DE19925356A1

DE19925356A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Erzeugung von hochreinem Dampf

Info

Publication number: DE19925356A1
Application number: DE1999125356
Authority: DE
Inventors: Erhard Liebig
Original assignee: Asea Brown Boveri AG Switzerland; Asea Brown Boveri AB
Current assignee: Alstom SA
Priority date: 1999-06-02
Filing date: 1999-06-02
Publication date: 2000-12-07

Abstract

Durch die Speisewasserleitung (9) zugeführtes Wasser wird in einem Economizer (12) erwärmt und einer Dampftrommel (14) zugeführt, die mit einem Verdampfer (13) in Verbindung steht. Der Verdampfer (13) erzeugt Nassdampf. In der Dampftrommel (14) erfolgt eine Auftrennung des Nassdampfes in eine flüssige, mögliche Verunreinigungen enthaltende und eine hochreine, dampfförmige Phase. Dem Speisewasser kann an einer Stelle (11) ein den Verteilkoeffizienten der Verunreinigungen im Nassdampf beeinflussendes Mittel zugegeben werden, so dass die Aufnahme von Verunreinigungen in der flüssigen Phase begünstigt wird. Die Dampftrommel (14) ist von einem Überhitzer (24) gefolgt, in welchen eine durch die Frischdampfleitung (6) zu einer Dampfturbine (3) strömende Frischdampfmenge überhitzt wird. Weiter ist die Dampftrommel (14) von einem Überhitzer (20) gefolgt, in welchem eine weitere Menge Dampf überhitzt wird. Dieser Dampf strömt als hochreiner Kühldampf durch die Kühldampfleitung (7) zu einer Gasturbine (2).

Description

Technisches Gebiet

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Ver fahren zur Erzeugung von hochreinem Dampf sowie eine Vor richtung zur Durchführung des Verfahrens.

Stand der Technik

Hochreiner Dampf wird in der Industrie und auch in Kraftwerken für die unterschiedlichsten Zwecke verwendet. Als Beispiel kann Kühldampf für Gasturbinen genannt werden.

Es ist bekannt, hochreinen Dampf im Dampfkes sel zu erzeugen, wozu spezielle Leitungen, Heizflächen, Armaturen, Dampfmischstellen, Reinigungselemente und dgl. erforderlich sind. Diese zusätzlichen Bauteile werden in Bereichen hoher Temperatur eingesetzt, sind störungsan fällig und beeinträchtigen somit den Betrieb des Dampf kessels in seiner Funktion, beispielsweise zur Versorgung einer Dampfturbine. Auch kann dies die Errichtung eines separaten Dampfkessels erforderlich machen.

Darstellung der Erfindung

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrun de, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Erzeugung von hochreinem Dampf zu schaffen, bei welchem die übliche An lagentechnik genutzt werden kann, zusätzliche Bauelemente in nur geringem Umfang erforderlich sind und welche somit für die Gesamtanlagen einen einfachen Aufbau und grösste Betriebssicherheit ermöglichen.

Das erfindungsgemässe Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass aus einem in flüssiger Form vorlie genden Arbeitsmedium Nassdampf erzeugt und danach eine Auftrennung in eine flüssige, mögliche Verunreinigungen enthaltende und eine hochreine dampfförmige Phase durch geführt wird.

Eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfah rens zeichnet sich aus durch eine Anlage zum Überführen des in flüssiger Form vorliegenden Arbeitsmediums in Nassdampf und durch eine Einrichtung zur Auftrennung des Nassdampfes in eine flüssige und eine dampfförmige Phase, welche Einrichtung entweder mit einem Verbraucher von hochreinem Dampf oder mindestens eine Vorrichtungseinheit für eine weitere Behandlung der dampfförmige Phase in Verbindung steht, die ihrerseits mit dem Verbraucher von hochreinem Dampf in Verbindung steht.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

In den Zeichnungsfiguren sind vereinfacht Kreisläufe zur prinzipiellen Erläuterung verschiedener Ausführungen der Erfindung dargestellt. Es sind nur die für das Verständnis der Erfindung wesentlichen Elemente gezeigt.

Fig. 1 zeigt ein Prinzipschema zur Illustra tion einer ersten Ausführung der Erfindung.

Fig. 2 zeigt ein Prinzipschema einer Ausfüh rung mit Kondensation der abgetrennten Dampfphase durch Speisewasser.

Fig. 3 zeigt ein Prinzipschema einer Ausfüh rung mit Kondensation der abgeschiedenen Dampfphase durch der Gasturbine zugeführten Brennstoff.

Fig. 4 zeigt ein Prinzipschema einer Ausfüh rung mit Kondensation der abgeschiedenen Dampfphase durch dem Kessel zugeführten Brennstoff.

Fig. 5 zeigt ein Prinzipschema einer Ausfüh rung mit Sattdampfentnahme und Entwässerung an einer Dampfturbine.

Fig. 6 zeigt das Prinzipschema einer Ausfüh rung mit Sattdampfentnahme und Entwässerung an einer Dampfturbine, mit anschliessender Kondensation der abge trennten Dampfphase.

Fig. 7 zeigt den Kessel des Wasser-/Dampf- Kreislaufes der Ausführung nach Fig. 1 als Trommelkes sel.

