DE19652349A1 - Combined gas and steam turbine power plant - Google Patents
Combined gas and steam turbine power plantInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Kombi-Anlage aus Gas- und Dampfturbine zur Stromerzeugung oder gekoppelter Strom- und Wärmeerzeugung.The invention relates to a combination system comprising a gas and steam turbine for generating electricity or coupled power and heat generation.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit optimalem Wirkungsgrad in eine Kombi- Anlage aus Gas- und Dampfturbine Solarwärme und/oder Niedertemperaturwärme einzubin den, um den Erdgas- oder Heizölverbrauch der Gasturbine zu reduzieren.The invention is based on the object, with optimum efficiency in a combination Installation of gas and steam turbine solar heat and / or low temperature heat to reduce the natural gas or heating oil consumption of the gas turbine.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch folgende Merkmale gelöst:
This object is achieved according to the invention by the following features:
- a) Im Verdichter der Gasturbine wird nur geringfügig mehr Luft verdichtet als zur stöchiometrischen Verbrennung des Gasturbinenbrennstoffes erforderlich ist, was die Verdichterleistung reduziert;a) Only slightly more air is compressed in the compressor of the gas turbine than for stoichiometric combustion of the gas turbine fuel is required, which is the Compressor capacity reduced;
- b) nach dieser Verdichtung und während der Zufuhr von Solarwärme z. B. in Parabolrin nenabsorbern und/oder der Zufuhr von Niedertemperaturwärme über Wärmetauscher an die verdichtete Luft wird zumindest einmal, in einer vorteilhaften Ausgestaltung aber auch mehrfach hintereinander Wasser und/oder Kondensat eingespritzt, so daß eine möglichst niedrige mittlere Temperatur eingehalten wird, um möglichst viel Wärme bei niedriger Temperatur, nämlich entsprechend dem Partialdruck des Wasser dampfes in der verdichteten Luft, einkoppeln zu können;b) after this compression and during the supply of solar heat z. B. in parabolic absorbers and / or the supply of low temperature heat via heat exchangers to the compressed air at least once, in an advantageous embodiment but also water and / or condensate injected several times in succession, so that the lowest possible mean temperature is maintained to as much as possible Heat at low temperature, namely according to the partial pressure of the water vapor in the compressed air to be able to couple;
- c) nachdem soviel Wasser und/oder Kondensat eingespritzt wurde, daß der Luft-Wasser dampf-Massenstrom ausreicht, bei nahezu stöchiometrischer Verbrennung die zulässi ge Gasturbineneintrittstemperatur einzuhalten, wird ein Temperaturanstieg über die dem Wasserdampfpartialdruck entsprechende Sattdampftemperatur des verdichteten Luft-Wasserdampfgemisches durch Zufuhr von Solar- und/oder Niedertemperaturwär me zugelassen;c) after so much water and / or condensate has been injected that the air-water steam mass flow is sufficient, with almost stoichiometric combustion the permissible To maintain ge gas turbine inlet temperature, a temperature rise above the the saturated steam temperature of the compressed corresponding to the water vapor partial pressure Air-water vapor mixture by supplying solar and / or low temperature heat me approved;
- d) für die Regelung der Gasturbineneintrittstemperatur bei plötzlichem vorübergehenden Ausfall der Solarwärme, z. B. durch Wolken, und/oder Niedertemperaturwärme werden die Wasser- und/oder Kondensateinspritzungen und der Luftüberschuß verwendet.d) for the regulation of the gas turbine inlet temperature in the event of a sudden transient Failure of solar heat, e.g. B. by clouds, and / or low temperature heat the water and / or condensate injections and excess air are used.
Um die Verdichterleistung weiter zu reduzieren ist es vorteilhaft, wenn die Luft in einem oder mehreren Zwischenkühlern, in denen Wärme an Wasser und/oder Kondensat übertragen wird, und/oder durch direkte Einspritzung von Wasser bzw. Kondensat über Leitschaufeln und/oder Laufschaufeln und/oder Gehäuse und/oder zwischen den Verdichterstufen liegenden Einspritzungen gekühlt wird.In order to further reduce the compressor capacity, it is advantageous if the air is in one or several intercoolers in which heat is transferred to water and / or condensate is, and / or by direct injection of water or condensate via guide vanes and / or moving blades and / or housing and / or lying between the compressor stages Injections is cooled.
