DE2660680C1

DE2660680C1 - Verfahren zum Betreiben einer Gas-Dampfturbinenanlage

Info

Publication number: DE2660680C1
Application number: DE19762660680
Authority: DE
Inventors: Joachim 4600 Dortmund Schwieger
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1976-10-27
Filing date: 1976-10-27
Publication date: 1985-05-02

Description

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der dem Dampfturbinenkreislauf entnommene Dampf vor seinein Eintritt in die Brennkammer durch die Abgase der Gasturbine weiter erhitzt wird.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Dampfturbinenanlagen, in denen d> von der Wärmequelle stammende Wärme nur indirekt an einen geschlossenen Wasser-Dampf-Kreislauf abgegeben wird, sind beispielsweise solche mit Leichtwasserreaktoren, mit geothemischen Energiequellen, mit aus Abhitzeanlagen kommender Energie, mit aus Müllverbrennungsanlagen kommender Energie, mit aus Sonnenwärme stammender Energie u. dgl. Solche Energiequellen bieten sich wegen ihrer geringen Arbeitskosten bei höheren Festkosten für Grundlast an. Will man solche Dampfturbinenanlagen auch für Spitzenbelastungen auslegen, binenanlagen auch für Spitzenbelastungen auslegen, dann müssen sie bereits von der Anlage her entsprechend größer konzipiert werden, was jedoch dann nicht lohnt, wenn die Spitzenbelastungen vergleichsweise selten auftreten.

Es ist bereits ein Verfahren zum Betreiben einer Gas-Dampfturbinenanlage mit Dampfeinspritzung in die Brennkammer der Gasturbine bekannt (DE-OS 22 42 301). Dabei wird allerdings der für den Spitzenlastbetrieb verwendete Dampf in einem Hilfskessel erzeugt, der speziell zu diesem Zweck in Betrieb genommen wird. Die in diesem Prozeß verwendete Gasturbine, v/elche für den Spitzenlastbetrieb mit dem Dampf aus dem Hilfskessel gespeist wird, arbeitet auch für den Grundlastbetrieb, wobei der in ihrem Abhitzekessel erzeugte Dampf für den Antrieb der Speisepumpenturbine, dem Eigenbedarf sowie der Stromerzeugung für Hilfsaggregate dient. Bei Spitzenlast steht bei diesem bekannten Verfahren nur die durch die Dampfeinspritzung erzielbare Leistung zur Verfügung, wobei deren spezifischer Wärmeverbrauch relativ ungünstig ist. Insgesamt ergibt sich ein relativ ungünstiger Wirkungsgrad für den Spitzenlastbetrieb.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zum Betreiben einer Gas-Dampfturbinenanlage mit Dampfeinspritzung in die Brennkammer der Gasturbine zu schaffen, bei welchem die Anlage bei tragbaren Kosten für die Grundlast auch Spitzenlasten zu übernehmen in der Lageist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 enthaltenen Merkmale gelöst

Nach Maßgabe der Erfindung wird für den Spitzenlastbetrieb Dampf aus der Anlage für den Grundlastbetrieb abgezweigt, dessen Expansionslinie auf ein höhe-

ίο res Temperaturniveau verschoben wird. Dadurch muß für die Spitzenlast keine zusätzliche Dampfmenge erzeugt werden, die zusätzliche Kondensationsverluste bedeuten würde. Da die Gasturbine nur mehr im Spitzenlastbetrieb eingesetzt wird, ergibt sich eine Lei-Stangserhöhung und ist der Einsatz teurer Brennstoffe auf den Spitzenlastbetrieb konzentriert Da die Spitzenbelastungen vergleichsweise selten auftreten, ist der Kostenaufwand für den teureren Energieträger gerechiisriigi, Weil die» iilHncf liüCh billiger iät äa eine entsprechend größere Auslegung der Anlage für den Grundlastbetrieb. Ferner läßt sich die Gasturbine dem gewünschten Spitzenlastbetrieb anpassen und ist die Anfahrzeit für die Spitzenlast nur mehr abhängig von der Gasturbine. Bedarfsweise kann auch sin Zusatzkessei vorgesehen sein, der bei Ausfall der Grundanlage einen Reservebetrieb ermöglicht

Nach einer zweckmäßigen Ausgestaltung der Erfindung wird der dem Dampfturbinenkreislauf entnommene Dampf vor seinem Eintritt in die Brennkammer durch die Abgase der Gasturbine weiter erhitzt Dadurch ist gewährleistet daß die aus der Brennkammer abströmenden Abgase wärmemäßig genutzt werden und mit vergleichsweise niedriger Temperaturwärme aus der Anlage austreten.

