DE2102770A1 - Installation of a gas turbine with energy storage linked to a steam turbine - Google Patents
Installation of a gas turbine with energy storage linked to a steam turbineInfo
- Publication number
- DE2102770A1 DE2102770A1 DE19712102770 DE2102770A DE2102770A1 DE 2102770 A1 DE2102770 A1 DE 2102770A1 DE 19712102770 DE19712102770 DE 19712102770 DE 2102770 A DE2102770 A DE 2102770A DE 2102770 A1 DE2102770 A1 DE 2102770A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- gas turbine
- turbine
- steam
- compressor
- plant
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 title claims description 7
- 238000009434 installation Methods 0.000 title 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 61
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 12
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 claims description 9
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims description 7
- 239000003245 coal Substances 0.000 claims description 6
- 238000002309 gasification Methods 0.000 claims description 5
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 239000000498 cooling water Substances 0.000 claims description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 2
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 claims 3
- 244000010815 Phlomis lychnitis Species 0.000 claims 1
- 239000002918 waste heat Substances 0.000 claims 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 4
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 4
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 4
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 4
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 4
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000567 combustion gas Substances 0.000 description 2
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 2
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 2
- RLQJEEJISHYWON-UHFFFAOYSA-N flonicamid Chemical compound FC(F)(F)C1=CC=NC=C1C(=O)NCC#N RLQJEEJISHYWON-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 2
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 2
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 239000002737 fuel gas Substances 0.000 description 1
- 239000003077 lignite Substances 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 238000004326 stimulated echo acquisition mode for imaging Methods 0.000 description 1
- 230000002123 temporal effect Effects 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04D29/00—Details, component parts, or accessories
- F04D29/58—Cooling; Heating; Diminishing heat transfer
- F04D29/582—Cooling; Heating; Diminishing heat transfer specially adapted for elastic fluid pumps
- F04D29/5826—Cooling at least part of the working fluid in a heat exchanger
- F04D29/5833—Cooling at least part of the working fluid in a heat exchanger flow schemes and regulation thereto
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
- F01K23/00—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids
- F01K23/02—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
- F01K23/00—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids
- F01K23/02—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled
- F01K23/06—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled combustion heat from one cycle heating the fluid in another cycle
- F01K23/10—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled combustion heat from one cycle heating the fluid in another cycle with exhaust fluid of one cycle heating the fluid in another cycle
- F01K23/103—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled combustion heat from one cycle heating the fluid in another cycle with exhaust fluid of one cycle heating the fluid in another cycle with afterburner in exhaust boiler
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
- F02C6/00—Plural gas-turbine plants; Combinations of gas-turbine plants with other apparatus; Adaptations of gas-turbine plants for special use
- F02C6/14—Gas-turbine plants having means for storing energy, e.g. for meeting peak loads
- F02C6/16—Gas-turbine plants having means for storing energy, e.g. for meeting peak loads for storing compressed air
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
- F05D2260/00—Function
- F05D2260/20—Heat transfer, e.g. cooling
- F05D2260/211—Heat transfer, e.g. cooling by intercooling, e.g. during a compression cycle
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/16—Mechanical energy storage, e.g. flywheels or pressurised fluids
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
Description
ANLAGE EINER GASTURBINE MIT ENERGIESPEICHERUNG VERBUNDEN MIT EINER DAMPFTURBINE -=-=-=-=-=-=-=-=-Gegenstand der Erfindung ist eine Anlage bestehend aus einer Gasturbine mit Energiespeicherung verbunden mit einer Dampfturbine die einen gemeinsamen Generator oder zwei getrennte Generatoren antreiben. SYSTEM OF A GAS TURBINE WITH ENERGY STORAGE CONNECTED TO A STEAM TURBINE - = - = - = - = - = - = - = - = - The subject of the invention is a system from a gas turbine with energy storage connected to a steam turbine drive a common generator or two separate generators.
Unter Gasturbine ist eine in Serie verbundene Gruppe von Turbinen und unter Verdichter gleichfalls eine in Serie verbundene Gruppe von Verdichtern zu verstehen.A gas turbine is a group of turbines connected in series and under Compressor likewise a group of compressors connected in series to understand.
Die Gastnrbine mit Energiespeicherung wird als bekannt vorausgesetzt.The guest room with energy storage is assumed to be known.
