DE2924245C2

DE2924245C2 - Verfahren zur Deckung von Bedarfsspitzen bei der Erzeugung von elektrischer Energie in einem Kraftwerk unter Verwendung von Gasturbinen

Info

Publication number: DE2924245C2
Application number: DE19792924245
Authority: DE
Inventors: Ernst Dipl.-Ing. 5042 Erftstadt Pattas; Bernhard Dipl.-Ing. 5020 Frechen Rüter; Hans-Joachim Dr.-Ing. 5040 Brühl Scharf
Original assignee: Rheinische Braunkohlenwerke AG
Current assignee: Rheinbraun AG
Priority date: 1979-06-15
Filing date: 1979-06-15
Publication date: 1982-11-25
Also published as: AU536180B2; DD151484A1; DE2924245A1; AU5928380A; YU152780A

Description

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Die Erfindung geht aus von dem in den meisten Fällen der industriellen Erzeugung und Nutzung von elektrischer Energie vorhandenen Problem, Erzeugung und schwankende Abnahme in Übereinstimmung miteinander zu bringen. Dies wird im allgemeinen durch Anlagen zur Deckung von Grundlast, Mittellast und Spitzenlast erreicht. Insbesondere im Spitzenlastfall, aber auch im Mittellastfall, wird dadurch die Wirtschaftlichkeit beeinträchtigt, da hohen Investitionen nur geringe Auslastungen gegenüberstehen.

Bei der Deckung von Mittellast- und Spitzenlastbedarf ist in jedem Fall zu beachten, daß es kurzfristig möglich sein muß, die dazu benötigten Anlagen in Gang zu setzen und wieder abzuschalten. Als typisches Beispiel seien Wasserkraftwerke genannt, die praktisch in einigen Sekunden zu- oder abgeschaltet werden können.

Es ist bereits der Vorschlag gemacht worden, für die Erzeugung von elektrischer Energie im Mittellast- und Spitzenlastbereich Anlagen zu verwenden, bei denen in einer Vergasungseinrichtung erzeugte brennbare Gase in eine Gasturbine geleitet werden. Derartige Anlagen lassen sich zwar schneller zuschalten oder abschalten als konventionelle, mit dem üblichen Heizkessel ausgerüstete Kraftwerke. Jedoch sind auch hier noch Einschaltzeiten notwendig, die mehr als eine halbe Stunde betragen, so daß derartige Anlagen zur Deckung des Mittellast- und Spitzenbedarfs zumindest nicht in optimaler Weise geeignet sind Bei Anlagen zur Deckung von Bedarfsspitzen werden Einschaltzeiten verlangt, die wenige Minuten nicht überschreiten. Bei Anlagen zur Deckung des Mittellastbedarfs mag die zulässige Zeitspanne etwas langer sein. Sie sollte aber auch hier nur im Bereich von etwa 15 Minuten liegen.

Aus der DE-OS 24 25 939 ist bereits ein Verfahren zum Betreiben eines Kraftwerkes, vorzugsweise zur Deckung von Sprtzenbedarf, bekannt, bei welchem ein Kohlenmonoxid und Wasserstoff enthaltendes Primärgas durch Vergasen von fossilen Brennstoffen erzeugt wird, wobei ein Teil dieses Primärgases bei niedriger Kraftwerksbelastung zu Methanol umgewandelt und gespeichert wird. Bei höherer Kraftwerksbelastung wird das gespeicherte Methanol als Brennstoff zusätzlich zum Primärgas verwendet. Auf diese Weise soll erreicht werden, daß der VergasunÄsprozeß kontinuierlich mit konstanter Durchsatziewiung abläuft. Die Anpassung an unterschiedliche Bedarfsmengen erfolgt durch einen zusätzlichen Verfahrensschritt, nämlich die Methanolherstellung. Dieses Verfahren ist einigermaßen umständlich, da es das Vorhandensein einer Einrichtung zum Herstellen von Methanol notwendig macht, wodurch zusätzliche Aufwendungen für Investitionen und Energie erforderlich werden

