DE3224577A1 - Combined gas turbine/steam turbine plant - Google Patents

Combined gas turbine/steam turbine plant

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DE3224577A1 DE19823224577 DE3224577A DE3224577A1 DE 3224577 A1 DE3224577 A1 DE 3224577A1 DE 19823224577 DE19823224577 DE 19823224577 DE 3224577 A DE3224577 A DE 3224577A DE 3224577 A1 DE3224577 A1 DE 3224577A1
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Abstract

Supercharged vortex furnaces have the advantage that fine-grained refuse coal with very high ash contents can be burnt in them and that it is possible, by adding lime dust or dolomite dust to achieve high retention of the sulphur dioxide arising in the burning of the coal. There are plans for using supercharged vortex furnaces as heating devices for combined gas turbine/steam turbine plants, which can achieve a particularly high thermal efficiency. However, such combined plants generally require high-temperature flue-gas filters which filter the flue gases emerging from the vortex furnace at temperatures of 800-900 DEG C. Such high-temperature flue-gas filters are not available at present (although they will probably be available in future). The invention relates to a further increase in the efficiency of these combined gas turbine/steam turbine plants with a vortex furnace by the use of hot-air turbines, air heaters and/or additional low-temperature gas turbines, this increase being achieved both when they are employed without a high-temperature flue-gas filter and when they are employed with such a filter. <IMAGE>

Description

Kombinierte Gasturbinen/DampfturbinenanlageCombined gas turbine / steam turbine plant

Die Erfindung bezieht sich auf eine kombinierte Gasturbinen/ Dampfturbinenanlage, welche aus einem oder mehreren Dampferzeugern mit aufgeladenen Wirbelschichtfeuerungen sowie wenigstens einem Dampfturbosatz mit Entnahmevorwärmern, Speisepumpen und wasser- bzw. dampfseitigen Verbindungsleitungen besteht.The invention relates to a combined gas turbine / steam turbine system, which consist of one or more steam generators with charged fluidized bed combustion as well as at least one steam turbine set with extraction preheaters, feed pumps and water or connection lines on the steam side.

Bisher wurden solche Gasturbinen/Dampfturbinenanlagen deswegen konzipiert, weil die aufgeladenen Wirbelschichtfeuerungen eine vorteilhafte Entschwefelung der Rauchgase durch Kalkzugabe in der Feuerung und die Verbrennung minderwertiger Kohle (Feinkohle) erlauben, und weil die Kombination einer Gasturbine mit einer Dampfturbine einen höheren thermischen Wirkungsgrad erreichen läßt.So far, such gas turbines / steam turbine systems have been designed because the charged fluidized bed furnaces provide an advantageous desulfurization of the Flue gases from the addition of lime in the furnace and the burning of low-quality coal (Fine coal) allow, and because the combination of a gas turbine with a steam turbine can achieve a higher thermal efficiency.

Nachteilig bei dieser Lösung ist es, daß die von der Wirbelschichtfeuerung kommenden Rauchgase vor ihrem Eintritt in die Gasturbine bei einer Temperatur von ca. 900 OC entstaubt werden müssen. Solche Hochtemperatur-Filter sind derzeit nicht verfügbar und man befürchtet an ihnen das Auftreten von Hochtemperatur-Korrosionen.The disadvantage of this solution is that the fluidized bed combustion coming flue gases before they enter the gas turbine at a temperature of approx. 900 OC must be dedusted. Such high-temperature filters are not currently available available and it is feared that high-temperature corrosion will occur on them.

Um diese Schwierigkeiten mit dem Hochtemperatur-Filter zu umgehen, wurde ein umweltfreundliches Heizkraftwerk mit aufgeladener Wirbelschichtfeuerung konzipiert (VGB-Mitteilung Februar 1982) bei der die Aufladung der Wirbelschichtfeuerung durch einen Abgasturbolader (ohne Stromerzeuger) erfolgt.To avoid these difficulties with the high temperature filter, became an environmentally friendly thermal power station with charged fluidized bed combustion designed (VGB communication February 1982) for the charging of the fluidized bed furnace by means of an exhaust gas turbocharger (without a power generator).

Boi dieser Ausführung treten die Gase aus der Wirbelschichtfeuerung nur mit einer Temperatur von 330 OC in den Abgasturbolader ein (Die Gasturbine des Abgasturboladers arbeitet hier also als Niedertemperatur-Gasturbine). Eine Entstaubung dieser Abgase bei 330 OC wird als machbar angesehen.In this version, the gases emerge from the fluidized bed furnace only enter the exhaust gas turbocharger at a temperature of 330 OC (the gas turbine of the The exhaust gas turbocharger works here as a low-temperature gas turbine). A dedusting this exhaust at 330 OC is considered feasible.

Nachteilig bei dieser Lösung ist es jedoch, daß der Abgasturbolader keine elektrische Energie erzeugt.The disadvantage of this solution, however, is that the exhaust gas turbocharger no electrical energy generated.

Um die Schwierigkeiten mit der Hochtemperatur-Filterung der Rauchgase bei 900 "C zu vermeiden und trotzdem einen höheren thermischen Wirkungsgrad zu erreichen, wird eine kombinierte Gasturbinen-Dampfturbinenanlage vorgeschlagen, die aus einem oder mehreren Dampferzeugern mit aufgeladenen Wirbelschichtfeuerungen, wenigstens einem Dampfturbosatz mit Entnahmevurwärmern, Speisepumpen und wasser- bzw. dampfseitigen Verbindungsleitungen, sowie einem oder mehreren verbrennungsluftseitigen bzw. rauchgasseitigen Verdichtungs/Entspannungsgeräten besteht, und die erfindungsgemäß dadurch gekennzeicht ist, daß jedes Verdichtungs/Entspannungsgerät aus wenigsteins je einem elektrischen Motorgenerator, einem Verdichter, einer Heißluftturbine sowie einer oder zwei Gasturbinen besteht und daß der ein- oder mehrteilige Lufterhitzer der Heißluftturbine(n) zusammen mit den Dampferzeugerheizflächen innerhalb des Dampferzeugers bzw. der Dampferzeuger angeordnet ist.To the difficulties with the high temperature filtering of the flue gases to avoid at 900 "C and still achieve a higher thermal efficiency, a combined gas turbine-steam turbine system is proposed, which consists of a or several steam generators with charged fluidized bed firing systems, at least a steam turbine set with extraction preheaters, feed pumps and water or steam side Connection lines, as well as one or more combustion air side or flue gas side Compression / relaxation devices exist, and are thereby marked according to the invention is that every compression / relaxation device consists of at least one electrical Motor generator, a compressor, a hot air turbine and one or two gas turbines and that the one-part or multi-part air heater of the hot air turbine (s) together with the steam generator heating surfaces within the steam generator or the steam generator is arranged.

Der Betrieb dieser Anlage erfolgt bei den ersten drei Ausführungsformen des Erfindungsgegenstandes in der Weise, daß die Verbrennungsluft vom Verdichter bzw. von den Verdichtern des Verd ichtungs/Entspannung sgerätes bzw. der VerdichtungsfEntspannungsgeräte komprimiert und anschließend im Lufterhitzer bzw. in den Lufterhitzern auf über 600 OC - vorzugsweise auf 800 OC - aufgeheizt wird, daß die Verbrennungsluft darauf in der Heißluftturbine des Verdichtungs/tntspannungsgerätes bzw.The operation of this system takes place in the first three embodiments of the subject matter of the invention in such a way that the combustion air from the compressor or from the compressors of the compression / expansion device or the compression / expansion devices compressed and then in the air heater or in the air heater on over 600 OC - preferably to 800 OC - is heated so that the combustion air on it in the hot air turbine of the compression / relaxation device or

in den Heißluftturbinen der Verdichtungs/Entspannungsgeräte teilweise entspannt und zur Wirbelschichtfeuerung des Dampferzeugers bzw. den Wirbelschichtfeuerungen der Dampferzeuger geleitet und dort durch Verbrennung der Kohle in Rauchgas verwandelt wird, und daß dieses Rauchgas darauffolgend die Dampferzeuyerheizflächen und Lufterhitzerheizflächen sowie den bzw.partially in the hot air turbines of the compression / expansion devices relaxed and for the fluidized bed combustion of the steam generator or the fluidized bed combustion the steam generator and converted there into flue gas by burning the coal is, and that this flue gas subsequently the Dampferzeuyerheizflächen and Lufterhitzerheizflächen as well as the or

die Ascheabscheider durchströmt und in der Niedertemperatur-Gasturbine des Verdichtungs/Entspannungsgerätes bzw. in den Niedertemperatur-Gasturbinen der Verdichtungs/Entspannungsgeräte vollständig entspannt wird.flows through the ash separator and into the low temperature gas turbine of the compression / expansion device or in the low-temperature gas turbines of Compression / relaxation equipment is completely relaxed.