In der Hauptsache beruht diese Gasturbine auf dem Prinzip einer zeitlicher Trennung der Luftkompression von der Expansion der Mischung der Luft mit verbrannten Gasen. Dies bedeutet dass man die durch den Verdichter komprimierte Luft nicht unmittelbar in die Gasturbine gelangen lasst, wie dies bei konventionellen Gasturbinen üblich ist, sondern die Luft in einem geeigneten Luftspeicher so lange wie dies nötig ist, aufspeichert. Sodann, b ei erhöhtem Energiebedarf oder Spitzenperioden, wird die auf die obige Weise aufgespeicherte Luft aus dem Speicherraum der Gasturbine zugeführt, wobei der Luftverdichter stillgelegt ist. Auf diese Weise, ist die Leistung der Gasturbine um 2, 5 bis 3 mal grösser als die Leistung einer konventionellen Turbine sein würde, indem die Turbine gleichzeitig die nützliche Leistung als auch die durch den Verdichter absorbierte Leistung ab gibt.This gas turbine is mainly based on the principle of a temporal one Separation of the air compression from the expansion of the mixture of air with burned Gases. This means that the air compressed by the compressor is not immediately available get into the gas turbine, as is customary with conventional gas turbines but the air in a suitable air reservoir for as long as necessary, stores. Then, in the event of increased energy demand or peak periods, the supplied in the above manner stored air from the storage space of the gas turbine, with the air compressor shut down. In this way, the performance is the Gas turbine 2.5 to 3 times greater than the output of a conventional turbine would be by giving the turbine the useful power as well as the through the compressor gives off absorbed power.
Die Gegenstand der Erfindung bildende Anlage ist dadurch gekennzeichnet, dass die durch den Luftverdichter mit Zwischenkiihlung verdichtete Luft in einem Luftspeicher aufgespeichert wird, um nachdem bei vorkommendem Energiebedarf über einen Wärmeaustauschen der Turbine zugeführt zu werden.The system forming the subject of the invention is characterized in that that the air compressed by the air compressor with intermediate cooling in one Air storage is accumulated to be used after when there is an energy demand to be supplied to a heat exchange of the turbine.
Die Abgase der Gasturbine werden dem Dampfkessel, der die Dampfturbine speist, zugeführt und dienen darin als Verbrennungsluft bevor sie den erwähnten Wärmeäustauscher passieren, und durch den Schornstein in die Atmosphäre gelangen. Die Gegenstand der Erfindung bildende Anlage ist ausserdem dadurch gekennzeichnet, dass das Kondensat der Dampfturbine in den Zwischerkühlern des Verdichters als Kühlwasser dient, und in denselben einer ersten Erwärmung unterworfen wird.The exhaust gases from the gas turbine are sent to the steam boiler that controls the steam turbine feeds, supplied and used as combustion air before they mentioned Pass through the heat exchanger and enter the atmosphere through the chimney. The system forming the subject of the invention is also characterized in that that the condensate of the steam turbine in the intercooler of the compressor as cooling water serves, and is subjected to a first heating in the same.
Die beiliegenden Zeichnungen Abb. 1, 2 und 3, erläutern als Beispiel 3 verschiedene Gegenstand der Erfindung bildende Anwendungen der Anlage.The accompanying drawings, Fig. 1, 2 and 3, explain as an example 3 different applications of the plant forming the subject of the invention.
Die Abb. 1 zeigt eine Ausführung, in der die beiden Turbinen, d. h. die Dampf und die Gasturbine einen gemeinsamen Generator antreiben.Fig. 1 shows an embodiment in which the two turbines, d. H. the steam and the gas turbine drive a common generator.
Bei dieser Ausführung, kann die Dampfturbine unabhängig von der Gasturbine im Betrieb sein, während letztere eine solche Unabhängigkeit gegenüber der Dampfturbine, die gleichzeitig den Luftverdichter antreibt, nicht besitzt, Auf Abb. 2, ist eine Anlage dargestellt bei welcher beide Turbinen unabhängig von einander betrieben werden können, da der Verdichter durch seinen eigenen Antriebsmotor angetrieben wird wobei die beiden Turbinen durch geeignete Kupplungen mit einem gemeinsamen Generator verbunden sind. Der Antriebsmotor des Verdichters kann entweder durch eine der beiden Turbinen oder durch das äussere Netz gespeist werden, als auch gleichzeitig durch eine der beiden Turbinen und vom äusserem Netz. Der Antriebsmotor müsste ein Synchromotor sein, der als solcher, bei vorkommenden Bedarf als Kompensator dient, was eine Verbindung zwischen ihm und dem Verdichter durch eine geeignete Kupplung erfordert.In this design, the steam turbine can be independent of the gas turbine be in operation, while the latter has such independence from the steam turbine, which drives the air compressor at the same time, does not have, in Fig. 2, is one Plant shown in which both turbines operated independently of each other since the compressor is driven by its own drive motor being the two turbines through suitable couplings with a common Generator connected. The drive motor of the compressor can either by one of the two turbines or by the external network, as well as simultaneously through one of the two turbines and from the external network. The drive motor would have to be a Be a synchromotor, which as such serves as a compensator when required, what a connection between it and the compressor through a suitable coupling requires.
