DE19856448A1 - Mehrstufiger Dampfkraft-/arbeitsprozeß für die Elektroenergiegewinnung im Kreisprozeß sowie Anordnung zu seiner Durchführung - Google Patents
Mehrstufiger Dampfkraft-/arbeitsprozeß für die Elektroenergiegewinnung im Kreisprozeß sowie Anordnung zu seiner DurchführungInfo
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Abstract
Es wird angestrebt, den geschlossenen Kreisprozeß zur Gewinnung von elektrischer Energie so weiterzuentwickeln, daß Wirkungsgradverbesserungen erreicht werden und die allgemeinen Druck- und Temperaturanforderungen des eingesetzten Arbeitsfluids sollen deutlich reduzierbar sein. Gleichzeitig wird angestrebt, trotz schwankender Lastanforderungen die zu entwickelnde technische Lösung mit den Voraussetzungen für den durchgehenden Betrieb unter Nennleistung auszustatten. DOLLAR A Gelöst wird die Aufgabe, indem ein mehrstufiger Dampfkraft- und -arbeitsprozeß für die Elektroenergiegewinnung im Kreisprozeß durch Einsatz eines zusätzlichen gasförmigen Energieträgers zur Druck-, Temperatur- und Masseerhöhung des Arbeitsfluids im Kreisprozeß und Rückführung des Arbeitsfluids in den Kreisprozeß so gestaltet wird, daß als Arbeitsfluid durchgehend überhitzter Wasserdampf eingesetzt wird. Einsatz findet diese Lösung bei der Elektroenergiegewinnung im Kreisprozeß.
Description
Die Erfindung betrifft einen mehrstufigen Dampfkraft-/arbeitsprozeß für die
Elektroenergiegewinnung im Kreisprozeß durch Einsatz eines zusätzlichen
gasförmigen Energieträgers zur Druck-, Temperatur- und Masseerhöhung des
Arbeitsfluids im Kraftprozeß und Rückführung des Arbeitsfluids in den
Arbeitsprozeß.
Eine derartige technische Lösung wird in erster Linie im Bereich der
Energiewirtschaft benötigt.
Bei der Umwandlung von thermischer in mechanischer Energie ist der
Wirkungsgrad auf Maximalwerte begrenzt, die durch die Temperaturen der
Verbrennung, des bei der Verbrennung beigesetzten Abgases und der
eingesetzten Kühlmittel bestimmt sind. Materialtechnische Grenzen in den
angewendeten Energieumwandlungsprozessen beeinflussen die Differenz
zwischen dem theoretisch erreichbaren und dem praktisch realisierten
Wirkungsgrad nach dem jeweiligen Stand der Technik. Da die
Turbomaschinenforschung bereits an einem sehr hohen Entwicklungsniveau
angelangt ist, resultieren spürbare Verbesserungsmöglichkeiten im
wesentlichen aus der Thermodynamik der Kreisprozesse.
Ausgehend von den maximalen Verbrennungstemperaturen müssen nach dem
bisherigen Wissensstand die allgemeinen Temperaturen im
Energieumwandlungsprozeß erhöht werden, um den Exergieanteil zu erhöhen.
Bei Einsatz fossiler Brennstoffe im Gasturbinenprozeß haben die hohen
Verbrennungstemperaturen zudem Einfluß auf die Stickoxidemission.
Großtechnisch haben sich zur Gewinnung von elektrischer Energie der
Dampfturbinen-Clausius-Rankine-Kreisprozeß, der Gasturbinerkreisprozeß
und der Gas- und Dampf-Kombiprozeß (GuD-Prozeß) als die Kombination
von beiden Grundprozessen durchgesetzt.
Mittels moderner Dampfkraftprozesse sollen durch Druck- und
Temperaturerhöhungen des Arbeitsfluids auf über 300 bar und über 700°C die
angestrebten Wirkungsgradverbesserungen erreicht werden. Dies setzt zugleich
voraus, daß materialtechnische Lösungen für die Beherrschung dieser
Prozeßparameter gefunden werden.