Vorteilhaft bei dieser Betriebsweise ist es, daß die Entstaubung der Rauchgase ebenfalls nur bei einer Temperatur von 330 - 350 OC zu erfolgen braucht.The advantage of this mode of operation is that the dedusting of the Flue gases also only need to occur at a temperature of 330 - 350 OC.

Die Entspannung des Rauchgases am Ende des Prozesses in der Niedertemperatur-Gasturbine des Verdichtungs/Entspannungsgerätes läßt tiefe Abgastemperaturen des Dampferzeugers (um ca.The expansion of the flue gas at the end of the process in the low-temperature gas turbine of the compression / expansion device leaves low exhaust gas temperatures of the steam generator (around.

100 OC) erreichen. Weiteres ermöglicht diese Entspannung des Rauchgases eine höhere rekuperative Vorwärmung des Speisewassers des Dampfkreislaufes. Beide Maßnahmen erhöhen den thermischen Wirkungsgrad des kombinierten Gasturbinen-Dampfturbinenprozesses.100 OC). This expansion of the flue gas is also made possible a higher recuperative preheating of the feed water of the steam circuit. Both Measures increase the thermal efficiency of the combined gas turbine-steam turbine process.

Vorteilhaft ist es weiters, daß jedes Verdichtungs/Entspannungsgerät aus wenigstens einem elektrischen Motorgenerator sowie einem eine Niedertemperatur-Gasturbine und einen Verdichter umfassenden Gasturbinensatz und einem eine Heißluftturbine und einen Verdichter umfassenden Heißluftturbinensatz besteht.It is also advantageous that each compression / relaxation device of at least one electric motor generator and one a low-temperature gas turbine and a gas turbine set including a compressor and a hot air turbine and a hot air turbine set comprising a compressor.

Diese Lösung erlaubt die Verwendung vorhandener Gasturbitsätze.This solution allows the use of existing gas turbine bits.

weiters ist es vorteilhaft, daß der Gasturbinensatz und/oder der Heißluftturbinensatz jedes Verdichtungs/Entspannungsgerätes in an sich bekannter Weise als Abgasturbolader mit einem Radialkompressorlaufrad und einem einstufigen Axialturbinenlaufrad ausgebildet ist. Denn die einstufige Axialturbine ist besonders geringem Verschleiß durch den Reststaub des Rauchgases unterworfen.Furthermore, it is advantageous that the gas turbine set and / or the hot air turbine set each compression / expansion device in a manner known per se as an exhaust gas turbocharger formed with a radial compressor impeller and a single-stage axial turbine impeller is. Because the single-stage axial turbine is particularly low wear due to the Subject to residual dust of the flue gas.

Besteht die kombinierte Gasturbinen-Dampfturbinenanlage aus einem Dampfturbosatz und mehreren Dampferzeugern mit aufgeladenen Wirbelschichtfeuerungen, so ist jedem Dampferzeuger ein Verdichtungs/Entspannungsgerät der vorbeschriebenen Art mit Lufterhitzer zugeordnet. Dies ermöglicht ein eindeutiges feuerungsseitiges Zu- und Abschalten der Dampferzeuger bei Teillast.If the combined gas turbine-steam turbine system consists of one Steam turbo set and several steam generators with charged fluidized bed furnaces, every steam generator is a compression / expansion device of the type described above Type assigned with air heater. This enables an unambiguous fire side Switching the steam generator on and off at partial load.

Um auch bei Teillast der Anlage gute Verdichter- und Turbinenwirkungsgrade zu erreichen, wird während des Betriebes die Drehzahl jedes Verdichtungs/Entspannungsgerätes in an sich bekannter Weise lastabhängig mittels Thyristoren über den elektrischen Motorgenerator verändert.In order to achieve good compressor and turbine efficiencies even when the system is under partial load to achieve, the speed of each compression / expansion device is during operation in a manner known per se load-dependent by means of thyristors over the electrical Motor generator changed.

Für jene Zeit, da betriebssichere Hochtemperatur-Filter (für ca. 900 0C Rauchgastemperatur) verfügbar sein werden, wird eine vierte Variante der Erfindung mit Hochtemperatur-Gasturbine vorgeschlagen, welche einen höheren thermischen Wirkungsgrad erreicht.For those times when operationally reliable high-temperature filters (for approx 0C flue gas temperature) will be available, will be a fourth variant of the invention proposed with high temperature gas turbine, which has a higher thermal efficiency achieved.

Bei dieser vierten Erfindungsvariante besteht das verbrennungsluftseitige bzw. rauchgasseitige Verdichtungs/Entspannungsgerät ebenfalls aus wenigstens einem elektrischen Motorgenerator, einem (oder vorzugsweise zwei) Verdichtern, einer Heißluftturbine und der Hochtemperatur-Gasturbine.In this fourth variant of the invention, there is the combustion air side or flue gas-side compression / expansion device also consists of at least one electric motor generator, one (or preferably two) compressors, a hot air turbine and the high temperature gas turbine.

Die Rauchgase treten in die Hochtemperatur-Gasturbine mit einer Temperatur von ca. 900 OC ein und werden nach dem Durchströmen derselben in einem atmosphärischen Abhitzekessel weiter auf ca. 150 OG abgekühlt. Die Heizflächen des atmosphärischen Abhitzekessels werden während des Betriebes in an sich bekannter Weise von Speisewasser des Dampfkreislaufes als wärmeaufnehmendem Medium durchströmt.The flue gases enter the high temperature gas turbine at a temperature of approx. 900 OC and after flowing through the same are in an atmospheric Waste heat boiler further cooled to approx. 150 OG. The heating surfaces of the atmospheric Waste heat boilers are fed with feed water in a manner known per se during operation of the steam cycle flows through as a heat-absorbing medium.

Besitzt das rauchgasseitige Verdichtungs/Entspannungsgerät dieser Erfindungsvariante zwei hintereinandergeschaltete Verdichter für die Verbrennungsluft, so ist zwischen denselben zweckmäßig wenigstens ein Zwischenkühler angeordnet, der während des Betriebes ebenfalls vom Speisewasser des Dampfkreislaufes als wärmeaufnehmendem Medium durchströmt wird.Does the flue gas side compression / expansion device have this Variant of the invention two compressors connected in series for the combustion air, so is expediently arranged between the same at least one intercooler, the during operation also from the feed water of the steam circuit as heat-absorbing Medium is flowing through.

Die Wärmetauscherflächen des atmosphärischen Abhitzekessels und des Zwischenkühlers sind dabei speisewasserseitig parallel geschaltet.The heat exchanger surfaces of the atmospheric waste heat boiler and the Intercoolers are connected in parallel on the feed water side.

Als weitere Verbesserung wird eine fünfte Variante der Erfindung mit Hochtemperatur-Gasturbine und Niedertemperatur-Gasturbine vorgeschlagen, welche eine Verkleinerung der wärmetauschenden Heizflächen und eine weitere Steigerung des thermischen Wirkungsgrades sowie eine bessere Entschwefelung der Rauchgase erreichen läßt.A fifth variant of the invention is provided as a further improvement High-temperature gas turbine and low-temperature gas turbine proposed which a reduction in the size of the heat exchanging heating surfaces and a further increase thermal efficiency and better desulphurisation of the flue gases leaves.

Bei dieser fünften Erfindungsvariante besteht das verbrennungsluftseitige bzw. rauchgasseitige Verdichtungs/Entspannungsgerät aus einem elektrischen Motorgenerator, einer Hochtemperatur-Gasturbine, einer Niedertemperatur-Gasturbine, einer Heißluftturbine und drei Verdichtern für die Verbrennungsluft. Dabei sind die Niedertemperatur-Gasturbine und der erste Verdichter zu einem Niedertemperatur-Gasturbinensatz, die Hochtemperatur-Gasturbine und der zweite Verdichter zu einem Hochtemperatur-Gasturbinensatz und die Heißluftturbine und der dritte Verdichter zu einem Heißluftturbinensatz zusammengefaßt.In this fifth variant of the invention, there is the combustion air side or flue gas-side compression / expansion device from an electric motor generator, a high temperature gas turbine, a low temperature gas turbine, a hot air turbine and three compressors for the combustion air. Here are the low-temperature gas turbine and the first compressor to a low temperature gas turbine set, the high temperature gas turbine and the second compressor to a high temperature gas turbine set and the hot air turbine and the third compressor combined to form a hot air turbine set.