Die Abb. 3 zeigt eine Ausführung der Anlage bei der die beiden Turbinen je einen eigenen Generator besitzen, während der Verdichter gleichfalls eigenen Antriebsmotor erhält; Die Anlagen gemäss Abb. 1 und 2 kennen gegenwärtig für Leistungen bis zu etwa 600 MW angewendet werden, welche Leistung als die H8chstleistung angesehen werden muss, da heutzutage die Ausführung von Kupplungen für eine grössere Leistung nicht durchführbar ist.Fig. 3 shows an embodiment of the system in which the two turbines each have their own generator, while the compressor also has its own Drive motor receives; The systems according to Fig. 1 and 2 are currently familiar for powers up to about 600 MW, which power is considered the maximum power must be considered, since nowadays the execution of clutches for a larger Performance is not feasible.
Dagegen sind die Anlagen gemass Abb. 3 für jede Leistung anwendbar sowohl für Anlagen mit einer Leistung unter 600 MW als auch für solche für Leistungen von über 600 MW.On the other hand, the systems according to Fig. 3 can be used for any service both for systems with an output of less than 600 MW and for those for outputs of over 600 MW.
Der Betrieb einer Anlage gemäss Abb. 1 geht folgendermassen vor die vom Verdichter (1) komprimierte Luft wird dem Behälter (3) zugeführt, worin sie gespeichert wird. Der Antrieb des Verdichters kann entweder durch die Dampfturbine (8) oder durch beide Turbinen, ohne dass das aussere Netz zum Antrieb allein herangezogen werden kann. Sodann, in der darauf folgenden erhöhten Belastungen oder Spitzenbetriebstunden wird die im Behälter (3) aufgespeicherte Luft über einen Rekuperator (4) der Gasturbine (6) zugeführt. Die Abgase die aus der Gasturbine bei hoher Temperatur entweichen und noch viel Sauerstoff enthalten werden dem Dampfkessel (7) zugeführt und als Verbrennungsluft verwendet. Die Abgase dieses Dampfkessels werden über einem Rekuperator (4) abgeführt, worin sie ihre Hitze abgeben und bis zu 1500C, und sogar bis 100"C abgekühlt werden. Das Kondensat der Dampfturbine wird in den Kaltwasserbehälter (18) geleitet, aus welchem es mittels einer Pumpe den Kühlern (2) des Verdichters zugeführt wird, und kommt danach aufgeheizt in den Heisswasser.The operation of a system according to Fig. 1 proceeds as follows before the air compressed by the compressor (1) is fed to the container (3), in which it is saved. The compressor can be driven either by the steam turbine (8) or by both turbines, without the external network being used for propulsion alone can be. Then, in the subsequent increased loads or peak operating hours the air stored in the container (3) is transferred via a recuperator (4) of the gas turbine (6) supplied. The exhaust gases that escape from the gas turbine at high temperature and still contain a lot of oxygen are fed to the steam boiler (7) and as Combustion air used. The exhaust gases of this steam boiler are over a recuperator (4) dissipated, in which they give off their heat and up to 1500C, and even up to 100 "C be cooled down. The condensate of the steam turbine is in the cold water tank (18) from which it is pumped to the cooler (2) of the compressor is fed, and then comes heated into the hot water.
behälter (17) aus dem es zu den Dampferhitzern (10 und 11) und zum Dampfkessel weitergeleitet wird. Der Brennstoff (19) kann für die Dampfturbine Kohle, Heizöl oder Heizgas und für die Gasturbine Heizöl oder Heizgas sein.container (17) from which it is to the steam heaters (10 and 11) and to Steam boiler is forwarded. The fuel (19) can be used for the steam turbine coal, Heating oil or heating gas and heating oil or heating gas for the gas turbine.
Die in der Abb. 2 gezeigte Anlage ist von der Anlage 1 dadurch unterschiedlich dass für den Antrieb des Verdichters ein besonderer Antriebsmotor (21) vorgesehen ist und durch Einbau einer geeigneten Kupplung zwischen der Dampfturbine und dem gemeinsamen Generator.The system shown in Fig. 2 differs from system 1 in this way that a special drive motor (21) is provided for driving the compressor and by installing a suitable coupling between the steam turbine and the common generator.
Dank diesen neuen Einrichtungen, können beide Turbinen unabhängig von einander betrieben werden, indem die für den Verdichterantrieb benötigte Energie sei es von der einen oder von der anderen Turbine, sei es vom äusseren Netz geliefert wird.Thanks to these new facilities, both turbines can operate independently operated by each other by the energy required for the compressor drive be it from one or the other turbine, be it from the external network will.
Die Anlage laut Abt. 3 ermöglicht die gleichen Betriebskombinationen wie die Anlage nach Abt,2, indem eine solche Anlage für jede heute gebaute Gasturbinen-Leistung ohne besondere Kupplungen verwendbar ist.The system according to Section 3 enables the same operating combinations like the plant according to Abt, 2, adding such a plant for every gas turbine power built today can be used without special couplings.