Nachfolgend wird das erfindungsgemäße Verfahren anhand eines Blockschaltbildes einer Dampfturbinenanlage erläutert

Die Wärmequelle ist bei 1 dargestellt Es kann sich um einen Leichtwasserreaktor, eine geothermische Energiequelle, eine Abhitzeanlage, eine Müllverbrennungsanlage, eine Solarwärmeanlage, einen kohlegefeuerten Dampfkessel od. dgl. handeln. Die in der Anlage 1 erzeugte Wärme wird indirekt an einen Kreislauf abgegeben, der mit 2 bezeichnet ist und in eine Turbine 3 führt.

Die Turbine 3 liefert ihre Leistung gegebenenfalls über nachgeschaltete Turbinen 4,5 an einen Generator 6. In der Verbindungsleitung 7 von der Turbine 3 zur Turbine 4 ist ein Abzweig 8 vorgesehen. Dieser Abzweig kann auch in dem Bereich der Leitung 2 vorgesehen sein, der

so voii der Wärmequelle 1 zur Turbine 3 führt. Ein solcher Abzweig ist jedoch aus Übersichtlichkeitsgründen nicht dargestellt. Der aus dem Abzweig 8 abgezogene Dampf wird Ober einen Wärmetauscher 9 geführt und gelangt dann über die Leitung 10 in die Brennkammer 11. Der Brennkammer 11 wird über die Leitung 12 beispielsweise Erdgas oder ein anderer, beispielsweise auch flüssiger Brennstoff zugeführt. Die Luftversorgung erfolgt über die Leitung 13 von einem Verdichter 14, der von der Turbine 15 angetrieben ist, die auch den Generator 16 antreibt. In der Brennkammer 11 entsteht ein auf ein vergleichsweise hohes Temperaturniveau angehobenes Rauchgas-Dampf-Gemisch, das bei seiner Expansion die Turbine 15 antreibt. Die Abgase der Turbine 15 gelangen über die Leitung 17 in den Wärmeaustauscher 9 und geben dort einen erheblichen Teil ihrer Energie an den über die Abzapfung 8 abgezogenen Dampf ab, so daß dieser bereits teilüberhitzt über die Leitung 10 in die Brennkammer 11 gelangt. Bei 18 ist ein Kondensator

angedeutet, in dem das Wasser von den Rauchgasen getrennt wird. Die im Kondensator 18 anfallende Abwärme wird dazu benutzt, um Sekundärdampf zu erzeugen, der über den Wärmeaustauscher 19 in die Turbine 5 eingeleitet wird. An der Leitung 20 können noch weitere Verbraucher oder Dampferzeuger angeschaltet werden, die gegebenenfalls den erzeugten Dampf in die Turbinenanlage zurückführen.

Im Kondensator 18 wird das auskondensierte Wasser sekundärseitig zugespeist, verdampft und gelangt über die Leitungen 21 und 22 und über den Überhitzer 19 in die Turbine 5 und von dort aus wieder zurück in den Kreislauf, von dem der Teil 2 ein Bestandteil ist Ein anderer Teil wird über die Leitung 23 zur Beheizung des Niederdruckvorwärmers 24 abgezweigt und gelangt is von dort in den Kreislauf zurück. Mit 25 sind nicht zum Wesen der Erfindung gehörende, an sich bekannte Anlagenteile für die Sammlung und Aufbereitung des Kondenswassers schematisch angedeutet- Bei 26 ist allgemein ein an sich bekannter Entgaser mit fo.'yendem Hochdruckvorwärmerstrang 27 angedeutet

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

25

30

35

40

45

50

55

60

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Betreiben einer Gas-Dampfturbinenanlage mit Dampfeinspritzung in die Brennkammer der Gasturbine, dadurch gekennzeichnet, daß

a) für den Grundlastbetrieb nur der Dampfturbinenkreislauf eingesetzt wird, und

b) für den Spitzenlastbetrieb der Gasturbinenteil der Anlage zugeschaltet wird, wobei Dampf aus dem Dampfturbinenkreislauf entnommen und der Brennkammer der Gasturbine zugeführt wird, in der die Verbrennung mit der Mindestluftmenge erfolgt, und wobei aus dein Abgasen der Gasturbine das Wasser auskoncfcnsiert und in den Dampfturbinenkreislauf rückgeführt wird.