DE2849691A1

DE2849691A1 - Verfahren und vorrichtung zur erzeugung von energie in einer kombinierten gasturbinen-dampfkraftanlage

Info

Publication number: DE2849691A1
Application number: DE19782849691
Authority: DE
Inventors: Erich Killinger; Peter Winklhoefer
Original assignee: Deutsche Babcock AG
Current assignee: KILLINGER, ERICH, 7022 LEINFELDEN-ECHTERDINGEN, DE
Priority date: 1978-11-16
Filing date: 1978-11-16
Publication date: 1980-05-29
Also published as: NL7907930A; BE879264A; DE2849691C2; NO792991L; DK459379A

Description

Verfahren und Varrichtung zur Erzeugung von Energie in einer
kontinierten Gastlrrbinen-Dampfkraftanlage Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine dazu gehörende Vorrichtung zur Erzeugung von Energie in einer kombinierten Gasturbinen-Dampfkraftanlage, wobei die Abgase der Gasturbine wahlweise dem Dampferzeuger als Verbrennungsluft zugeführt oder ins Freie geleitet werden.
Eine- derartige Anlage ist beispielsweise aus der DE-AS 26 09 522 bekannt. Hierbei werden die Gasturbinenabgase dem Dampferzeuger ungekühlt mit der entsprechenden Pressung angeboten.
Bei der aus der DE-AS 23 50 581 bekannten kombinierten Gasturbinen-Dampfkraftanlage ist außer dem Dampferzeuger noch ein Abgas-Dampferzeuger vorgesehen, dem die Gasturbinenabgase zugeführt werden. Die Turbinenabgase treten anschließend gekühlt ins Freie. In dem Abgas-Dampferzeuger sind Speisewasservorwärmer-und Verdampferheizflächen des Dampferzeugers angeordnet.
Durch die Erfindung wird eine Verbesserung der eingangs genannten Anlage angestrebt. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine kombinierte Ga turbinen-Dampfkraftanlage derart weiter zu entwickeln, daß bei einer Verbesserung des Wirkungsgrades die Größe der Gasturbine unabhängig von dem Dampferzeuger frei gewählt werden kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Abgase der Gasturbine abgekühlt und drucklos bzw. im wesentlichen drucklos dem Lüfter des Dampferzeugers zugeführt werden. Bei diesem Verfahren versorgt der Frischlüfter den Dampferzeuger mit Frischluft oder mit Gasturbinenabgas. Dadurch braucht die Größe der Gasturbine nicht mit dem Luftbedarf des Dampfkessels abgestimmt zu werden. Durch den Kamin werden überschüssige Gasturbinenabgase abgegeben bzw.
die benötigte Luft für den Dampferzeuger angesaugt. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kann der Gasdruck in der Gasturbine nahezu vollständig abgebaut und bei Stillstand des Dampferzeugers der Wärmeinhalt der Gasturbinenabgase besser ausgenutzt werden.
Die Erfindung sei anhand von mehreren Ausführungsbeispielen und der Zeichnung näher beschrieben. Die Figuren 1 bis 5 stellen verschiedene Schaltungen für Kraftwerke zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens dar.
Die Gasturbinenanlage besteht aus dem Verdichter 1, der Luft durch ein Luftfilter 2 ansaugt, aus der Brennkammer 3, aus der eigentlichen Gasturbine 4 und aus dem Generator 5. Das aus dem Austrittsstutzen der Gasturbine 4 austretende Abgas wird über die Abgasleitung 6 den Brennern des Dampferzeugers, d. h. des Hauptkessels 7 zugeführt. Die Rauehgase des Hauptkessels 7 gelangen über eine Rauchgasleitung 8 zu einem Rauchgaskamin 9.
In der Abgasleitung 6 ist ein Schalldämpfer 10 angeordnet. Von der Abgasleitung 6 zweigt eine Zweigleitung 11 ab, die zu einem Abgaskamin 12 führt Vor der Abzweigung der Zweigleitung 11 ist in der Abgasleitung 6 ein Wärme tauscher vorgesehen, der nach den Figuren 1 bis 3 als Abhitzekessel 13 ausgebildet ist. In diesen Fällen ist der Hauptkessel 7 mit einer Öl- und Gasfeuerung versehen.
