DE3331153A1 - Gas turbine system for open process - Google Patents
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Abstract
Description
Gasturbinenanlage für offenen ProzeßOpen process gas turbine plant
Die Erfindung betrifft eine Gasturbinenanlage für offenen Prozeß mit einer Gasturbine, der zur Treibgasversorgung eine Brennkammer vorgeschaltet und zur Abgasausnutzung mindestens ein Abhitzedampfkessel nachgeschaltet ist, der dampfseitig eine Verbindung zur Brennkammer aufweist.The invention relates to a gas turbine system for open process with a gas turbine, which is upstream of a combustion chamber for the propellant gas supply and for exhaust gas utilization at least one waste heat steam boiler is connected downstream, the steam side has a connection to the combustion chamber.
In einer bekannten Gasturbinenanlage dieser Art wird der im Abhitzedampfkessel anfallende Dampf der Brennkammer zugeführt die einen besonderen Aufbau aufweist. Hierdurch soll die Verbrennung in der Brennkammer mit geringem Luftüberschuß zur Verhinderung von Ascheanfall durchgeführt und gleichzeitig die Treibgastemperatur durch die Beimischung des Dampfes auf einen Wert gesenkt werden können, der für die Gasturbine verträglich ist. Obwohl die Ausnutzung der Abgase im Abhitzekessel bereits zu einer Verringerung des Brennstoffbedarfs der Gasturbinenanlage führte ist es im Zuge der heutigen Energiesparmaßnahmen wünschenswert, den Brennstoffbedarf solcher Anlagen, die vornehmlich zur Erzeugung elektrischer Energie eingesetzt werden, weiter zu senken.In a known gas turbine system of this type, the heat recovery steam boiler Accruing steam is fed to the combustion chamber, which has a special structure. As a result, the combustion in the combustion chamber should be carried out with a small excess of air Prevention of ash accumulation carried out and at the same time the propellant gas temperature can be reduced by the admixture of steam to a value that for the gas turbine is compatible. Although the use of exhaust gases in the waste heat boiler already led to a reduction in the fuel consumption of the gas turbine system it is desirable in the course of today's energy saving measures to reduce fuel consumption such systems that are primarily used to generate electrical energy, to lower further.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Gasturbinenanlage der eingangs genannten Art auf einfache und kostengünstige Weise derart weiterzubilden, daß ein Betrieb mit wesentlich gesteigerter Brennstoffausnutzung möglich ist.The invention is therefore based on the object of a gas turbine plant of the type mentioned above in a simple and inexpensive manner in such a way that that operation with significantly increased fuel efficiency is possible.
Darüber hinaus soll auch eine gewisse Anpassung an verschiedene Einsatzbedingungen möglich und die Schadstoffemission verringert sein.In addition, there should also be a certain adjustment to different operating conditions possible and the pollutant emissions be reduced.
Die Lösung dieser Aufgabe besteht erfindungsgemäß darin, daß in die Verbindung vom Dampfkessel zur Brennkammer mindestens eine Dampfturbine eingeschaltet ist, und daß dem Abhitzedampfkessel gasseitig wenigstens ein weiterer Abhitzedampfkessel nachgeschaltet und dampfseitig ebenfalls mit der Brennkammer verbunden ist, wobei jeweils der Dampfdruck des von der Dampfturbine und des vom weiteren Abhitzedampfkessel zur Brennkammer geführten Dampfes höher eingestellt ist als der Arbeitsdruck des Gasturbinenkreislaufes.The solution to this problem is that in the Connection from the steam boiler to the combustion chamber at least one steam turbine switched on is, and that the waste heat boiler on the gas side at least one further waste heat boiler downstream and also connected to the combustion chamber on the steam side, wherein in each case the steam pressure of the steam turbine and that of the additional waste heat boiler to the combustion chamber is set higher than the working pressure of the Gas turbine cycle.
Dem Abgas der Gasturbine wird also im Abhitzedampfkessel Wärme bei hohem Temperaturniveau zur Dampferzeugung entzogen, der Dampf unter Arbeitsleistung in der Dampfturbine auf einen Druck entspannt, der die Dampfeinfuhr in den Gasturbinenkreislauf ermöglicht, und dann diesem Kreislauf zugeführt.The exhaust gas from the gas turbine is thus given heat in the waste heat steam boiler withdrawn from a high temperature level for steam generation, the steam under work performance expanded in the steam turbine to a pressure that allows steam to be introduced into the gas turbine circuit and then fed into this cycle.