Mittels moderner Gasturbinenprozesse wird angestrebt, die
Turbineneinsatztemperaturen auf über 1500°C anzuheben und die
Standfestigkeit des eingesetzten Materials durch adäquate technische Lösungen
zur Maschinenkühlung zu erreichen.
In bekannten Gas- und Dampf-Kombiprozessen (GuD) profitiert man von den
technischen Entwicklungen auf den Gebieten beider Grundprozesse.
Im Bestreben, die angezielten Wirkungsgradverbesserungen bei der
Energieumwandlung zu erreichen, wurde versucht, Lösungen zur günstigeren
Gestaltung der Energieumwandlungsprozesse durch Nutzung von
Kreisprozessen zu finden.
So beschreibt die US 3 841 100 einen geschlossenen Gasturbinenprozeß, unter
Einsatz von verschiedenen Gasen, wie Luft, Wasserstoff, Helium oder anderen
Gasen, bei dem der Arbeitsprozeß in einem Turbokompressor und der
Kraftprozeß in einer Gasturbine stattfindet. Die angestrebte
Wirkungsgradverbesserung soll dabei durch den Einsatz eines
außergewöhnlich großen Kühlmittelreservoires erreicht werden, mit dessen
Hilfe die verbesserte Kühlkapazität von Umgebungsluft während der Nachtzeit
nutzbar gemacht wird. Gleichzeitig soll damit der durchgehende Betrieb der
Anlage bei Nennlast sichergestellt werden. Dies verdeutlicht, mit welchem
großen technischen Aufwendungen um die Gewinnung verhältnismäßig kleiner
Wirkungsgradverbesserungen gerungen wird.
Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, den geschlossenen Kreisprozeß zur
Gewinnung von elektrischer Energie so weiterzuentwickeln, daß die Mängel
des bekannten Standes der Technik überwunden werden und zugleich
Wirkungsgradverbesserungen erreicht werden können. Die allgemeinen
Druck- und Temperaturanforderungen des eingesetzten Arbeitsfluids sollen gegenüber
bekannten Techniken deutlich reduzierbar sein.
Gleichzeitig wird angestrebt trotz schwankender Lastanforderungen die zu
entwickelnde technische Lösung mit den Voraussetzungen für den
durchgehenden Betrieb unter Nennleistung auszustatten.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß im wesentlichen durch die
kennzeichnenden Merkmale der Ansprüche 1 und 6 gelöst.
Danach wird ein mehrstufiger Dampfkraft- und -arbeitsprozeß für die
Elektroenergiegewinnung im Kreisprozeß durch Einsatz eines zusätzlichen
gasförmigen Energieträgers zur Druck-, Temperatur- und Masseerhöhung des
Arbeitsfluids im Kreisprozeß und Rückführung des Arbeitsfluids in den
Kreisprozeß so gestaltet, daß als Arbeitsfluid durchgehend überhitzter
Wasserdampf eingesetzt wird.
Mit dieser Wahl des Arbeitsfluids werden die günstigen Eigenschaften des
Wasserdampfes bezüglich der spezifischen Wärme, bezüglich der spezifischen
Druckverluste und bezüglich des Wärmeübergangskoeffizienten nutzbar
gemacht.
Der Kraftprozeß wird in einer geschlossen mehrstufigen Gasturbinenanlage
durchgeführt, wobei der eingesetzte Wasserdampf in der angewendeten
überhitzten Form ein zunehmend gasähnlicheres Verhalten zeigt.
Das Arbeitsfluid wird vor der Inbetriebnahme und nach der
Außerbetriebnahme in einem zwischen der Kraft- und der Arbeitsmaschine
angeordneten Arbeitsfluid-Speichergefäß als Kondensat gespeichert. Dieses
Arbeitsfluid-Speichergefäß ist dazu mit technischen Mitteln zur bedarfsweisen
Verdampfung des Kondensats bzw. zur Kühlung des Wasserdampfes
ausgestattet.