In dem Abhitzekessel 13 werden die Gasturbinen-Abgase heruntergekühlt. Hinter dem Abhitzekessel 13 liegt das Gasturbinen-Abgas im gekühlten und weitgehend drucklosen Zustand vor. Das so behandelte Gasturbinen-Abgas kann somit unter vorhergehender Ausnutzung seines Wärmeinhaltes ins Freie abgegeben werden.
Das Gasturbinen-Abgas kann auch dem Frischlüfter 14 des Hauptkessels 7 angeboten werden. Nach Figur 1 saugt der Frischlüfter 14 die Gasturbinen-Abgase an und fördert sie durch einen dampfbeheizten Luftvorwärmer 15 zu den Brennern des Hauptkessels 7. Ist der Luftbedarf des Hauptkessels 7 geringer als die von der Gasturbine 4 gelieferte Menge an Gasturbinen-Abgas, so entweicht dieser überschüssige Anteil durch den Abgaskamin 12. Wird mehr Luft benötigt, so saugt der Frischlüfter 14 diesen Mehrbedarf an Verbrennungsluft durch den Abgaskamin 12 an. Auf dem gleichen Weg wird der Hauptkessel 7 mit Frischluft versorgt, wenn die Gasturbine 4 still steht.
Die Ausführungsform nach Figur 2 wird für den Fall angewendet, daß die Gasturbine 4 mehr Abgas liefert als der Hauptkessel 7 braucht. Dabei ist die Zweigleitung 11 mit der Rauchgasleitung 8 verbunden, so daß die Gasturbinen-Abgase durch den Rauchgaskamin 9 gekühlt entweichen können. In der Abgasleitung 6 und in der Zweigleitung 11 ist je eine Regelklappe 16 und 17 angeordnet. Über eine Verbindungsleitung 18 ist die Abgasleitung 6 zusätzlich mit der Zweigleitung 11 verbunden. Der Verzweigungspunkt der Verbindungsleitung 18 liegt zwischen den beiden Regelklappen 16 und 17. In der Verbindungsleitung 18 ist eine Sicherheitsklappe 19 vorgesehen. Die Regelklappe 16 in der Abgasleitung 6, die Regelklappe 17 in der Zweigleitung 11 und die Sicherheitsklappe 19 sind so geschaltet, daß immer zwei Klappen geöffnet und eine Klappe geschlossen ist.
Auch bei der in Figur 3 dargestellten Ausführungsform ist die Zweigleitung 11 mit der Rauchgasleitung 8 und damit mit dem Rauchgaskamin 9 verbunden. Die Gasturbinen-Abgase werden durch den in der Abgasleitung 6 angeordneten Frischlüfter 14 dem Hauptkessel 7 zugeführt. Wird bei dieser Ausführungsform zusätzlich Frischluft benötigt, so wird diese über einen zusätzlichen Frischlüfter 20 angesaugt, in dem dampfbeheizten Luftvorwärmer 15 vorgewärmt und hinter dem Frischlüfter 14 in die Abgasleitung 6 eingespeist. In Strömungsrichtung ist jeweils hinter dem Frischlüfter 14 und dem zusätzlichen Frischlüfter 20 je eine Absperrklappe 21 angeordnet.
In den Figuren 4 und 5 ist dargestellt, wie das erfindungsgemäße Verfahren bei einem Hauptkessel 7 mit Wirbelschichtfeuerung verwirklicht werden kann. Als Wärmetauscher ist hier in der Abgasleitung 6 anstelle eines Abhitzekessels mit einer bestimmten Dampfleistung ein Überhitzer 22 bzw. ein Zwischenüberhitzer oder Vorwärmer eingebaut, der dampfseitig mit dem Hauptkessel 7 verbunden ist.
In der von der Abgasleitung 6 abzweigenden Zweigleitung 11 ist eine als Speisewasservorwärmer 27 des Hauptkessels 7 ausgebildete Heizfläche angeordnet.
Die Regelung der Dampftemperatur erfolgt mit Hilfe einer Zusatzfeuerung 23 innerhalb des Überhitzers 22 oder mittels einer Rauchgasumführung 29. Die Zum führung des Rauchgases wird vor allem beim An- und Abfahren der Anlage sowie bei Teillast ohne Gasturbinenbetrieb eingesetzt. Nach Figur 5 ist ein zusätzlicher Frischlüfter 20 eingebaut, der bei Stillstand der Gasturbine die notwendige Verbrennungsluft liefert. In der Rauchgasleitung 8 hinter dem mit einer Wirbelschichtfeuerung versehene Hauptkessel 7 ist ein Filter 25 und ein Gebläse 26 angeordnet. Eine Rauchgasrezirkulation kann für besondere Betriebsbedingungen vorgesehen werden. Hierbei wird Rauchgas nach den Gebläse 26 abgesaugt und mit Hilfe eines Rezirkulationsgebläse 28 über die Rauchgasrückleitung 24 in die Abgasleitung 6 vor den Frischlüfter 14 gefördert.

