DE2650491C2 - Gas-Dampf-Turbinenanlage zur Erzeugung elektrischer Energie - Google Patents

Description

e) die Druckbrennkammer als Schmelzkammerkessel (5) mit Zyklonfeuerung ausgebildet ist;

f) die Entschwefelungs- und Entstaubungseinrichtung eine Trocken-Entsdiwefelungsvorrichtung (8, 40, 50) und eine dieser nachgeschaltete Trocken-Entstaubungsvorrichtung (13, 21) aufweist;

g) der erste Wärmetauscher (36) primärseitig mit der '.'.Ocken-Entschwefelungsvorrichtung (8, 40, 50) integriert oder dieser direkt nachgeschaltet ist und sekundärseitig an den Dampf ausgang (35) des Schmf'jkammerkessels (5) angeschlossen ist;

h) der zweite Wärmetauscher (24) sekundärseitig mit dem Speisewasser des Dampfkreislaufs beaufschlagt ist

2. Gas-Dampf-Turbinenanlage nach Anspruch 1, « dadurch gekennzeichnet, daß die Trocken-Entschwefelungsvorrichtung eine Festbett-EntschwtSelungsvorrichtung (50) mit Entschwefeler in Form von Pellets oder Briketts, eine Wirbelbett-Entschwefelungsvorrichtung (8) mit festem Entschwefeler « oder eine Düsen-Entschwefelungsvorrichtung (42—44) mit Düsen zum Einbringen von staubförmigem Entschwefeler in die Rauchgase ist

3. Gas-Dampf-Turbinenanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Trock ^n- so Entstaubungsvorrichtung aus einem Grobabscheider (13) und einem nachgeschalteten Feinabscheider (21) besteht

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Die Erfindung betrifft eine Gas-Dampf-Turbinenanlage zur Erzeugung elektrischer Energie der im Oberbegriff des vorstehenden Anspruches 1 genannten Art.

Es ist eine derartige Gas-Dampf-Turbinenanlage bekannt (DE-AS 12 40 338), bei der dem ersten· Wärmetauscher ein weiterer, primärseitig von den in der nicht näher gekennzeichneten Druckbrennkammer erzeugten Rauchgasen durchströmter Wärmetauscher vorgeschaltet ist, der sekundärseitig von dem gereinigten Rauchgas durchströmt wird, welches zuvor den von den Abgasen der Gasturbine primärseitig durchströmten zweiten Wärmetauscher sekundärseitig durchströmt hat Der Anschluß des ersten Wärmetauschers an den Dampfkreislauf der Anlage erfolgt dadurch, daß der Wärmetauscher sekundärseitig mit Speisewasser für den Dampfgenerator beaufschlagt wird. Die Täntschwefelungs- und Entstaubungseinrichtung arbeitet naß, was zu einer erheblichen Herabsetzung der Rauchgastemperatur führt und eine Wiederaufheizung des entschwefeiten und entstaubten Rauchgases mit staubhaltigem Rohrauchgas auf die für den Betrieb der Turbine erforderliche Betriebstemperatur in einem zusätzlichen Wärmetauscher erforderlich macht Die vom Verdichter erzeugte Druckluft wird in einem parallel zu dem an den Dampfkreislauf angeschlossenen ersten Wärmetauscher liegenden vierten Wärmetauscher erwärmt so daß die für die Entschwefelung bzw. Entstaubung erforderlichen Teiüperaturbedingungsr. durch drei von dem staubhaltigen Rohgas durchströmte Wärmetauscher eingestellt werden.

Die bekannte Anlage weist mit der Anordnung und Beaufschlagung der vier Wärmetauscher und der Ausbildung der Entschwefelungs- und Entstaubungseinrichtung als Neueinrichtung einen verhältnismäßig geringen Wirkungsgrad bezüglich der eingesetzten Brennstoffe auf.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, den Wirkungsgrad einer Gas-Dampf-Turbinenanlage gemäß Oberbegriff des vorstehenden Anspruches 1 zu verbessern.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst daß

e) die Druckbrennkammer als Schmelzkammcrkessel mit Zyklonfeuerung ausgebildet ist;

f) die Entschwefelungs- und En«s:^übungseinrichtung eine Trocken-Entschwefelungsvorrichtung und eine dieser nachgeschaliete Trocken-Entstaubungsvorrichtung aufweist;

g) der erste Wärmetauscher primärseitig mit der Trocken-Entschwefelungsvorrichtung integriert oder dieser direkt nachgeschaltet ist und sekundärseitig an den Dampfausgang des Schmelzkammerkessels angeschlossen ist;

h) der zweite Wärmetauscher sekundärseitig mit dem Speisewasser des Dampfkreislaufs beaufschlagt ist