Die vorgeschlagene technische Lösung ist weiterhin dadurch gekennzeichnet,
daß die Umwandlung der gespeicherten Energie des Arbeitsfluids und des
zusätzlich eingesetzten gasförmigen Energieträgers in mechanische Energie
mittels einer geschlossenen Gasturbinenanlage vorgenommen wird. Die
Aufrechterhaltung des Kreisprozesses wird durch den Einsatz von Wasserstoff
und Sauerstoff als zusätzlichem gasförmigen Energieträger und dem
entstehenden Wasserdampf aus der in der Gasturbine ablaufenden
Knallgasreaktion ermöglicht.
Das aus der inneren Verbrennung des eingesetzten Wasserstoffs und
Sauerstoffs resultierende zusätzliche dampfförmige Arbeitsfluid wird als
überhitzter Wasserdampf zum Zwecke der Druck-, Temperatur- und
Masseerhöhung des gesamten Arbeitsfluids direkt an der Beschaufelung der
mehrstufigen Gasturbine zum Einsatz gebracht. Durch die Verlagerung der
Knallgasreaktionen in die einzelnen Stufen der mehrstufigen Gasturbine
werden bei minimalen Übertragungsverlusten die dabei entstehenden hohen
Drücke und Temperaturen für den Kraftprozeß nutzbar gemacht, ohne das
allgemeine Druck- und Temperaturniveau im gesamten Kreisprozeß
aufrechterhalten zu müssen.
Nach der Entspannung in der Gasturbine wird der eingesetzte überhitzte
Wasserdampf als Arbeitsfluid gemeinsam mit dem überhitzten Wasserdampf
als dem Umsetzungsprodukt aus der gesteuerten Knallgasreaktion der
Verdichtungsstufe des Kreisprozesses zugeführt.
Es ist erfindungswesentlich, daß die thermische Energie des entspannten
Gasturbinenabdampfes mittels Wärmetauscher zur Vorüberhitzung des
verdichteten Heißdampfes als Arbeitsfluid verwendet wird. Dabei erfolgt
zugleich die wünschenswerte Kühlung des Arbeitsfluids vor dessen Einsatz in
den vorgesehenen Turboverdichter.
Wesentliche Anteile der Kühlaufgaben im Kreisprozeß werden damit durch
den Wärmetausch zwischen dem entspannten Arbeitsfluid hoher Temperatur
und dem verdichteten Arbeitsfluid niedriger Temperatur abgedeckt.
In einer Ausführungsform der Erfindung wird das Arbeitsfluid zwischen der
Kraft- und Arbeitsmaschine in einem Arbeitsfluid-Speichergefäß durch äußere
Energiezuführung vor der Anlageninbetriebnahme verdampft. In diesem Falle
liegt das Arbeitsfluid im Arbeitsfluid-Speichergefäß in Form von
Dampfkondensat vor.
In einer anderen Ausführungsform ist vorgesehen, das überschüssige
Arbeitsfluid, welches etwa der Menge des aus der Verbrennungsreaktion von
Wasserstoff und Sauerstoff entstehenden Wasserdampfes entspricht, zwischen
der Kraftmaschine und der Arbeitsmaschine aus dem Kreisprozeß zu
entnehmen.
Grundsätzlich ist damit der gesamte Kreisprozeß für die Abführung
überschüssigen Arbeitsfluids geeignet, wobei entsprechend der korrekten
Anforderungen an die wirtschaftliche Nutzung des entnommenen Arbeitsfluids,
beispielsweise für Heizzwecke, auch der für die Turbinenkühlung eingesetzte
verdichtete Wasserdampf aus dem Kreisprozeß ausgeschleust werden kann.
Es ist auch möglich, überschüssige Anteile der im Kreisprozeß gewonnenen
elektrischen Energie zur Erzeugung von Wasserstoff und Sauerstoff
einzusetzen. Dies bietet sich insbesondere an, wenn trotz verminderter
Lastanforderungen im Interesse der Nutzung höchstmöglicher Wirkungsgrade
der Kreisprozeß unter Nennlast aufrechterhalten wird.
Es ist ebenfalls vorgesehen, zum Zwecke der Wellen- und Schaufelhhhlung
der Gasturbine ausgekoppelte Anteile des Arbeitsfluids in Form von
Wasserdampf aus der Verdichtungsstufe des Kreisprozesses zu verwenden.
