant or a gas turbine system, by a first heat exchanger ( 10 ) in the first silica gel container ( 2 ) are passed,
worauf dies zu einer Desorption des Kieselgels (9) führt,
worauf der Druck in dem ersten Kieselgelbehälter (2) ansteigt,
worauf die Ventile (3) zwischen den Rohren (1) des Rohrwärmetauschers und dem ersten Kieselgelbehälter (2) geschlossen werden,
worauf sich eine erste Klappe (4) zum Kondensator (8) hin öffnet, durch die der Dampf vom ersten Kieselgelbehälter (2) hin zum Kondensator (8) hinübertritt, welcher mit Kühlwasser beaufschlagt wird,
worauf der Dampf am Kondensator (8) kondensiert und als Wasser wiederum mittels Pumpen (12) in die Rohre (1) des Rohrwärmetauschers verbracht wird.
  • f2) daß dann kaltes Wasser durch einen zweiten Wärmetauscher (11) in ei­ nen zweiten Kieselgelbehälter (5) geleitet wird,
whereupon this leads to desorption of the silica gel ( 9 ),
whereupon the pressure in the first silica gel container ( 2 ) increases,
whereupon the valves ( 3 ) between the tubes ( 1 ) of the tube heat exchanger and the first silica gel container ( 2 ) are closed,
whereupon a first flap ( 4 ) opens towards the condenser ( 8 ) through which the steam passes from the first silica gel container ( 2 ) to the condenser ( 8 ), which is acted upon by cooling water,
whereupon the steam condenses on the condenser ( 8 ) and in turn is brought into the tubes ( 1 ) of the tube heat exchanger by means of pumps ( 12 ).
  • f2) that cold water is then passed through a second heat exchanger ( 11 ) into a second silica gel container ( 5 ),
worauf in diesem zweiten Kieselgelbehälter (5) ein evtl. dort noch zu die­ sem Zeitpunkt ablaufender Desorptionsvorgang des Kieselgels (9) gestoppt wird,
worauf der Druck in dem zweiten Kieselgelbehälter (5) absinkt,
worauf die Ventile (6) zwischen den Rohren (1) des Rohrwärmetauschers und dem zweiten Kieselgelbehälter (5) geöffnet werden,
worauf der Dampf aus den Rohren (1) des Rohrwärmetauschers strömt und das Kieselgel (9) in dem zweiten Kieselgelbehälter (5) diesen Dampf auf­ nimmt und als Flüssigkeit speichert,
worauf dann nach einer bestimmten Zeit eine Sättigung des Kieselgels (9) in dem zweiten Kieselgelbehälter (5) eintritt, worauf sich hierin die Tempe­ ratur erhöht und der Massenstrom des Dampfes geringer wird.
  • g) daß dann nach der Ausführung des Verfahrensschrittes f) bestehend aus der parallelen Ausführung der Verfahrensschritte f1) und f2), das Verfah­ ren mit den beiden folgenden mit g1) und g2) bezeichneten Verfahrens­ schritten parallel zueinander, d. h. gleichzeitig nebenläufig fortgesetzt wird:
  • g1) daß dann heißes Wasser oder Dampf durch den zweiten Wärmetauscher (11) in den zweiten Kieselgelbehälter (5) geleitet werden,
whereupon in this second silica gel container ( 5 ) any desorption process of the silica gel ( 9 ) that is still running at this time is stopped,
whereupon the pressure in the second silica gel container ( 5 ) drops,
whereupon the valves ( 6 ) between the tubes ( 1 ) of the tube heat exchanger and the second silica gel container ( 5 ) are opened,
whereupon the steam flows out of the tubes ( 1 ) of the tube heat exchanger and the silica gel ( 9 ) in the second silica gel container ( 5 ) absorbs this vapor and stores it as a liquid,
then, after a certain time, a saturation of the silica gel ( 9 ) occurs in the second silica gel container ( 5 ), whereupon the temperature rises and the mass flow of the steam decreases.