Fig. 8 zeigt den Kessel des Wasser-/Dampf- Kreislaufes der Ausführung nach Fig. 2 als Trommelkes sel.

Fig. 9 zeigt den Kessel des Wasser-/Dampf- Kreislaufes der Ausführung nach Fig. 1, mit einem Trom melkessel und zwei getrennten Überhitzern.

Fig. 10 zeigt den Kessel des Wasser-/Dampf- Kreislaufes der Ausführung nach Fig. 1, als Zwangdurch laufkessel.

Fig. 11 zeigt den Kessel des Wasser-/Dampf- Kreislaufes der Ausführung nach Fig. 2, als Zwangdurch laufkessel.

Fig. 12 zeigt den Kessel des Wasser-/Dampf- Kreislaufes der Ausführung nach Fig. 1, mit einem Zwangdurchlaufkessel und zwei getrennten Überhitzern, und

Fig. 13 zeigt eine Ausführung mit einem Hauptkessel und einem Hachschaltkessel.

Wege zur Ausführung der Erfindung

In der Fig. 1 ist rein schematisch ein Kreislaufdiagramm mit einem Kessel 1, einer Gasturbine 2 und einer Dampfturbine 3 mit einem Kondensator 8 gezeigt. Der Kessel 1 kann mit Rauchgas erzeugenden Brennern aus gerüstet sein oder als Abhitzekessel. Für die beschriebe nen Beispiele sei angenommen, dass der Kessel 1 ein durch das Abgas der Gasturbine 2 beheizter Abhitzekessel ist.

Entsprechend sind der Abgas-Eintritt 4 und der Abgas- Austritt 5 eingezeichnet. Vom Kessel 1 führt eine Frisch dampfleitung 6 zur Dampfturbine 3. Vom Kondensator 8 ver läuft die Speisewasserleitung 9 mit der Speisewasserpumpe 10 zurück zum Kessel 1.

Die Gasturbine 2, d. h. hochtemperaturbelaste te Teile derselben, werden mittels Kühldampf gekühlt, der vom Kessel 1 durch die Kühldampfleitung 7 der Gasturbine 2 zugeführt wird.

Es ist ersichtlich, dass diese beispielsweise beschriebene Anlage eine Kombianlage mit Abhitzekessel 1, Gasturbine 2 und Dampfturbine 3 ist.

Die Kühlung der Gasturbine 2, d. h. der hochtemperaturbelasteten Teile derselben muss mittels hochreinem Dampf erfolgen.

Gemäss dem Erfindungsgedanken wird dieser hochreine Dampf im Kessel 1 bereitgestellt, indem im Kes sel 1 Nassdampf erzeugt wird und danach eine Auftrennung in eine dampfförmige Phase und eine mögliche Verunreini gungen enthaltende flüssige Phase erfolgt.

Dem Speisewasser kann ein den Verteilkoeffi zienten der Verunreinigungen im Nassdampf beeinflussendes Mittel zudosiert werden, so dass die Aufnahme von Verun reinigungen in der flüssigen Phase begünstigt wird.

Die Zugabestelle ist durch die Bezugsziffer 11 gekennzeichnet.

Es wird nun auf die Fig. 7 verwiesen, welche den Kessel des Wasser-/Dampf-Kreislaufes der Ausführung nach Fig. 1 in der Ausführung eines Trommelkessels ent hält. Unter einem Wasser-/Dampf-Kreislauf wird allgemein ein Kessel und eine Dampfturbine mit einem eventuell vor handenen Kondensator sowie die verbindenden Rohrleitun gen, die Pumpen und sonstigen Hilfs- und Nebenanlagen verstanden. Die Fig. 7 zeigt die Speisewasserleitung 9 mit der Speisewasserpumpe 10 sowie die Stelle 11 der Zu dosierung eines den Verteilkoeffizienten von Verunreini gungen beeinflussenden Mittels. Schematisch gezeigt sind auch die Gasturbine 2, die Dampfturbine 3 sowie die Frischdampfleitung 6 und die Kühldampfleitung 7.

Der Trommelkessel enthält einen Economizer 12, einen Verdampfer 13 und eine Dampftrommel 14. Der Verdampfer 13 erzeugt Nassdampf. Dieser Nassdampf strömt in die Dampftrommel 14. In der Dampftrommel 14 erfolgt die Separation von Wasser und Dampf, somit eine Auftren nung des Nassdampfes in eine flüssige, mögliche Verunrei nigungen enthaltende Phase und eine hochreine dampfförmi ge Phase.

Der Dampfraum der Dampftrommel 14 steht über die Frischdampfleitung 6 mit der Dampfturbine 3 und über die Kühldampfleitung 7 mit der Gasturbine 2 in Verbin dung. In der Fig. 7 sind die Leitungen 6 und 7 als Zweigleitungen gezeichnet. Von der Dampftrommel 14 können auch zwei getrennte Dampfleitungen wegführen.

Eine weitere, auf der Ausführung nach Fig. 1 basierende Alternative ist in der Fig. 10 dargestellt. Es ist eine Variante gezeigt, die einen Zwangdurchlauf kessel enthält. Die Fig. 10 zeigt die Speisewasserlei tung 9 mit der Speisewasserpumpe 10 sowie die Stelle 11 der Zudosierung eines den Verteilkoeffizienten von Verun reinigungen beeinflussenden Mittels. Schematisch gezeigt sind auch die Gasturbine 2, die Dampfturbine 3 sowie die Frischdampfleitung 6 und die Kühldampfleitung 7.