Der gasseitig dem Abhitzekessel nachgeschaltete weitere Abhitzekessel arbeitet auf niedrigerem Temperaturniveau und liefert Dampf-mit einem Druck, der für die Einführung dieses Dampfes in die Brennkammer-der Gasturbinenanlage geeignet ist. Vorzugsweise ist der Druck des vom zweiten Abhitzedampferzeuger gelieferten Dampfes mindestens ungefähr gleich dem Druck jenes Dampfes, der von der Dampfturbine der Brennkammer zugeführt wird.The further waste heat boiler downstream of the waste heat boiler on the gas side works at a lower temperature level and delivers steam at a pressure that suitable for the introduction of this steam into the combustion chamber of the gas turbine plant is. The pressure is preferably that supplied by the second heat recovery steam generator Steam at least approximately equal to the pressure of the steam generated by the steam turbine is fed to the combustion chamber.
In der Brennkammer selbst wird der zugeführte Dampf zur Senkung der Verbrennungstemperatur auf solche Werte eingesetzt, bei denen während der Verbrennung höchstens als unschädlich und zulässig erkannte Konzentrationen von Stickoxiden entstehen.In the combustion chamber itself, the supplied steam is used to lower the Combustion temperature used to such values at which during the combustion at most as concentrations recognized as harmless and permissible from nitrogen oxides.
Die erfindungsgemäße Turbinenanlage ermöglicht somit, thermodynamisch gesehen, eine sehr vorteilhafte Betriebsweise mit entsprechend hohem Wirkungsgrad und verringert gleichzeitig die gefährlichen Stickoxid-Emissionen auf ein zulässiges Maß.The turbine system according to the invention thus enables thermodynamically seen, a very advantageous mode of operation with a correspondingly high degree of efficiency and at the same time reduces dangerous nitrogen oxide emissions to a permissible level Measure.
Um die Dampfzufuhr zu der Brennkammer verlustlos auf einen Wert einstellen zu können, der für die geforderte geringe Stickoxid-Bildung und/oder für die gewünschte Treibgastemperatur nötig ist, empfiehlt es sich, daß die Dampfturbine aus einer Entnahme-Kondensationsturbine besteht, welcher der für die Brennkammer vorgesehene Dampf gesteuert entnehmbar ist. Ein weiterer Vorteil dieser Ausführungsform ist darin zu sehen, daß durch den Kondensationsbetrieb verwertbares Kondensat zurückgewonnen wird. Hierdurch ist der Bedarf an Zusatzwasser ohne wesentliche Einbuße an Betriebswirkungsgrad der Anlage verringert.To set the steam supply to the combustion chamber to a value without loss to be able to achieve the required low nitrogen oxide formation and / or for the desired Propellant gas temperature is necessary, it is recommended that the steam turbine from a There is an extraction condensing turbine, which is the one provided for the combustion chamber Controlled steam can be removed. Another advantage of this embodiment is It can be seen in the fact that usable condensate is recovered through the condensation operation will. As a result, the need for make-up water is without any significant loss of operating efficiency of the plant is reduced.
Die gleichen Vorteile werden erreicht, falls vorteilhaft die Dampfturbine aus einer ZweidrueR-Kondensationsdampfturbine besteht. Hierbei kann noch vom weiteren Abhitzedampfkessel gelieferter und für die Brennkammer nicht benötigter überschüssiger Dampf der Dampfturbine zugeführt und ausgenutzt werden.The same advantages are achieved if the steam turbine is advantageous consists of a two-pressure condensing steam turbine. Here can still from further Excess heat steam boiler supplied and not required for the combustion chamber Steam can be supplied to the steam turbine and used.
Eine weitere empfehlenswerte einfache Ausgestaltung der Erfindung kann auch darin bestehen, daß die Dampfturbine als Anzapf-Kondensationsdampfturbine ausgebildet ist, welcher der für die Brennkammer vorgesehene Dampf ungesteuert entnehmbar ist, wobei der für die Brennkammer erforderliche Dampfdruck durch ein der Anzapfstelle strömungsmäßig nachgeschaltetes Überström- oder Druckhalteventil regelbar ist.Another recommendable simple embodiment of the invention can also consist in that the steam turbine as a bleed condensing steam turbine is designed, from which the steam provided for the combustion chamber can be withdrawn in an uncontrolled manner is, the vapor pressure required for the combustion chamber through one of the tapping points Flow-wise downstream overflow or pressure holding valve is controllable.