Es sind bereits verschiedene Kombinationan von Dampfturbine mit konventionellen Gasturbinen bekannt, jedoch ohne Energiespeicherung.There are already various combinations of steam turbines with conventional ones Gas turbines known, but without energy storage.
In diesen Anlagen hat die Gasturbine einen Luftverbrauch von 25 bis 45 kg br je kWh sodass, falls man im Dampfkessel die Gesamtmenge des Sauerstoffes, der in den Abgasen der Gasturbine enthalten ist, verwendet eine 10 mal grössere Leistung der Dampfturbine im Verhältnis zur Leistung der Gasturbine erhält. Infolge dieses Verhältnisses von 1 : 10 ist der spezifische Verbrauch der kombinierten Anlage im Verhältnis zum Verbrauch der in Kombination kommenden Dampfturbinenanlage sehr gering, und nicht mehr als 1 - 6 % beträgt wobei die Investitionskosten dieser Anlage manchmal bis 8 % geringer und manchmal um 8 % höher im Verhältnis zu denjenigen der Dampfturbinenanlage sind. Wegen einer solchen relativ geringer Verbesserung entschliesst man sich selten solche kombinierte Anlagen zu errichten.In these systems, the gas turbine has an air consumption of 25 to 45 kg br per kWh so that if the total amount of oxygen in the steam boiler is which is contained in the exhaust gases of the gas turbine, uses a 10 times larger one Power of the steam turbine in relation to the power of the gas turbine receives. As a result this ratio of 1:10 is the specific consumption of the combined system in relation to the consumption of the combined steam turbine system low, and not more than 1 - 6%, whereby the investment costs of this system sometimes up to 8% lower and sometimes 8% higher in relation to those of the steam turbine plant. Because of such a relatively small improvement one seldom decides to build such combined systems.
Bei der Gegenstand der Erfindung bildenden kombinierten Anlage ermässigt sich der Luftbedarf der Gasturbine auf 4,5 - 5,5 kg je KWh während sich die Leistung der Gasturbine im Verhältnis von etwa 1,3 : 1 zur Leistung der Dampfturbine erhöht. Infolge dieses -Verhältnisses ist die Gegenstand der Erfindung bildende Anlage sehr wirtschaftlich im Vergleich mit dem was bisher erreicht werden konnte, und auch infolge der Möglichkeit die Abgase der Gasturbine als Verbrennungsluft im Dampfkessel zu verwenden, wodurch jeder Wärmeverlust der Verbrennungsgase des Dampfkessels vermieden wird, da jetzt die Abgase der Gasturbine in gleicher Zeit als Abgase des Dampfskessels durch den Kamin in die Atmosphäre abgeführt werden, und zuletzt eine Untersuchung der Gegenstand der Erfindung bildenden Anlage und deren kombinierten Betriebes lässt erkennen dass diese die wirtschaft.Reduced for the combined system forming the subject of the invention the air requirement of the gas turbine to 4.5 - 5.5 kg per KWh while the power of the gas turbine in a ratio of about 1.3: 1 to the power of the steam turbine. As a result of this ratio, the system forming the subject of the invention is very great economically compared to what has been achieved so far, and also because of the possibility to use the exhaust gases of the gas turbine as combustion air in the steam boiler, whereby any heat loss of the combustion gases of the steam boiler is avoided since now the exhaust gases from the gas turbine at the same time as exhaust gases from the steam boiler through the Chimney to be discharged into the atmosphere, and lastly an examination of the subject the system forming the invention and their combined operation shows that this the economy.
lichen Eigenschaften einer Gasturbine mit Energiespeicherung und zugleich die wirtschaftlichen Eigenschaften einer Dampfturbine vereinigt, Ausserdeir gehen aus der Gegenstand der Erfindung bildenden Kombination noch weitere neue Vorteile, die allein keine der beiden Arten der Turbinen, die zur Anlage gehören, aufweisen kann.common properties of a gas turbine with energy storage and at the same time the economic properties of a steam turbine combined, go outside further new advantages from the combination forming the subject of the invention, which alone do not have either of the two types of turbines that belong to the system can.
Es können folgende Vorteile darunten genannt werden - um etwa 35 % geringere Investitionskosten pro installiertenkW im Vergleich zu den Investitionskosten der Dampfturbinenanlage - um 6 bis 16 % geringerer spezifischer Brennstoffverbrauch gegenüber dem Verbrauch fiampfturbinenanlage. Die Höhe dieser Einsparung hängt besonders von den Eigenschaften der zu installierenden Dampfturbine ab.The following advantages can be mentioned below - by about 35% lower investment costs per installed vehicle compared to the investment costs the steam turbine system - 6 to 16% lower specific fuel consumption compared to the consumption of a steam turbine system. The amount of this saving depends particularly on the properties of the steam turbine to be installed.