Ferner ist aus der DE-OS 23 58 372 bereits ein Verfahren zur Nutzung der Wärmeenergie eines Hochtemperatur-Kernreaktors mittels Vergasen von festen, kohlenstoffhaltigen Materialien bekannt, bei welchen zur Anpassung an Verbrauchsschwankungen ein verhältnismäßig kompliziertes System von unterschiedlichen Verbrauchsstellen und Verbrauchern vorgeschlagen wird mit der Möglichkeit, das Produktgas des Reaktors in Abhängigkeit von den jeweiligen Bedarfsfällen in der einen oder der anderen Form dem Verbraucher anzubieten. Dieses bekannte Verfahren setzt jedoch das Vorhandensein von in bezug auf Menge und Beschaffenheit und Verwendungszweck des Produktgases unterschiedlichen Verbrauehern voraus, die in bestimmter Weise einander zugeordnet und bezüglich ihrer Bedarfsmengen aufeinander abgestimmt sein müssen. Auch bei diesem Verfahren wird die gewünschte Flexibilität bezüglich der Anpassung an unterschiedliche und schwankende Bedarfsmengen erreicht durch Maßnahmen, die in den dem Vergasungsreaktor nachgeschalteten Einrichtungen getroffen werden.

Schließlich ist aus der DE-OS 25 46 441 ein Verfahren

bei der Erzeugung von elektrischer Energie in einem Kraftwerk unter Verwendung von Gasturbinen bekannt, bei v/elchem ein durch Vergasen von festen, kohlenstoffhaltigen Materialien mit sauerstoffhaltigen Vergasungsmitteln in einem Wirbebchicht-Rcak'or gewonnenes brennbares Gas als Brennstoff verwendet wird. Dabei erfolgt jedoch nur eine Teilvergasung der festen kohlenstoffhaltigen Materialien. Der verbleibende Restkoks wirci ebenfalls zur Erzeugung elektrischer Energie Ia cir,:·.- Wirbelschichtfeuerung verbrannt. Zur Anpassung an Schwankungen ist auch die Möglichkeit vorgesehen, den Vergasungsprozeß im Reaktor zu unterbrechen und die Kohle direkt in die Wirbelschichtfeuerung zu geben. Die mit dem Wiederingangsetzen des Wirbelschicht-Reaktors zusammenhängenden Probleme und die Auswirkungen auf den Wirkungsgrad der Anlage bleiben dabei unerörtert.

Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zur Deckung von Bedarfsspitzen bei der Erzeugung von elektrischer Energie in einem Kraftwerk unter Verwendung von Gasturbinen, bei welchem ein durch Vergasen von festen, kohlenstoffhaltigen Materialien mit sauerstoffhaltigen Vergasungsmitteln in einem Wirbelschicht-Reaktor gewonnenes brennbares Gas als Brennstoff verwendet wird und in Abhängigkeit vom Auftreten von Bedarfsspitzen an elektrische Energie der Vergasungsprozeß im Reaktor begonnen bzw. unterbrochen wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, dieses Verfahren so auszugestalten, daß ein so schnelles Wiederanfahren des Wirbelschichtreaktors möglich ist, wie es für Anlagen für erforderlich gehalten wird, die der Deckung des Mittellastbedarfes, aber auch des Spitzenbedarfes dienen. Dabei wird ein hoher Wirkungsgrad angestrebt.

Diese Aufgabe wird durch eine derartige Führung des Vergasungsprozesses gelöst, daß nach Unterbrechen des Vergasungsprozesses immer ausreichend Feststoff im Reaktor verbleibt, der ausreichend Wärme zum Wiederzünden des kohlenstoffhaltigen Feststoffes speichert.