Der Zwangdurchlaufkessel enthält einen Econo mizer 12, einen Verdampfer 13 und einen Separator 15, bei welchem noch die Abschlämmleitung 16 eingezeichnet ist. Der Verdampfer 13 ist derart ausgelegt, dass bei seinem Austritt Nassdampf mit einer Feuchte bis ca. 20% vorhan den ist. Dieser Nassdampf strömt in den Separator 15. Im Separator 15 erfolgt das Abscheiden des Wassers aus dem Nassdampf, somit eine Auftrennung des Nassdampfes in eine flüssige, mögliche Verunreinigungen enthaltende Phase, die durch die Abschlämmleitung 16 abgeschlämmt wird, und eine hochreine dampfförmige Phase.

Der Dampfraum des Separators 15 steht über die Frischdampfleitung 6 mit der Dampfturbine 3 und über die Kühldampfleitung 7 mit der Gasturbine 2 in Verbin dung. In der Fig. 10 sind die Leitungen 6 und 7 als Zweigleitungen gezeichnet. Auch können vom Separator 15 zwei getrennte Dampfleitungen wegführen.

Die Fig. 2 zeigt ein Prinzipschema einer weiteren Ausführung mit einem Kessel 1, einer Gasturbine 2 und einer Dampfturbine 3 mit einem Kondensator 8. Beim Kessel 1 sind der Abgas-Eintritt 4 und der Abgas-Austritt 5 eingezeichnet. Vom Kessel 1 führt eine Frischdampflei tung 6 zur Dampfturbine 3. Vom Kondensator 8 verläuft die Speisewasserleitung 9 mit der Speisewasserpumpe 10 zurück zum Kessel 1. Die Bezugsziffer 11 bezeichnet die Zudosie rung eines den Verteilkoeffizienten von Verunreinigungen beeinflussenden Mittels.

Vom Kessel 1 aus verläuft eine Dampfleitung 17 zu einem Wärmetauscher 18, der von Speisewasser durch strömt ist. Von diesem Wärmetauscher 18 verläuft eine Leitung 19, in welcher eine Pumpe 33 angeordnet ist, zu rück zum Kessel 1.

Es wird nun auf die Fig. 8 verwiesen, welche den Kessel des Wasser-/Dampf-Kreislaufes der Ausführung nach Fig. 2 in der Ausführung eines Trommelkessels ent hält. Die Fig. 8 zeigt die Speisewasserleitung 9 mit der Speisewasserpumpe 10 sowie die Stelle 11 der Zudosierung eines den Verteilkoeffizienten von Verunreinigungen be einflussenden Mittels. Schematisch gezeigt sind auch die Gasturbine 2, die Dampfturbine 3 sowie die Frischdampf leitung 6 und die Kühldampfleitung 7.

Der Dampfraum der Dampftrommel 14 steht über die Frischdampfleitung 6 mit der Dampfturbine 3 in Ver bindung.

Von der Frischdampfleitung 6 bzw. vom Dampf raum der Dampftrommel 14 verläuft die Dampfleitung 17 zum Wärmetauscher 18, der von Speisewasser durchströmt ist. Die Aufwärmung des Speisewassers im Wärmetauscher 18 er folgt durch Kondensation des über die Dampfleitung 17 zu strömenden Dampfes. Von diesem Wärmetauscher 18 verläuft nun die Leitung 19 mit der Pumpe 33 zu einem Kesselab schnitt 30 für eine weitere thermische Behandlung des durch die Leitung 19 her strömenden Kondensates. Unter weiterer thermischer Behandlung ist zu verstehen, dass das Kondensat nach einer möglichen Druckerhöhung durch die Pumpe 33 im Kesselabschnitt 30 vorgewärmt, verdampft und möglicherweise überhitzt wird, wie anhand weiterer Figuren noch beschrieben sein wird.

Somit wird die hochreine, dampfförmige Phase vorerst kondensiert und danach separat vorgewärmt, ver dampft und gegebenenfalls überhitzt, so dass der Gastur bine 2 hochreiner Kühldampf zugeführt wird.

Durch diesen separat angeordneten Kesselab schnitt 30 ist es möglich, den hochreinen Dampf für die Gasturbine mit geregeltem Druck und geregelter Temperatur unabhängig vom Betrieb des Kessels 1 bereitzustellen.

Eine weitere, auf der Ausführung nach Fig. 2 basierende Alternative ist in der Fig. 11 dargestellt. Es ist eine Variante dargestellt, die einen Zwangdurch laufkessel enthält. Die Fig. 11 zeigt die Speisewasser leitung 9 mit der Speisewasserpumpe 10 sowie die Stelle 11 der Zudosierung eines den Verteilkoeffizienten beein flussenden Mittels. Schematisch gezeigt sind auch die Ga sturbine 2, die Dampfturbine 3 sowie die Frischdampflei tung 6 und die Kühldampfleitung 7.