Die Vorteile der vorgeschlagenen verfahrenstechnischen Lösung bestehen
zusammengefaßt darin, daß unter Vermeidung von Luftschadstoffen der
Kreisprozeß durchgehend mit überhitzten Wasserdampf als Arbeitsfluid
betrieben werden kann, ohne auf die bekannten technischen Vorteile des
Gas- und Dampf-Kombiprozesses verzichten zu müssen. Der Vorteil besteht darüber
hinaus darin, daß das allgemeine Druck- und Temperaturniveau im
geschlossenen Kreisprozeß gegenüber vergleichbaren technischen Anlagen
deutlich vermindert ist. Dies ermöglicht kostengünstigere maschinentechnische
Lösungen, die zudem eine erhöhte Dauerstandsfestigkeit aufweisen können.
Die vorteilhaften physikalischen Eigenschaften von überhitztem Wasserdampf
sind darüber hinaus entscheidende Voraussetzungen für vergleichsweise kleine
spezifische Abmessungen der Anlagenkomponenten, wie Arbeits- und
Kraftmaschine, verbindende Rohrleitungen oder Wärmetauscherflächen.
Die vorgeschlagene Anordnung zur Durchführung des mehrstufigen
Dampfkraft- und -arbeitsprozesses gemäß des beschriebenen Verfahrens
besteht aus einer mehrstufigen Gasturbine als Kraftmaschine und einem auf der
Turbinenwelle angeordneten mehrstufigen Turboverdichter als
Arbeitsmaschine sowie aus den verbindenden Rohrleitungen zur
Kreislaufführung des Arbeitsfluids.
Dabei sind an den einzelnen Turbinenstufen in unmittelbarer Nähe der
Beschaufelung Zufuhrungseinrichtungen für gasförmigen Wasserstoff und
gasförmigen Sauerstoff angeordnet.
Zwischen der Arbeits- und der Kraftmaschine ist ein zur Wärmeübertragung
vom entspannten Turbinenabdampf auf das verdichtete Arbeitsfluid dienender
Wärmetauscher angeordnet.
Außerdem ist zwischen der Arbeits- und der Kraftmaschine ein Arbeits
fluid-Speichergefäß angeordnet.
Derartige der Kühlung des verdichteten Arbeitsfluids dienende
Wärmetauscherflächen sind ebenfalls in den einzelnen Stufen der
Turboverdichteranlage angeordnet.
In einer besonderen Ausführungsform der Anordnung zur Durchführung des
mehrstufigen Dampfkraft- und -arbeitsprozesses ist im Arbeits
fluid-Speichergefäß eine der Anlageinbetriebnahme dienende Verdampfungsanlage
für das Arbeitsfluid angeordnet.
Eine weitere Ausführungsform der Anordnung zur Durchführung des
mehrstufigen Dampfkraft- und -arbeitsprozesses sieht vor, zwischen Kraft- und
Arbeitsmaschine eine der Regulierung eines konstanten Massestromes für die
Verdichtungseinheit dienende Arbeitsfluidentnahmevorrichtung anzuordnen.
Eine mit den genannten Merkmalen ausgestattete Energieumwandlungsanlage
ist durch eine Reihe von Vorteilen gekennzeichnet. Durch die ausschließliche
Verwendung von überhitzten Wasserdampf als Arbeitsfluid lassen sich die
bekannten physikalischen Vorteile dieses Arbeitsfluids für die einfache und
kostengünstige Gestaltung der benötigten Anlagenkomponenten für die
Durchführung des Kreisprozesses nutzen.
Die unmittelbare Anordnung der Zuführungseinrichtungen für gasförmigen
Wasserstoff und gasförmigen Sauerstoff an der Beschaufelung der einzelnen
Stufen der Gasturbine ermöglicht es, unerwünschte Belastungsspitzen
weitgehend auszuschließen und die erforderliche hohe Druck- und
Temperaturbeständigkeit der eingesetzten Anlagenkomponenten auf die
entsprechenden Turbinenstufen zu beschränken.
