DE2835852C2 - Kombinierte Gas-Dampfkraftanlage mit einer Vergasungseinrichtung für den Brennstoff - Google Patents

Kombinierte Gas-Dampfkraftanlage mit einer Vergasungseinrichtung für den Brennstoff

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Hermann Ing.(grad.) Brückner
Werner Dipl.-Ing. 8520 Erlangen Emsperger
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Kraftwerk Union AG
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Description

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Die Erfindung betrifft ein 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 Oberdruck eine Vergasungsreiiktion des Brennstoffes mit Sauerstoff aus einer Luftzerlsgungsanlage stattfindet, bei der eine Sauerstoff führende Ausgangsleitung der Luftzerlegungsanlage in so die Verjrasungseinrichtung mündet und bei der in eine Stickstoff führende Ausgangsleitung der Luftzerlegungsanlage ein Wärmetauscher eingeschaltet ist.
Aus d«r DE-OS 23 45 396 ist eine Energieerzeugungsanlage mit Gas- und Dampfturbinen bekannt, bei der als Energiequelle Gas verwendet wird, das in einer vorgeschalteten Vergasungsanlage durch Vergasung von Kohle gewonnen wird. Der Vergasungsanlage ist eine Luftzerlegungsanlage vorgeschaltet, so daß die Kohlevergasung mit Sauerstoff erfolgen kann. Die der Luftzerl'Kgungsanlage zugeführte Luft wird dabei in einem Wärmetauscher abgekühlt, in welchem als KUhlgase der in der Luftzerlegungsanlage mit niedriger Temperatur anfallende Sauerstoff und Stickstoff verwendet werden. Letzterer wird sodann aus der Anlage abgezogen.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Verbesserung des Wirkungsgrades der bekannten Anlage zu erreichen.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß in die Stickstoff führende Ausgangsleitung ein weiterer, der Vergasungseinrichtung nachgeschalteter Wärmetauscher eingeschaltet ist und daß von dem weiteren Wärmetauscher eine Leitung für den Stickstoff rauchgasseitig hinter dem Dampferzeuger in eine zur Gasturbine führende Gasleitung mündet.
Ein Ausführungsbeispiel für eine erfindungsgemäße Gas-Dampfkraftanlage ist in der Zeichnung schematisch dargestellt Ober sine Druckschleuse 1 visd 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 6 Sauerstoff, mit dessen Hilfe der Vegasungsprozeß durchgeführt wird und durch den ein Teil des Brennstoffes verbrannt wird. Der Vergasungseinrichtung 2 ist ein Wärmetauscher 4 nachgeschaltet, durch den die die Vergasungseinrichtung 2 .mit einer Temperatur von etwa 1100 bis 1700° K verlassenden Gase abgekühlt werden. Als wärmeaufnehmendes Mittel im Wärmetauscher 4 dient Stickstoff, der über eine zweite Ausgangsleitung 5 der Luftzerlegungsanlage 6 entnommen wird und über eine Leitung 7 vor einer Gasturbine 8 des Gasturbinenprozesses in den Gasstrom eingespeist wird. Im Ausführungsbeispiel mündet die Leitung 7 hinter einem der Gasturbine 8 vorgeschalteten, abgeladenen (das heiSt unter Oberdruck stehenden) Dampferzeuger 9 und vor der Gasturbine 8 in eine 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 eirvm Druck von etwa 12 bar strömt. Dieser Druck wird von einem mit der Gasturbine 8 gekuppelten Verdichter 15 erzeugt. Die Gasleitung 14 führt über einen weiteren, der Vergasungseinrichtung 2 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 6 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 antreibt. Aus der Entspannungsturbine 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 weiden über eine Abgasleitung :22 und einen Abgaswärmetauscher 23 ins Freie geieitict. Der Abgaswärmetauscher 23 ist einem Speisewasserbehälter 24 und einer Speisepumpe 25 nachgeschaltet, so daß im Abgaswärmetauscher 23 Speisewasser für den aufgeladenen Dampferzeuger vorgewärmt wird. Zusätzlich kann auch auf de: Niederdruckseite eine rauchgasseitige Speisewasservorwärmung erfolgen.