Falls kein Wasser vorhanden ist und zur weiteren Erhöhung des Wirkungsgrades ist es vorteilhaft, wenn in dem nach der Gasturbine geschalteten Abhitzedampferzeuger mit einer oder mehreren Druckstufen, in denen Wasser für die Dampfturbinen vorgewärmt, verdampft und überhitzt wird, das Abgas aus der Gasturbine, das aus Stickstoff, Wasserdampf, CO2 und nur geringen Anteilen O2 und anderen Gasen wie Argon etc. besteht, soweit abgekühlt wird, daß das für die Kühlung und die Erhöhung des Luftmassenstroms benötigte Kondensat ausfällt; in dem Abhitzedampferzeuger sind dann Vorrichtungen zur Abscheidung und Sammlung vorzusehen; ferner muß dann das Kondensat gereinigt und mittels einer Pumpe auf dem erforderli chen Druck gebracht werden.If there is no water and to further increase the efficiency, it is advantageous if in the waste heat steam generator connected downstream of the gas turbine with one or more pressure stages in which water for the steam turbines is preheated, evaporated and superheated, the exhaust gas from the gas turbine, which comes from Nitrogen, water vapor, CO 2 and only small amounts of O 2 and other gases such as argon etc. exist, provided that the cooling takes place so that the condensate required for cooling and increasing the air mass flow fails; Devices for separation and collection are then to be provided in the heat recovery steam generator; Furthermore, the condensate must then be cleaned and brought to the required pressure by means of a pump.
Im Falle von Wärmeauskopplung für Heizzwecke ist es zweckmäßig, wenn ein Teil oder die gesamte Aufheizung des Heizwassers durch Abkühlung des Abgases nach dem Abhitzedamp ferzeuger insbesondere auch während des Kondensatanfalls erfolgt.In the case of heat extraction for heating purposes, it is useful if a part or the total heating of the heating water by cooling the exhaust gas after the heat recovery steam Remote generator takes place in particular during the accumulation of condensate.
Für die Regelung des Abhitzedampferzeugers bei plötzlichem vorübergehenden Ausfall der Solar und/oder Niedertemperaturwärme und für Verbrauchsspitzen bei Betrieb ohne Solar- oder Niedertemperaturwärme ist es zweckmäßig, wenn eine Nachfeuerung zwischen Gastur binenaustritt und Abhitzedampferzeugereintritt vorgesehen wird.For the control of the heat recovery steam generator in the event of a sudden temporary failure of the Solar and / or low temperature heat and for consumption peaks when operating without solar or low-temperature heat, it is expedient if there is a re-firing between gas doors line exit and heat recovery steam generator inlet is provided.
Falls ansonsten der Gegendruck für die Gasturbine zu hoch wird bzw. der Wirkungsgrad dadurch gesteigert werden kann, ist es zweckmäßig, wenn das weitgehend trockene Abgas mit einem Saugzuggebläse zum Schornstein gefördert wird.If the back pressure for the gas turbine is otherwise too high or the efficiency can be increased, it is appropriate if the largely dry exhaust gas is conveyed to the chimney with a suction fan.
Für die Kühlung der Gasturbine ist es vorteilhaft, einen Teilstrom des Luft(Wasserdampf gemisches unmittelbar nach der in Strömungsrichtung des Luft/Wasserdampfgemisches letzten Kondensateinspritzung, also vor einem Temperaturanstieg zu verwenden, weil dadurch auch möglichst viel Wasserdampf zur Kühlung genutzt wird.For cooling the gas turbine, it is advantageous to use a partial flow of air (water vapor mixture immediately after in the direction of flow of the air / water vapor mixture last condensate injection, that is to say before a temperature rise, because of this as much water vapor as possible is used for cooling.
Da eine Stabilisierungsflamme Luft mit möglichst viel Sauerstoff benötigt, ist es zweckmä ßig, dafür einen Teilstrom der Luft unmittelbar nach dem Verdichter abzuzweigen.Since a stabilizing flame requires air with as much oxygen as possible, it is advisable ßig to branch off a partial flow of air immediately after the compressor.
Um ohne Solar- bzw. Niedertemperaturwärme die volle Leistung abgeben zu können, ist es zweckmäßig, einen 2. Verdichter über eine Kupplung zuzuschalten.In order to be able to deliver full power without solar or low-temperature heat, it is It is advisable to connect a second compressor via a clutch.