Während des Betriebes wird die Verbrennungsluft - unter Anwendung von zweifacher Zwischenkühlung - von den drei Verdichtern komprimiert und anschließend im Lufterhitzer auf über 600 OC aufgeheizt. Darauf erfährt die Verbrennungsluft in der Heißluftturbine eine erste Teilentspannung und wird dann zur Wirbelschichtfeuerung des Dampferzeugers geleitet, wo sie sich bei der Verbrennung der Kohle zu Rauchgas verwandelt. Dieses Rauchgas durchströmt dann die Dampferzeugerheizflächen und Lufterhitzerheizflächen und die Ascheabscheider und erfährt in der Hochtemperatur-Gasturbine eine zweite Teilentspannung. Nach der Beaufschlagung eines rauchgasseitig unter Überdruck stehendem Abhitzekessels und Temperaturabsenkung in demselben expandiert das Rauchgas in der Niedertemperatur-Gasturbine vollständig. Dabei wird eine besonders tiefe Abgastemperatur erreicht (100 OC oder weniger) Der rauchgasseitige unter Überdruck stehende Abhitzekessel ist den Zwischenkühlern der Verdichter speisewasserseitig nachgeschaltet.During operation, the combustion air - is used of double intermediate cooling - compressed by the three compressors and then heated to over 600 OC in the air heater. The combustion air then experiences a first partial expansion in the hot air turbine and then becomes fluidized bed combustion of the steam generator, where it turns into flue gas when the coal is burned transformed. This flue gas then flows through the steam generator heating surfaces and air heater heating surfaces and the ash separator and undergoes a second in the high-temperature gas turbine Partial relaxation. After the application of an overpressure on the flue gas side Waste heat boiler and temperature reduction in the same expands the flue gas in the Low temperature gas turbine complete. This results in a particularly low exhaust gas temperature reached (100 OC or less) The waste heat boiler which is pressurized on the flue gas side the compressor is connected downstream of the intercooler on the feedwater side.

Andererseits ist der rauchgasseitig unter Überdruck stehende Abhitzekessel zu den Dampferzeugerheizflächen des Dampferzeugers dampfseitig parallel geschaltet.On the other hand, the waste heat boiler is under excess pressure on the flue gas side connected in parallel to the steam generator heating surfaces on the steam side.

In den Zeichnungen sind fünf schaltungsmäßige Ausführungsvarianten und drei Temperatur-Entropie-Diagramme des Erfindungsgegenstandes dargestellt.In the drawings there are five circuit design variants and three temperature-entropy diagrams of the subject matter of the invention are shown.

Es zeigt: Fig. 1 das Schaltschema der Gasturbinen-Dampfturbinenanlage der ersten Ausführungsform, bei der das Verdichtungs/Entspannungsgerät aus einem elektrischen Motorgenerator, einem Verdichter, einer Heißluftturbine und einer Niedertemperatur-Gasturbine besteht.It shows: FIG. 1 the circuit diagram of the gas turbine / steam turbine system the first embodiment, in which the compression / expansion device from a electric motor generator, a compressor, a hot air turbine and a low temperature gas turbine consists.

Fig. 2 das Schaltschema der Gasturbinen-Dampfturbinenanlage der zweiten Ausführungsform, bei der das Verdichtungs/Entspannungsgerät aus einem elektrischen Motorgenerator, einem Heißluftturbinensatz und einem Niedertemperatur-Gasturbinensatz besteht.2 shows the circuit diagram of the gas turbine / steam turbine system of the second Embodiment in which the compression / expansion device consists of an electrical Engine generator, a hot air turbine set and a low temperature gas turbine set consists.

Fig. 3 das Schaltschema einer Gasturbinen-Dampfturbinenanlage der dritten Ausführungsform, bei der einem Dampfturbosatz zwei Dampferzeuger mit aufgeladenen Wirbelschichtfeuerungen zugeordnet sind.3 shows the circuit diagram of a gas turbine / steam turbine system of third embodiment, in which a steam turbine set two steam generators with supercharged Fluidized bed furnaces are assigned.

Fig. 4 das Temperatur-Entropie-Diagramm der zweiten Ausführungsform nach Fig. 2.4 shows the temperature-entropy diagram of the second embodiment according to Fig. 2.

Fig. 5 das Schaltschema der Gasturbinen-Dampfturbinenanlage der vierten Ausfübrungsform, bei der das Verdichtungs/Entpsannungsgerät aus einem elektrischen Motorgenerator, einem Heißluftturbinensatz und einem Hochtemperatur-Gasturbinensatz bestht.5 shows the circuit diagram of the gas turbine / steam turbine system of the fourth Embodiment in which the compression / decompression device consists of an electrical Motor generator, a hot air turbine set and a high temperature gas turbine set exists.

Fig. 6 das Temperatur-Entropie-Diagramm der vierten Ausführungsform nach Fig. 5.6 shows the temperature-entropy diagram of the fourth embodiment according to FIG. 5.

Fig. 7 das Schaltschema der Gasturbinen-Dampfturbinenanlage der fünften Ausführungsform, bei der das Verdichtungs/Entspannungsgerät aus einem elektrischen Motorgenerator, einem Heißluftturbinensatz, einem Hochtemperatur-Gasturbinensatz und einem Niedertemperatur-Gasturbinensatz besteht.7 shows the circuit diagram of the gas turbine / steam turbine system of the fifth Embodiment in which the compression / expansion device consists of an electrical Motor generator, a hot air turbine set, a high temperature gas turbine set and a low temperature gas turbine set.

Fig. 8 das Temperatur-Entropie-Diagramm der fünften Ausführungsform nach Fig. 7.8 shows the temperature-entropy diagram of the fifth embodiment according to FIG. 7.

Bei der in Fig. 1 schaltungsmäßig dargestellten ersten Ausführungsform der kombinierten Gasturbinen-Dampfturbinenanlage sind in dem Dampferzeuger 1 mit der aufgeladenen Wirbelschichtfeuerung 2 die Dampferzeugerheizflächen 3a und 3b und die Lufterhitzerheizflächen 4 angeordnet.In the first embodiment shown in circuitry in FIG the combined gas turbine-steam turbine system are in the steam generator 1 with of the charged fluidized bed furnace 2, the steam generator heating surfaces 3a and 3b and the air heater heating surfaces 4 are arranged.

Die Zugabe von Kohle und Kalk in die aufgeladene Wirbelschichtfeuerung 2 erfolgt über die Aufgabevorrichtung 5.The addition of coal and lime to the charged fluidized bed furnace 2 takes place via the feeding device 5.

Die Dampferzeugerheizfläche 3b taucht in die Wirbelschichtfeuerung 2 ein.The steam generator heating surface 3b is immersed in the fluidized bed furnace 2 a.

Der in den Dampferzeugerheizflächen 3a und 3b erzeugte Frischdampf gelangt über die Frischdampfleitung 6 zur Dampfturbine 7, die den elektrischen Generator 8 antreibt.The live steam generated in the steam generator heating surfaces 3a and 3b reaches the steam turbine 7, which runs the electric generator, via the live steam line 6 8 drives.

Aus der Dampfturbine 7 strömt der Abdampf in den Kondensator 9 und wird dort niedergeschlagen.The exhaust steam flows from the steam turbine 7 into the condenser 9 and is knocked down there.

Das Kondensat gelangt über die Kondensatpumpe 10 und die beiden Niederdruck-Entnahmevorwärmer 11 in den Speisewasserbehälter 12.The condensate arrives via the condensate pump 10 and the two low-pressure extraction preheaters 11 into the feed water tank 12.

Vom Speisewasserbehälter 12 wird das Speisewasser von der Speisewasserpumpe 13 über den Hochdruck-Entnahmevorwärmer 14 und die Speisewasserleitung 15 wieder in die Dampferzeugerheizfläche 3a gepumpt.The feed water is taken from the feed water tank 12 by the feed water pump 13 via the high pressure extraction preheater 14 and the feedwater line 15 again pumped into the steam generator heating surface 3a.

Das verbrennungsluftseitige/rauchgasseitige Verdichtungs/ Entspannungsgerät 16 besteht aus dem elektrischen Motorgenerator 17, dem Verdichter 18, der Heißluftturbine 19 und der Niedertemperatur-Gasturbine 20.The combustion air side / flue gas side compression / expansion device 16 consists of the electric motor generator 17, the compressor 18, the hot air turbine 19 and the low-temperature gas turbine 20.

Die vom Verdichter 18 angesaugte und komprimierte Verbrennungsluft gelangt über die "kalte" Luftleitung 21 in die Lufterhitzerheizflächen 4, wo sie auf ca. 800 OC erhitzt wird.The combustion air sucked in and compressed by the compressor 18 reaches the air heater heating surfaces 4 via the "cold" air line 21, where it is heated to approx. 800 OC.

Von den Lufterhitzerheizflächen 4 strömt die Verbrennungsluft dann über die "heiße" Luftleitung 22 und die Brennkammer 23 (in der gegebenenfalls eine zusätzliche Aufheizung durch einen flüssigen oder gasförmigen Brennstoff erfolgt) in die Heißluftturbine 19, in der eine teilweise Entspannung (z.B. von 20 auf 5 bar) erfolgt.The combustion air then flows from the air heater heating surfaces 4 Via the "hot" air line 22 and the combustion chamber 23 (in which, if necessary, a additional heating by a liquid or gaseous fuel takes place) into the hot air turbine 19, in which a partial relaxation (e.g. from 20 to 5 cash).

