DE2824321A1 - Kombiniertes gas/dampfturbinenkraftwerk mit gegendruckturbine, insbesondere fuer industriezwecke - Google Patents
Kombiniertes gas/dampfturbinenkraftwerk mit gegendruckturbine, insbesondere fuer industriezweckeInfo
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Description
BBC Baden 6l/78
Kombiniertes Gas/Dampfturbinenkraftwerk mit Gegendruckturbine, insbesondere für Industriezwecke
Die vorliegende Erfindung betrifft ein kombiniertes Gas/Dampfturbinenkraftwerk·
mit Gegendruckturbine, insbesondere für Industriezwecke nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Bei Kraftwerken wird die Dampfturbine üblicherweise mit Festdruck betrieben. Dabei wird der Frischdampfdruck durch Beeinflussung
der Kesselfeuerung konstant gehalten. Falls die Dampfturbine mit Gegendruck arbeitet, so wird letzterer mit
den Einlassventilen der Turbine geregelt. Diese Betriebsart kann auch bei kombinierten Gas/Dampfturbinenanlagen angewendet
werden. Wenn die Anlage aber relativ oft auf Teillast gefahren wird, so ist sie thermodynamisch ungünstig, da
dann die Kamintemperatur ziemlich stark ansteigt. Die zusätzliche Abgasmenge könnte zwar durch einen nachgeschalteten
Niederdruckverdampfer, in dem Prozessdampf erzeugt wird, ausgenützt und damit der thermodynamische Wirkungsgrad verbessert
werden, insgesamt ist aber der Gesamtwirkungsgrad trotzdem schlechter, da der erzeugte Niederdruckdarapf geringwertig ist.
Der durch den Pateritanspruch 1 gekennzeichneten Erfindung
liegt die Aufgabe zugrunde, die vorgenannten Mängel zu vermeiden und eine Verbesserung des thermodynamisehen Wirkungsgrades
von Anlagen der genannten Art zu erreichen.
Die Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben. In dieser stellen dar:
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BBC Bauen 6ι/?8
Fig. 1 eine erste Ausführungsform und
Fig. 2 eine zweite Ausführungsform eines solchen Kombinationskraftwerks
.
Bei dem in Fig. 1 dargestellten Gas/Dampfturbinenkraftwerk für Industriezwecke bezeichnet 1 eine Gasturbine mit einem
Verdichter 2, einer Brennkammer 3 und einem Turbinenteil 4. Die Gasturbine treibt einen Generator 5 zur Stromerzeugung an.
Die Abgase der Gasturbine strömen in einen Abhitzekamin 6, in dem die Heizflächen eines Dampfkessels 7 angeordnet sind,
der von einem Speisewasser-Mischvorwärmer 8 über eine Speisewasserpumpe
9 mit Kesselwasser gespeist wird. Der Dampfkessel weist eine Dampftrommel 10, einen Ekonomiser 11, eine Umwälzpumpe
12, einen Verdampfer 13 und einen üeberhitzer 14
auf. Aue letzterem gelangt der Dampf in eine Gegendruckdampfturbine
15 mit Generator 16, aus der er nach Arbeitsleistung in einem Dampfverbraucher 17 zur Ausführung eines
technologischen Prozesses ausgenützt wird. Das dabei anfallende Kondensat gelangt dann wieder in den Speisewasser-Mischvorwärmer
8, von wo es durch die Speisewasserpumpe 9 wieder in den Kessel 7 zurückgeführt wird.
IM den technologischen Prozess im Dampfverbraucher 17 optimal
durchführen zu können, muss ein bestimmter Dampfzustand aufrechterhalten werden. Bei den heute bekannten Anlagen
erfolgt die Regelung des Gegendrucks nach der Turbine, indem zunächst die Einlassventile vor der Turbine verstellt
werden, worauf die Brennstoffzufuhr zur Gasturbine entsprechend der gewünschten Beeinflussung des Gegendrucks erhöht
oder verringert wird, um die Abwärme dem Prozessverbrauch anzupassen. Diese Art der Regelung bringt aber die
eingangs genannten Nachteile mit sich.
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BBC Baden 6I/78
Beim vorliegenden Kombinationskraftwerk erfolgt die Regelung des Prozessdampfdrucks immer bei voll geöffnetem Einlassventil 18. Geringe Schwankungen werden dabei allein
durch Beeinflussung der Gasturbine ausgeglichen. Um grössere Druckschwankungen schnell ausgleichen zu können, sind vor
dem Einlassventil 18 der Dampfturbine ein Nebenstromventil 19 und nach der Dampfturbine zwischen dem Nebenstromventil
19 mit Einspritzkühler 20 und dem Dampfverbraucher 17
ein Ablassventil 21 vorgesehen. Uebersteigt der Druckabfall ein gewisses Mass, so wird das Nebenstromventil geöffnet
und ein Teil des Frischdampfes vor der Turbine direkt in die Qegendruckdampfleitung 22 abgezweigt. Wird hingegen
der Gegendruck vor dem Dampfverbraucher 17 zu hoch, so wird das Ablassventil geöffnet und damit der Druck sehr
schnell auf das für den Prozess günstigste Niveau abgesenkt. Auf diese Weise erzielt man eine sehr schnell ansprechende
Regelung des Prozessdampfdrucks.