Wenn genügend anderes Wasser, das auch mit brennbaren Inhaltsstoffen verschmutzt sein kann, zur Verfügung steht, ist es zweckmäßig, einen Teil oder das Kondensat ganz zu ersetzen.If enough other water that is also contaminated with flammable ingredients can, is available, it is advisable to partially or completely the condensate replace.
Es ist zweckmäßig, einen geringfügigen Anstieg der Temperatur des Luft-Wasserdampf gemisches über die dem Wasserdampfpartialdruck vor der nächsten Einspritzung entsprechen de Sattdampftemperatur zuzulassen und die Differenz dieser Temperaturen zur Regelung des Einspritzstromes des Wassers und/oder Kondensates in die verdichtete Verbrennungsluft zu verwenden. It is advisable to slightly increase the temperature of the air-water vapor Mixtures that correspond to the water vapor partial pressure before the next injection de saturated steam temperature and the difference of these temperatures to regulate the Injection flow of water and / or condensate into the compressed combustion air use.
Erfindungsgemäß wird die Solarwärme und/oder Niedertemperaturwärme in der Art in eine Kombianlage aus Gas- und Dampfturbine eingebunden, in der diese Einbindung den An lagenwirkungsgrad am meisten erhöht; dies geschieht dadurch , daß durch die Solarwärme und/oder Niedertemperaturwärme Wasser und/oder Kondensat, das der Verbrennungsluft der Gasturbine zugemischt wird, bei einer Temperatur entsprechend dem Partialdruck des Wasserdampfes verdampft wird, wobei dieses Kondensat bei der Abkühlung der Abgase bei relativ hoher Temperatur ausfällt, weil im Abgas Wasserdampf in höherer Konzentration enthalten ist als bei üblichen Gas-Dampfturbinenkombianlagen, bei denen ein erhöhter Luftüberschuß verwendet wird, um die maximal zulässige Gasturbineneintrittstemperatur einzustellen.According to the solar heat and / or low-temperature heat in the way in one Combined system of gas and steam turbine integrated, in which this integration the An layer efficiency most increased; this happens because of the solar heat and / or low temperature heat water and / or condensate that the combustion air of the Gas turbine is admixed at a temperature corresponding to the partial pressure of the Water vapor is evaporated, this condensate when cooling the exhaust gases relatively high temperature, because water vapor in the exhaust gas in higher concentration is included than in conventional gas-steam turbine combination plants, in which an increased Excess air is used to reach the maximum allowable gas turbine inlet temperature adjust.
Durch die erfindungsgemäße Anlage werden die dem bisherigen Kombianlagen anhaftenden Nachteile verringert, nämlich thermodynamisch ungünstig viel Luft verdichten zu müssen, um die zulässige Gasturbineneintrittstemperatur einzuhalten. Statt dessen wird das Wasser und/oder Kondensat auf erhöhten Druck gebracht, was mit wesentlich weniger Energie bzw. Leistung verbunden ist. Die Leistungsabgabe der erfindungsgemäßen Kombianlage wird durch die Verringerung der Luftverdichterleistung stark erhöht. Ferner wird durch die Einbin dung von Solar- und/oder Niedertemperaturwärme zum Verdampfen des Wassers und/oder Kondensats und zur Vorwärmung des Luft-Wasserdampf-Gemisches zusätzlich Gasturbinen brennstoff eingespart.The system according to the invention makes the previous combination systems inherent Reduced disadvantages, namely thermodynamically unfavorably to compress a lot of air, to maintain the permissible gas turbine inlet temperature. Instead, the water and / or condensate brought to increased pressure, which with much less energy or Performance is connected. The power output of the combination system according to the invention is greatly increased by reducing the air compressor capacity. Furthermore, by the involvement formation of solar and / or low temperature heat to evaporate the water and / or Condensate and additional gas turbines for preheating the air-water vapor mixture fuel saved.