Von der Heißluftturbine 19 strömt die Verbrennungsluft dann über die Abluftleitung 24 in den Dampferzeuger 1, wo sie in der Wirbelschichtfeuerung 2 an der Verbrennung der Kohle teilnimmt und sich dabei zu Rauchgas wandelt.The combustion air then flows from the hot air turbine 19 over the Exhaust air line 24 into the steam generator 1, where it enters the fluidized bed furnace 2 takes part in the burning of coal and turns into flue gas.

Das Rauchgas durchströmt dann die Dampferzeugerheizfläche 3b, die Lufterhitzerheizflächen 4 und die Dampferzeugerheizfläche 3a, und gelangt sodann mit einer Temperatur von ca. 350 OC über die Rauchgasleitung 25 und die Ascheabscheider 26 in die Niedertemperatur-Gasturbine 20, wo es vollständig entspannt.The flue gas then flows through the steam generator heating surface 3b, which Air heater heating surfaces 4 and the steam generator heating surface 3a, and then arrives at a temperature of approx. 350 OC via the flue gas line 25 and the ash separator 26 into the low-temperature gas turbine 20, where it is completely relaxed.

Bei der in Fig. 2 schaltungsmäßig dargestellten zweiten Ausführungsform der kombinierten Gasturbinen-Dampfturbinenanlage besteht das Verdichtungs/Entspannungsgerät 16' aus dem elektrischen Motorgenerator 17, dem Niedertemperatur-Gasturbinensatz 27 mit Getriebe 28 und dem Heißluftturbinensatz 29 mit dem Getriebe 30.In the second embodiment shown in circuitry in FIG the combined gas turbine-steam turbine system consists of the compression / expansion device 16 'from the electric motor generator 17, the low temperature gas turbine set 27 with gear 28 and the hot air turbine set 29 with gear 30.

Der elektrische Motorgenerator 17 wird elektrisch über den Thyristor 31 angespeist, wodurch eine Drehzahlregelung möglich ist.The electric motor generator 17 becomes electric through the thyristor 31 fed in, which enables speed control.

Der Niedertemperatur-Gasturbinensatz 27 besteht aus dem Verdichter 18' und der Gasturbine 20'.The low-temperature gas turbine set 27 consists of the compressor 18 'and the gas turbine 20'.

Der Heißluftturbinensatz 29 besteht aus dem Verdichter 18" und der Heißluftturbine 19'.The hot air turbine set 29 consists of the compressor 18 ″ and the Hot air turbine 19 '.

Für den Niedertemperatur-Gasturbinensatz 27 und dem Heiß luft turbinensatz 29 können in vorteilhafter Weise existierende Abgasturboladergeräte verwendet werden.For the low-temperature gas turbine set 27 and the hot air turbine set 29, existing exhaust gas turbocharger devices can be used in an advantageous manner.

Während des Betriebes wird die Verbrennungsluft zuerst im Verdichter 18' des Niedertemperatur-Gasturbinensatzes 27 und dann im Verdichter 18" des Heißluftturbinensatzes 29 komprimiert.During operation, the combustion air is first in the compressor 18 'of the low-temperature gas turbine set 27 and then in the compressor 18 "of the hot air turbine set 29 compressed.

Die übrigen Strömungswege von Verbrennungsluft bzw. Rauchgas und Dampf stimmen mit jenen der Anlage Fig. 1 überein.The remaining flow paths for combustion air or flue gas and steam correspond to those of the system Fig. 1.

Die Positionen in Fig. 2 stimmen mit den Positionen in Fig. 1 dann überein, wenn die Positionsnummern dieselben sind.The positions in FIG. 2 then agree with the positions in FIG. 1 if the item numbers are the same.

Bei der in Fig. 3 schaltungsmäßig dargestellten dritten Ausführungsform der kombinierten Gasturbinen-Dampfturbinenanlage sind dem Dampfturbosatz 7/8 zwei Dampferzeuger 1 mit aufgeladener Wirbelschichtfeuerung 2 zugeordnet.In the third embodiment shown in circuitry in FIG of the combined gas turbine-steam turbine system are the steam turbine set 7/8 two Associated steam generator 1 with charged fluidized bed furnace 2.

Jeder Dampferzeuger 1 ist verbrennungsluftseitig und rauchgasseitig vom anaeren Dampferzeuger vollständig getrennt.Each steam generator 1 is on the combustion air side and the flue gas side completely separated from the other steam generator.

Jedem Dampferzeuger 1 ist ein Verdichtungs/Entspannungsgerät 16' zugeordnet. Die Schaltung desselben ist identisch mit der Schaltung der zweiten Ausführung gemäß Fig. 2.A compression / expansion device 16 'is assigned to each steam generator 1. The circuit of the same is identical to the circuit of the second embodiment according to FIG Fig. 2.

Die übrigen Positionen in Fig. 3 stimmen mit den Positionen in Fig. 1 und Fig. 2 dann überein, wenn die Positionsnummern dieselben sind.The other positions in Fig. 3 agree with the positions in Fig. 1 and FIG. 2 match if the item numbers are the same.

In dem in Fig. 4 dargestellten Temperatur-Entropie-Diagramm ist der verbrennungsluftseitige und rauchgasseitige thermodynamische Kreislauf der zweiten Ausführungsform der Erfindung (gemäß Fig. 2) dargestellt.In the temperature-entropy diagram shown in FIG. 4, the Combustion air side and flue gas side thermodynamic circuit of the second Embodiment of the invention (according to FIG. 2) shown.

Es bedeuten: a - b Verdichtung der Verbrennungsluft im Verdichter 18' des Niedertemperatur-Gasturbinensatzes 27 b - c Verdichtung der Verbrennungsluft im Verdichter 18" des Heißluftturbinensatzes 29 c - d Aufwärmung der Verbrennungsluft in den Lufterhitzerheizflächen 4 d - e Teilentspannung in der Heißluftturbine 19' des Heißluftturbinensatzes 29 e - f Wärmezufuhr durch Teilnahme an der Verbrennung in der Wirbelschichtfeuerung 2 f - g Wärmeentzug durch die Dampferzeugerheizflächen 3a, 3b und die Lufterhitzerheizflächen 4 g - h Entspannung der Rauchgase in der Niedertemperatur-Gasturbine 20' des Niedertemperatur-Gasturbinensatzes 27.They mean: a - b Compression of the combustion air in the compressor 18 'of the low-temperature gas turbine set 27 b - c compression of the combustion air in the compressor 18 ″ of the hot air turbine set 29 c - d, the combustion air is heated in the air heater heating surfaces 4 d - e partial relaxation in the hot air turbine 19 ' of the hot air turbine set 29e - f heat supply by participating in the combustion in the fluidized bed furnace 2 f - g heat extraction through the steam generator heating surfaces 3a, 3b and the air heater heating surfaces 4 g - h relaxation of the flue gases in the Low-temperature gas turbine 20 ′ of the low-temperature gas turbine set 27.

Bei der ersten Ausführungsform der Erfindung (Fig. 1) erfolgt die Gesamtkompression der Verbrennungsluft (Strecke a-c in Fig. 4) im Verdichter 18. Die übrigen Zustandsänderungen stimmen mit denen der zweiten Ausführungsform (Fig. 2) überein.In the first embodiment of the invention (Fig. 1) takes place Total compression of the combustion air (section a-c in FIG. 4) in the compressor 18. The other changes in state agree with those of the second embodiment (Fig. 2) match.

Bei der in Fig. 5 dargestellten vierten Ausführungsform der kombinierten Gasturbinen-Dampfturbinenanlage besteht das Verdichtungs/Entspannungsgerät 16" aus dem elektrischen Motorgenerator 17, dem Hochtemperatur-Gasturbinensatz 27' mit Getriebe 28 und dem Heißluftturbinensatz 29 mit Getriebe 30.In the fourth embodiment of the combined shown in FIG Gas turbine-steam turbine system consists of the compression / expansion device 16 ″ the electric motor generator 17, the high-temperature gas turbine set 27 'with gearbox 28 and the hot air turbine set 29 with gear 30.

Der elektrische Motorgenerator 17 wird elektrisch über den Thyristor 31 angespeist, wodurch eine Drehzahlregelung möglich ist.The electric motor generator 17 becomes electric through the thyristor 31 fed in, which enables speed control.

Der Hochtemperatur-Gasturbinensatz 27' besteht aus dem Verdichter 18''' und der Hochtemperatur-Gasturbine 20".The high temperature gas turbine set 27 'consists of the compressor 18 '' 'and the high temperature gas turbine 20 ".