Die einheitliche Verwendung von überhitzten Wasserdampf als Arbeitsfluid für
den Kreisprozeß erlaubt es außerdem, die vorteilhaften Kennwerte des
Arbeitsfluids für die Anordnung vergleichsweise kleindimensionierter
Wärmetauscherflächen zu nutzen.
Als Vorteil ist es auch zu betrachten, daß die zur Aggregatekühlung, zur
Arbeitsfluid-Speicherung und zur Arbeitsfluid-Ausschleusung dienenden
Komponenten ausschließlich für den Einsatz von überhitzten Wasserdampf
oder Dampfkondensat auszulegen sind.
Damit bietet die vorgeschlagene Lösung insgesamt die Voraussetzung dafür,
mit vergleichsweise geringem spezifischen Maschinenaufwand kompakte
Energieumwandlungsanlagen hoher energetischer Effizienz zu schaffen.
Die Erfindung soll nachstehend mit einem Ausführungsbeispiel näher erläutert
werden.
In der beigefügten Zeichnung zeigen:
Fig. 1 ein schematisches Blockschaltbild der Komponenten eines
Kreisprozesses mit einem vierstufigen Turboverdichter, einer
vierstufigen Gasturbine, einen Wärmetauscher für das Arbeitsfluid
und einem Arbeitsfluid-Speichergefäß;
Fig. 2 den schematischen Längsschnitt durch eine Energieumwandlungs
anlage für die Elektroenergiegewinnung im Kreisprozeß mit einem
auf der Welle einer vierstufigen Gasturbine angeordneten
vierstufigen Turboverdichter.
In einer Energieumwandlungsanlage, bestehend aus einer mehrstufigen
Gasturbine 1 und einem Turboverdichter 3, soll im geschlossenen Kreisprozeß
Elektroenergie gewonnen werden.
Dazu wird zunächst das in einem Arbeitsfluidspeichergefäß 8 enthaltene
Dampfkondensat durch Zuführung von Fremdenergie mittels einer
Verdampfungsanlage 10 verdampft.
Der hier vierstufig ausgeführten Gasturbine 1 wird extern gespeicherter
gasförmiger Wasserstoff und extern gespeicherter gasförmiger Sauerstoff über
entsprechende Zuführeinrichtungen 6 direkt an die Beschaufelung 5 der
einzelnen Turbinenstufen zugeführt. Der entstehende überhitzte Wasserdampf
als Umsetzungsprodukt der Knallgasreaktion wird gemeinsam mit dem
überhitztem Wasserdampf aus der Verdampfung des Inhalts des Arbeitsfluid-Spei
chergefäßes 8 dem auf der Turbinenwelle 2 angeordneten vierstufigen
Turboverdichter 3 zugeführt. Die einzelnen Verdichterstufen werden durch
Einsatz von Kühlmittel gekühlt. Der verdichtete Wasserdampf als Arbeitsfluid
wird nach dem Verlassen des Turboverdichters 3 in einem Wärmetauscher 7
durch den die Gasturbine 1 verlassenden entspannten Wasserdampf
vorüberhitzt und danach der Gasturbine 1 zugeführt, in der unmittelbar an der
Beschaufelung der einzelnen Turbinenstufen die örtliche weitere Überhitzung
und die partielle Druckerhöhung durch die Verbrennungsreaktion des dort zum
Einsatz gebrachten Wasserstoffs und Sauerstoffs erfolgt. Die Kühlung der
Turbinenwelle 2 und der Turbinenbeschaufelung 5 wird dabei durch Anteile
des aus der Verdichtungsstufe ausgekoppelten Wasserdampf gesichert.
Das innige Gemisch des Arbeitsfluids in Form von überhitztem Wasserdampf
mit Anteilen aus dem verdampften Dampfkondensat aus dem Arbeitsfluid-Spei
chergefäß 8 und aus dem bei der Knallgasreaktion entstehenden
Wasserdampf wird in die verbindenden Rohrleitungen zwischen Gasturbine 1
und Turboverdichter 3 eingeleitet und beim Durchströmen des
Wärmetauschers 9 durch das gekühlte und durch den Turboverdichter 3
verdichtete Arbeitsfluid gekühlt.