Claims

Patentansprüche ½;;? Verfahren zur Erzeugung von Energie in einer kombinierten Gasturbinen-Dampfkraftanlage, bei dem die Abgase der Gasturbine wahlweise dem Dampferzeuger als Verbrennungsluft zugeführt, oder ins Freie geleitet werden, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß die Abgase der Gasturbine abgekühlt und drucklos bzw. im wesentlichen drucklos dem Lüfter des Dampferzeugers zugeführt werden.
2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß in der Abgasleitung (6) zwischen dem Austrittstutzen der Gasturbine (4) und dem Abzweig einer zu einem Abgaskamin (12) führenden Zweigleitung (11) ein Wärmetauscher (13, 22) und zwischen dem genannten Abzweig und dem Dampferzeuger (7) ein Lüfter (14) angeordnet ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß der Wärmetauscher (13, 22) als Abhitzekessel (13) ausgebildet ist.
4. Vorrichtung nach den Ansprüchen 2 und 3, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t. daß der Wärmetauscher (13, 22) und der Lüfter (14) unmittelbar ohne Zwischenschaltung von Absperrorganen hintereinander geschaltet sind.
5. Vorrichtung nach den Ansprüchen 2 und 3, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t, daß die Zweigleitung (11) mit dem Rauchgaskamin (9) des Dampferzeugers (7) verbunden ist und daß in Strömungsrichtung der Abgase hinter dem Lüfter (14) eine Absperrklappe (21) angeordnet ist.
6. Vorrichtung nach den Ansprüchen 2 und 3, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t, daß die Zweigleitung (11) mit den Rauchgaskamin (9) des Dampferzeugers (7) und über eine gesonderte Verbindungsleitung (18) mit der Abgasleitung (6) verbunden ist und daß in der Abgasleitung (6), in der Zweigleitung (11) und in der Verbindungsleitung (18) je ein Absperrorgan (16, 17, 19) angeordnet ist, wobei diese Absperrorgane (16, 17, 19) derart geschaltet sind, daß jeweils zwei geöffnet und eins geschlossen sind.
7. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß der Dampferzeuger (7) mit einer Wirbelschichtfeuerung versehen ist und daß der Wärmetauscher (13, 22) als Uberhitzer (22) bzw. als Zwischenüberhitzer oder Vorwärmer des Dampferzeugers (7) ausgebildet ist.