  • g) that after the execution of process step f) consisting of the parallel execution of process steps f1) and f2), the procedure with the following two process steps designated g1) and g2) is continued in parallel to one another, that is to say at the same time continues:
  • g1) that hot water or steam are then passed through the second heat exchanger ( 11 ) into the second silica gel container ( 5 ),
worauf dies zu einer Desorption des Kieselgels (9) führt,
worauf der Druck in dem zweiten Kieselgelbehälter (5) ansteigt,
worauf die Ventile (6) zwischen den Rohren (1) des Rohrwärmetauschers und dem zweiten Kieselgelbehälter (5) geschlossen werden,
worauf sich eine zweite Klappe (7) zum Kondensator (8) hin öffnet, durch die der Dampf vom zweiten Kieselgelbehälter (5) hin zum Kondensator (8) hinübertritt, welcher mit Kühlwasser beaufschlagt wird,
worauf der Dampf am Kondensator (8) kondensiert und als Wasser wiederum mittels Pumpen (12) in die Rohre (1) des Rohrwärmetauschers verbracht wird.
  • g2) daß dann kalt es Wasser durch den ersten Wärmetauscher (10) in den ersten Kieselgelbehälter (2) geleitet wird,
whereupon this leads to desorption of the silica gel ( 9 ),
whereupon the pressure in the second silica gel container ( 5 ) increases,
whereupon the valves ( 6 ) between the tubes ( 1 ) of the tube heat exchanger and the second silica gel container ( 5 ) are closed,
whereupon a second flap ( 7 ) opens towards the condenser ( 8 ) through which the steam passes from the second silica gel container ( 5 ) to the condenser ( 8 ), which is acted upon by cooling water,
whereupon the steam condenses on the condenser ( 8 ) and is again brought into the tubes ( 1 ) of the tube heat exchanger by means of pumps ( 12 ) as water.
  • g2) that cold water is then passed through the first heat exchanger ( 10 ) into the first silica gel container ( 2 ),
worauf in diesem ersten Kieselgelbehälter (2) ein evtl. dort noch zu diesem Zeitpunkt ablaufender Desorptionsvorgang des Kieselgels (9) gestoppt wird,
worauf der Druck in dem ersten Kieselgelbehälter (2) absinkt,
worauf die Ventile (3) zwischen den Rohren (1) des Rohrwärmetauschers und dem ersten Kieselgelbehälter (2) geöffnet werden,
worauf der Dampf aus den Rohren (1) des Rohrwärmetauschers strömt und das Kieselgel (9) in dem ersten Kieselgelbehälter (2) diesen Dampf aufnimmt und als Flüssigkeit speichert,
worauf dann nach einer bestimmten Zeit eine Sättigung des Kieselgels (9) in dem ersten Kieselgelbehälter (2) eintritt, worauf sich hierin die Tempe­ ratur erhöht und der Massenstrom des Dampfes geringer wird.
  • h) daß dann nach der Ausführung des Verfahrensschrittes g) bestehend aus der parallelen Ausführung der Verfahrensschritte g1) und g2) das Verfah­ ren mit dem Verfahrensschritt f), wie bereits oben angeführt fortgesetzt wird.
whereupon in this first silica gel container ( 2 ) any desorption process of the silica gel ( 9 ) that is still running at this point in time is stopped,
whereupon the pressure in the first silica gel container ( 2 ) drops,
whereupon the valves ( 3 ) between the tubes ( 1 ) of the tube heat exchanger and the first silica gel container ( 2 ) are opened,
whereupon the steam flows out of the tubes ( 1 ) of the tube heat exchanger and the silica gel ( 9 ) in the first silica gel container ( 2 ) absorbs this vapor and stores it as a liquid,
then, after a certain time, a saturation of the silica gel ( 9 ) occurs in the first silica gel container ( 2 ), whereupon the temperature rises and the mass flow of the steam decreases.
