DE2835852A1 - Kombinierte gas-dampfkraftanlage mit einer vergasungseinrichtung fuer den brennstoff - Google Patents
Kombinierte gas-dampfkraftanlage mit einer vergasungseinrichtung fuer den brennstoffInfo
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Description
KRAFTWERK UNION AKTIENGESELLSCHAFT Unser Zeichen
78 P 9 3 8 0 BRD
Kombinierte Gas-Dampfkraftanlage mit einer Vergaaungseinrichtung für den Brennstoff
Die Erfindung betrifft eine kombinierte Gas-Dampfkraftanlage mit einer einem aufgeladenen Dampferzeuger
vorgeschalteten Vergasungseinrichtung für den Brennstoff und einer dem Dampferzeuger rauchgasseitig nachgeschalteten
Gasturbine, bei der in der Vergasungseinrichtung unter Überdruck eine Vergasungsreaktion
des Brennstoffes mit Sauerstoff stattfindet.
Eine derartige kombinierte Gas-Dampfkraftanlage ist beispielsweise in der Zeitschrift "Brennstoff-Wärme-Kraft"
23 (1971), Nr. 6, Juni, auf den Seiten 258 bis 262 beschrieben. Hier wird der Brennstoff in
einer Vergasungeeinrichtung unter Zusatz von Luft vergast und in einer der Vergasungseinrichtung nachgeschalteten
Gasreinigungsanlage das so entstandene Brenngas so weit gereinigt, daß es einer Turbine
zugeführt werden kann.
C 2 Di / 14.8.78
030008/0481
-ί - VPA 78 P 9 380 BRD
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einerseits eine weitere Verbesserung des Wirkungsgrades der Gesamtanlage
zu erreichen und es andererseits zu ermöglichen, den Aufwand für die Grasreinigungsanlage zu vermindern.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Vergasungseinrichtung eine Luftzerlegungsanlage vorgeschaltet
ist, daß die Sauerstoff führende Ausgangsleitung der Luftzerlegungsanlage in die Vergasungseinrichtung
mündet und daß die Stickstoff führende Ausgangsleitung der Luftzerlegungsanlage über einen
der Vergasungseinrichtung nachgeschalteten Wärmetauscher
führt und vor der dem aufgeladenen Dampferzeuger nachgeschalteten Gasturbine des Gasprozesses
in den Gasstrom mündet.
Ein Ausführungsbeispiel für eine erfindungsgemäße
Gas-Dampfkraftanlage ist in der Zeichnung schematisch
dargestellt. Über eine Druckschleuse 1 wird Kohle oder Öl einer Vergasungseinrichtung 2 zugeführt. Die
Vergasungseinrichtung steht unter einem Druck von etwa 20 bar und erhält über eine Sauerstoff führende
Ausgangsleitung 3 aus einer Luftzerlegungsanlage Sauerstoff, mit dessen Hilfe der Vergasungsprozeß
durchgeführt wird und durch den ein Teil des Brennstoffes verbrannt wird. Der Vergasungseinrichtung 2
ist ein Wärmetauscher 4 nachgeechaltet, durch den die die Vergasungseinrichtung 2 mit einer Temperatur von
etwa 1100 bis 1700 K verlassenden Gase abgekühlt werden. Als wärmeaufnehmendes Mittel im Wärmetauscher
A dient Stickstoff, der über die zweite Ausgangsleitung 5 einer Luftzerlegungsanlage 6 entnommen
wird und über eine Leitung 7 vor der Gasturbine 8 des Gasturbinenprozesses in den Gasstrom eingespeist
wird. Im Ausführungsbeispiel mündet die Leitung
030008/0481
7 hinter einem der Gasturbine 8 vorgeschalteten, aufgeladenen (das heißt unter Überdruck stehenden)
Dampferzeuger 9 und vor der Gasturbine 8 in die Gasleitung. 10.
In die Ausgangsleitung 3 der Luftzerlegungsanlage 6 ist zur Druckerhöhung ein Verdichter 11 eingeschaltet.
In die Ausgangsleitung 5 der Luftzerlegungsanlage 6 ist ebenfalls ein Verdichter 12 eingeschaltet, der
in Reihe zu einem Wärmetauscher 13 liegt. Der zweite Eingang des Wärmetauschers 13 ist der Luftzerlegungsanlage
6 zur Kühlung der Luft vorgeschaltet. Im Ausführungsbeispiel wird die für die Luftzerlegungsanlage
6 benötigte Luft von einer Gasleitung 14 abgezweigt, in der Luft mit einem Druck von etwa 12 bar
strömt. Dieser Druck wird von einem mit der Gasturbine
8 gekuppelten Verdichter 15 erzeugt. Die Gasleitung führt über einen weiteren, der Vergasungseinrichtung
nachgeschalteten Wärmetauscher 16 zum aufgeladenen
Dampferzeuger 9. · ■
Das in der Vergasungseinrichtung 2 entstehende Brenngas
wird damit in den Wärmetauschern 4 und 16 abgekühlt. Es durchströmt außerdem noch einen weiteren
Wärmetauscher 17, bevor es mit einem Druck von etwa 20 bar und einer Temperatur von etwa 500 K in eine
Gasreinigungsanlage 18 gelangt. Diese Gasreinigungsanlage muß nur für ein relativ geringes Volumen
ausgelegt sein, da der in der LuftZerlegungsanlage abgespaltene Stickstoffanteil der Luft nicht über die
Gasreinigungsanlage 18 geführt werden muß..Zur Anpassung des Druckes in der Gasreinigungsanlage an den
Druck im Inneren des aufgeladenen Dampferzeugers 9 ist der Gasreinigungsanlage eine Entspannungsturbine
19 nachgeschaltet, welche die Verdichter 11 und 12
030008/0481
antreibt. Aus der Entspannung8turbine 19 strömt das
Brenngas durch eine leitung 20 in den der Gasreinigungsanlage vorgeschalteten Wärmetauscher 17
und über eine Leitung 21 ebenfalls mit einem Druck von etwa 12 bar in den aufgeladenen Dampferzeuger 9«
Nach der Verbrennung des Brenngases mit Hilfe von Luft im Dampferzeuger 9 gelangen die Rauchgase in die
Gasleitung 10, werden dort mit dem aufgeheizten Stickstoff aus der Leitung 7 vermischt und in die Gasturbine
8 eingespeist. Die entspannten Gase werden über eine Abgasleitung 22 und einen Abgaswärmetauscher 23 ins
Freie geleitet. Der Abgaswärmetauscher 23 ist einem Speisewasserbehälter 24 und einer Speisepumpe 25 nachgeschaltet,
so daß im Abgaswärmetauscher 23 Speisewasser für den aufgeladenen Dampferzeuger aufgewärmt
wird. Zusätzlich kann auch auf der Niederdruckseite eine rauchgasseitige Speisewasservorwärmung erfolgen.