Der Zwangdurchlaufkessel enthält einen Econo mizer 12, einen Verdampfer 13 und einen Separator 15, bei welchem noch die Abschlämmleitung 16 eingezeichnet ist. Der Verdampfer 13 ist derart ausgelegt, dass bei seinem Austritt Nassdampf mit einer Feuchte bis ca. 20% vorhan den ist. Dieser Nassdampf strömt in den Separator 15. Im Separator 15 erfolgt das Abscheiden des Wassers aus dem Nassdampf, somit eine Auftrennung des Nassdampfes in eine flüssige, mögliche Verunreinigungen enthaltende Phase, die durch die Abschlämmleitung 16 abgeschlämmt wird und eine hochreine, dampfförmige Phase.

Der Dampfraum des Separators 15 steht über die Frischdampfleitung 6 mit der Dampfturbine 3 in Ver bindung.

Von der Frischdampfleitung 6 bzw. vom Dampf raum des Separators 15 verläuft die Dampfleitung 17 zum Wärmetauscher 18, der von Speisewasser durchströmt ist. Die Aufwärmung des Speisewassers im Wärmetauscher 18 er folgt durch Kondensation des über die Dampfleitung 17 zu strömenden Dampfes. Vom Wärmetauscher 18 verläuft nun die Leitung 19 mit der Pumpe 33 zu einem Kesselabschnitt 30 für eine weitere thermische Behandlung des durch die Lei tung 19 herströmenden Kondensates. Unter weiterer ther mischen Behandlung ist zu verstehen, dass das Kondensat nach einer möglichen Druckerhöhung durch die Pumpe 33 im Kesselabschnitt 30 vorgewärmt, verdampft und möglicher weise überhitzt wird, wie anhand weiterer Figuren noch beschrieben sein wird.

Durch diesen separat angeordneten Kesselab schnitt 30 ist es möglich, den hochreinen Dampf für die Gasturbine 2 mit geregeltem Druck und geregelter Tempera tur unabhängig vom Betrieb des Kessels 1 bereitzustellen.

Die Fig. 3 zeigt ein Prinzipschema einer weiteren Ausführung mit einem Kessel 1, einer Gasturbine 2 und einer Dampfturbine 3 mit einem Kondensator 8. Beim Kessel 1 sind der Abgas-Eintritt 4 und der Abgas-Austritt 5 eingezeichnet. Vom Kessel 1 führt eine Frischdampflei tung 6 zur Dampfturbine 3. Vom Kondensator 8 verläuft die Speisewasserleitung 9 mit der Speisewasserpumpe 10 zurück zum Kessel 1. Die Bezugsziffer 11 bezeichnet die Zudosie rung eines den Verteilkoeffizienten von Verunreinigungen beeinflussenden Mittels.

Vom Kessel 1 aus verläuft eine Dampfleitung 17 zu einem Wärmetauscher 21. Von diesem Wärmetauscher 21 verläuft eine Leitung 19 mit einer Pumpe 33 zurück zum Kessel 1.

Im Gegensatz zur Ausführung nach Fig. 2 ist bei der Ausführung nach Fig. 3 dieser Wärmetauscher 21 von der Gasturbine 2 zugeführtem Brennstoff durchströmt, so wie mit der Brennstoffleitung 22 gezeigt ist.

Diese Ausführung ist mit derjenigen der Fig. 2, 8 und 11 vergleichbar. Der einzige Unterschied ist, dass die Wärmeabgabe zum Kondensieren des Dampfes bei der Ausführung nach den Fig. 2, 8 und 11 mittels der Aufwärmung von Speisewasser erfolgt, jedoch das Kon densieren bei der Ausführung nach der Fig. 3 mittels der Aufwärmung von Brennstoff der Gasturbine 2 bewirkt wird. Die Leitung 19 verläuft wieder über eine Pumpe 33 zurück zum Kessel 1 und wie bei den vorherigen Ausführungen zu einem Kesselabschnitt für eine weitere thermische Behand lung, von welchem schliesslich die Kühldampfleitung 7 zur Gasturbine 2 verläuft. Da der Kreislauf mit Ausnahme des Wärmetauschers 21 gleich demjenigen der Fig. 2, 8 und 11 ist, ist eine detaillierte Beschreibung nicht notwen dig.

Die Fig. 4 zeigt ein Prinzipschema einer Ausführung, die mit der Ausführung nach Fig. 3 ver gleichbar ist. Der Unterschied ist darin zu sehen, dass eine separate Brennstoffleitung 32 zum Kessel 1 verläuft. Diese Ausführung ist dahingehend zu verstehen, dass der Erfindungsgedanke auch bei einem mit Brennstoff beheizten Kessel 1 oder einem Abhitzekessel 1 mit Zusatzfeuerung ausführbar ist, wobei der hochreine Dampf wiederum einer Gasturbine, aber auch einem hochreinen Dampf benötigenden Dampfverbraucher eines Industriewerkes zugeführt wird.

Als weitere Alternativen können die Ausfüh rungen nach den Fig. 2, 3 und 4 kombiniert werden.

Bei der Ausführung nach Fig. 4, nun, ver läuft die Dampfleitung 17 von Kessel 1 zu einem Wärmetau scher 31, der vom dem Kessel 1 zuströmenden Brennstoff durchströmt ist. Vom Wärmetauscher 31 verläuft wieder ei ne Leitung 19 mit einer Pumpe 33 zurück zum Kessel 1. Die weitere thermische Behandlung des durch die Leitung 19 dem Kessel 1 zugeführten Kondensates und die weiteren in der Fig. 4 gezeigten Teile entsprechen denjenigen nach der Fig. 3.