Eine andere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung kann darin bestehen, daß der Abhitzedampfkessel und der weitere Abhitzedampfkessel zu einer Baueinheit zusammengefaßt sind.Another advantageous development of the invention can in this exist that the waste heat boiler and the other waste heat boiler to one Structural unit are summarized.
Eine solche Baueinheit in Form eines Zweidruckdampfkessels vereinigt geringen Aufwand mit geringem Raumbedarf.Such a unit combined in the form of a two-pressure steam boiler little effort with little space requirement.
Weitere.Vorteile und Merkmale der Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen im Zusammenhang mit den schematischen Zeichnungen hervor.Further advantages and features of the invention are apparent from the following Description of exemplary embodiments in connection with the schematic drawings emerged.
Hierbei zeigen: Fig. 1 das Schaltbild einer Gasturbinenanlage gemäß der Erfindung mit einer Dampfturbine, die als Gegendruck-Dampfturbine ausgebildet ist, Fig. 2 eine Ausführungsvariante des Gegenstands der Fig. 1 mit einer Entnahme-Kondensationsdampfturbine bzw.1 shows the circuit diagram of a gas turbine system according to FIG of the invention with a steam turbine, which is designed as a back pressure steam turbine FIG. 2 is a variant embodiment of the object of FIG. 1 with an extraction condensing steam turbine respectively.
einer Zweidruck-Kondensationsdampfturbine und Fig. 3 den Gegenstand der Fig. 2 als weitere Ausführungsvariante mit einer Anzapf-Kondensationsdampfturbine. a two-pressure condensing steam turbine and FIG. 3 shows the subject 2 as a further embodiment variant with a bleed condensation steam turbine.
Die Gasturbinenanlage gemäß Fig. 1 weist eine Brennkammer 10 auf, die durch eine Druckluftleitung 12 mit dem Luftverdichter 14 verbunden ist, der aus dem Außenraum 16 Luft durch die Leitung 18 ansaugen kann. An die Brennkammer 10 ist noch die Breffnstoffzufuhrleitung 20 sowie die Treibgasleitung 22 angeschlossen, die zur Gasturbine 24 führt. Die Welle 26 der Gasturbine ist mit dem Luftverdichter 14 und einem elektri- \ schen Generator 28 gekuppelt. Eine Abgasleitung 30 mit eingeschaltetem Rückflußverhinderer 32 verbindet den Ausgang der Gasturbine 24 mit dem Abhitzedampfkessel 34. Desweiteren ist in die Abgasleitung 30 in der Nähe des Abhitzedampfkessels 34 eine Anfahr-Brennkammer 36 eingefügt, der über die Leitung 37 Brennstoff zugeführt werden kann.The gas turbine system according to FIG. 1 has a combustion chamber 10, which is connected by a compressed air line 12 to the air compressor 14, the 16 can suck in air through the line 18 from the outer space. To the combustion chamber 10 the fuel supply line 20 and the propellant gas line 22 are still connected, which leads to the gas turbine 24. The shaft 26 of the gas turbine is with the air compressor 14 and an electrical generator 28 coupled. An exhaust pipe 30 with switched on Backflow preventer 32 connects the outlet of the gas turbine 24 to the heat recovery steam boiler 34. Furthermore, the exhaust line 30 is in the vicinity of the waste heat steam boiler 34 a start-up combustion chamber 36 is inserted, which is supplied via line 37 with fuel can be.
Dem Abhitzedampfkessel 34 ist ein weiterer Abhitzedampfkessel 38 gasseitig nachgeschaltet, dessen Ausgang mit einer Leitung 40 versehen ist, die zu einem nicht dargestellten Abgaskamin führt.The waste heat steam boiler 34 is a further waste heat steam boiler 38 on the gas side downstream, its output with a line 40 is provided, which leads to an exhaust chimney, not shown.
Zur Speisewasserversorgung sind die Abhitzedampfkessel 34, -38 jeweils mit einer Speisewasserleitung 42, 44 versehen, in die jeweils eine Speisewasserpumpe 46 eingeschaltet ist. Die Speisewasserleitungen 42, 44 sind an eine Hauptspeisewasserleitung 48 angeschlossen, die Speisewasser aus einer Speisewasseraufbereitungsanlage 50 bezieht.The waste heat steam boilers 34, -38 are each for the feed water supply provided with a feed water line 42, 44, in each of which a feed water pump 46 is switched on. The feed water lines 42, 44 are connected to a main feed water line 48 connected, the feed water from a feed water treatment system 50 relates.