Der Wirbelschicht-Reaktor kann bei Anwendung der Lehre gemäß der Erfindung nach kürzeren Betriebsunterbrechungen in der Größenordnung von einigen Stunden oder wenigen Tagen in relativ kurzer Zeit und ggf. in wenigen Minuten, auf seine nahezu vormale Leistung gebracht werden. Es mag dabei der Fall eintreten, daß der Vergasungswirkungsgrad in der ersten Phase nach dem Wiederanfahren, beispielsweise in den ersten 30 Minuten, noch nicht den maximal möglichen Wert erreicht. Dies bleibt jedoch ohne Auswirkungen auf die Beschaffenheit des Produktgases, das bereits wenige Minuten nach dem Wiederanfahren des Reaktors die bei den jeweiligen Voraussetzungen, insbesondere Beschaffenheit der eingesetzten Kohle, sowie Art und Menge der Vergasungsmittel, übliche Beschaffenheit aufweist. Dies gilt auch dann, wenn der Wirbelschicht-Reaktor als sogenannter Hochtemperatur-Winkler-Reaktor unter Überdruck in der Größenordnung von z. B. 5=30 bar betrieben wird, da Drücke in dieser Größenordnung ebenfalls in relativ kurzer Zeit aufgebaut werden können. Im übrigen besteht die Möglichkeit, nach Unterbrechung des Vergasungsprozesses den Druck im Reaktor vollständig oder nahezu vollständig auf dem Betriebswert zu halten. Durch diese Maßnahme könnte eine zusätzliche Verbesserung des Wirkungsgrades erreicht werden, der ohnehin recht gut ist. du zum Anfahren des Reaktors nicht mehr sehr viel i- i die nutzbar

Energie in diesen eingeführt zu <*& ic-ü bfs "■ι der Anfabrphase anfallenden O<'::.u ohn getischt werden können.

Die Gasturbinen, in die das in. Wirbelschicht-Reaktor ί si >.'fjf>nene Gas geleitet wird, weisen ebenfalls den Vorteil auf, daß sie in sehr kurzer Zeit in betrieb genommen und wieder außer Betrieb gesetzt werden können, so daß sie die volle Nutzung der guten Regelbarkeit des Wirbelschicht-Reaktors ermöglichen.

ίο Im übrigen ist es bekannt, die Brermstoffzufuht zur Gasturbine zu deren Leistungsregelung zu variieren.

Als Beispiel der Anwendung des Verfahrens gemäß der Erfindung sei ein Kraftwerk mit zwei Bereichen erwähnt, von denen einer zur Deckung der Grundlast verwendet wird, während der andere, unter Anwendung der Lehre gemäß der Erfindung betriebene Bereich der Deckung der Bedarfsspitzen dient. Beide Bereiche könnten in unterschiedlicher Weise ausgebildet sein. Da die Deckung der Grundlast einen kontinuierlichen und im wesentlichen gleichmäßigen Be' ^b voraussetzt, würden hier alle Investitionen lohnen, iie zu einer Verbesserung des gesamten Wirkungsgrades beitragen. Im anderen Kraftwerksbereich hingegen, der lediglich der Deckung der über die Grundlast hinausgehenden Bedarfsmsngen dient, könnte ggf. ein geringerer Gesamtwirkungsgrad in Kauf genommen werden, um das schnelle Anfahren und Abfahren dieses Kraftwerkbereiches durch Apparate einfacher Bauart zu erleichtern und die Investitionskosten entsprechend zu verringern. Dies kann jedenfalls dann vorteilhaft sein, wenn dieser Bereich nur stundenweise in Betrieb genommen wird.

Es ist selbstverständlich auch möglich, dem Wirbelschicht-Reaktor mehrere Gasturbinen nachzuschalten, die unabhängig voneinander in Betrieb genommen werden können.

Die Lehre gemäß der Erfindung weist darüber hinaus den Vorteil auf, daß bei vollständigem Vergase!; des festen, kohlenstoffhaltigen Materials — wenn es also im