Durch Verbrennung der Einsatzbrennstoffe in einem Schmelzkammerkessel mit Zyklonfeuerung werden rauchgasseitig Drücke von z. B. 10 bar erreicht die dem Druckverhältnis der Gasturbine entsprechen. Der Ascheanteil im Rauchgas von Schmelzkammerkesseln mit Zyklonfeuerung ist gering, was für den Betrieb der erfindungsgemäß nachgeschalteten Trocken-Entschwefelungsvorrichtung von Vorteil ist, insbesondere beim Abtrennen von Entschwefeler von der Asche. Weiterhin wird das Auftreten von Teer in den Rauchgasen vermieden, das die Funktion der nachgeschalteten Anlagenteile beeinträchtigen könnte. Durch die Ausbildung der Entschwefelungsvorrichtung als unter dem durch die Druckbrennkammer vorgegebenen hohen Druckniveau arbeitende Trocken-Entschwefelungsvorrichtung und die primärseitige Integration des ersten Wärmetauschers mit der Vorrichtung oder dessen direkte Nachschaltung, sowie die sekundärseitige

Beaufschlagung des ersten Wärmetauschers mit dem aus dem Schmelzkessel austretenden Dampf ist die Möglichkeit gegeben, bei hohen Kesselaustrittstemperaturen der Rauchgase, die Rauchgastemperatur auf einen für die Entschwefelung und den Betrieb der Gasturbine erforderlichen Wert zu trimmen. Dabei werden aber keine Temperaturen erreicht, die eine Wiedererwärmung der Rauchgase vor Eintritt in die Turbine erforderlich machen. Der thermische Wirkungsgrad wird weiterhin dadurch verbessert, daß Abwärme der Gasturbine ebenfalls nicht für eine Wiedererwännung von Rauchgasen verwendet werden muß, sondern bereits dem Speisewasser des Dampfkreislaufes zugeführt werden kann.

Die Entschwefelung kann durch Metalikarbonate oder -oxide erfolgen. Vorzugsweise ist die Trocken-Entschwefelungsvorrichtung eine Festbett-Entschwefelungsvorrichtung mit Entschwefeier in Form von Pellets oder Briketts, eine Wirbelbett-Entschwefelungsvorrichtung mit festem Entschwefeler oder eine Düsen-Ent-Schwefelungsvorrichtung mit Düsen zum Einbringen von staubförmigern Entschwefeler in die Rauchgase.

Für die Entstaubung hinter dem ersten Wärmetauscher bzw. hinter der Entschwefelung ist die Trocken-Entstaubungsvorrichtung angeordnet die ohne weitergehende Absenkung der Rauchgastemperatur ebenfalls auf dem vorhandenen hohen Druckniveau arbeitet

Eine solche Rauchgasentstaubung kann mit keramischen Kerzenfiltern oder mit Trenndüsen arbeiten, wobei sie vorzugsweise aus einem Grobabscheider und JO einem nachgeschalteten Feinabscheider besteht Als Grobabscheider kann ein Heißzyklon Verwendung finden. Es zeigt

F i g. 1 eine erste Ausführungsform der Anlage mit einer Wirbelbettentschwefelungsvorrichtung für die Rauchgase,

F i g. 2 eine zweite Ausführungsform der Anlage mit einer Düsenentschwefelungsvorrichtung,

F i g. 3 eine dritte Ausführungsform der Anlage, mit einer Festbettentschwefelungsvorrichtung. *°

In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen einander entsprechende Anlagenteile.

Ballasthaltige Kohle wird aus einem Bunker 1 einer Mahlanlage 2 zugeführt welche über eine Schleuse 3 den gemahlenen Einsatzbrennstoff einer Leitung 4 zuführt die ihn einer Zyklonfeuerung eines Schmelzkammerkessels 5 zuführt

Die Medienkennzeichnung bei den Leitungen entspricht DlN 2481.

Die Rauchgase werden bei 7 abgezogen und gelangen in der Anlage gemäß F i g. 1 in eine Wirbelbettentschwefelungsvorrichtung 8. Als Entschwefler dient beispielsweise Kalkstein, welcher über eine Schleuse 9 der Entschwefelungsvorrichtung 8 bei 10 und 11 zugeführt wird. Die entschwefelten Rauchgase verlassen das Wirbelbett bei 12 und gelangen in einen Zyklonstaubabscheider 13, welcher aus dem entschwefelten Rauchgas grobe Feststoffe entfernt Diese werden bei 14 abgezogen und einer Klassieranlage 15 zugeführt, die beispielsweise mehrere Siebe aufweisen kann. Der Siebüberlauf wird über eine Leitung 16 abgezogen und über eine Leitung 16c zur Schleuse 8 zurückgeführt oder einer Weiterverwertung über Leitung 16a zugeführt, während der Durchlauf bei 17 abgezogen und in eine Schleuse 18 gelangt Dieser Schleuse wird Feinstaub Über eine Leitung 20 von einem Feinstaubabscheider· 21 (Trenndüse oder Filter) zugeführt, dem die grob entstaubten Rauchgase vom Zyklonstaubabscheider 13 zugeführt werden. Zyklonstaubabscheider 13 und Feinstaubabscheider 21 bilden zusammen die Trocken-Entstaubungsvorrichtung.