Der Heißluftturbinensatz 29 besteht aus dem Verdichter 18" und der Heißluftturbine 19'.The hot air turbine set 29 consists of the compressor 18 ″ and the Hot air turbine 19 '.

Für den Hochtemperatur-Gasturbinensatz 27' und dem Heißluftturbinensatz 29 können in vorteilhafter Weise wieder existierende Abgasturboladergeräte vorwendet werden.For the high temperature gas turbine set 27 'and the hot air turbine set 29 can advantageously use again existing exhaust gas turbocharger devices will.

Zwischen dem Verdichter 181in des Hochtemperatur-Gasturbinensatzes 27' und dem Verdichter 18" des Heißluftturbinensatzes 29 ist verbrennungsluftseitig ein Zwischenkühler 32 angeordnet.Between the compressor 181in of the high temperature gas turbine set 27 'and the compressor 18 "of the hot air turbine set 29 is on the combustion air side an intercooler 32 is arranged.

Der Hochtemperatur-Gasturbine 20" des Hochtemperatur-Gasturbinensatzes 27' ist rauchgasseitig ein atmosphärischer Abhitzekessel 33 nachgeschaltet.The high temperature gas turbine 20 "of the high temperature gas turbine set 27 'is followed by an atmospheric waste heat boiler 33 on the flue gas side.

Der Zwischenkühler 32 und der Abhitzekessel 33 werden über die "kalte Speisewasserleitung 15' mit Speisewasser von ca. 100 0C als wärmeaufnehmendem Medium versorgt. Dabei sind der Zwischenkühler 32 und der Abhitzekessel 33 speisewasserseitig parallel geschaltet. Die Rückführung des aufgeheizten Speisewasser aus Pos. 32 und Pos. 33 in die Dampferzeugerheizflächen 3a/3b erfolgt über die Leitung 158.The intercooler 32 and the waste heat boiler 33 are over the "cold Feed water line 15 'with feed water of approx. 100 0C as a heat-absorbing medium provided. The intercooler 32 and the waste heat boiler 33 are on the feed water side connected in parallel. The return of the heated feed water from pos. 32 and Pos. 33 in the steam generator heating surfaces 3a / 3b takes place via line 158.

Während des Betriebes wird die Verbrennungsluft vom Verdichter 18"' und - nach Zwischenkühlung - vom Verdichter 18" des Verdichtungs/Entspannungsgerätes 16" komprimiert und anschließend im Lufterhitzer 4 auf ca. 800 0C aufgeheizt und darauffolgend in der Heißluftturbine 19' des Verdichtungs/Entspannungsgerätes 16" teilweise entspannt und zur Wirbelschichtfeuerung 2 des Dampferzeugers geleitet, wo sie für die Verbrennung der Kohle verwendet wird. Das entstehende Rauchgas durchströmt darauffolgend die Dampferzeugerheizflächen 3a, 3b und die Lufterhitzerflächen 4, sowie die Ascheabscheider 26 und entspannt dann - bei einer Eintrittstemperatur von ca. 900 OC -in der Hochtemperatur-Gasturbine 20" vollständig, worauf es - unter Wärmeabgabe - den atmosphärischen Abhitzekessel 33 beaufschlagt. Die Austrittstemperatur des Rauchgases am Abhitzekessel 33 beträgt ca. 150 OC.During operation, the combustion air from the compressor 18 "' and - after intermediate cooling - from the compressor 18 ″ of the compression / expansion device 16 "compressed and then heated in the air heater 4 to approx. 800 0C and then in the hot air turbine 19 'of the compression / expansion device 16 " partially relaxed and passed to the fluidized bed furnace 2 of the steam generator, where it is used to burn the coal. The resulting flue gas flows through then the steam generator heating surfaces 3a, 3b and the air heater surfaces 4, as well as the ash separator 26 and then relaxed - at an inlet temperature of approx. 900 OC -in the high-temperature gas turbine 20 "completely, whereupon it - under Heat emission - the atmospheric waste heat boiler 33 is applied. The outlet temperature of the flue gas at the waste heat boiler 33 is approx. 150 OC.

In dem in Fig. 6 dargestellten Temperatur-Enttropie-Diagramm ist der verbrennungsluftseitige und rauchgasseitige thermodynamische Kreislauf der vierten Ausführungsform der Erfindung (gemäß Fig. 5) dargestellt.In the temperature-entropy diagram shown in FIG. 6, the Combustion air side and flue gas side thermodynamic cycle of the fourth Embodiment of the invention (according to FIG. 5) shown.

Es bedeuten: a - b Verdichtung der Verbrennungsluft im Verdichter 18''' des Hochtemperatur-Gasturbinensatzes 27' b - c Zwischenkühlung der Verbrennungsluft im Zwischenkühler 32 c - d Verdichtung der Verbrennungsluft im Verdichter 18" des Heißluftturbinensatzes 29 d - e Aufwährmung der Verbrennungsluft in den Lufterhitzerheizflächen 4 e - f Teilentspannung in der Heißluftturbine 19' des Heißluftturbinensatzes 29 f - g Wärmezufuhr durch Teilnahme an der Verbrennung in der Wirbelschichtfeuerung 2 g - h Restentspannung in der Hochtemperatur-Gasturbine 20" des Hochtemperatur-Gasturbinensatzes 27' h - j Wärmeabgabe an das Speisewasser des Dampfkreislaufes im Abhitzekessel 33 Bei der in Fig. 7 dargestellten fünften Ausführungsform der kombinierten Gasturbinen-Dampfturbinenanlage besteht das Verdichtungs/Entspannungsgerät 16''' aus dem elektrischen Motorgenerator 17, dem Hochtemperatur-Gasturbinensatz 27' mit Getriebe 28 und dem Heißluftturbinensatz 29 mit Getriebe 30, sowie aus dem Niedertemperatur-Gasturbinensatz 27.They mean: a - b Compression of the combustion air in the compressor 18 '' 'of the high-temperature gas turbine set 27' b - c Intercooling of the combustion air in the intercooler 32 c - d compression of the combustion air in the compressor 18 ″ des Hot air turbine set 29 d - e Heating up the combustion air in the air heater heating surfaces 4 e - f partial expansion in the hot air turbine 19 ′ of the hot air turbine set 29 f - g Heat supply through participation in the combustion in the fluidized bed furnace 2 g - h residual relaxation in the high-temperature gas turbine 20 "of the high-temperature gas turbine set 27 'h - j heat transfer to the feed water of the steam circuit in the waste heat boiler 33 In the fifth embodiment of the combined gas turbine / steam turbine system shown in FIG. 7 the compression / expansion device 16 '' 'consists of the electric motor generator 17, the high-temperature gas turbine set 27 'with gearbox 28 and the hot air turbine set 29 with gear 30, as well as from the low-temperature gas turbine set 27.

Der elektrische Motorgenerator 17 wird zum Zwecke der Drehzahl regelung wieder über den Thyristor 31 elektrisch angespeist.The electric motor generator 17 is for the purpose of speed control again supplied electrically via the thyristor 31.

Der Hochtemperatur-Gasturbinensatz 27' besteht aus dem Verdichter 18"' und der Hochtemperatur-Gasturbine 20".The high temperature gas turbine set 27 'consists of the compressor 18 "'and the high-temperature gas turbine 20".

Der Heißluftturbinensatz 29 besteht aus dem Verdichter 18" und der Heißluftturbine 19'.The hot air turbine set 29 consists of the compressor 18 ″ and the Hot air turbine 19 '.

Der Niedertemperatur-Gasturbinensatz 27 besteht aus dem Verdichter 18' und der Niedertemperatur-Gasturbine 20'.The low-temperature gas turbine set 27 consists of the compressor 18 'and the low-temperature gas turbine 20'.

Für den Hochtemperatur-Gasturbinensatz 27', dem Heißluftturbinensatz 29 sowie dem Niedertemperatur-Gasturbinensatz 27 können wieder existierende Abgasturboladergeräte verwendet werden.For the high temperature gas turbine set 27 ', the hot air turbine set 29 and the low-temperature gas turbine set 27 can re-existent exhaust gas turbocharger devices be used.

Zwischen dem Verdichter 18' des Niedertemperatur-Gasturbinensatzes 27/ Wem Verdichter 18"1 des Hochtemperatur-Gasturbinensatzes 27' ist verbrennungsluftseitig der Zwischenkühler 32' angeordnet. In ähnlicher Weise ist zwischen dem Verdichter 18'" des Hochtemperatur-Gasturbinensatzes 27 und dem Verdichter 18" des Heißluftturbinensatzes 29 verbrennungsluftseitig ein Zwischenkühler 32" angeordnet.Between the compressor 18 'of the low temperature gas turbine set 27 / Whom the compressor 18 "1 of the high-temperature gas turbine set 27 'is on the combustion air side the intercooler 32 'is arranged. Similarly is between the compressor 18 '"of the high temperature gas turbine set 27 and the compressor 18" of the hot air turbine set 29 an intercooler 32 ″ is arranged on the combustion air side.