Erfindungsgemäß wird die Verdichterleistung durch mindestens eine Zwischenkühlung durch Aufwärmung oder Einspritzung von Wasser und/oder Kondensat weiter vermindert, was die Leistungsabgabe der Gasturbine weiter erhöht. Ferner wird das Wasser und/oder Kondensat vor der Solar- bzw. Niedertemperaturwärmeaufnahme oder in einer vorteilhaften Ausgestal tung der Erfindung auch zusätzliche auf mehrere weitere Einspritzstellen verteilt eingespritzt, so daß eine möglichst niedrige Mitteltemperatur entsprechend dem steigenden Partialdruck des Wasserdampfes entsteht und möglichst viel Solar- und/oder Niedertemperaturwärme eingebunden werden kann. Ein Temperaturanstieg über die Sattdampftemperatur entsprechend dem Wasserdampfpartialdruck wird erst zugelassen, wenn der Luft-Wasserdampf-Massen strom ausreicht, daß bei nahstöchiometrischer Verbrennung die zulässige Gasturbineneintritts temperatur nicht überschritten wird.According to the invention, the compressor capacity is achieved by at least one intermediate cooling Warming up or injecting water and / or condensate further diminishes what the Power output of the gas turbine increased further. Furthermore, the water and / or condensate before solar or low-temperature heat absorption or in an advantageous embodiment device of the invention also injected distributed over several further injection points, so that the lowest possible mean temperature corresponding to the increasing partial pressure of water vapor and as much solar and / or low temperature heat as possible can be involved. A rise in temperature above the saturated steam temperature accordingly the water vapor partial pressure is only permitted when the air-water vapor masses current is sufficient that with near-stoichiometric combustion the permissible gas turbine entry temperature is not exceeded.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird das Abgas in dem nach der Gasturbine geschalteten Abhitzekessel so weit abgekühlt, daß das benötigte Kondensat ausfällt. Es kann allerdings auch anderes zur Verfügung stehendes Wasser, das auch mit brennbaren Inhaltsstoffen verschmutzt sein kann, statt des Kondensats verwendet werden. Vor teilhaft kann aus einer erfindungsgemäßen Anlage auch Wärme für Heizzwecke ausgekoppelt werden, wobei der Heizungswärmetauscher insbesondere in dem Temperaturbereich des Kondensatanfalls vorzusehen ist. Die erfindungsgemäße Anlage hat dann Einrichtungen zur Kondensatabscheidung aus dem Abgas und zum Sammeln, Aufbereiten und zur Druck erhöhung des Kondensates.In a further advantageous embodiment of the invention, the exhaust gas in the after Gas turbine switched waste heat boiler cooled so far that the required condensate fails. However, there can also be other available water that also with flammable ingredients may be dirty instead of the condensate. Before Heat for heating purposes can also be partially extracted from a system according to the invention be, the heating heat exchanger in particular in the temperature range of Condensate must be provided. The system according to the invention then has facilities for Separation of condensate from the exhaust gas and for collection, processing and pressure increase in condensate.
Bei üblichen solarthermischen Anlagen oder Anlagen, bei denen Niedertemperaturwärme eingekoppelt wird, verursachen vorüberziehende Wolkenfelder bzw. der Ausfall der Nieder temperaturwärme große Störungen. Bei der erfindungsgemäßen Anlage können diese Störun gen ohne große Probleme durch Veränderung der Wasser- und/oder Kondensateinspritzung, des Luftstromes, Zu- bzw. Abschalten und Regelung einer Nachfeuerung und eines zweiten Verdichters ausgeglichen werden. Auch bei Verbrauchsspitzen und bei Betrieb ohne So larwärme (nachts) und/oder Niedertemperaturwärme werden die oben genannten Regelmög lichkeiten verwendet.In conventional solar thermal systems or systems in which low temperature heat is coupled in, cause passing cloud fields or the failure of the Nieder large temperature disturbances. In the system according to the invention, these disturbances can without major problems by changing the water and / or condensate injection, of the air flow, switching on and off and regulation of an afterfire and a second one Compressor to be compensated. Even during peak consumption and when operating without a sun Lar heat (at night) and / or low temperature heat are the above-mentioned control possibilities used.
Ferner kann es vorteilhaft sein, das trockene Abgas mit einem Saugzuggebläse zum Schorn stein zu fördern, um den Gegendruck der Gasturbine zu vermindern und ihre Leistungs abgabe um mehr als den Leistungsbedarf des Saugzuggebläses zu erhöhen.It may also be advantageous to chimney the dry exhaust gas with an induced draft fan stone to reduce the back pressure of the gas turbine and its performance delivery to increase more than the power requirement of the induced draft fan.