Die Fig. 5 zeigt ein Prinzipschema einer noch weiteren Ausführung, mit einem Kessel 1, einer Ga sturbine 2 und einer Dampfturbine 3 mit einem Kondensator 8. Beim Kessel 1 sind der Abgas-Eintritt 4 und der Abgas- Austritt 5 eingezeichnet. Vom Kessel 1 führt eine Frisch dampfleitung 6 zur Dampfturbine 3. Vom Kondensator 8 ver läuft die Speisewasserleitung 9 mit der Speisewasserpumpe 10 zurück zum Kessel 1. Die Bezugsziffer 11 bezeichnet die Zudosierung eines den Verteilkoeffizienten von Verun reinigungen beeinflussenden Mittels.

Bei dieser Ausführung wird der Nassdampf der Dampfturbine 3 durch eine im Nassdampfbereich liegende Entnahme oder Anzapfung 23 entnommen. Die Entnahme bzw. Anzapfung 23 ist kombiniert mit einer Entwässerung des Dampfes. Durch die Entwässerung des Nassdampfes erfolgt die Auftrennung in eine flüssige, möglicherweise Verun reinigungen enthaltende und eine hochreine, dampfförmige Phase.

Der gewonnene hochreine Dampf kann nun nach einer der vorherigen Ausführungen eingesetzt bzw. behan delt werden. In der Fig. 5 wird der hochreine Dampf ei nem Dampfverbraucher 2 direkt zugeführt.

Der Kessel 1 kann bei dieser Ausführung eben falls ein Trommelkessel oder ein Zwangdurchlaufkessel sein.

Fig. 6 zeigt eine weitere Variante der Aus führung nach Fig. 5, welche grundsätzlich mit der Aus führung nach Fig. 2 vergleichbar ist. Gezeigt sind ein Kessel 1, eine Gasturbine 2 und eine Dampfturbine 3 mit einem Kondensator 8. Beim Kessel 1 sind der Abgas- Eintritt 4 und der Abgas-Austritt 5 eingezeichnet. Vom Kessel 1 führt eine Frischdampfleitung 6 zur Dampfturbine 3. Vom Kondensator 8 verläuft die Speisewasserleitung 9 mit der Speisewasserpumpe 10 zurück zum Kessel 1. Die Be zugsziffer 11 bezeichnet die Zudosierung eines den Ver teilkoeffizienten von Verunreinigungen beeinflussenden Mittels.

Analog zur Ausführung nach der Fig. 2 wird der von der Dampfturbine 3 entnommene Dampf einem von Speisewasser durchströmten Wärmetauscher 18 zugeführt. Von diesem Wärmetauscher 18 verläuft eine Leitung 19 mit einer Pumpe 33 zum Kessel 1, in welchem wie in den Aus führungen nach den Fig. 8 und 11 ein Kesselabschnitt für eine weitere thermische Behandlung des Kondensators angeordnet ist, von welchem die Kühldampfleitung 7 zur Gasturbine 2 verläuft. Der Kessel 1 kann als Trommelkes sel oder als Zwangdurchlaufkessel ausgebildet sein, wozu wieder auf die Fig. 8 und 11 verwiesen wird, so dass eine nochmalige detaillierte Zeichnung und auch detail lierte Beschreibung nicht notwendig sind.

Eine weitere Variante der Ausführung nach der Fig. 1 ist in der Fig. 9 dargestellt.

Die Fig. 9 zeigt die Speisewasserleitung 9 mit der Speisewasserpumpe 10 sowie die Stelle 11 der Zu dosierung eines den Verteilkoeffizienten beeinflussenden Mittels. Schematisch gezeigt sind auch die Gasturbine 2, die Dampfturbine 3 sowie die Frischdampfleitung 6 und die Kühldampfleitung 7.

Der gezeichnete Teil des als Trommelkessel ausgebildeten Kessels enthält einen Economizer 12, einen Verdampfer 13 und eine Dampftrommel 14.

Die Dampftrommel 14 steht nun mit zwei paral lel geschalteten Überhitzern in Verbindung, nämlich einem Überhitzer 20 für den Kühldampf und einem Überhitzer 24 für den Frischdampf. Obwohl die zwei Überhitzer 20 und 24 über Zweigleitungen mit dem Dampfraum der Dampftrommel 14 in Verbindung stehend gezeichnet sind, könnte jeder Über hitzer über eine eigene Leitung mit dem Dampfraum der Dampftrommel 14 in Verbindung stehen.

Vom Überhitzer 20 verläuft die Kühldampflei tung 7 zur Gasturbine 2, und vom Überhitzer 24 verläuft die Frischdampfleitung 6 zur Dampfturbine 3.

Durch den separat angeordneten, nur dem Kühldampf zugeordneten Überhitzer 20 ist es möglich, die hochreine, dampfförmige Phase unabhängig vom Frischdampf der Dampfturbine 3 bei geregeltem Druck und/oder bis zu einer geregelten Temperatur zu überhitzen.