Die beiden Zwischenkühler 32' und 32" werden über die "kalte" Speiseleitung 15' mit Speisewasser von ca. 100 OC als wärmeaufnehmendem Medium versorgt. Die beiden Zwischenkühler 32' und 32" sind speisewasserseitig parallel geschaltet.The two intercoolers 32 'and 32 "are supplied via the" cold "feed line 15 'is supplied with feed water of approx. 100 OC as a heat-absorbing medium. The two Intermediate coolers 32 'and 32 "are connected in parallel on the feed water side.

Während des Betriebes wird die Verbrennungsluft vom Verdichter 18', sowie - nach jeweiliger Zwischenkühlung - von den Verdichtern 18''' und 18" des Verdichtungs/Entspannungsgerätes 16''' komprimiert und anschließend im Lufterhitzer 4 auf ca. 800 "C aufgeheizt, worauf sie in der Heißluftturbine 19' eine erste Teilentspannung erfährt und zur Wirbelschichtfeuerung 2 des Dampferzeugers 1 geleitet wird, wo sie an der Verbrennung der Kohle teilnimmt. Das entstehende Rauchgas durchströmt darauffolgend die Dampferzeugerheizflächen 3a, 3b und die Lufterhitzerheizflächen 4, sowie die Ascheabscheider 26 und erfährt dann in der Hochtemperatur-Gasturbine 20" - bei einer Eintrittstemperatur von 900 OC - eine zweite Teilentspannung. Nach dem Durchströmen des unter Überdruck stehenden Abhitzekessels 33' - wobei es Wärme abgibt - expandiert das Rauchgas dann in der Niedertemperatur-Gasturbine 20' des Verdichtungs/Entspannungsgerätes 16'" vollständig. Die Austrittstemperatur der Rauchgase an der Niedertemperatur-Gasturbine 20' betrugt etwa 100 OC.During operation, the combustion air from the compressor 18 ', as well as - after respective intermediate cooling - of the compressors 18 '' 'and 18 "des Compression / expansion device 16 '' 'compressed and then in the air heater 4 are heated to approx. 800 "C, whereupon they undergo a first partial expansion in the hot-air turbine 19 ' learns and is directed to the fluidized bed furnace 2 of the steam generator 1, where it takes part in the burning of coal. The resulting flue gas then flows through the steam generator heating surfaces 3a, 3b and the air heater heating surfaces 4, as well as the Ash separator 26 and then experiences in the high-temperature gas turbine 20 "- at one Entry temperature of 900 OC - a second partial relaxation. After flowing through of the overpressure waste heat boiler 33 '- where it gives off heat - expands the flue gas then in the low temperature gas turbine 20 'of the compression / expansion device 16 '"completely. The outlet temperature of the flue gases at the low-temperature gas turbine 20 'was about 100 ° C.

In dem in Fig. 8 dargestellten Temperatur-Entropie-Diagramm ist der verbrennungsluftseitige und rauchgasseitige thermodynamische Kreislauf der fünften Ausführungsform der Erfindung (gemäß Fig. 7) dargestellt.In the temperature-entropy diagram shown in FIG. 8, the Combustion air side and flue gas side thermodynamic cycle of the fifth Embodiment of the invention (according to FIG. 7) shown.

Es bedeuten: a - b Verdichtung der Verbrennungsluft im Verdichter 18< des Niedertemperatur-Gasturbinensatzes 27 b - c Zwischenkühlung der Verbrennungsluft im Zwischenkühler 32' c - d Verdichtung der Verbrennungsluft im Verdichter 18''' des Hochtemperatur-Gasturbinensatzes 27' d - e Zwischenkühlung der Verbrennungsluft im Zwischenkühler 32" e - f Verdichtung der Verbrennungsluft im Verdichter 18" des Heißluftturbinensatzes 29 f - g Aufwärmung der Verbrennungsluft in der Lufterhitzerflächen 4 g - h erste Teil entspannung in der Heißluftturbine 19' des Heißluftturbinensatzes 29 h - j Wärmezufuhr durch Teilnahme an der Verbrennung in der Wirbelschichtfeuerung 2 j - k zweite Teil entspannung in der Hochtemperatur-Gasturbine 20" des Hochtemperatur-Gasturbinensatzes 27' k - 1 Wärmeabgabe an das Speisewasser des Dampfkreislaufes (zwecks Verdampfung und Überhitzung desselben) im Abhitzekessel 33' 1 - m Restentspannung in der Niedertemperatur-Gasturbine 20' des Niedertemperatur-Gasturbinensatzes 27 Die fünfte Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes nach Fig. 7 läßt den höchsten thermischen Wirkunysgrad erreichen, weil die Abgastemperatur nur ca. 100 OC besträgt und weil im Dampfkreislauf eine höhere - mittlere - rekuperative Speisewassertemperatur zulässig ist.They mean: a - b Compression of the combustion air in the compressor 18 <of the low-temperature gas turbine set 27 b - c intermediate cooling of the combustion air in the intercooler 32 ' c - d Compression of the combustion air in the Compressor 18 '' 'of the high temperature gas turbine set 27' d - e intercooling of the combustion air in the intercooler 32 ″ e - f Compression of the combustion air in the compressor 18 ″ of the hot air turbine set 29 f - g heating of the combustion air in the air heater surfaces 4 g - h first partial relaxation in the hot air turbine 19 'of the hot air turbine set 29 h - j heat input by participating in the combustion in the fluidized bed furnace 2 j - k second part relaxation in the high-temperature gas turbine 20 "of the high-temperature gas turbine set 27 'k - 1 heat dissipation to the feed water of the steam circuit (for the purpose of evaporation and overheating of the same) in the waste heat boiler 33 '1 - m residual expansion in the low-temperature gas turbine 20' of the low-temperature gas turbine set 27 The fifth embodiment of the subject matter of the invention according to Fig. 7 allows the highest thermal efficiency to be achieved because the exhaust gas temperature only around 100 OC and because there is a higher - medium - recuperative rate in the steam cycle Feed water temperature is permissible.

Überdies ist bei dieser Aufführungsform ein besonders hoher Entschwefelungsgrad der Rauchgase erreichbar, weil der feuerseitige Druck in Dampferzeuger 1 zwischen 20 und 30 bar beträgt. Dieser hohe feuerseitige Druck bringt auch eine erhebliche Reduzierung der erforderlichen Dampferzeuger- und Lufterhitzerheizflächen.In addition, there is a particularly high degree of desulfurization in this form of performance of the flue gases, because the pressure on the fire side in the steam generator 1 is between 20 and 30 bar. This high pressure on the fire side also brings a considerable amount of pressure Reduction of the required steam generator and air heater heating surfaces.

Die Positionen in Fig. 5 und Fig. 7 stimmen mit den Positionen in Fig. 1, Fig. 2 und Fig. 3 dann überein, wenn die- Positionsnummern dieselben sind.The positions in FIG. 5 and FIG. 7 agree with the positions in Fig. 1, Fig. 2 and Fig. 3 correspond when the item numbers are the same.

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Claims (18)