Zur Regulierung des Massestromes des dem Turboverdichter 3 zugeführten
Arbeitsfluids ist eine Arbeitsfluid-Entnahmevorrichtung 11 vorgesehen, mit
deren Hilfe im Umfang der zusätzlich eingeführten Wasserdampfes dem
Prozeß Arbeitsfluid entnommen wird, beispielsweise für externe
Wärmenutzungen.
Eine derartige Aufgabe wird wenigstens teilweise durch die mögliche
Abführung des für Kühlzwecke eingesetzten Wasserdampfes in der Gasturbine
1 erfüllt.
Schließlich wird auch das dem Turboverdichter 3 zugeführte Kühlmittel für
externe Wärmenutzungen eingesetzt, so daß insgesamt ein gegenüber
herkömmlichen Energieumwandlungsanlagen verbesserter Wirkungsgrad
erreicht wird. Wegen des einheitlichen Einsatzes von überhitztem
Wasserdampf von vergleichsweise geringem Druck und vergleichsweise
niedriger Temperatur halten sich die maschinentechnischen Anforderungen an
die Komponenten des Kreisprozesses in beherrschbaren Grenzen.
1
Mehrstufige Gasturbine
2
Turbinenwelle
3
Turboverdichter
4
verbindende Rohrleitungen
5
Beschaufelung
6
Zuführungseinrichtungen für gasförmigen Wasserstoff und Sauerstoff
7
Wärmetauscher zwischen Turbinenabdampf und verdichtetem
Arbeitsfluid
8
Arbeitsfluid-Speichergefäß
9
Wärmetauscherflächen im Turboverdichter
10
Verdampfungsanlage
11
Arbeitsfluidentnahmevorrichtung
Claims (8)
1. Mehrstufiger Dampfkraft-/arbeitsprozeß für die
Elektroenergiegewinnung im Kreisprozeß durch Einsatz eines
zusätzlichen gasförmigen Energieträgers zur Druck-, Temperatur- und
Masseerhöhung des Arbeitsfluids im Kraftprozeß und Rückführung
des Arbeitsfluids in den Arbeitsprozeß, dadurch gekennzeichnet,
daß der Kreisprozeß durchgehend mit Wasserdampf als Arbeitsfluid
durchgeführt wird,
daß der Kraftprozeß in einer geschlossenen mehrstufigen Gasturbinenanlage durchgeführt wird,
daß das Arbeitsfluid als Kondensat vor der Inbetriebnahme und nach der Außerbetriebnahme zwischen Kraft- und Arbeitsmaschine in einem Arbeitsfluid- Speichergefäß gespeichert wird,
daß die Umwandlung der gespeicherten Energie des Arbeitsfluides und des zusätzlichen gasförmigen Energieträgers in mechanische Energie mittels einer geschlossenen Gasturbinenanlage vorgenommen wird,
daß als zusätzliches dampfförmiges Arbeitsfluid das Umsetzungsprodukt aus der Knallgasreaktion eingesetzt wird,
daß das aus der inneren Verbrennung resultierende zusätzliche dampfförmige Arbeitsfluid zum Zwecke der Druck-, Temperatur-und Masseerhöhung des Arbeitsfluids direkt an der Beschaufelung der mehrstufigen Gasturbine zum Einsatz gebracht wird,
daß der eingesetzte Wasserdampf als Arbeitsfluid gemeinsam mit dem Umsetzungsprodukt aus der Knallgasreaktion der Verdichtungsstufe des Kreisprozesses zugeführt wird und
daß die thermische Energie des entspannten Gasturbinenabdampfes teilweise mittels Wärmetauscher zur Vorüberhitzung des verdichteten Heißdampfes als Arbeitsfluid verwendet wird.
