DE2263184C3

DE2263184C3 - Gasturbinenanlage mit unterirdischem Luftspeicher

Info

Publication number: DE2263184C3
Application number: DE2263184A
Authority: DE
Inventors: Theodor 8520 Buckenhof Schwarz
Original assignee: Kraftwerk Union AG
Current assignee: Kraftwerk Union AG
Priority date: 1972-12-22
Filing date: 1972-12-22
Publication date: 1979-08-30
Also published as: DE2263184B2; DE2263184A1; JPS4989010A

Description

Ein unterirdischer Luftspeicher kann dadurch in einem Salzstock erstellt werden, indem das Salz mittels Wasser gelöst und diese Sole im Umwälzverfahren herausgedrückt wird. Die hierdurch entstehenden unterirdischen Hohlräume eignen sich unter anderem zum Speichern von Druckluft. In Verbindung mit einer daran angeschlossenen Gasturbine und einem von der Gasturbine getrennten Luftverdichter ergiht sich eine Gasturbinenanlage, die mit großem Vorteil zur Dekkung der Spitzenlast in einem Elektrizitätsnetz herangezogen werden kann. Durch den unterirdischen Luftspeicher erhält man dabei den Vorteil, daß zu verschiedenen Zeiten die zum Beispiel der Gasturbine notwendige Druckluft komprimiert und entspannt werden kann.

Um eine derartige Anlage erstmalig in Betrieb nehmen zu können, muß jedoch die nach dem Ausspülen in den Hohlräumen verbleibende Salzsole entfernt werden. Außerdem muß die Möglichkeit geschaffen werden, gelegentlich Reparaturen am oberirdischen Luftleitungssystem bzw. an den Absperrarmaturen des Speichers vornehmen zu können. In solchen Fällen muß die Anlage drucklos sein. Dies erfordert zum Schütze der Hohlräume gegen den hohen unterirdischen Gebirgsdruck ein vorübergehendes Auffüllen des Speichers mit Wasser. Bei der Wiederinbetriebnahme muß also ebenfalls dieses Wasser entfernt werden. Hierfür sind Pumpen nicht geeignet, da beim Entleeren der Hohlräume diese durcklos werden. Die Entleerung muß mit Druckluft erfolgen.

Hierzu sind höhere Drücke vorzusehen als sie dem Betriebsdruck des Luftspeichers entsprechen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine ^W| Gasturbine mit vorgeschaltetem unterirdischem Luftspeicher anzugeben, bei dem der notwendige Überdruck zum Auspressen der Sole keine separaten Verdichter mehr erfordert. Die Erfindung betrifft eine Anordnung, wie sie im Oberbegriff des Patentanspru- '■"> ches beschrieben ist. Das Neue besteht in der im Kennzeichen des Patentanspruchs enthaltenen technischen Lehre.

Ein Ausführungsbeispiel ist in der Zeichnung dargestellt. Der unterirdische Luftspeicher 5 ist über einen Rohrschacht 6 mit der Oberfläche verbunden. Konzentrisch im Rohrschacht 6 befindet sich eine Luftsteigeleitung 7, die auch als Fülleitung für den Luftspeicher 5 verwendet werden kann. Im Innern der Fülleitung 7 ist eine Soleaustrittsleitung 8 angeordnet, die über ein Ventil 17 mit der Außenluft in Verbindung steht. Die Luftsteigeleitung 7 ist über ein Absperrventil 22 und eine Verbindungsleitung 23 mit dem Abgaswärmetauscher 4 der Gasturbine 1 verbunden. Die Austrittsseite des Abgaswärmetauschers 4 ist über ein Stellventil 18 und eine Brennkammer 2 mit dem Eingang der Gasturbine 1 verbunden.

In diese Verbindungsleitung können Luftfilter, Abscheider bzw. eine Heißluftentspannungsturbine zur Vorentspannung der Drückluft zusätzlich eingeschaltet sein, sind jedoch in der Zeichnung nicht näher dargestellt.

Die Gasturbine 1 ist mit einem Generator 3 verbunden. In der Verbindungsleitung 23 zwischen dem Luftspeicher 5 und der Gasturbine 1 ist ein Absperrventil 24 eingeschaltet Zur Speisung des Luftspeichers 5 dienen mehrstufige Verdichter 25, die aus jeweils einem Niederdruckteil 10 und einem Hochdruckteil 11 bestehen. Die Verdichter 25 werden von Elektromotoren 9 angetrieben, die als Asynchronmotoren ausgeführt ohne besondere Anfahreinrichtung und unabhängig von dem aus Gasturbine 1 und Generator 3 bestehenden Gasturbinensatz angelassen werden können. Statt dessen ließe sich jedoch auch ein Synchronmotor mit zusätzlich vorzusehender Stromrichteranlaßschaltung verwenden.