Fig. 2 stellt eine leistungsfähigere Variante eines solchen Kombinationskraftwerks dar, bei dem der Abhitzekamin 23
des Gasturbogenerators 24 die Heizflächen eines Hochdruckkessels 25 und eines Niederdruckkessels 26 aufnimmt. Die
Speisung dieser Kessel erfolgt aus einem Kondensatbehälter über einen Speisewasser-Mischvorwärmer 28. Der im Niederdruckkessel
26 erzeugte Dampf dient zur Durchführung eines technologischen Prozesses in einem Dampfverbraucher 29. Das in
diesem gebildete Kondensat wird in den Kondensatbehälter zurückgeführt.
Auch bei dieser Anlage erfolgt der Ausgleich geringer Gegendruckschwankungen
hinter dem Dampfturbogenerator 30 direkt durch Aenderung der Brennstoffzufuhr für die Gasturbine.
Zum Ausgleich grösserer Druckschwankungen gibt es aber zwei Möglichkeiten.
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BBC Baden 6l/?8
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Die erste,vorwiegend benutzte, weist einen Ruths-Daapfspeicher 31 auf, dem aus einer Zwischenstufe der Dampfturbine
über eine Anzapfdampfleitung 32, ein Absperrventil 33 und
ein Regelventil 34 Anzapfdampf zugeführt wird, wenn der
Gegendruck absinken soll. Soll der Gegendruck ansteigen, so wird dem Dampfspeicher 31 über ein Ventil 35 und eine Dampfleitung 36 Dampf entnommen und dem Frozesskreislauf nach
der Turbine zugeführt. Das im Dampfverbraucher 37 entstehende Kondensat wird über eine Kondensatableitung 38 in den
Kondensatbehälter 27 zurückgeführt. Sind die Druckschwankungen sehr gross oder ist die Dampfturbine nicht in Betrieb, so wird der Frischdampf über eine Nebenstromleitung
41 und ein Regelventil mit Einspritzkühler direkt in den
Dampfverbraucher 37 geleitet, wobei zwecks Abkühlung des
Frischdampfes auf die für den Prozess erforderliche Temperatur über eine Speisewassereinspritzleitung 43 und ein Einspritzregelventil 44 Kondensat in das Regelventil 42 eingespritzt wird. Wie bei der Ausführung nach Fig. 1 gehört
hiezu auch ein Ablassventil 45, um überschüssigen Dampf über
einen Schalldämpfer 46 ins Freie abzulassen, wenn der Gegendruck zu hoch wird.
Der zuletzt beschriebene, aus den Elementen 41 bis 46 bestehende Regelkreis wird im allgemeinen nur dann benutzt, wenn im
Regelkreis mit dem Ruths-Dampfspeicher eine Störung auf
tritt. Er wird ausserdem zur Regelung herangezogen, wenn ein
extrem hoher Dampfbedarf auftritt und die Gasturbine bereits mit Höchstlast fährt. Dieser zusätzliche Dampfbedarf wird
gedeckt durch Umgehung der Dampfturbine und Einspritzen von Kondensat in das Regelventil 42, wodurch zusätzlich Prozess
dampf mit der gewünschten Temperatur erzeugt wird.
Bei der Anlage nach Fig. 2 ist am Ueberhitzeraustritt ein
Einspritzkühler 47 angeordnet, der aus dem Dampfspeicher
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BBC Baden . 6l/78
gespeist wird und zur Regelung der Frischdampftemperatur
vor der Dampfturbine dient.
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ORIGINAL INSPECTED
Claims (3)
- BBC Aktiengesellschaft Q QBrown, Boveri -& Cie. Z-,',1 97Baden/Schweiz WU/isPatentansprücheKombiniertes Gas/Dampfturbinenkraftwerk mit Gegendruckturbine, insbesondere für Industriezwecke,mit Einrichtungen zur Regelung des Gegendrucks vor einem der Dampfturbine nachgeschalteten Dampfverbraucher zur Durchführung eines technologischen Prozesses, wobei die Regeleinrichtung zum Ausgleich kleiner Gegendruckschwankungen die Brennstoffzufuhr in die Brennkammer der Gasturbine beeinflusst, dadurch gekennzeichnet, dass zum Ausgleich grösserer Gegendruckschwankungen Mittel (18, 19, 21; 31 bis 36, 39,40, 4l, 42, 45, 46) zur Zuführung von Frischdampf in den Dampfverbraucher sowie Mittel (20; 43, 44) zur Konditionierung dieses Frischdampfes auf den für den technologischen Prozess erforderlichen Zustand vorgesehen sind.
- 2. Kraftwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur Zuführung von Frischdampf aus einer Nebenstromleitung mit einem Nebenstromventil (19) und einem Ablassventil (21) und die Mittel zur Konditionierung des Frischdampfes aus einem Einspritzkühler (20) bestehen,
- 3. Kraftwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur Zuführung von Frischdampf aus einem Dampfspeicher (31) und Umgehungsleitungen mit Absperr- und Regelarmaturen (39, 40 bzw. 35), einer von einer Stufe der Dampfturbine abzweigenden, in den Dampfspeicher (3DΘ09847/Ο522BBC Baden 6l/?8führenden Anzapfdampfleitung (32) mit Absperr- und Regelarmaturen (32, 31J) und einer Nebenstromlextung (4l) mit einem Regelventil (42) und dass die Mittel zur Konditionierung des Frischdampfes aus einer Speisewassereinspritzleitung (43) und einem Einspritzregelventil (44) bestehen.909847/0522
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