Dem Abgaswärmetauscher 23 sind speisewasserseitig weitere Wäremetauschur 26, 27 parallel bzw. in Reihe geschiitet. Diese Wärmetauscher werden von Anzapfdampi aus der Dampfturbine geheizt Der im aufgeladenen Dampferzeuger 9 erzeugte Dampf gelangt in überhitztem Zustand durch eine Frischdampfleitung 28 in den Hochdruckteil einer Dampfturbine 29, wird von da aus zur Zwischenüberhitzung in den Dampferzeuger 9 zurückgeleilet 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 Wärmetausches· 27 wieder in den Speisewasserbehälter 24 eingespeist Der elektrische Strum wird in Generatoren 33 und 34 erzeugt
Der Betrieb der LuPuzerlegungsanlage mit der im Verdichter 15 verdichteten 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 mit einem getrennten Verdichter. 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. Bezugszeichenliste
S Druckschleuse
J £ Vef gasungseinrich tu ng
3 Ausgangsleitung
4 Wärmetauscher
5 Ausgangsleitung
6 Luftzerlegungsanlage
10 7 Leitung
8 Gasturbine
9 Dampferzeuger
10 Gasleitung
11 Verdichter
15 12 Verdichter
12 Wärmetauscher
14 Gasleitung
15 Verdichter
16 Wäremetauscher
20 17 Wärmetauscher
18 Gasreinigungsanlage
19 Entspannungsturbine
20 Leitung
21 Leitung
25 22 Abgasleitung
23 Abgaswärmetauscher
24 Speisewasserbehälter
25 Speisepumpe
26 Wäremetauscher
30 27 Wärmetauscher
28 Frischdampfleitung
29 Dampfturbine
30 Dampfleitung
31 Kondensator
35 32 Pumpe
33 Generator
34 Generator
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:
1. Kombinierte Gas-Dampfkraftanlage mit einer eineivi aufgeladenen Dampferzeuger vorgeschalteten Vergasungseinrichtung für den Brennstoff und einer dem Dampferzeuger rauchgasseitig nachgeschailteten Gasturbine, bei der in der Vergasungseinrichtung unter Oberdruck eine Vergasungsreaktion des Brennstoffes mit Sauerstoff aus einer Luftzerlegung'sanlage stattfindet, bei der eine Sauerstoff Tührende Ausgangsleitung der Luftzerlegungsanlage
in dk: Vergasungseinrichtung mündet und bei der in eine Stickstoff führende Ausgangsleitung der Luftzerlergungsanlage ein Wärmetauscher eingeschaltet ist, dadurch gekennzeichnet, daß in die ,^ Stickstoff führende Ausgangsleitung (5) ein weiterer der Vergasungseinrichtung (2) nachgeschalteter Wärmetauscher (4) eingeschaltet ist und daß von dem weiteren Wärmetauscher (4) eine Leitung (7) für den Stickstoff rauchgasseitig hinter dem Dampferzeuger (9) in eine zur Gasturbine (8) führuTide Gasleitung (IQ) mündet.
2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die für die Luftzerlegungsanlage (6) benötigte Luft hinter einem Verdichter (15) des Gasprozesses abgezweigt wird.
3. Anlage nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich zum Wärmetauscher (4) weitere Wärmetauscher (16,17) zur stufenweisen Abkühlung der Brenngase zwischen die Vergasungseinrichtung (2) und eine dieser nachgeschalteten Gasreinigungsanlage (18) ^schaltet sind.
4. Anlage nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet daß in die Ausgangsleitangen (3, 5) Verdichter (11, 12) eingeschaltet sind, die mit einer der Gasreinigungsanlage (18) na.hgeschalteten Entspannungsturbine (19) gekuppelt sind.
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