Die Ausführung nach der Fig. 12 ist mit der Ausführung nach Fig. 9 vergleichbar, mit dem Unter schied, dass es sich bei der Ausführung nach Fig. 12 um einen Zwangdurchlaufkessel handelt, also anstelle der Dampftrommel 14 ein Separator 15 mit einer Abschlämmlei tung 16 angeordnet ist.

Die Funktionsweise ist gleich derjenigen der Variante nach Fig. 9 und muss somit nicht nochmals be schrieben werden.

Die Fig. 13 zeigt eine Anlage mit einem Hauptkessel und einem Nachschaltkessel, wobei wieder nur die zum Verständnis dieser Ausführung notwendigen Elemen te gezeichnet sind.

Beispielhaft sind der Hauptkessel als Trom- melkessel und der Nachschaltkessel als Zwangdurchlaufkes sel ausgebildet.

Die Speisewasserleitung 9 mit der Speisewas serpumpe 10 verläuft zum Economizer 12 des Trommelkes sels, der als Hauptkessel angeordnet ist. Die Bezugszif fer 11 bezeichnet die Zudosierung eines den Verteil koeffizienten von Verunreinigungen beeinflussenden Mit tels. Der Economizer 12 steht mit der Dampftrommel 14 und diese mit dem Verdampfer 13 in Verbindung. Im Verdampfer 13 wird Nassdampf erzeugt. Der Dampfraum der Dampftrommel 14 steht mit dem Überhitzer 24 in Verbindung, von welchem die Frischdampfleitung 6 zur Dampfturbine 3 verläuft.

Weiter steht der Dampfraum der Dampftrommel 14 über die Dampfleitung 17 mit einem Wärmetauscher 18 in Verbindung, der vom Speisewasser durchströmt ist. Obwohl die zum Überhitzer 24 bzw. Wärmetauscher 18 verlaufenden Leitungen als Zweigleitungen gezeichnet sind, könnten der Überhitzer 24 und der Wärmetauscher 18 auch jeweils über eine eigene Leitung unmittelbar mit der Dampftrommel 14 verbunden sein.

Vom Wärmetauscher 18, in welchem der von der Dampftrommel 14 her strömende Dampf kondensiert wird, führt eine Leitung 25 mit einer Pumpe 34 zum Nachschalt kessel, der bei der gezeichneten Ausführung als Zwangdurchlaufkessel ausgebildet ist. Die Leitung 25 ver läuft zum Economizer 26, welcher mit dem Verdampfer 27 in Verbindung steht. Der Verdampfer 27 ist vom Separator 28 gefolgt. An den Separator schliesst der Überhitzer 29 an, von welchem schliesslich die Kühldampfleitung 7 zur Gas turbine 2 verläuft.

Es ist ersichtlich, dass bei dieser Ausfüh rung die Erzeugung von Kühldampf weitgehend unabhängig von der Erzeugung des Frischdampfes verläuft.

Selbstverständlich sind die in den Figuren gezeigten Ausführungen in beliebiger Weise kombinierbar. Die Erfindung ist ferner unabhängig von der konkreten Auslegung und Ausführung von Kessel, Dampfturbine, Gas turbine und dergleichen.

Bezugszeichenliste

1

Kessel, Abhitzekessel, Zwangdurchlaufkessel

2

Gasturbine, Dampfverbraucher

3

Dampfturbine, Dampfverbraucher

4

Abgas-Eintritt

5

Abgas-Austritt

6

Frischdampfleitung

7

Kühldampfleitung

8

Kondensator

9

Speisewasserleitung

10

Speisewasserpumpe

11

Zudosierung eines den Verteilkoeffizienten beeinflussendes Mittel

12

Economizer

13

Verdampfer

14

Dampftrommel

15

Separator

16

Abschlämmleitung

17

Dampfleitung

18

Wärmetauscher

19

Leitung

20

Überhitzer

21

Wärmetauscher

22

Brennstoffleitung

23

Entnahme/Anzapfung mit Entwässerung

24

Überhitzer

25

Leitung

26

Economizer

27

Verdampfer

28

Separator

29

Überhitzer

30

Kesselabschnitt für eine weitere thermische Behandlung eines Kondensators

31

Wärmetauscher

32

Brennstoffleitung

33

Pumpe

34

Pumpe

Claims

1. Verfahren zur Erzeugung von hochreinem Dampf, dadurch gekennzeichnet, dass aus einem in flüssi ger Form vorliegenden Arbeitsmedium Nassdampf erzeugt und danach eine Auftrennung in eine flüssige, mögliche Verun reinigungen enthaltende und eine hochreine, dampfförmige Phase durchgeführt wird, um für einen Verbraucher hochreinen Dampf bereitzustellen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, dass dem Arbeitsmedium ein den Verteilkoeffizi enten der Verunreinigungen im Nassdampf beeinflussendes Mittel zudosiert wird, so dass die Aufnahme von Verunrei nigungen in der flüssigen Phase begünstigt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, dass das Arbeitsmedium Wasser und der Nassdampf Wasserdampf ist.

4. Verfahren nach einem der vorangehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die hochreine dampfförmige Phase bei geregeltem Druck und/oder bis zu einer geregelten Temperatur überhitzt wird, um für einen Verbraucher überhitzten hochreinen Dampf bereitzustellen.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, dass die hochreine, dampfförmige Phase oder eine Teilmenge der hochreinen, dampfförmigen Phase kondensiert und nach einer möglichen Druckerhöhung vorgewärmt, verdampft und erforderlichenfalls überhitzt wird, um für einen Verbraucher hochreinen Dampf bereitzu stellen.