■to Gegensatz zur DE-OS 25 46 441 nicht auch um die Erzeugung größerer Restkoksmengen geht — geringwertige Brennstoffe zu verwenden. Überdies kann der Reaktor mit Temperaturen betrieben werden, die in der Größenordnung von 1000°C liegen. In Verbindung mit der Reaktionsführung innerhalb des Reaktors — Kohle und Vergasungsmedium werden im wesentlichen im Gleichstrom geführt — kann so ein Produktgas hergestellt werden, das frei von Teeren und Ölen und höheren Kohlenwasserstoffen ist, die bei nachfolgender Abkühlung des Gases kondensieren und Störungen verursachen könnten. Das heißt, daß die Qualität des aus dem Wirbelschicht-Reaktor kommenden Gases jedenfalls be; t ntsprechenden Temperaturen es ermöglicht, mit einer einfachen Wasserwäsche zwecks Staubentfernung auszukommen, die, wie der Wirbelschicht-Reak tor, schnell in Betrieb genommen und außer Betrieb gesetzt werden bzw. an unterschiedliche Gasmengen angepaßt werden können. Die Tatsache, daß ei nicht notwendig ist, Teere oHer dgl. aus dem Produktgas auswaschet!, bevor es in die Gasturbinen geführt wird, kommt ebenfalls der Einfachheit und dami; der Wirtschaftlichkeit des Verfahre' "s zugute.

Als Vergasunpsnvt'd körnten in der üblichen Weise sauer^r'olfhaltige <.:ase, also Luft bzw. mit S?.-^-errtoff

^⁵ angereicherte Luft gemisch· mit Wasserdan.pi oder CC^in Frage.

In Her 7eichnung ist als Ausführungsbeispiel das Schaltbild einer Anlage zu Erzeugung elekv !«eher

Energie unter Verwendung eines Hochtemperatur-Winkler-Reaktors dargestellt. Die Zahlenwerte bezüglich Druck und Temperatur sind ungefähre Angaben für den Fall der Vergasung vor» Rheinischer Braunkohle. Der Druck ist jeweils in bar — links — und die Temperatur ist jeweils in "C — rechts — angegeben.

Im Winkler-Reaktor 10, der mit einem Druck von ca. 10 bar bei einer Temperatur von etwa 100O⁰C betrieben wird, wird Braunkohle mit einem Wassergehalt von ca. 12% unter Verwendung von Luft ggf. gemischt mit Dampf als Vergasungsmiitel umgesetzt. Die Zufuhreinrichtung für die Kohle ist mit 12 bezeichnet. 14 und 16 symbolisieren Zuleitungen für Dampf bzw. Luft.

Dem Winkler-Reaktor sind zwei voneinander unabhängige Anlagen zur Stromerzeugung nachgeschaltet, von denen die Anlage 18 unterhalb der gestrichelten Linie 20 und die Anlage 22 oberhalb dieser Linie noch enthaltenen fühlbaren Wärme verwendet werden.

Aus dem Vorwärmer 60 gelangt das vorgewärmte Speisewasser in einen Mischvorwärmer/Entgaser 62 und weiter über die Kesselspeisepumpe 64 in den Kessel 56. der von den von der Gasturbine 48 kommenden Abgasen beheizt wird Der dort entstehende leicht überhitzte Dampf gelangt über eine Leitung 66 in den Dampfüberhitzer 28, der durch das durch die Leitung 24 aus dem Reaktor 10 kommende Rohgas beheizt wird. Der resultierende überhitzte Dampf, der einen Druck von z. B. 90 bar und eine Temperalur von z. B. etwa 510" aufweisen kann, wird über eine Leitung 68 auf eine Dampfturbine 70 geführt, die einen Generator 72 zur Stromerzeugung antreibt.

Es ist bekannt, die fühlbare Wärme der heißen Rohgase in der Weise zu nutzen, daß das aus der Wasserwäsche kommende gereinigte Gas soweit wie

24 und 26 für das Rohgas ab. Die Leitung 24 versorgt den Anlagebereich 18, die Leitung 26 den Anlagebereich >n 22.

Der Anlagebereich 18 dient der Deckung der Grundlast. Das heißt, daß dieser Bereich, abgesehen von unvermeidbaren Unterbrechungen, kontinuierlich zur Erzeugung von elektrischer Energie betrieben wird. Aus _> > diesem Grunde ist der Anlagebereich 18 so ausgelegt, daß ein optimaler Gesamtwirkungsgrad erreicht wird.