1. Kombinierte Gasturbinen-Dampfturbinenanlage, bestehend aus einem oder mehreren Dampferzeugern mit aufgeladenen Wirbelschichtfeuerungen, wenigstens einem Dampfturbosatz mit Entnahmevorwärmern, Speisepumpen und wasser-bzw. dampfseitigen Verbindungsleitungen, sowie einem oder mehreren verbrennungsluftseitigen bzw. rauchgasseitigen Verdichtungs/Entspannungsgeräten, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Verdichtungs/Entspannungsgerät (16, 16', 16", 16''') aus wenigstens je einem elektrischen Motorgenerator (17), einem Verdichter (18, 18', 18", 18'"), einer Heißluftturhine (19, 19') sowie einer oder zwei Gasturbinen (20, 20', 20") besteht und das der ein- oder mehrteilige Lufterhitzer (4) der Heißluftturbine(n) (19, 19') zusammen mit den Dampferzeugerheizflächen (3a, 3b) innerhalb des Dampferzeugers (1) bzw.1. Combined gas turbine-steam turbine system, consisting of a or several steam generators with charged fluidized bed firing systems, at least a steam turbine set with extraction preheaters, feed pumps and water or. on the steam side Connection lines, as well as one or more combustion air side or flue gas side Compression / relaxation devices, characterized in that each compression / relaxation device (16, 16 ', 16 ", 16' '') from at least one electric motor generator (17) each, a compressor (18, 18 ', 18 ", 18'"), a hot air turbine (19, 19 ') and one or two gas turbines (20, 20 ', 20 ") and the one-part or multi-part air heater (4) the hot air turbine (s) (19, 19 ') together with the steam generator heating surfaces (3a, 3b) inside the steam generator (1) or der Dampferzeuger angeordnet ist. the steam generator is arranged. 2. Kombinierte Gasturbinen-Dampfturbinenanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasturbine (20, 20') des Verdichtungs/Entspannungsgerätes (16, 16') bzw. die Gasturbinen der Verdichtungs/Entspannunysgeräte in an sich bekannter Weise als Niedertemperaturgasturbine(n) ausgebildet ist bzw. sind, deren Eintrittstemperatur(en) während des Betriebes weniger als 600 "C beträgt bzw. betragen.2. Combined gas turbine-steam turbine system according to claim 1, characterized characterized in that the gas turbine (20, 20 ') of the compression / expansion device (16, 16 ') or the gas turbines of the compression / decompression devices in per se known Way is or are designed as a low-temperature gas turbine (s) whose inlet temperature (s) is or are less than 600 "C during operation. 3. Kombinierte Gasturbinen-Dampfturbinenanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasturbine (20") des Verdichtungs/Entspannungsgerätes (16", 16"') bzw. die Gasturbinen der Verdichtungs/Entspannungsgeräte in an sich beannter Weise als Hochtemperatur-Gasturbine(n) ausgebildet ist bzw. sind, deren Eintrittstemperatur(en} während des Betriebes mehr als 700 OC beträgt bzw. betragen.3. Combined gas turbine-steam turbine system according to claim 1, characterized characterized in that the gas turbine (20 ") of the compression / expansion device (16", 16 "') or the gas turbines of the compression / expansion devices in per se beannter Way is or are designed as a high-temperature gas turbine (s), the inlet temperature (s) of which is or are more than 700 OC during operation. 4. Kombinierte Gasturbinen-Dampfturbineenanlage nach Anspspruch 1, mit zwei Gasturbinen je Verdichtungs/Entspannungsgerät, dadurch gekennzeichnet, daß eine Gasturbine (20") als Hochtemperatur-Gasturbine (mit einer Eintrittstemperatur von über 700 OC) und die andere Gasturbine (20') als Niedertemperatur-Gasturbine (mit einer Eintrittstemperatur von weniger als 600 OC) ausgebildet bzw. eingesetzt ist.4. Combined gas turbine-steam turbine plant according to claim 1, with two gas turbines per compression / expansion device, characterized in that that a gas turbine (20 ") as a high-temperature gas turbine (with an inlet temperature of over 700 OC) and the other gas turbine (20 ') as a low-temperature gas turbine (with an inlet temperature of less than 600 OC) formed or used is. 5. Verfahren zum Betrieb einer kombinierten Gasturbinen-Dampfturbinenanlage nach Anspruch 1, mit Niedertemperatur-Gasturbine(n), dadurch gekennzeichnet, daß die Verbrennungsluft vom Verdichter (18) bzw. von den Verdichtern (18', 18") des Verdichtungs/Entspannungsgerätes (16, 16') bzw. der Verdichtungs/Entspannungsgeräte komprimiert und anschließend im Lufterhitzer (4) bzw. in den Lufterhitzer auf über 600 OC aufgeheizt wird, daß die Verbrennungsluft darauf in der Heißluftturbine (19, 19') des Verdichtungs/Entspannungsgerätes (16, 16') bzw.5. Method for operating a combined gas turbine-steam turbine system according to claim 1, with low-temperature gas turbine (s), characterized in that the combustion air from the compressor (18) or from the compressors (18 ', 18 ") of the Compression / relaxation device (16, 16 ') or compression / relaxation devices compressed and then in the air heater (4) or in the air heater on over 600 OC is heated so that the combustion air in the hot air turbine (19, 19 ') of the compression / expansion device (16, 16') or in den Heißluftturbinen der Verdichtungs/Entspannungsgeräte teilweise entspannt und zur Wirbelschichtfeuerung (2) des Dampferzeugers (1) bzw. den Wirbelschichtfeuerungen der Dampferzeuger geleitet und dort durch Verbrennung der Kohle zu Rauchgas verwandelt wird, und daß dieses Rauchgas darauffolgend die Dampferzeugerheizfläche (3a, 3b) und Lufterhitzerheizflächen (4) sowie den bzw. partially in the hot air turbines of the compression / expansion devices relaxed and to the fluidized bed combustion (2) of the steam generator (1) or the fluidized bed combustion the steam generator where it is converted into flue gas by burning the coal is, and that this flue gas subsequently the steam generator heating surface (3a, 3b) and air heater heating surfaces (4) as well as the or die Ascheabscheider (26) durchströmt und in der Niedertemperatur-Gasturbine (20, 20') des Verdichtungs/Entspannungsgerätes (16, 16') bzw. in den Niedertemperatur-Gasturbinen der Verdichtungs/Entspannungsgeräte vollständig entspannt wird. the ash separator (26) flows through and in the low-temperature gas turbine (20, 20 ') of the compression / expansion device (16, 16') or in the low-temperature gas turbines the compression / expansion equipment is completely relaxed. 6. Verfahren zum Betrieb einer kombinierten Gasturbinen-Dampfturbinenanlage nach Anspruch 1, mit Hochtemperatur-Gasturbine(n), dadurch gekennzeichnet, daß die Verbrennungsluft vom Verdichter bzw. von den Verdichtern (18", 18"') des Verdichtungs/Entspannungsgerätes (16") bzw. der Verdichtungs/Entspannungsgeräte komprimiert und anschließend im Lufterhitzer (4) bzw. in den Lufterhitzern auf über 600 OC aufgeheizt wird, daß die Verbrennungsluft darauf in der Heißluftturbine (19') bzw.6. Method for operating a combined gas turbine-steam turbine system according to claim 1, with high-temperature gas turbine (s), characterized in that the Combustion air from the compressor or from the compressors (18 ", 18" ') of the compression / expansion device (16 ") or the compression / expansion devices compressed and then in the air heater (4) or in the air heater is heated to over 600 OC that the combustion air then in the hot air turbine (19 ') or in den Heißluftturbinen des Verdichtungs/Entspannungsgerätes (16") bzw. der Verdichtungs/Entspannungsgerätes teilweise entspannt und zur Wirbelschichtfeuerung (2) bzw. den Wirbelschichtfeuerungen des Dampferzeugers (1) bzw. der Dampferzeuger geleitet und dort durch Verbrennung der Kohle zu Rauchgas verwandelt wird, und daß dieses Rauchgas darauffolgend die Dampferzeugerflächen (3a, 3b) und Lufterhitzerheizflächen (4) sowie den bzw die Ascheabscheider (26) durchströmt und in der Hochtemperatur-Gasturbine (20") des Verdichtungs/Entspannungsgerätes (16") bzw. in den Hochtemperatur-Gasturbinen der Verdichtungs/Entspannungsgeräte vollständig entspannt wird und anschließend wenigstens einen atmospährischen Abhitzekessel (33) beaufschlagt. in the hot air turbines of the compression / expansion device (16 ") or the compression / expansion device partially relaxed and for fluidized bed combustion (2) or the fluidized bed furnaces of the steam generator (1) or the steam generator directed and there is converted into flue gas by burning the coal, and that this flue gas then the steam generator surfaces (3a, 3b) and air heater heating surfaces (4) and the ash separator (s) (26) and in the high-temperature gas turbine (20 ") of the compression / expansion device (16") or in the high-temperature gas turbines the compression / expansion equipment is completely relaxed and then at least one atmospheric waste heat boiler (33) is applied. 