Die Kühlluft für die Gasturbine wird zweckmäßiger Weise nach der letzten Wasser- und/oder Kondensateinspritzung entnommen, weil an dieser Stelle der Wasserdampfgehalt schon maximal ist. Luft für eine eventuell nötige Stabilisierungsflamme wird hingegen zweckmäßi ger Weise unmittelbar nach der letzten Verdichterstufe abgezweigt, weil diese Luft den höchsten Sauerstoffgehalt hat.The cooling air for the gas turbine is expediently after the last water and / or Condensate injection removed because the water vapor content already exists at this point is maximum. However, air for a stabilizing flame that may be necessary is expedient ger branched immediately after the last compressor stage, because this air the has the highest oxygen content.
In der Zeichnung 1 ist eine als Beispiel dienende Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Statt der Parabolrinnen mit Absorberrohren wären beim Einkoppeln von Niedertemperatur wärme Wärmeübertrager vorzusehen. Es zeigen:An exemplary embodiment of the invention is shown in the drawing. Instead of the parabolic troughs with absorber tubes would be when coupling in low temperature provide heat exchangers. Show it:
Fig. 1 eine Solar- und Niedertemperaturwärme-Kombianlage als Blockdiagramm und Fig. 1 is a solar and low temperature heat combination system as a block diagram and
Fig. 2 ein Temperaturdiagramm. Fig. 2 is a temperature diagram.
Über eine erste Verdichterstufe (1) wird Luft aus der Umgebung angesaugt, verdichtet und über mindest einen Zwischenkühler (2) einer zweiten Verdichterstufe (3) zugeführt. In der zweiten Verdichterstufe (3) wird die Luft weiter verdichtet und den Parabolrinnen (4) mit den Absorberrohren (5) zugeführt. Ein Teil der Luft kann auch über eine Leitung (29) und ein Ventil (30) einer Stabilisierungsflamme der Gasturbinenbrennkammer (7) zugeführt werden.Air is drawn in from the environment via a first compressor stage ( 1 ), compressed and fed to a second compressor stage ( 3 ) via at least one intermediate cooler ( 2 ). In the second compressor stage ( 3 ), the air is compressed further and fed to the parabolic troughs ( 4 ) with the absorber tubes ( 5 ). Part of the air can also be supplied to a stabilizing flame of the gas turbine combustion chamber ( 7 ) via a line ( 29 ) and a valve ( 30 ).
Falls das Parabolrinnenfeld nicht in Betrieb ist, kann über ein Bypassventil (6) die Luft aus der zweiten Verdichterstufe (3) direkt der Gasturbinenbrennkammer (7) zugeführt werden. Vor den und zwischen oder in den die Absorberrohren (5) wird mehrfach über Kondensat einspritzregelventile (26) im Wärmetauscher (2) vorgewärmtes Kondensat eingespritzt, um die Temperatur sägezahnförmig auf einem niedrigen Niveau zu halten (siehe Fig. 2). Aus den Parabolrinnen strömt das Luft-Wasserdampfgemisch zur Brennkammer (7). In die Brenn kammer (7) wird über ein Brennstoffregelventil (8) Gasturbinenbrennstoff zugeführt. Aus der Brennkammer (7) strömen die heißen Verbrennungsgase in die Gasturbine (9), wo sie entspannt werden und Leistung für den Antrieb der Verdichterstufen (1 und 3), ferner über eine Kupplung (31) gegebenenfalls auch für einen 2. Verdichter (32) und natürlich für den Generator (10) abgeben. Der 2. Verdichter (32) wird zugeschaltet, wenn trotz ausgefallener Solar- oder Niedertemperaturwärme volle Leistung gefahren werden soll. Die Luft des 2. Verdichters (32) wird über ein Absperrventil (33) der Gasturbinenbrennkammer (7) zugeführt. Die Abgase der Gasturbine (9) strömen über eine Nachbrennkammer (11), in die bei Bedarf über ein Nachfeuerungsbrennstoffregelventil (12) Brennstoff (gasförmig, flüssig oder staubför mig) und Verbrennungsluft über ein Verbrennungsluftgebläse zugegeben wird, in den Abhitzekessel (14), der Bestandteil einer konventionellen Dampfturbinenanlage (13) mit ein oder mehreren Druckstufen und eventuell Zwischenüberhitzern ist, die