Der Bereich 22 dient zur Deckung von Bedarfsspitzen. Das heißt, er wird lediglich während verhältnismäßig kurzer Zeitspannen zur Deckung derjenigen Bedarfsmengen zugeschaltet, die die maximale Leistung des Bereiches 18 übersteigen. Die benötigten Komponenten müssen daher unter diesem speziellen Gesichtspunkt ausgelegt werden. Für den Anlagebereich 22 kann daher ein geringerer Gesamtwirkungsgrad in Kauf genommen werden, da aufgrund der verhältnismäßig kurzen Betriebszeiten die Verluste durch einen niedrigeren Gesamtwirkungsgrad weniger stark ins Gewicht fallen. Andererseits verringert der Verzicht auf das Erreichen eines möglichst hohen Gesamtwirkungsgrades die Investitionskosten in erheblichem Umfang.

Das in den Anlagebereich 18 mit einer Temperatur von etwa 950" C eintretende Rohgas wird zunächst durch einen als Dampfüberhitzer 28 dienenden Wärmetauscher und danach durch einen Wärmetauscher 30 geführt, der der Wiedererwärmung des abgekühlten Gases dient, nachdem es in der Wasserwäsche 32 gereinigt worden ist. Das gereinigte Gas gelangt über eine Leitung 34 in eine Brennkammer 36, der über eine Leitung 38 ein Lu.'.verdichter 40 vorgeschaltet ist. Eine zweite vom Luftverdichter 40 abgehende Leitung 44 führt auf einen Nach verdichter 46, aus dem die Luft über die Leitung 16 in den Winkler-Reaktor eingeblasen wird.

In der Brennkammer 36 wird das Gas mit der über die Leitung 38 zugeführten Luft verbrannt Das aus der Brennkammer austretende gasförmige Verbrennungsprodukt wird in die Gasturbine 48 eingeleitet, die einen Generator 50 antreibt

Die durch die Leitung 54 aus der Gasturbine 48 to austretenden Abgase werden durch einen Abhitzekessel geleitet der zur Erzeugung von leicht überhitztem Dampf dient Von dort gelangen sie über eine Leitung 58 in einen Niederdruckvorwärmer 60 und von dort aus in die Atmosphäre, Sie können jedoch noch in einer tn nachgeschalteten Einrichtung, beispielsweise zur Dekkung des Wärmebedarfs eines Femheizsystems, oder sonstwie in geeigneter Weise zur Nutzung der in ihnen

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wird. Dieser Gas-Gas-Wärmelauscher, der anstelle der beim Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung vorgesehenen Wärmetauscher 28 und 30 tritt, würde jedoch im heißen Bereich Wandtempenituren von mehr als 800⁰C aufweisen, die in jedem Fall sehr hochwertige und damit sehr teure Werkstoffe· notwendig machen. Dieser Apparat würde zudem erheblich größer bauen und gasseitig größere Druckverluste mit sich bringen; hochwertige Dampfzustände könnten nicht erreicht werden.

Alle diese Nachteile vermeidet die erfindungsgemäße Lösung des mittels Rohgas beheizten Dampfüberhitzers. Sie gibt die Möglichkeit, einen Dampf hohen Drucks und hoher Temperatur zu erzeugen, der eine merklich höhere Stromerzeugung cdaubt als ein üblicherweise im Abhitzekessel erzeugt.:- Dampf von ca. 45 bar und -14O⁰C, so daß durch diese Ausgestaltung der Gesamtwirkungsgrad der Anlage merklich verbessert wird.

Ein wesentlicher Teil des Dampfes der Turbine 70 gelangt über die Abdampfleitung 74 in einen Kondensator 76. Das Kondensat wird von einer Kondensatpumpe 78 in den bereits erwähnten Niederdruckvorwärmer 60 gefördert. Ein Teil des Dampfes aus der Dampfturbine 70 gelangt über die Leitung 14 als Vergasungsmedium in den Vergasungsre".!:tor 10. Über eine Leitung 80 werden einerseits Vorwärmdampf in den Entgaser/ Mischvorwärmer 62 und über eine Zweigleitung 81 andererseits Trocknungdampt zu einen' Kohletrockner 82 geführt Der Dampf wird dort niedergeschlagen; das Kondensat wird über die Leitung 83 in den Mischvorwärmer 62 geführt