daß der Kraftprozeß in einer geschlossenen mehrstufigen Gasturbinenanlage durchgeführt wird,
daß das Arbeitsfluid als Kondensat vor der Inbetriebnahme und nach der Außerbetriebnahme zwischen Kraft- und Arbeitsmaschine in einem Arbeitsfluid- Speichergefäß gespeichert wird,
daß die Umwandlung der gespeicherten Energie des Arbeitsfluides und des zusätzlichen gasförmigen Energieträgers in mechanische Energie mittels einer geschlossenen Gasturbinenanlage vorgenommen wird,
daß als zusätzliches dampfförmiges Arbeitsfluid das Umsetzungsprodukt aus der Knallgasreaktion eingesetzt wird,
daß das aus der inneren Verbrennung resultierende zusätzliche dampfförmige Arbeitsfluid zum Zwecke der Druck-, Temperatur-und Masseerhöhung des Arbeitsfluids direkt an der Beschaufelung der mehrstufigen Gasturbine zum Einsatz gebracht wird,
daß der eingesetzte Wasserdampf als Arbeitsfluid gemeinsam mit dem Umsetzungsprodukt aus der Knallgasreaktion der Verdichtungsstufe des Kreisprozesses zugeführt wird und
daß die thermische Energie des entspannten Gasturbinenabdampfes teilweise mittels Wärmetauscher zur Vorüberhitzung des verdichteten Heißdampfes als Arbeitsfluid verwendet wird.
2. Mehrstufiger Dampfkraft-/arbeitsprozeß nach dem Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß das Arbeitsfluid zwischen Arbeits- und
Kraftmaschine in einem Arbeitsfluid-Speichergefäß durch
Energiezuführung vor Inbetriebnahme verdampft wird.
3. Mehrstufiger Dampfkraft-/arbeitsprozeß nach einem der Ansprüche 1
und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das überschüssige Arbeitsfluid,
welches der Menge des aus der Verbrennungsreaktion von Wasserstoff
und Sauerstoff entstehenden Wasserdampfes entspricht, zwischen der
Kraftmaschine und der Arbeitsmaschine aus dem Kreisprozeß
entnommen wird.
4. Mehrstufiger Dampfkraft-/arbeitsprozeß nach einem der Ansprüche 1 bis
3, dadurch gekennzeichnet, daß überschüssige Anteile der
gewonnenen elektrischen Energie zur Erzeugung von Wasserstoff und
Sauerstoff eingesetzt werden.
5. Mehrstufiger Dampfkraft-/arbeitsprozeß nach einem der Ansprüche 1
bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zum Zwecke der Wellen- und
Schaufelkühlung der Gasturbine ausgekoppelter Wasserdampf aus der
Verdichtungsstufe des Kreisprozesses verwendet wird.
6. Anordnung zur Durchführung des mehrstufigen Dampfkraft-/ar
beitsprozesses gemäß der Ansprüche 1 bis 5, bestehend aus einer
mehrstufigen Gasturbine (1) als Kraftmaschine und einem auf der
Turbinenwelle (2) angeordneten mehrstufigen Turboverdichter (3) als
Arbeitsmaschine mit verbindenden Rohrleitungen (4) zur
Kreislaufiturung des Arbeitsfluids, dadurch gekennzeichnet,
daß an den einzelnen Turbinenstufen in unmittelbarer Nähe der Beschaufelung (5) Zuführungseinrichtungen (6) für gasförmigen Wasserstoff und gasförmigen Sauerstoff angeordnet sind,
daß zwischen der Arbeits- und der Kraftmaschine (1, 3) ein zur Wärmeübertragung vom entspannten Turbinenabdampf auf das verdichtete Arbeitsfluid dienender Wärmetauscher (7) angeordnet ist,
daß zwischen der Arbeits- und der Kraftmaschine (1, 3) ein Arbeitsfluid-Speichergefäß (8) angeordnet ist und
daß in den einzelnen Stufen der Turboverdichteranlage (3) der Kühlung des verdichteten Arbeitsfluids dienende Wärmetauscherflächen (9) angeordnet sind,
daß an den einzelnen Turbinenstufen in unmittelbarer Nähe der Beschaufelung (5) Zuführungseinrichtungen (6) für gasförmigen Wasserstoff und gasförmigen Sauerstoff angeordnet sind,
daß zwischen der Arbeits- und der Kraftmaschine (1, 3) ein zur Wärmeübertragung vom entspannten Turbinenabdampf auf das verdichtete Arbeitsfluid dienender Wärmetauscher (7) angeordnet ist,
daß zwischen der Arbeits- und der Kraftmaschine (1, 3) ein Arbeitsfluid-Speichergefäß (8) angeordnet ist und
daß in den einzelnen Stufen der Turboverdichteranlage (3) der Kühlung des verdichteten Arbeitsfluids dienende Wärmetauscherflächen (9) angeordnet sind,
7. Anordnung zur Durchführung des mehrstufigen Dampfkraft-/ar
beitsprozesses nach dem Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß
im Arbeitsfluid-Speichergefäß (8) eine der Anlageninbetriebnahme
dienende Verdampfungsanlage (10) für das Arbeitsfluid angeordnet ist.