vereinfacht aus dem Abhitzekessel (14) einer bzw. mehreren Dampfturbinen (15) mit Dampfturbinengeneratoren (16), einem Kondensator (17), einer Kühlwasserpumpe (18), einem Kühlturm (19) und einer Speise wasserpumpe (20) besteht. Im Abhitzekessel erfolgt die Abscheidung und Sammlung von Kondensat, das in der Kondensatreinigung (21) aufbereitet wird und von der Kondensatpum pe (22) über die Kondensatleitung (25) zum Wärmetauscher (2) gefördert wird, um letztlich, wie bereits geschildert, in die Verbrennungsluft eingedüst werden.If the parabolic trough field is not in operation, the air from the second compressor stage ( 3 ) can be fed directly to the gas turbine combustion chamber ( 7 ) via a bypass valve ( 6 ). In front of and between or in which the absorber tubes ( 5 ), preheated condensate is injected several times via condensate injection control valves ( 26 ) in the heat exchanger ( 2 ) in order to keep the temperature in a sawtooth shape at a low level (see FIG. 2). The air-water vapor mixture flows from the parabolic troughs to the combustion chamber ( 7 ). In the combustion chamber ( 7 ) gas turbine fuel is supplied via a fuel control valve ( 8 ). The hot combustion gases flow from the combustion chamber ( 7 ) into the gas turbine ( 9 ), where they are expanded and power for driving the compressor stages ( 1 and 3 ), and also via a clutch ( 31 ), optionally also for a second compressor ( 32 ) and of course for the generator ( 10 ). The second compressor ( 32 ) is switched on if full performance is to be achieved despite the failure of solar or low-temperature heat. The air of the second compressor ( 32 ) is fed to the gas turbine combustion chamber ( 7 ) via a shut-off valve ( 33 ). The exhaust gases of the gas turbine (9) to flow through a secondary combustion chamber (11), (mig gaseous, liquid or staubför) into it through an Nachfeuerungsbrennstoffregelventil (12) fuel and combustion air is added via a combustion air blower, in the waste heat boiler (14) Part of a conventional steam turbine system ( 13 ) with one or more pressure stages and possibly reheaters, which is simplified from the waste heat boiler ( 14 ) of one or more steam turbines ( 15 ) with steam turbine generators ( 16 ), a condenser ( 17 ), a cooling water pump ( 18 ) , A cooling tower ( 19 ) and a feed water pump ( 20 ). In the waste heat boiler, the separation and collection of condensate takes place, which is processed in the condensate cleaning system ( 21 ) and conveyed from the condensate pump ( 22 ) via the condensate line ( 25 ) to the heat exchanger ( 2 ), and ultimately, as already described, into Combustion air can be injected.
Das weitgehend trockene Abgas verläßt den Abhitzekessel (14) und wird, wenn dies den Wirkungsgrad erhöht, von einem Saugzuggeblase (23) zum Schornstein (24) gefördert.The largely dry exhaust gas leaves the waste heat boiler ( 14 ) and, if this increases the efficiency, is conveyed by an induced draft blower ( 23 ) to the chimney ( 24 ).
Für die Gasturbine wird nach dem in Strömungsrichtung des Luft- Wasserdampfgemisches letzten Kondensateinspritzventil (26) ein Gemisch von Luft- und Wasserdampf zur Kühlung entnommen und über eine Gasturbinenkühlluftleitung (27) und ein Gasturbinenkühlluftventil (28) der Gasturbine zugeführt. Ist das Parabolrinnenfeld außer Betrieb, wird die Kühlluft direkt über das Bypassventil (6) und das Gasturbinenkühlluftventil (28) zugeführt. For the gas turbine, after the last condensate injection valve ( 26 ) in the flow direction of the air-water vapor mixture, a mixture of air and water vapor is removed for cooling and fed to the gas turbine via a gas turbine cooling air line ( 27 ) and a gas turbine cooling air valve ( 28 ). If the parabolic trough field is out of operation, the cooling air is supplied directly via the bypass valve ( 6 ) and the gas turbine cooling air valve ( 28 ).