Die Rauchgase verlassen den Feinstaubabscheider 21 mit einer Temperatur z. B. zwischen 800 und 900° C und gelangen über eine Leitung 22 in eine Gasturbine 23, der ein Wärmetauscher 24 nachgeschaltet ist Hinter dem Wärmetauscher 24 werden die Rauchgase bei 25 in die Atmosphäre abgegeben. Die Gasturbine treibt einen Verdichter 23a, der die Zyklonfeuerung über eine auch die Schleuse 3 beaufschlagende Leitung 47 und die Leitung 4 mit Druckluft versorgt

Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, die abgeschiedenen Feinstäube über die Schleuse 18 pneumatisch Ober eine Leitung 26 der Leitung 4 aufzugeben, so daß dieser Staubanteil an den Schmelzkammerkessel 5 zurückgeführt wird.

Im Schmelzkammerkessel 5 werden die Stäube und der Ascheanteil flüssig abgezogen und gelangen in eine hydraulische Entaschung mit einem Granulatbrecher 27. Ober eine .Schleuse 28 wird das Schmelzkammeraschegranulat bei 29 vom Transportwr „er getrennt und abgezogen.

Kesselspeisewasser aus einem Behälter 30 durchströmt den Wärmetauscher 24 und fließt durch eine Leitung 32, die einen Abzweig 34 aufweist der zur Beaufschlagung des Strahlungsteiles im Schmelzkammerkessel 5 dient Dampf verläßt den Kessel über Leitung 35 und wird durch einen Wärmetauscher 36 geleitet der in der Wirbelbettentschwefelungsvorrichtung 8 angeordnet ist Der Dampf fließ; dann über eine Leiiung 37 zu einer Dampfturbinenanlage 38 mit Zwischenüberhitzung 38a, der ein Kondensator 39 nachgeschaltet ist Die aus der Entschwefelungsvorrichtung abgezogene Entschweflermenge wird über Leitung 166 durch frischen Entschwefler ersetzt

Wie ersichtlich, werden die in Form der Einsatzkohle vorliegenden fossilen Brennstoffe der Gas-Dampf-Turbinenanlage (Kombiblock) direkt zugeführt Das ist auch bei den in den F i g. 2 und 3 wiedergegebei.en Aolagen der Fall.

Das Ausführungsbeispiel nach Fig.2 unterscheidet sich von dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 1 im wesentlichen durch die Art der Entschwefelung, der die Rauchgase aus der Leitung 7 unterzogen werden. Die Entschwefelungsvorrichtung arbeitet mit einem trockenen, staubförmigen Entschwefler, welcher einem Entschwefelungsgefäß 41 an mehreren Stellen über Düsen mittels mehrerer Düsenstöcke 42—44 zugeführt wird. Der Entschwefler gelangt über eine Schleuse 45 mit Hilfe von Luft aus der strichpunktiert gezeichneten Luftförderleitung 47 zu den Düsenstöcken.

Der Entschwefler verläßt das Gefäß 41 über eine Leitung 48 in fester Form und wird deswegen der Xlas?^;iranlage 15 aufgegeben. Diese verläßt der Entschwefler mit dem an ihn gebundenen Schwefel als Überlauf über die Lvitung 16. Ein Teil des Entfchweflers wird wieder über eine Leitung 49 der Schleuse 45 aufgegeben, ein Teil wird zur Aufbereitung oder Weiterverwertung abgezogen bei 16a Die abgezogene Menge wird bei 16Z> durch Zugabe von frischem Entschwefltf ersetzt,

Beim Ausführungsbeispiel nach Fig.3 wird die Entschwefelung als Festbettentschwefelung in einem Reaktionsbehälter 50 durchgeführt. Hierbei kann der Entschwefler in Form von Pellets oder Briketts vorliegen und über eine Schleuse 51 kontinuierlich oder diskontinuierlich zugeführt werden. Soweit Entschwef-

ler mit daran gebundenem Schwefel aus dem Behälter 50 abgezogen wird, gelangt dieses Erzeugnis bei 52 wiederum auf den SiebUberlauf der Klassieranlage 15 und damit in die Leitung 16, aus der der aufbereitete Entschwefler über eine Leitung 53 dem Prozeß wieder zugeführt werden kann.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

Patentansprüche:

1. Gas-Dampf-Turbmenanlage zur Erzeugung elektrischer Energie mit

a) einer als Dampfgenerator ausgebildeten Druckbrennkammer für feste Brennstoffe, der von einem turbinengetriebenen Verdichter Druckluft zuführbar ist;

b) einem von dem in der Druckbrennkammer ίο erzeugten Rauchgas primärseitig durchströmten ersten Wärmetauscher, der sekundärseitig an den Dampfkreislauf angeschlossen ist;

c) einer Entschwefelung*- und Entstaubungseinrichtung für das Rauchgas, die der Gasturbine t& vorgeschaltet ist; und

d) einem von den Abgasen der Gasturbine primärseitig durchströmten zweiten Wärmetauscher,

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dadurch gekennzeichnet, daß