8. Anordnung zur Durchführung des mehrstufigen Dampfkraft-/ar
beitsprozesses nach einem der Ansprüche 6 und 7, dadurch
gekennzeichnet, daß zwischen Arbeits- und Kraftmaschine (1, 3) eine
der Regulierung eines konstanten Massestromes für die
Verdichtungseinheit (3) dienende Arbeitsfluidentnahmevorrichtung (11)
angeordnet ist.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1998156448 DE19856448A1 (de) | 1998-12-09 | 1998-12-09 | Mehrstufiger Dampfkraft-/arbeitsprozeß für die Elektroenergiegewinnung im Kreisprozeß sowie Anordnung zu seiner Durchführung |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1998156448 DE19856448A1 (de) | 1998-12-09 | 1998-12-09 | Mehrstufiger Dampfkraft-/arbeitsprozeß für die Elektroenergiegewinnung im Kreisprozeß sowie Anordnung zu seiner Durchführung |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE19856448A1 true DE19856448A1 (de) | 2000-06-15 |
Family
ID=7890287
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE1998156448 Withdrawn DE19856448A1 (de) | 1998-12-09 | 1998-12-09 | Mehrstufiger Dampfkraft-/arbeitsprozeß für die Elektroenergiegewinnung im Kreisprozeß sowie Anordnung zu seiner Durchführung |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE19856448A1 (de) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102011119133A1 (de) | 2011-11-23 | 2013-05-23 | RERUM COGNITIO Gesellschaft für Marktintegration deutscher Innovationen und Forschungsprodukte mbH | Dampf-/Arbeitsprozess ohne Regenerator für die Elektroenergieerzeugung im Kreisprozess |
DE102011120704A1 (de) | 2011-12-12 | 2013-06-13 | RERUM COGNITIO Gesellschaft für Marktintegration deutscher Innovationen und Forschungsprodukte mbH | Dampf-/Arbeitsprozess ohne Regenerator mit Erhitzerkaskade für die Elektroenergieerzeugung im Kreisprozess |
DE102013005863A1 (de) | 2013-04-08 | 2014-10-09 | RERUM COGNITIO Gesellschaft für Marktintegration deutscher Innovationen und Forschungsprodukte mbH | Dampf-/Arbeitsprozess mit Gas- und Dampfturbinen bei externer Verbrennung für die Elektroenergieerzeugung im Kreisprozess |
-
1998
- 1998-12-09 DE DE1998156448 patent/DE19856448A1/de not_active Withdrawn
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102011119133A1 (de) | 2011-11-23 | 2013-05-23 | RERUM COGNITIO Gesellschaft für Marktintegration deutscher Innovationen und Forschungsprodukte mbH | Dampf-/Arbeitsprozess ohne Regenerator für die Elektroenergieerzeugung im Kreisprozess |
DE102011120704A1 (de) | 2011-12-12 | 2013-06-13 | RERUM COGNITIO Gesellschaft für Marktintegration deutscher Innovationen und Forschungsprodukte mbH | Dampf-/Arbeitsprozess ohne Regenerator mit Erhitzerkaskade für die Elektroenergieerzeugung im Kreisprozess |
DE102011120704B4 (de) | 2011-12-12 | 2019-03-21 | RERUM COGNITIO Gesellschaft für Marktintegration deutscher Innovationen und Forschungsprodukte mbH | Dampf-/Arbeitsprozess ohne Regenerator mit Erhitzerkaskade für die Elektroenergieerzeugung im Kreisprozess |
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