Der Dampfüberhitzer 52 des Abhitzedampfkessels 34 ist durch eine Dampfleitung 54 mit der Dampfturbine 56 verbunden, die als Gegendruck-Dampfturbine ausgebildet ist. Der Ausgang der Dampfturbine 56 weist eine Verbindung 58 in Form einer Rohrleitung zur Brennkammer 10 der Gasturbinenanlage auf. Die Dampfturbinenwelle 60 ist an die Welle des elektrischen Generators 28 gekuppelt, gegebenenfalls ist es auch möglich, die Dampfturbinenwelle 60 mit der Welle eines separaten elektrischen Generators zu verbinden.The steam superheater 52 of the waste heat boiler 34 is through a steam line 54 connected to the steam turbine 56, which is designed as a counter-pressure steam turbine is. The outlet of the steam turbine 56 has a connection 58 in the form of a pipeline to the combustion chamber 10 of the gas turbine system. The steam turbine shaft 60 is connected to the Shaft of the electric generator 28 coupled, if necessary it is also possible the steam turbine shaft 60 with the shaft of a separate electrical generator connect to.
Der Dampfüberhitzer 62 des weiteren Abhitzedampfkessels 38 ist durch eine weitere Dampfleitung 64 an der Stelle 66 an die Verbindung 58 angeschlossen, so daß auch der weitere Dampferzeuger 38 mit der Brennkammer 10 dampfseitig in Verbindung steht. Gegebenenfalls kann auf den Dampfüberhitzer 62 verzichtet werden, so daß von dem weiteren Abhitzedampfkessel 38 Satt-Dampf abgegeben wird. Durch diese Maßnahme kann eine Verringerung der Baukosten des weiteren Abhitzedampfkessels erreicht werden.The steam superheater 62 of the further waste heat boiler 38 is through another steam line 64 is connected to connection 58 at point 66, so that the further steam generator 38 is also connected to the combustion chamber 10 on the steam side stands. If necessary, the steam superheater 62 can be dispensed with, so that from the further waste heat steam boiler 38 saturated steam is emitted. By this measure a reduction in the construction costs of the additional waste heat boiler can be achieved.
Während des Betriebs wird der Brennkammer 10 strömender Brennstoff durch die Brennstoffzufuhrleitung 20, Luft durch die Druckluftleitung 12 vom Verdichter 14 sowie Dampf durch die Verbindung 58 zugeführt. Insbesondere durch die Zufuhr des Dampfes wird die Verbrennungstemperatur in der Brennkammer 10 soweit abgesenkt, daß die Bildung von Stickoxiden auf zulässige Werte verringert ist. Das solchermaßen erzeugte Treibgas strömt durch die Treibgasleitung 22 zur Gasturbine 24 und wird hier entspannt. Die abgegebene Leistung wird hierbei durch die Welle 26 dem Luftverdichter 14 und dem elektrischen Generator zugeführt. Das Abgas der Gasturbine wird dann durch die Abgasleitung 30, den Rückflußverhinderer 32 und die Anfahr-Brennkammer 36 zum Abhitzedampfkessel 34 geleitet. Hier gibt das Abgas bei hohem Temperaturniveau Wärme ab und durchströmt anschließend mit niedrigerem Temperaturniveau den weiteren Abhitzedampfkessel 38, in dem das Abgas weitere Wärme abgibt. Schließlich wird das Abgas durch die Leitung 40 einem Kamin zugeführt. Die Temperatur des Abgases beträgt beim Eintritt in den Abhitzedampfkessel ungefähr 500 bis 600O Celsius, beim Eintritt in den weiteren Abhitzedampfkessel ungefähr 200 bis 2500 Celsius, und beim Verlassen des weiteren Abhitzedampfkessels ungefähr 100 bis 1200 Celsius.In operation, the combustor 10 becomes flowing fuel through the fuel supply line 20, air through the compressed air line 12 from the compressor 14 and steam are supplied through connection 58. In particular by the supply of the steam, the combustion temperature in the combustion chamber 10 is reduced to the extent that that the formation of nitrogen oxides is reduced to permissible values. The propellant gas thus generated flows through the propellant gas line 22 to the gas turbine 24 and is relaxed here. The output power is here by the wave 26 fed to the air compressor 14 and the electrical generator. The exhaust of the Gas turbine is then through the exhaust pipe 30, the backflow preventer 32 and the Start-up combustion chamber 36 passed to waste heat steam boiler 34. This is where the exhaust gas comes in heat from a high temperature level and then flows through it at a lower temperature level the further waste heat steam boiler 38, in which the exhaust gas gives off further heat. In the end the exhaust gas is fed through line 40 to a chimney. The temperature of the exhaust gas is about 500 to 600O Celsius when entering the waste-heat steam boiler, at Entry into the further waste heat steam boiler about 200 to 2500 Celsius, and at Leaving the further waste heat boiler approximately 100 to 1200 Celsius.