Bei normalem Betrieb, d. h„ wenn Grundlast gefahren wird, tritt das Rohgas aus dem Reaktor 10 ausschließlich durch die Leitung 24 in den Anlagebereich 18 ein. Beim Auftreten von Bedarfsspitzen wird zusätzlich der Anlagebereich 22 in Betrieb genommen. Dazu wird der Vergasungsreaktor 10 auf eine höhere Durchsatzleistung gebracht, so daß entsprechend mehr Kohle und Vergasungsmittel in den Reaktor 10 einzuführen sind. Bezüglich der Kohle erfolgt diese Steigerung durch entsprechende Erhöhung der über die Leitung 12 eingeführten Kohlemenge. Dies gilt auch für den über die Leitung 14 zugeführten Dampf. Die zusätzlich benötigte Vergasungsluft wird über eine besondere, dem Anlagebereich 22 zugeordnete Leitung 84 bereitgestellt Das heißt daß die Differenz zwischen dem Grundlastbedarf und dem Bedarf bei zusätzlichem Betrieb des Anlagebereiches 22 an Vergasungsluft durch die Leitung 84 gedeckt wird

Dar durch die Leitung 26 aus dem Reaktor 10 in den Anlagebereich 22 geführte Rohgas passiert zunächst einen ersten Wärmetauscher 86 und danach einen zweiten Wärmetauscher 87. Das abgekühlte Rohgas wird dann durch eine Wasserwäsche 88 hindurchgeführt, von der aus es nach Wiedererwärmung im zweiten Wärme'v-tischer 87 in die Brennkammer 90 gelangt, der die Gasturbinen 89 und 89a nachgeschaltet sind. Es besteht keine Notwendigkeit, das aus den Gasturbinen 89 und 89a austretende Abgas innerhalb der Anlagebe- ^|0 reiches 22 zwecks möglichst weitgehender Nutzung der in ihm noch vorhandenen fühlbaren Wärme durch weitere Einrichtungen analog dem Anlagebereich 18 zu leiten, da der Anlagebereich 22 zur Deckung von Bedarfsspitzen normalerweise nur verhältnismäßig ι· kurzzeitig in Betrieb genommen wird. Dies schließt natürlich nicht aus. daß auch die Turbinen-Abgase des Anlaeenbereiches 22 einer niif/lirhpn Vpru/pnHnno zugeführt werden, beispielsweise in einem Fernheizungssystem, wenn sich dies ohne ins Gewicht fallende ²ⁿ Anlagekosten verwirklichen läßt. Zur Erzielung des angestrebten Effektes, nämlich die wirtschaftliche Deckung von Bedarfsspitzen bzw. schwankender· Bedarfsmengen durch das Zuschalten bzw. Abschalten von Anlageteilen und entsprechendes Regulieren der -⁵ Durchsatzleistung des vorgeschalteten Vergasungsreaktors ist dies jedoch nicht erforderlich.

Die über eine Leitung 9t angesaugte Luft wird in einem Verdichter 92 auf den notwendigen Brennkammerdnrk gebracht. Ein Teil dieser Luft wird über die ^!" Leitung 84 in den Vergasungsreaktor 10 geführt, nachdem sie zuvor in einem Nachverdichter 93 auf einen Druck über 10 bar gebracht worden ist. Da im Bereich 22 auf eine Abhitzeverwertung durch Dampferzeugung und Verwendung des Dampfes zur zusätzlichen i> Erzeugung von elektrischer Energie verzichtet wird, dient der erste Wärmetauscher 86 der Luftvorwärmung für die Luft, die der Brennkammer 90 zuzuführen ist. Es wäre auch möglich, die dem Reaktor 10 über die Leitung 84 zugeführte Luft im Wärmetauscher 86 oder ggf. in ⁴ⁿ einem zusätzlichen Wärmetauscher unter Verwendung der fühlbaren Wärme des durch die Leitung 26 strömenden Rohgases zu erhitzen, wobei dies ggf. zusätzlich zur Erhitzung der der Brennkammer 90 zuzuführenden Luft geschehen könnte. Allerdings wird ⁴"' eine derartige Vorwärmung der in den Reaktor 10 über die Leitung 84 zu führenden Luft nur dann optimal sein, wenn auch die Luftzuführung über die Leitung 16 im Anlagenbereich 18 normalerweise eine entsprechende Erwärmung erfährt. >"