6. Verfahren nach einem der vorangehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Zwang durchlaufkessel Nassdampf mit einer Feuchte bis ca. 20% erzeugt und danach die Auftrennung in eine flüssige, mög liche Verunreinigungen enthaltende und in eine hochreine, dampfförmige Phase in einem Separator durchgeführt wird, um für einen Verbraucher hochreinen Dampf unmittelbar be reitzustellen, oder mindestens eine Teilmenge der hoch reinen dampfförmigen Phase kondensiert und nach einer möglichen Druckerhöhung vorgewärmt, verdampft und erfor derlichenfalls überhitzt wird, um für einen Verbraucher hochreinen Dampf bereitzustellen.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Trommelkessel Nass dampf erzeugt wird und danach die Auftrennung in eine flüssige, mögliche Verunreinigungen enthaltende und in eine hochreine, dampfförmige Phase in einer Verdampfer trommel durchgeführt wird, um für einen Verbraucher hoch reinen Dampf unmittelbar bereitzustellen, oder mindestens eine Teilmenge der hochreinen dampfförmigen Phase konden siert und nach einer möglichen Druckerhöhung vorgewärmt, verdampft und erforderlichenfalls überhitzt wird, um für einen Verbraucher hochreinen Dampf bereitzustellen.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-7, wobei der Nassdampf in einem Kessel erzeugt wird, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Teilmenge der hoch reinen, dampfförmigen Phase durch Wärmetausch mit dem dem Kessel zugeführten flüssigen Arbeitsmedium kondensiert wird.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-7, wobei der Nassdampf in einem Kessel erzeugt wird, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Teilmenge der hoch reinen, dampfförmigen Phase durch Wärmetausch mit dem dem Kessel zugeführten Brennstoff kondensiert wird.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-7, wobei das Arbeitsmedium Wasser und der Nassdampf Wasser dampf ist, und wobei der Verbraucher eine Gasturbine ist, welcher der hochreine Dampf als Kühldampf zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Teilmenge der hochreinen, dampfförmigen Phase durch Wärmetausch mit dem der Gasturbine zugeführten Brennstoff kondensiert wird.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-10, wobei das Arbeitsmedium in einem thermischen Kraft werk mit mindestens einem Kessel und mindestens einer Dampfturbine umläuft und der Nassdampf in der Dampfturbi ne entsteht, dadurch gekennzeichnet, dass Nassdampf einer Dampfturbine entnommen und die Auftrennung in eine flüs sige, mögliche Verunreinigungen enthaltende und eine hochreine dampfförmige Phase des Arbeitsmediums durch ei ne Entwässerung erfolgt, worauf der abgeschiedene, hoch reine Dampf einem Verbraucher unmittelbar zugestellt, bzw. mindestens eine Teilmenge der hochreinen dampfförmi gen Phase kondensiert und nach einer möglichen Druckerhö hung Druckerhöhung vorgewärmt, verdampft und erforderli chenfalls überhitzt wird, um für einen Verbraucher hoch reinen Dampf bereitzustellen.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-9, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbraucher eine mit hochreinem Dampf zu kühlende Gasturbine ist.

13. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Arbeitsmedium in einem Kombikraft werk mit mindestens einer einen Verbraucher bildenden Gasturbine, mindestens einem Abhitzekessel und mindestens einer Dampfturbine umläuft, dadurch gekennzeichnet, dass der erzeugte hochreine Dampf der mindestens einen Gastur bine zur Kühlung derselben zugeführt wird.

14. Vorrichtung zur Durchführung des Verfah rens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Anlage (1, 3) zum Überführen des in flüssiger Form vorliegenden Arbeitsmediums in Nassdampf und durch eine Einrichtung (14, 15, 23, 28) zur Auftrennung des Nassdampfes in eine flüssige und eine dampfförmige Phase, welche Einrichtung (14, 15, 23, 28) entweder mit einem Verbraucher (2) von hochreinem Dampf oder mindestens einer Vorrichtungsein heit (20; 30) für eine weitere thermische Behandlung der dampfförmigen Phase in Verbindung steht, die ihrerseits mit dem Verbraucher (2) von hochreinem Dampf in Verbin dung steht.

15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch ge kennzeichnet, dass die Anlage zum Überführen des in flüs siger Form vorliegenden Arbeitsmediums in Nassdampf min destens ein Abschnitt (12, 13) eines Trommelkessels (1) ist, und dass die Einrichtung zur Auftrennung des Nass dampfes in eine flüssige und eine dampfförmige Phase die Dampftrommel (14) des Trommelkessels (1) ist.

16. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch ge kennzeichnet, dass die Anlage zum Überführen des in flüs siger Form vorliegenden Arbeitsmediums in Nassdampf min destens ein Abschnitt (12, 13) eines Zwangdurchlaufkes sels (1) ist, und dass die Einrichtung zur Auftrennung des Nassdampfes in eine flüssige und eine dampfförmige Phase der Separator (15) des Zwangdurchlaufkessels ist.

17. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch ge kennzeichnet, dass die Anlage zum Überführen des in flüs siger Form vorliegenden Arbeitsmediums in Nassdampf ein Kessel (1) mit einer nachgeschalteten Dampfturbine (3) ist, welche im Nassdampfbereich eine Entnahme bzw. An zapfung mit Entwässerung (23) aufweist und damit als Ein richtung zur Auftrennung des Nassdampfes in eine flüssige und eine dampfförmige Phase dient.

18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14-17, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbraucher von hochreinem Dampf eine Gasturbine (2) ist, wobei der hochreine Dampf als Kühldampf derselben dient.

19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14-17, dadurch gekennzeichnet, dass eine Vorrichtungseinheit für eine weitere thermische Behandlung der dampfförmigen Phase ein Überhitzer (20) ist.

20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14-19, dadurch gekennzeichnet, dass eine erste Vorrichtungs einheit für eine weitere thermische Behandlung der dampf förmigen Phase ein Wärmetauscher (18, 21, 31) zum Konden sieren der dampfförmigen Phase ist, welchem Wärmetauscher (18, 21, 31) eine weitere Vorrichtungseinheit (30) zum Erwärmen, Verdampfen und gegebenenfalls Überhitzen des Kondensates folgt, welche Vorrichtungseinheit (30) mit dem Verbraucher (2) Von hochreinem Dampf in Verbindung steht.

21. Vorrichtung nach Anspruch 20, wobei die Anlage zum Überführen des in flüssiger Form vorliegenden Arbeitsmediums in Nassdampf ein Kessel (1) ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmetauscher (18) zum Konden sieren der dampfförmigen Phase mit der zum Kessel (1) führenden Speisewasserleitung (9) in Verbindung steht, derart, dass die dampfförmige Phase durch Wärmetausch mit dem Arbeitsmedium kondensiert wird, mittels welchem der Kessel (1) gespiesen wird.

22. Vorrichtung nach Anspruch 20, wobei die Anlage zum Überführen des in flüssiger Form vorliegenden Arbeitsmediums in Nassdampf ein Kessel (1) ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmetauscher (31) zum Konden sieren der dampfförmigen Phase mit der zum Kessel (1) führenden Brennstoffleitung (32) in Verbindung steht, derart, dass die dampfförmige Phase durch Wärmetausch mit dem dem Kessel (1) zugeführten Brennstoff kondensiert wird.

23. Vorrichtung nach Anspruch 20, wobei der Verbraucher von hochreinem Dampf eine Gasturbine (2) ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmetauscher (21) zum Kondensieren der dampfförmigen Phase mit der zur Gastur bine (2) führenden Brennstoffleitung (22) in Verbindung steht derart, dass die dampfförmige Phase durch Wärme tausch mit dem der Gasturbine (2) zugeführten Brennstoff kondensiert wird.

24. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch ge kennzeichnet, dass die Anlage zum Überführen des in flüs siger Form vorliegenden Arbeitsmediums in Nassdampf ein Abschnitt (12, 13) eines Kessels (1) ist und die Einrich tung zur Auftrennung des Nassdampfes in eine flüssige und eine dampfförmige Phase eine Dampftrommel (14) oder ein Separator (15) des Kessels (1) ist, welche Dampftrommel (14) bzw. welcher Separator (15) mit zwei parallel ge schalteten Überhitzern (20, 24) zur Erzeugung von zwei unterschiedlichen Dampfströmen mit unterschiedlichen Dampfparametern in Verbindung steht, wobei der erste Dampfstrom durch eine Frischdampfleitung (6) einem Dampf verbraucher (3) und der zweite Dampfstrom durch eine Kühldampfleitung (7) einer zu kühlenden Anlage (2) zuge führt wird.

25. Vorrichtung nach Anspruch 24, dadurch ge kennzeichnet, dass der Dampfverbraucher eine Dampfturbine (3) und die zu kühlende Anlage eine Gasturbine (2) ist.

26. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch ge kennzeichnet, dass die Anlage zum Überführen des in flüs siger Form vorliegenden Arbeitsmediums in Nassdampf ein Hauptkessel (12, 13, 14, 24) ist, der ein Abschnitt einer Dampfkesseleinheit mit einem Hauptkessel (12, 13, 14, 24) und einem Nachschaltkessel (26, 27, 28, 29) ist, deren Speiseleitung (9) dem Hauptkessel (12, 13, 14, 24) zuge führt ist, dass die Auftrennung des Nassdampfes in eine flüssige und eine dampfförmige Phase zur Bildung von hochreinem Dampf im Hauptkessels (12, 13, 14, 24) erfolgt und dass die dampfförmige Phase hochreinen Dampfes in ei nem Wärmetauscher (18, 21, 31)kondensiert wird, von wel chem Wärmetauscher (18) eine Leitung (25) zum Nachschalt kessel (26, 27, 28, 29) verläuft, an welchem eine zu ei nem Verbraucher von hochreinem Dampf (2) führende Kühl dampfleitung (7) anschliesst.

27. Vorrichtung nach Anspruch 26, dadurch ge kennzeichnet, dass die Dampfkesseleinheit Teil einer Kom bianlage ist, dass der hochreinen Dampf erzeugende Nach schaltkessel (26, 27, 28, 29) zur Zufuhr von Kühldampf mit einer Gasturbine (2) in Verbindung steht und der Frischdampfverbraucher eine Dampfturbine (3) der Kombian lage ist.