- die Möglichkeit eines schnellen Anfahrens der Anlage innerhalb von 4 - 8 Minuten vom kalten Zustand bis zur vollen Leistung der Gasturbine, was etwa 60 % der Gesamtleistung der kombinierten Anlage beträgt, während die restlichen 40 % der Volleistung so schnell in Betrieb kommen, wie es der zur Verfügung stehende Dampfturbinenanlage zulässt - die Möglichkeit für die Luftverdichtung hydraulische Abfallenergie oder Randstromenergie während der niedrigeren Belastungen thermischer Kraftwerke zu verwenden.- the possibility of a quick start-up of the plant within 4 - 8 minutes from cold to full power of the gas turbine, which is about 60% of the total output of the combined system, while the remaining 40% of the full output come into operation as quickly as the one available Steam turbine plant allows - the possibility of air compression hydraulic waste energy or boundary current energy during lower loads to use thermal power plants.
- die Möglichkeit Kohle als Brennstoff für die Dampferzeugung zu verwenden, wenn dies aus Gründen der Wirtschaftlichkeit sinnvoll ist.- the possibility of using coal as fuel for steam generation, if this makes sense for reasons of economy.
- es besteht ein überaus ausgedehnte Elastizität im Betrieb welche es der Dampfturbine ermöglicht Tag und Nacht im Vollbetrieb zu sein während die dem Netz abgegebene Energie von 0 bis zu der Summe der Volleistung beider Turbinen varieren kann. Eine solche Betriebsart ist sehr wichtig für den Hersteller des Dampfkessels und der Dampfturbine in dem sie ihm bei der Konstruktion die Möglichkeit gib grösstmögliche Wirkungsgrade zu erreichen.- there is an extremely extensive elasticity in operation which it allows the steam turbine to be in full operation day and night during the Energy delivered to the network from 0 to the sum of the full power of both turbines can vary. Such an operating mode is very important for the manufacturer of the steam boiler and the steam turbine by giving him the greatest possible opportunity during construction To achieve efficiencies.
Um zu zeigen, wie elastisch der Betrieb einer Anlage, die Gegenstand der Erfindung darstellt, sein kann, wird als Beispiel eine Anlage genannt, bei der die Gasturbine eine Leistung von 100 MW., die Dampfturbine eine Leistung von 75 MW und der Verdichter eine solche von 60 MW besitzen.To show how elastic the operation of a plant is, the subject of the invention, a system is cited as an example in which the gas turbine has an output of 100 MW, the steam turbine has an output of 75 MW and the compressor has a capacity of 60 MW.
Dieser Maschinensatz kann zum Beispiel während der Nachtstunden so betrieben werden, dass die Dampfturbine auf Volleistung läuft und den Luftverdichter antreibt. Für diesen Zweck, verbraucht die Dampfturbine 60 MW, d.h. den grössten Teil ihrer Leistung, während nur der Ueberschuss von 15 MW dem Netz abgegeben wird. Sobald die Belastung des Netzes sich in den Morgenstunden erhöht wird der Luftverdichter ausser Betrieb gesetzt und in-wenigen Sekunden kann die Dampfturbine ihre volle Leistung von 75 MW ans Netz abgegen. W Bei weiter steigenderr Bedarf, wird die Gasturbine in Betrieb gesetzt, was 1k wenige Minuten beansprucht, und wird die ganze zur Verfügung stehende Leistung von 175 MW dem Netz abgegeben. Man kann jedoch, anstatt den Verdichter abzustellen, die Gasturbine in Betrieb setzen und verfügt dann in den Morgenstunden über eine Leistung von 115 MW, um zu einem späteren Zeitpunkt den Verdichter abzustellen und dadurch über die maximale Leistung von 175 MW verfügen zu können. Die Anlage kann also so betrieben werden, dass sie entweder 15 MW - 75 - 175 MW, oder 15 MW - 115 MW - 175 MW dem Netz abgeben kann, Während jeden dieser verschiedenen Betriebsleistungen arbeiten die beiden Arten von Turbinen nicht anders als mit voller Leistung und ihr spezifischer Verbrauch entfernt sich nur wenig, wenn überhaupt vom optimalem Verbrauch der, wie früher gesagt, im Vergleich zum optimalen Verbrauch der Dampfturbine, um etwa 6-16 % geringer ist.This machine set can be used during the night, for example operated so that the steam turbine runs at full power and the air compressor drives. For this purpose, the steam turbine consumes 60 MW, i.e. the largest Part of their output, while only the excess of 15 MW is released into the grid. As soon as the load on the network increases in the morning, the air compressor is activated is put out of operation and in a few seconds the steam turbine can run its full Power of 75 MW to the grid. W If the demand continues to rise, the gas turbine will put into operation, which takes 1k a few minutes, and the whole is available standing power of 175 MW delivered to the grid. One can, however, instead of the compressor turn off, put the gas turbine into operation and then have it in the morning hours with an output of 115 MW in order to switch off the compressor at a later point in time and thereby over the maximum To have an output of 175 MW. The system can therefore be operated in such a way that it has either 15 MW - 75 - 175 MW, or 15 MW - 115 MW - 175 MW can output the grid, While each of these different Operating powers, the two types of turbines work no differently than with full Performance and its specific consumption are only marginally removed, if at all from the optimal consumption of, as I said earlier, compared to the optimal consumption the steam turbine, is about 6-16% lower.