Dem Abgaswärmetauscher 23 sind speisewasserseitig weitere Wärmetauscher 26, 27 parallel bzw. in Reihe
geschaltet. Diese Wärmetauscher werden in bekannter Weise voa Anzppfdampf aus der Dampfturbine geheizt.
Der im aufgeladenen Dampferzeuger 9 erzeugte Dampf gelangt in überhitztem Zustand durch eine Frischdampfleitung
28 in den Hochdruckteil der Dampfturbine 29, wird von da aus zur Zwischenüberhitzung in den Dampferzeuger
9 zurückgeleitet und über eine Dampfleitung 30 dem Niederdruckteil der Dampfturbine 29 zugeführt.
Von da aus strömt er in einen Kondensator 31, wird dort kondensiert und als Speisewasser über eine Pumpe
32 und den Wärmetauscher 27 wieder in den Speisewasserbehälter 24 eingespeist. Der elektrische Strom wird
030008/OA81
-jf - VPA 78 P 9 3 8 O BRD
in Generatoren 33 und 34 erzeugt.
Der Anschluß der Luftzerlegungsanlage an die im Verdichter
15 verdichtete Luft bietet den Vorteil, daß der Verdichter des Gasprozesses mit zur Lieferung
der für die Luftzerlegungsanlage notwendigen Luft herangezogen wird. Der Wirkungsgrad für die Vorverdichtung
der Luft ist damit wegen der größeren Leistung des Verdichters 15 besser als wenn ein separater
Verdichter verwendet würde. Der besondere Vorteil der Verringerung des Volumens der Gasreinigungsanlage
bei gleichzeitig verbesserter Abkühlung der in der Vergasungseinrichtung entstehenden
Brenngase wird jedoch durch die Luftzerlegungsanlage in Verbindung mit dem Wärmetauscher 4 zur Aufheizung des
Stickstoffes und der Einspeisung des Stickstoffes in den Gasstrom erzielt. Der Stickstoff kann wahlweise vor
oder hinter dem aufgeladenen Dampferzeuger 9 dem Gasstrom zugesetzt werden, allerdings bietet die Einspeisung
des Stickstoffes hinter dem aufgeladenen Dampferzeuger den Vorteil, daß weniger Stickstoffoxide
gebildet werden-
4 Patentansprüche
1 Figur
1 Figur
030008/0481
Claims (4)
1. Kombinierte Gas-Dampfkraftanlage mit einer einem
aufgeladenen Dampferzeuger vorgeschalteten Vergasungseinrichtung für den Brennstoff und einer dem Dampferzeuger
rauchgasseitig nachgeschalteten Gasturbine, bei der in der Vergasungseinrichtung unter Überdruck
eine Vergasungsreaktion des Brennstoffes mit Sauerstoff stattfindet, dadurch gekennzeichnet
, daß der Vergasungseinrichtung (2) eine luftzerlegungsanlage
(6) vorgeschaltet ist, daß die Sauerstoff führende Ausgangsleitung (3) der Luftzerlegungsanlage
(6) in die Vergasungseinrichtung (2) mündet und daß die Stickstoff führende Ausgangsleitung der Luft-Zerlegungsanlage
(6) über einen der Vergasungseinrichtung (2) nachgeschalteten Wärmetauscher (4) führt und
vor der dem aufgeladenen Dampferzeuger (9) nachgeschalteten Gasturbine (8) des Gasprozesses in den
Gasstrom mündet.
2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die für die Luftzerlegungsanlage
(6) benötigte luft hinter dem Verdichter (15) des Gasprozesses abgezweigt wird.
5. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß zusätzlich zum Wärmetauscher (4) weitere Wärmetauscher zur stufenweisen
Abkühlung der Brenngase zwischen die Vergasungseinrichtung
(2) und eine dieser nachgeschalteten Gasreinigungseinrichtung (18) geschaltet sind.
4. Anlage nach Anspruch 1, dadurch g e -
03Q008/Q48T
- 2 - VPA 78 P 9 3 8 O BRD
kennzeichnet , daß in die Ausgangsleitung (3, 5) Verdichter (11, 12) eingeschaltet
sind, die mit einer der Grasreinigungsanlage (18) nachgeschalteten Entspannungsturbine (19) gekuppelt
sind.
030008/0481
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