Der überwiegende Teil der Luft wird durch den ersten Wärmetauscher 86 geführt, in welchem er durch das vom Vergasungsreaktor 10 durch die Leitung 26 kommende Rohgas auf eine Temperatur in der Größenordnung von ca. 400⁰C gebracht wird. Die so " erhitzte Luft wird dann der Brennkammer 90 zugeführt. Es ist natürlich auch möglich, das die Wasserwäsche 88 v^-Es^de. »»'■einigte und abgekühlte Gas unter Verzicht auf den «iia„.. :'■■:'.. . ■-" -rher 86 im zweiten Wärmetauscher 87 sowe't wie möglich zu erhitzen und ^Μ damit auf einem höheren Temperaturniveau der Gasturbine 89 zuzuführen. Dann wäre jedoch der bereits im Zusammenhang mit dem Wärmetauscher 28 des Bereiches 18 beschriebene Nachteil in Kauf zu nehmen, daß der Wärmetauscher 87 in viel stärkerem Maße durch hohe Wandtemperaturen beansprucht sein würde mit der Konsequenz, wesentlich hochwertigere und somit teurere Werkstoffe verwenden zu müssen.

Da Gasturbinen im allgemeinen nicht ohne merkliche Verringerung ihres Wirkungsgrades im Teillastbereich betrieben werden können, sind bei dem in der Zeichnung dargestellten Ausfiihrungsbeispiel im Betriebsbereich 22 zwei von mehreren möglichen Turbinen vorgesehen, die unabhängig voneinander in Abhängigkeit vom jeweiligen Energiebedarf in Betrieb genommen werden können. Das heißt, daß bei geringerem Spitzenbedarf zunächst nur beispielsweise die Turbine 89 zugeschaltet wird und später, bei steigendem Zusatzbedarf, die Turbine 89a und ggf. noch weitere Turbinen ebenfalls zugeschaltet werden können. Im übrigen gilt auch bei Vorhandensein von zwei oder mehr Gasturbinen im Anlagenbereich 22, daß hier ebenfalls die Anpassungsfähigkeit des Winkler-Reaktors 10 an den schwankenden Leistungsbedarf in vorteilhafter Weise durch entsprechende Anpassung der D'jrchsaizleis'.iirig irr: Reaktor und damit der Gaserzeugung ausgenutzt werden kann.

Im übrigen können selbstverständlich auch im Anlagenbereich 18 mehr als eine Gasturbine 48 und mehr als eine Dampfturbine 70 vorgesehen sein, wobei hier jedoch im allgemeinen alle Turbinen kontinuierlich mit mehr oder weniger konstanter Beaufschlagung betrieben werden. So wäre z. B. ein 600-Mw-Grundlas tkraftwerk mit vier Gas- und zwei Darnpfi'irbinen auszuführen.

Wenn vorstehend von mehr oder weniger konstanter Beaufschlagung der Turbinen im Anlagenbereich 18 die Rede ist. dann soll damit zum Ausdruck gebracht werden, daß es selbstverständlich auch möglich ist, die Erzeugung von elektrischer Energie im Grundlastbereich 18 ebenfalls innerhalb gewisser Grenzen zu variieren Es ist z. B möglich, bei einer Steigerung des Energiebedarfs um 5% diesen Bedarf durch entsprechendes Hochfahren des Anlagenbereiches 18 zu decken unter der Voraussetzung, daß dieser Mehrbedarf für eine bestimmte Zeitspanne beibehalten wird. Erst der über diesen Mehrbedarf von 5% hinausgehende Spitzenbedarf wird dann durch Anfahren des Anlagenbereiches 22 gedeckt.