Diese kombinierte Anlage kann auch mit jeder anderen Mittelleistung betrieben werden durch entsprechende Regelung einer der Turbinen oder beider Turbinen gleichzeitig.This combined system can also be used with any other medium output are operated by appropriate regulation of one of the turbines or both turbines simultaneously.
Es ist auch möglich die Dampfturbine am Sonnabend und Sonntag unter Vollast ohne Unterbrechung zu betreiben, ohne dass die kombinierte Anlage Energie für das Netz abgibt, wenn man im voraus die Leistung das Luftverdichters und den Rauminhalt des Speicherraumes entsprechend berechnet und vorsieht. Für den Dampfturbinenbetrieb bei stillgelegter Gasturbine muss die Verbrennungsluft durch Abgase des Dampfkessels erhitzt werden.It is also possible to take the steam turbine on Saturday and Sunday Operate at full load without interruption, without using the combined system energy for the network, if the performance of the air compressor and the The volume of the storage space is calculated and provided accordingly. For steam turbine operation When the gas turbine is shut down, the combustion air has to pass through the exhaust gases of the steam boiler be heated.
Die kombinierte Anlage kann gleichfalls zur Erzeugung von Grundenergie durch gleichzeitigen Betrieb beider Turbinen und des Luftverdichters herangezogen werden. Die Gesamtleistung dieses Maschinensatzes würde in diesem Falle 115 MW betragen ; man kann aber den Verdichter während der Spitzenstunden stilllegen und die Leistung der Anlage auf 175 MW erhöhen.The combined system can also be used to generate basic energy due to the simultaneous operation of both turbines and the air compressor will. In this case, the total output of this machine set would be 115 MW ; but you can shut down the compressor during peak hours and reduce the output of the plant to 175 MW.
Daraus ist es ersichtlich dass die Gegenstand der Erfindung bildende Anlage unter vielfachen Betriebsarten unter den besten wirtschaftlichen Bedingungen eingesetzt werden kann.From this it can be seen that the subject matter of the invention Plant under multiple operating modes under the best economic conditions can be used.
Ein weiterer wirtschaftlicher Vorteil kann durch diese kombinierte Anlage bei Verwendung von im Wege der Druckvergasung aus Kohle oder Lignit erzeugtem Heizgases erzielt werden0 In diesem Falle, wird das Heizgas vollkommen unabhängig vom Betrieb und vom Bedarf des Kraftwerkes kontinuierlich ohne Unterbrechung und ohne jeder Schwankung in der Belastung unter konstantem Druck erzeugt und in einem besonderem Speicher, in gleicher Weise wie die Pressluft, gespeichert.Another economic benefit can be combined through this System when using gas produced from coal or lignite by way of pressurized gasification Heating gas 0 In this case, the heating gas becomes completely independent from the operation and demand of the power plant continuously without interruption and generated under constant pressure without any fluctuation in load and in one special memory, stored in the same way as the compressed air.
Das unter Druck stehende Heizgas wird während der Expansion in der Gasturbine in gleicher Weise wie die Pressluft benutzt, sodass man um so weniger Luft pro kWh benötigt, als man komprimiertes Gas zum Heizen des Gemisches von Luft und Verbrennungsgasen auf die Eintrittstemperatur der Gasturbine, sagen wir auf 800"C zuführt.The pressurized fuel gas is during the expansion in the The gas turbine is used in the same way as the compressed air, so that all the less Air per kWh is needed than using compressed gas to heat the mixture of air and combustion gases to the inlet temperature of the gas turbine, we say 800 "C supplies.