  • h) that then after the execution of process step g) consisting of the parallel execution of process steps g1) and g2), the process with process step f) is continued, as already mentioned above.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Venti­ le (3, 6) zwischen den Rohren (1) des Rohrwärmetauschers und dem ersten Kieselgelbehälter (2) bzw. dem zweiten Kieselgelbehälter (5) in den Verfah­ rensschritten f1), f2), g1) und g2) automatisch öffnen bzw. schließen.2. The method according to claim 1, characterized in that the Venti le ( 3 , 6 ) between the tubes ( 1 ) of the tube heat exchanger and the first silica gel container ( 2 ) or the second silica gel container ( 5 ) in the procedural steps f1), f2), g1) and g2) open or close automatically. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß evtl. überschüssiges Wasser, welches in dem ersten Kieselgelbehälter (2) oder dem zweiten Kieselgelbehälter (5) anfällt am Boden des jeweiligen Kiesel­ gelbehälters gesammelt wird und von dort mittels weiterer Pumpen (13) dem Kondensator (8) zugeführt wird.3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that any excess water which accumulates in the first silica gel container ( 2 ) or the second silica gel container ( 5 ) is collected at the bottom of the respective silica gel container and from there by means of further pumps ( 13 ) is fed to the capacitor ( 8 ). 4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
  • a) ein erster Kieselgelbehälter (2) mit darin befindlichem Kieselgel (9), mit einer ersten Klappe (4) oder mehreren ersten Klappen und einem ersten Wärmetauscher (10),
  • b) ein zweiter Kieselgelbehälter (5) mit darin befindlichem Kieselgel (9), mit einer zweiten Klappe (7) oder mehreren zweiten Klappen und einem zweiten Wärmetauscher (11),
  • c) ein Wärmetauscher, vorzugsweise ein Rohrwärmetauscher mit Rohren (i), vor oder hinter der Gasturbine,
  • d) ein Kondensator (8),
  • e) Ventile (3, 6), die zwischen den Rohren (1) des Rohrwärmetauschers und den Kieselgelbehältern (2, 5) liegen und vorzugsweise dampf- und/oder luftdicht ausgeführt sind,
4. Apparatus for performing the method according to claim 1, characterized in that
  • a) a first silica gel container ( 2 ) with silica gel ( 9 ) therein, with a first flap ( 4 ) or several first flaps and a first heat exchanger ( 10 ),
  • b) a second silica gel container ( 5 ) with silica gel ( 9 ) therein, with a second flap ( 7 ) or several second flaps and a second heat exchanger ( 11 ),
  • c) a heat exchanger, preferably a tube heat exchanger with tubes (i), in front of or behind the gas turbine,
  • d) a capacitor ( 8 ),
  • e) valves ( 3 , 6 ) which are located between the tubes ( 1 ) of the tube heat exchanger and the silica gel containers ( 2 , 5 ) and are preferably made vapor and / or airtight,
vorgesehen sind.are provided. 5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventile (3, 6) zwischen den Rohren (1) des Rohrwärmetauschers und den Kieselgel­ behältern (2, 5) als ein oder mehrere Lochbleche, vorzugsweise als Schie­ ber, ausgeführt sind, welche über die jeweils mit einer Dichtung versehe­ nen Rohrmündungen der Rohre (1) des Rohrwärmetauschers so verschoben werden, daß im geöffneten Zustand die Löcher des jeweiligen Lochblechs über die Rohröffnungen zu stehen kommen.5. The device according to claim 4, characterized in that the valves ( 3 , 6 ) between the tubes ( 1 ) of the tube heat exchanger and the silica gel containers ( 2 , 5 ) as one or more perforated plates, preferably as slide, are executed, which over the each provided with a seal NEN pipe mouths of the tubes ( 1 ) of the tube heat exchanger are moved so that the holes of the respective perforated plate come to stand on the pipe openings in the open state. 6. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventile (3, 6) zwischen den Rohren (1) des Rohrwärmetauschers und den Kieselgel­ behältern (2, 5) als eine oder mehrere Klappen ausgeführt sind, die die Druckdifferenz zwischen dem jeweiligen Kieselgelbehälter (2, 5) und den Rohren (1) des Rohrwärmetauschers zum automatischen Öffnen bzw. Schließen und/oder zur Dichtung ausmutzen.6. The device according to claim 4, characterized in that the valves ( 3 , 6 ) between the tubes ( 1 ) of the tube heat exchanger and the silica gel container ( 2 , 5 ) are designed as one or more flaps, which the pressure difference between the respective silica gel container ( 2 , 5 ) and the tubes ( 1 ) of the tube heat exchanger for automatic opening or closing and / or for sealing. 7. Vorrichtung nach Anspruch 4, 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß weitere Pumpen (13) vorgesehen sind, die evtl. sich am Boden der Kiesel­ gelbehälter (2, 5) sammelndes überschüssiges Wasser wieder dem Kondensa­ tor (8) zuführen.7. Apparatus according to claim 4, 5 or 6, characterized in that further pumps ( 13 ) are provided, which may be at the bottom of the pebble gel container ( 2 , 5 ) collecting excess water again the condenser gate ( 8 ).
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