7. Verfahren zum Betrieb einer kombinierten Gasturbinen-Dampfturbinenanlage nach Anspruch 1, mit Hochtemperatur-Gasturbine(n) und Niedertemperatur-Gasturbine (n) dadurch gekennzeichnet, daß die Verbrennungsluft vom Verdichter bzw. von den Verdichtern (18', 18", 18"') des Verdichtungs/Entspannungsgerätes (16''l) bzw. der Verdichtungs/Entspannungsgeräte komprimiert und anschließend im Lufterhitzer (4) bzw. in den Lufterhitzern auf über 600 OC aufgeheizt wird, daß die Verbrennungsluft darauf in der Heißluftturbine (19') bzw. in den Heißluftturbinen des Verdichtungs/EntspannungsgerAtes (16'") bzw. der Verdichtungs/Entspannungsgeräte eine erste Teilentspannung erfährt und zur Wirbelschichtfeuerung (2) des Dampferzeugers (1) der Dampferzeuger geleitet und dort durch Verbrennung der Kohle zu Rauchgas verwandelt wird, und daß dieses Rauchgas darauffolgend die Dampferzeugerheizflächen (3a, 3b) und Lufterhitzerheizflächen (4) sowie den bzw. die Ascheabscheider (26) durchströmt und in die Hochtemperatur-Gasturbine (20") des Verdichtungs/Entspannungsgerätes (16"') bzw. in den Hochtemperatur-Gasturbinen der Verdichtungs/Entspannungsgeräte eine zweite Teilentspannung erfährt und nach der Beaufschlagung von wenigstens einem Abhitzekessel (33') in der Niedertemperatur-Gasturbine (20') des Verdichtungs/Entspannungsgerätes (16''') bzw.7. Method for operating a combined gas turbine-steam turbine system according to claim 1, with high-temperature gas turbine (s) and low-temperature gas turbine (n) characterized in that the combustion air from the compressor or from the Compressors (18 ', 18 ", 18"') of the compression / expansion device (16''l) or the Compression / expansion devices compressed and then in the air heater (4) or in the air heaters over 600 OC is heated that the Combustion air then in the hot air turbine (19 ') or in the hot air turbines of the compression / expansion device (16 '") or the compression / expansion device experiences a first partial relaxation and to the fluidized bed combustion (2) of the steam generator (1) The steam generator is directed and there by burning the coal to flue gas is transformed, and that this flue gas subsequently the steam generator heating surfaces (3a, 3b) and air heater heating surfaces (4) as well as the ash separator (s) (26) flows through and into the high-temperature gas turbine (20 ") of the compression / expansion device (16 "') or in the high-temperature gas turbines of the compression / expansion devices experiences a second partial relaxation and after the application of at least one Waste heat boiler (33 ') in the low-temperature gas turbine (20') of the compression / expansion device (16 '' ') or in den Niedertemperatur-Gasturbinen der Verdichtungs/ Entspannungsgeräte vollständig expandiert. in the low-temperature gas turbines of the compression / expansion equipment fully expanded. 8. Kombinierte Gasturbinen Dampfturbinenanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Verdichtungs/Entspannungsgerät (16', 16") aus wenigstens einem elektrischen Motorgenerator (17) sowie einem eine Hochtemperatur-Gasturbine (20') oder einer Niedertemperatur-Gasturbine (20') und einen Verdichter (18') umfassenden Gasturbinensatz (27, 27') und einem eine Heißlufturbine (19') und einen Verdichter (18") umfassenden Heißluftturbinensatz (29) besteht.8. Combined gas turbine steam turbine plant according to claim 1, characterized characterized in that each compression / expansion device (16 ', 16 ") consists of at least an electric motor generator (17) and a high temperature gas turbine (20 ') or a low-temperature gas turbine (20') and a compressor (18 ') Gas turbine set (27, 27 ') and a hot air turbine (19') and a compressor (18 ") comprehensive hot air turbine set (29) consists. 9. Kombinierte Gasturbinen-Dampfturbinenanlage nach Anspruch 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischenkühler (32) bzw. die Zwischenkuhler der beiden Verdichter (18", 18''') mit dem atmosphärischen Abhitzekessel (33) bzw. den atmosphärischen Abhitzekesseln (33) - oder zumindest mit einem Teil von dessen bzw. deren Heizflächen - speisewasserseitig parallel geschaltet sind.9. Combined gas turbine-steam turbine system according to claim 1 and 3, characterized in that the intercooler (32) or the intercooler of the two compressors (18 ", 18 '' ') with the atmospheric waste heat boiler (33) or the atmospheric waste heat boiler (33) - or at least with part of its or whose heating surfaces - are connected in parallel on the feed water side. 10. Kombinierte Gasturbinen-Dampfturbinenanlage nach Anspruch 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Austritt der Hochtemperatur-Gasturbinen (20") und dem Eintritt der Niedertemperatur-Gasturbine (20') rauchgasseitig wenigstens ein während des Betriebes unter Überdruck stehender Abhitzekessel (33') angeordnet ist.10. Combined gas turbine-steam turbine system according to claim 1 and 4, characterized in that between the outlet of the high-temperature gas turbines (20 ") and the inlet of the low-temperature gas turbine (20 ') on the flue gas side at least a waste heat boiler (33 ') which is under excess pressure during operation is arranged is. 11. Kombinierte Gasturbinen-Dampfturbinenanlage nach Anspruch 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß der rauchgasseitig unter Oberdruck stehende Abhitzekessel (33') bzw. die rauchgasseitig unter Überdruck stehenden Abhitzekesseln dem Zwischenkühler bzw. den Zwischenkühlern (32', 32") der Verdichter (18', 18", 18''') speisewasserseitig nachgeschaltet ist bzw. sind.11. Combined gas turbine-steam turbine system according to claim 1 and 4, characterized in that the waste heat boiler which is under pressure on the flue gas side (33 ') or the waste heat boilers under excess pressure on the flue gas side to the intercooler or the intercoolers (32 ', 32 ") of the compressors (18', 18", 18 "') on the feed water side is or are downstream. 12. Kombinierte Gasturbinen-Dampfturbinenanlage nach Anspruch 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß der rauchgasseitig unter Überdruck stehende Abhitzekessel (33') bzw. die rauchgasseitig unter Überdruck stehenden Abhitzekesseln den Dampferzeugerheizflächen (3a, 3b) des Dampferzeugers (1) bzw. der Dampferzeuger dampfseitig parallel geschaltet ist bzw. sind.12. Combined gas turbine-steam turbine system according to claim 1 and 4, characterized in that the waste heat boiler which is under excess pressure on the flue gas side (33 ') or the waste heat boilers, which are under excess pressure on the flue gas side, the steam generator heating surfaces (3a, 3b) of the steam generator (1) or the steam generator connected in parallel on the steam side is or are. 13. Kombinierte Gasturbinen-Dampfturbinenanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Verdichtung/Entspannungsgerät (16"') aus wenigstens einem elektrischen Motorgenerator (17), einem Hochtemperatur-Gasturbinensatz (27'), einem Niedertemperatur-Gasturbinensatz (27) und einem Heißluftturbinensatz (29) besteht.13. Combined gas turbine-steam turbine system according to claim 1, characterized characterized in that each compression / expansion device (16 "') consists of at least one electric motor generator (17), a high-temperature gas turbine set (27 '), a There is a low-temperature gas turbine set (27) and a hot air turbine set (29). 14. Kombinierte Gasturbinen-Dampfturbinenanlage nach Anspruch 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Gasturbinensatz (27, 27') jedes Verdichtungs/Entspannungsgerätes (16', 16", 16''') | ) in an sich bekannter Weise als Abgasturbolader mit einem Radialkompressorlaufrad und einem einstufigen oder zweistufigen Axialturbinenlaufrad ausgebildet ist.14. Combined gas turbine-steam turbine system according to claim 1 and 3, characterized in that the gas turbine set (27, 27 ') of each compression / expansion device (16 ', 16 ", 16' '') |) in a manner known per se as an exhaust gas turbocharger with a radial compressor impeller and a single-stage or two-stage axial turbine impeller is formed. 15. Kombinierte Gasturbinen-Dampfturbinenanlage nach Anspruch 1 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Heißluftturbinensatz (29) jedes Verdichtungs/Entspannungsgerätes (16') als Abgasturbolader mit einem Radialkompressorlaufrad und einem einstufigen oder zweistufigen Axialturbinenlaufrad ausgebildet ist.15. Combined gas turbine-steam turbine system according to claim 1 and 8, characterized in that the hot air turbine set (29) of each compression / expansion device (16 ') as an exhaust gas turbocharger with a radial compressor impeller and a single-stage or two-stage axial turbine impeller is formed. 16. Kobinierte Gasturbinen-Dampfturbinenanlage, bestehend aus einem Dampfturbosatz und mehreren Dampferzeugern mit aufgeladenen Wirbelschichtfeuerungen, dadurch gekennzeichnet, daß jedem Dampferzeuger (1) ein Verdichtungs/Entspannungsgerät (16, 16', 16", 16''') mit Lufterhitzer (4) gemäß Anspruch 1 zugeordnet ist.16. Cobined gas turbine steam turbine system, consisting of a Steam turbo set and several steam generators with charged fluidized bed furnaces, characterized in that each steam generator (1) has a compression / expansion device (16, 16 ', 16 ", 16' '') with air heater (4) according to claim 1 is assigned. 17. Kombinierte Gasturbinen-Dampfturbinenanlage nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß jedem Dampferzeuger (1) ein Verdichtungs/Entspannungsgerät (16') nach Anspruch 8 zugeordnet ist.17. Combined gas turbine-steam turbine system according to claim 15, characterized in that each steam generator (1) has a compression / expansion device (16 ') according to claim 8 is assigned. 18. Kombinierte Gasturbinen-Dampfturbinenanlage nach Anspruch 1 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß während des Betriebes die Drehzahl jedes Verdichtungs/Entspannungsgerätes (16') in an sich gekannter Weise lastabhängig mittels Thyristoren (31) verändert wird.18. Combined gas turbine-steam turbine system according to claim 1 and 5, characterized in that the speed of each compression / relaxation device during operation (16 ') changed in a manner known per se as a function of the load by means of thyristors (31) will.
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