Die besondere Wirtschaftlichkeit eines nach dem Druckvergasungs verfahren hergestellten Heizgases durch dessen Verwendung in einer Gegenstand der Erfindung bildenden kombinierten Anlage ist dadurch gegeben, dass dieses aus Kohle hergestellte Heizgas, welches einen idealen Brennstoff für den Gasturbinenbetrieb darstellt in der Vergasungs anlage unter optimalen Wirtschaftlichkeitsbedingungen bei konstanter Maximalleistung, wie bereits vorher gesagt, hergestellt wird und daher die Leistung der Druckvergasungsanlage wesentlich kleiner gewählt werden kann, wobei die Gegenstand der Erfindung bildende Anlage unter den bereits früher erwähnten vorteilhaften wirtschaftlichen Bedingungen bei grösster Elastizität eingesetzt werden kann.The particular economic efficiency of a pressurized gasification process produced heating gas by its use in an object of the invention forming combined system is given by the fact that this is made of coal Heating gas, which is an ideal fuel for gas turbine operation in of the gasification plant under optimal economic conditions at constant Maximum power, as said before, is produced and therefore the power the pressurized gasification system can be chosen to be much smaller, with the object plant forming the invention among the advantageous economic ones already mentioned earlier Conditions with the greatest elasticity can be used.
Eine weitere Verbesserung der wirtschaftlichen Vorteile der kombinierten Gas- und Dampfturbinenanlage, die Gegenstand der Erfindung darstellt, ist dadurch gegeben, dass sowohl bei Heizgas als auch bei Heizölbetrieb eine Ermässigung der Investitionskosten sowohl auch eine Ersparnis an Brennstoffkosten erreicht wird, wenn man die Brennkammer der Niederdruckturbine in Form eines aufgeladenen Dampferzeugers entwirft.Another improvement in the economic benefits of the combined Gas and steam turbine system, which is the subject of the invention, is thereby given that a reduction in the Investment costs as well as a saving in fuel costs is achieved, if you have the combustion chamber of the low pressure turbine in the form of a supercharged steam generator designs.
Der Druck dieses Apparates ist der Druck unter dem das Gemisch von Luft und Abgase am Austritt der Hochdruckgasturbine steht. Dieses Gemisch dient als Verbrennungsluft für den Aufgeladenen Dampferzeuger.The pressure of this apparatus is the pressure under which the mixture of There is air and exhaust gas at the outlet of the high-pressure gas turbine. This mixture is used as combustion air for the charged steam generator.
Der Gestehungspreis des Kessels ist durch eine solche Anordnung ermässigt während der gesammte Wirkungsgrad der Anlage noch ein wenig erhöht ist.Such an arrangement reduces the cost price of the boiler while the overall efficiency of the system is still a little higher.
Claims (3)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19712102770 DE2102770A1 (en) | 1971-01-21 | 1971-01-21 | Installation of a gas turbine with energy storage linked to a steam turbine |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19712102770 DE2102770A1 (en) | 1971-01-21 | 1971-01-21 | Installation of a gas turbine with energy storage linked to a steam turbine |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE2102770A1 true DE2102770A1 (en) | 1972-08-03 |
Family
ID=5796540
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE19712102770 Pending DE2102770A1 (en) | 1971-01-21 | 1971-01-21 | Installation of a gas turbine with energy storage linked to a steam turbine |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE2102770A1 (en) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2615439A1 (en) * | 1976-03-15 | 1977-09-22 | Bbc Brown Boveri & Cie | THERMAL POWER PLANT WITH COMPRESSED AIR ACCUMULATOR |
| DE4213023A1 (en) * | 1992-04-21 | 1993-10-28 | Asea Brown Boveri | Process for operating a gas turbine group |
| EP0592059A1 (en) * | 1992-10-07 | 1994-04-13 | MANNESMANN Aktiengesellschaft | Process and system for compressing a gas |
| WO2005056994A1 (en) * | 2003-12-12 | 2005-06-23 | Alstom Technology Ltd | Air-storage plant |
| WO2008031810A2 (en) * | 2006-09-15 | 2008-03-20 | Siemens Aktiengesellschaft | Compressor plant |
| WO2010069759A1 (en) * | 2008-12-18 | 2010-06-24 | Siemens Aktiengesellschaft | Turbo compressor train and method for operation thereof and natural gas liquefaction system having the turbo compressor train |
| WO2013048268A1 (en) * | 2011-09-27 | 2013-04-04 | Piskorz Tomasz Tadeusz | Method for the controlling and feeding of a power plant and power plant |
| CN103114971A (en) * | 2013-02-06 | 2013-05-22 | 西安交通大学 | Hybrid energy storage system used for restraining fluctuation of clustering wind power plant power output |
| DE102011117271B4 (en) | 2011-10-31 | 2022-02-24 | Reinhard Leithner | Compressed air storage power plant with direct use of the compression heat |