Es ist selbstverständlich auch möglich, dem Winkler-Reaktor 10 nur einen Anlagenbereich nachzuordnen, wobei es sich dabei z. B. um den Anlagenbereich 18 oder den Anlagenbereich 22 handeln kann. Die Kombination eines Winkler-Reaktors oder eines HTW-Reaktors ausschließlich mit dem Anlagebereich 22 oder einen in ähnlicher Weise, d. h., unter Verzicht auf den optimalen Wirkungsgrad ausgelegten Anlagenbereich, wird dann zweckmäßig sein, wenn das Kraftwerk lediglich zur Deckung von Bedarfsspitzen, also nicht zum kontinuierlichen Betrieb, vorgesehen ist.

Bei kontinuierlichem Betrieb und stark schwankenden Bedarfsmengen könnte eine Anordnung vorteilhaft sein, bei welcher einem Winkler-Reaktor oder einem HTW-Reaktor eine Anlage nachgeschaltet ist, deren grundsätzlicher Aufbau dem des Anlagenbereiches 18 entspricht, wobei jedoch mehrere Gasturbinen und mehrere Dampfturbinen mit entsprechend zugehörigen Einrichtungen vorgesehen sind, von denen jeweils eine oder mehrere in Abhängigkeit von den Bedarfsschwankungen zugeschaltet oder abgeschaltet werden.

Schließlich gilt in allen Fällen, daß statt des einen in der Zeichnung dargestellten Winkler-Reaktors 10 oder HTW-Reaktors mehrere derartige Reaktoren vorgesehen sind, denen eine oder zwei gemeinsame Anlagen) nachgeschaltet ist bzw. sind.
Die im vorstehenden Ausführungsbeispiel beschrie-

■!A bene Vergasung von Braunkohle oder Lignit stellt keine §1 Beschränkung dar. Es ist auch möglich, andere f< kohlenstoffhaltige Materialien, beispielsweise Steinkohle Ie, Torf oder Holzspäne sowie Koks oder Abfallkoks, zu J'j verwenden. '

I Hic^rzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Deckung von Bedarfsspitzen bei der Erzeugung von elektrischer Energie in einem Kraftwerk unter Verwendung von Gasturbinen, bei welchem ein durch Vergasen von festen, kohlenstoffhaltigen Materialien mit sauerstoffhaltigen Vergasungsmitteln in einem Wirbelschicht-Reaktor gewonnenes brennbares Gas als Brennstoff verwendet wird und in Abhängigkeit vom Auftreten von _]0 Bedarfsspitzen an elektrischer Energie der Vergasungsprozeß im Reaktor begonnen bzw. unterbrochen wird, gekennzeichnet durch eine derartige Führung des Vergasungsprozesses, daß nach Unterbrechen des Vergasungsprozesses immer ,₅ ausreichend Feststoff im Reaktor (10) verbleibt, der ausreichend Wärme zum Wiederzünden des kohlenstoffhaltigen Feststoffes speichert.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nach Unterbrechung des Vergasungs- Prozesses auch der Druck im Reaktor (10) vollständig oder nahezu vollständig auf dem Betriebsdruck gehalten wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die fühlbare Wärme des aus dem Reaktor (10) kommenden heißen Gases zur Erzeugung von Dampf und/oder zur Überhitzung von Dampf verwendet wird und der Dampf in einer Dampfturbine (70) zur Erzeugung von elektrischer Energie eingesetzt wird.

4. Verfallen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch jskenru ichnet, daß die fühlbare Wärme des aus den Reaktor (10) kommenden heißen Gases zur Vorerhitzunj der Luft verwendet wird, die zur Verbrennung des Gases in einer der Gasturbine (48) vorgeschalteten Brennkammer (36) dient.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die fühlbare Wärme des aus dem Reaktor (10) kommenden heißen Gases zur Vorerhitzung wenigstens eines Teiles des Vergasungsmediums, beispielsweise Lui t, verwendet wird.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die fühlbare Wärme der Abgase der Gasturbine(n) (48) zur Erzeugung von Sattdampf verwendet wird, und der so erzeugte Dampf unter Verwendung der fühlbaren Wärme wenigstens eines Teils des aus dem Reaktor (10) kommenden heißen Gases überhitzt und dana«. ti in eine Dampfturbine (48) geleitet wird.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das heiße Gas aus dem Reaktor (10) mit Hilfe einer Wasserwäsche (32) von Staub gereinigt wird.