Der Ausgang des Niederdruckteiles 10 des Verdichters 25 ist über einen Zwischenkühler 15 mit dem Eingang des Hochdruckteües 11 des Verdichters 25 verbunden. Der Ausgang des Hochdruckteiles U ist über eine Leitung 26, in die ein Rückschlagventil 16 eingeschaltet ist, mit dem Teil einer Verbindungsleitung 23 verbunden, der sich zwischen dem Absperrventil 24 und dem Luftspeicher 5 befindet. Außerdem steht der Ausgang des Hochdruckteiles 11 eines der Verdichter 25 über eine Trennstelle 14, einen Zwischenkühler 27 mit dem Eingang einer Hochdruck-Verdichterstufe 12 in Verbindung, deren Ausgang über eine Leitung 28 mit einem eingeschalteten Rückschlagventil 29 sowie über ein Absperrventil 21 mit dem Rohrschacht 6 des Luftspeichers 5 verbunden ist. Die Hochdruck-Verdichterstufe 12 ist über eine lösbare Kupplung 13 mit der Welle des mehrstufigen Verdichters 25 verbunden.

Der Ausgang des Niederdruckteils 10 des mehrstufigen Verdichters 25 ist außerdem über ein weiteres Absperrventil 30 und über ein Rückschlagventil 31 sowie über eine Leitung 32 mit dem Teil der Verbindungsleitung 23 verbunden, der sich zwischen dem Absperrventil 24 und der Gasturbine 1 befindet.

Bei Beendigung der Betriebszeit der Gasturbine 1 werden zum Speisen des Luftspeichers 5 die Elektromotoren 9 angelassen und über die Leitung 26 sowie über die Leitung 28 gelangt Speicherluft in den Luftspeicher 5, so daß dieser langsam aufgefüllt wird. Die Verbindungsleitung 23 und die Leitung 26 sind hierbei für den normalen Betriebsdruck auszulegen, während die Leitung 28 für den höheren Druck auszulegen ist, der zum Ausdrücken der Sole aus dem Luftspeicher 5 notwendig ist.

Ist es notwendig, Sole aus dem Luftspeicher 5 herauszudrücken, so wird das Absperrventil 22 Be-

schlossen und die Absperrventile 17 und 21 geöffnet. Die Hochdruckverdichterstufe 12 ist über die dann geschlossene Kupplung 13 mit der Welle des mehrstufigen Verdichters 25 verbunden. Außerdem ist die Trennstelle 14 aufgeheben und der Zwischenkühler 27 in Betrieb genommen. Durch die so hinzugeschaltete Hochdruck-Verdichterstufe 12 kommt man also z'.r Erzielung des zum Ausdrücken der Sole verwendeten höheren Druckes ohne besondere mehrgehäusige Hochdruck-Verdichter und ohne einen dafür vorzusehenden Antrieb aus. Da zum Ausdrücken der Sole zwar ein höherer Druck, aber nur eine relativ geringe Luftmenge in den Luftspeicher 5 eingeführt werden muß, genügt es, einen der Betriebsverdichter nur mit einer abkuppelbaren Hochdruck-Verdichterstufe 12 zu versehen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Gasturbinenanlage mit unterirdischem Luftspeicher, der aus ausgespülten ehemaligen Salzlagern besteht, mit einer Soleausdrückleitung, die in das Innere des unterirdischen Luftspeichers hineinragt, und mit einem Verdichter zur Erzeugung eines über dem Betriebsdruck des Luftspeichers liegenden Luftdruckes, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere mehrstufige Verdichter (25) mit getrennten Elektromotoren (9) zum Antrieb vorgesehen sind, die einzeln oder gemeinsam als Betriebsverdichter zum Füllen des Luftspeichers dienen, daß einer der Verdichter (25) mit einer zusätzlichen Hochdruck-Verdichterstufe (12) ausgerüstet ist und wahlweise auch zum Ausdrücken der im Luftspeicher (5) befindlichen Sole verwendet werden kann, daß dazu die Hochdruck-Verdichterstufe (12) eingangsseitig an den Ausgang des Verdichters (25) zur betriebsmäßigen Speisung des Luftspeichers anschließbar ist und die Welle der Hochdruck-Verdichterstufe (12) über eine lösbare Kupplung (13) mit der Welle des Verdichters (25) verbindbar ist

25