11
1. Verdichterstufe des 1. Verdichters
1st compressor stage of the 1st compressor
22nd
Zwischenkühler
Intercooler
33rd
2. Verdichterstufe des 1. Verdichters
2nd compressor stage of the 1st compressor
44th
Solarparabolrinne
Solar parabolic trough
55
Absorberrohr
Absorber tube
66
Bypassventil für verdichtete Luft
Bypass valve for compressed air
77
Gasturbinenbrennkammer
Gas turbine combustion chamber
88th
Brennstoffregelventil
Fuel control valve
99
Gasturbine
Gas turbine
1010th
Gasturbinengenerator
Gas turbine generator
1111
Nachfeuerung
Re-firing
1212th
Nachfeuerungsbrennstoffregelventil
Refueling fuel control valve
1313
Wasser-Dampfkreislauf (vereinfacht)
Water-steam cycle (simplified)
1414
Abhitzedampferzeuger
Heat recovery steam generator
1515
Dampfturbine (stellvertretend für mehrere Dampfturbinen auf verschiedenen
Druckstufen)
Steam turbine (representative of several steam turbines at different pressure levels)
1616
Dampfturbinengenerator
Steam turbine generator
1717th
Kondensator
capacitor
1818th
Kühlwasserpumpe
Cooling water pump
1919th
Kühlturm
Cooling tower
2020th
Speisewasserpumpe(n)
Feed water pump (s)
2121
Kondensatreinigung
Condensate cleaning
2222
Kondensatpumpe
Condensate pump
2323
Saugzuggebläse
Induced draft fan
2424th
Schornstein
chimney
2525th
Kondensatleitung
Condensate line
2626
Kondensateinspritzregelventil
Condensate injection control valve
2727
Gasturbinenkühlluftleitung
Gas turbine cooling air line
2828
Gasturbinenkühlluftregelventil
Gas turbine cooling air control valve
2929
Luft für Stabilisierungsflamme
Air for stabilizing flame
3030th
Regelventil für Luft für Stabilisierungsflamme
Air control valve for stabilizing flame
3131
Kupplung für 2. Verdichter
Coupling for 2nd compressor
3232
2. Verdichter
2. Compressor
3333
Absperrventil
Shut-off valve
Claims (13)
- a) Es wird nur geringfügig mehr Verbrennungsluft verdichtet, als zur stöchio metrischen Verbrennung des Gasturbinenbrennstoffes erforderlich ist;
- b) nach dieser Verdichtung und/oder während der Zufuhr von Solar- und/oder Niedertemperaturwärme wird Kondensat und/oder Wasser in die verdichtete Verbrennungsluft eingespritzt und verdampft, so daß das Luft-Wasserdampf- Gemisch einen möglichst niedrigen Temperaturverlauf annimmt, der durch die Sattdampftemperatur entsprechend dem zunehmenden Partialdruck des Wasser dampfes in der verdichteten Luft bestimmt wird, und so einen möglichst hohen Wärmeeintrag bei niedriger Temperatur ermöglicht;
- c) nachdem soviel Wasser und/oder Kondensat eingespritzt wurde, daß der Luft- Wasserdampf-Massenstrom ausreicht, bei nahezu stöchiometrischer Verbren nung die zulässige Gasturbineneintrittstemperatur einzuhalten, erfolgt eine Vorwärmung des Gemisches aus verdichteter Verbrennungsluft und Wasser dampf durch Solarwärme und/oder Niedertemperaturwärme auf eine Tempera tur über die dem Wasserdampfpartialdruck entsprechende Sattdampftemperatur;
- d) bei plötzlichem Ausfall der Wärmezufuhr in den Verfahrensschritten b) und
- c) wird die Gasturbineneintrittstemperatur durch Verminderung der Ein spritzung von Kondensat und/oder Wasser und Erhöhung der Luftzufuhr und damit des Luftüberschusses geregelt.
- a) Only slightly more combustion air is compressed than is required for the stoichiometric combustion of the gas turbine fuel;
- b) after this compression and / or during the supply of solar and / or low-temperature heat, condensate and / or water is injected and evaporated into the compressed combustion air, so that the air-water vapor mixture adopts the lowest possible temperature profile, which is due to the saturated steam temperature is determined in accordance with the increasing partial pressure of the water vapor in the compressed air, thus allowing the highest possible heat input at low temperature;
- c) after so much water and / or condensate has been injected that the air-water vapor mass flow is sufficient to adhere to the permissible gas turbine inlet temperature in the case of almost stoichiometric combustion, the mixture of compressed combustion air and water vapor is preheated by solar heat and / or low-temperature heat to one Temperature above the saturated steam temperature corresponding to the water vapor partial pressure;
- d) in the event of sudden loss of heat supply in process steps b) and
- c) the gas turbine inlet temperature is regulated by reducing the injection of condensate and / or water and increasing the air supply and thus the excess air.
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