-
1971
- 1971-01-21 DE DE19712102770 patent/DE2102770A1/en active Pending
Cited By (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2615439A1 (en) * | 1976-03-15 | 1977-09-22 | Bbc Brown Boveri & Cie | THERMAL POWER PLANT WITH COMPRESSED AIR ACCUMULATOR |
| DE4213023A1 (en) * | 1992-04-21 | 1993-10-28 | Asea Brown Boveri | Process for operating a gas turbine group |
| US5386687A (en) * | 1992-04-21 | 1995-02-07 | Asea Brown Boveri Ltd. | Method of operating a gas turbine group |
| EP0592059A1 (en) * | 1992-10-07 | 1994-04-13 | MANNESMANN Aktiengesellschaft | Process and system for compressing a gas |
| WO2005056994A1 (en) * | 2003-12-12 | 2005-06-23 | Alstom Technology Ltd | Air-storage plant |
| NO339430B1 (en) * | 2006-09-15 | 2016-12-12 | Siemens Ag | Compressor stations |
| WO2008031810A2 (en) * | 2006-09-15 | 2008-03-20 | Siemens Aktiengesellschaft | Compressor plant |
| EP1903189A1 (en) * | 2006-09-15 | 2008-03-26 | Siemens Aktiengesellschaft | LNG-System in combination with gas- and steam-turbines |
| WO2008031810A3 (en) * | 2006-09-15 | 2008-09-25 | Siemens Ag | Compressor plant |
| WO2010069759A1 (en) * | 2008-12-18 | 2010-06-24 | Siemens Aktiengesellschaft | Turbo compressor train and method for operation thereof and natural gas liquefaction system having the turbo compressor train |
| US8689583B2 (en) | 2008-12-18 | 2014-04-08 | Siemens Aktiengesellschaft | Turbocompressor train and method for operation thereof and natural gas liquefaction plant having the turbocompressor train |
| US9353756B2 (en) | 2011-09-27 | 2016-05-31 | Waldermar Piskorz | Method for the controlling and feeding of a power plant and power plant |
| WO2013048268A1 (en) * | 2011-09-27 | 2013-04-04 | Piskorz Tomasz Tadeusz | Method for the controlling and feeding of a power plant and power plant |
| RU2608918C2 (en) * | 2011-09-27 | 2017-01-26 | Томаш Тадеуш ПИСКОЖ | Method for power plant control and supply, and power plant |
| DE102011117271B4 (en) | 2011-10-31 | 2022-02-24 | Reinhard Leithner | Compressed air storage power plant with direct use of the compression heat |
| CN103114971A (en) * | 2013-02-06 | 2013-05-22 | 西安交通大学 | Hybrid energy storage system used for restraining fluctuation of clustering wind power plant power output |
| CN103114971B (en) * | 2013-02-06 | 2014-11-05 | 西安交通大学 | Hybrid energy storage system used for restraining fluctuation of clustering wind power plant power output |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP0563553B1 (en) | Air cooling of turbines | |
| EP0566868B1 (en) | Method of operating a gas turbine plant | |
| EP0695860B1 (en) | Gasturbine power station with air storage system | |
| EP0439754B1 (en) | Method of starting a combined plant | |
| EP0127093B1 (en) | Intermediate-power plant with an integrated coal-gasification installation | |
| DE69201312T2 (en) | Natural gas turbine with water vapor injection in a semi-open circuit. | |
| DE69216405T2 (en) | ENERGY SYSTEM WITH COMPRESSED AIR STORAGE | |
| EP0953748B1 (en) | Power plant with a CO2-cycle | |
| EP1053438B1 (en) | Method and apparatus for heat transformation for generating heating media | |
| DE2826448A1 (en) | METHOD AND DEVICE FOR GENERATING ENERGY | |
| WO2012163667A1 (en) | Adiabatic compressed air storage power plant | |
| DE3229344A1 (en) | STEAM POWER PLANT FOR POWERING AN ELECTRICAL SUPPLY NETWORK | |
| EP1917428A1 (en) | Power plant | |
| EP2610470A2 (en) | Method for operating a stationary power plant with at least one combustion engine | |
| WO2010136454A1 (en) | Intake air temperature control device and a method for operating an intake air temperature control device | |
| DE2437782B2 (en) | Method for starting up a gas turbine system for generating electricity from fuel gas from a coal pressure gasifier | |
| DE2102770A1 (en) | Installation of a gas turbine with energy storage linked to a steam turbine | |
| DE2630456A1 (en) | COMBUSTION MACHINE | |
| DE2335594A1 (en) | IMPROVED SYSTEM FOR ENERGY STORAGE USING COMPRESSED AIR | |
| DE102007027725A1 (en) | Method for producing useful heating and cooling energy, involves absorbing ambient air with turbo-heat pump, where compressed and warmed up air is produced in compression impeller of heat pump | |
| EP0530519B1 (en) | Power plant heated with nuclear and fossil energy | |
| EP0709561A1 (en) | Power plant | |
| EP0000135A1 (en) | Plant for the centralised generation of thermal energy | |
| DE4427987A1 (en) | Air storage turbine using waste heat steam raising equipment | |
| DE102010023174A1 (en) | Method for utilizing waste heat from internal combustion engines e.g. gas engine, in power plants to create electrical power by vapor circuit, involves separating saturated steam and liquid phase in high pressure separation vessel |