Gleichzeitig wird durch die Hauptspeisewasserleitung 48 der Speisewasseraufbereitungsanlage 50 Speisewasser entnommen und durch die Speisewasserleitungen 42, 44 mit zwischengeschalteten Speisewasserpumpen 46 den beiden Abhitzedampfkesseln 34, 38 zugeführt. Der Dampf des Abhitzedampfkessels 34 wird im Dampfüberhitzer 52 überhitzt und durch die Dampfleitung 54 der Gegendruckdampfturbine 56 zugeleitet. Hier gibt der Dampf unter Entspannung Energie ab, die durch die Dampfturbinenwelle 60 dem elektrischen Generator 28 über die Kupplung 68 zugeführt wird. Der entspannte Dampf strömt schließlich über die Verbindung 58 zur Brennkammer 10 der Gasturbinenanlage.At the same time, through the main feedwater line 48, the feedwater treatment system is activated 50 feed water removed and through the feed water lines 42, 44 with interposed Feed water pumps 46 are fed to the two waste heat steam boilers 34, 38. The steam of the waste-heat steam boiler 34 is superheated in the steam superheater 52 and through the steam line 54 fed to the back pressure steam turbine 56. Here the steam releases with relaxation Energy from the electric generator 28 through the steam turbine shaft 60 the clutch 68 is supplied. The relaxed steam finally flows over the Connection 58 to the combustion chamber 10 of the gas turbine system.
Gleichzeitig wird weiterer Dampf im weiteren Abhitzedampfkessel 38 mit einem Temperaturniveau erzeugt, das niedriger ist als jenes des Abhitzedampfkessels 34. Dieser-Dampf strömt dann durch den Dampfüberhitzer 62 und die weitere Dampfleitung 64 zur Stelle 66, und tritt in die Rohrleitung, welche die Verbindung 58 bildet, über. Hierdurch ist auch der weitere Abhitzedampfkessel 38 dampfseitig an die Brennkammer 10 angeschlossen. Selbstverständlich wäre es auch möglich, die weitere Dampfleitung 64 direkt zur Brennkammer 10 zu führen.At the same time, additional steam is generated in the additional waste-heat steam boiler 38 with a temperature level that is lower than that of the waste heat boiler 34. This steam then flows through the steam superheater 62 and the further steam line 64 to position 66, and enters the pipeline which forms the connection 58, above. This is also the further heat recovery steam boiler 38 on the steam side connected to the combustion chamber 10. Of course, it would also be possible to use the to lead another steam line 64 directly to the combustion chamber 10.
Um beim Anfahren der Anlage ausreichend Dampf für die Brennkammer 10 zur Verfügung stellen zu können, wird während dieser Zeit die Anfahr-Brennkammer 36 in Betrieb genommen, so daß die Dampferzeugung gesichert ist. Nach dem Erreichen des Beharrungszustandes wird diese Anfahr-Brennkammer 36 selbstverständlich außer Betrieb genommen.In order to have enough steam for the combustion chamber when the system starts up 10 is available during this time, the start-up combustion chamber 36 put into operation so that steam generation is ensured. After reaching Of course, this start-up combustion chamber 36 is not in the steady state Put into operation.
Die vorgeschriebene Gasturbinenanlage läßt sich mit einem sehr hohen Wirkungsgrad, das heißt mit sehr guter Brennstoffausnutzung, betreiben. So wird z. B. bei einer Leistung von rund 300 MW ein Wirkungsgrad von 48% erreicht; die Temperatur der Abgase nach dem Verlassen des weiteren Abhitzedampferzeugers 38 liegt bei 1100 Celsius, Kondensationen und Versottungen des nachgeschalteten Kamins sind bei dieser Abgastemperatur nicht zu erwarten.The prescribed gas turbine system can be with a very high Efficiency, i.e. with very good fuel efficiency, operate. So will z. B. at an output of around 300 MW, an efficiency of 48% is achieved; the Temperature of the exhaust gases after leaving the further heat recovery steam generator 38 is at 1100 Celsius, condensation and sooting of the downstream chimney are not to be expected at this exhaust gas temperature.
Fig. 2 zeigt eine Ausführungsvariante des Gegenstands der Fig. 1. Die Hauptunterschiede gegenüber Fig. 1 bestehen darin, daß die Dampfturbine aus einer Entnahme-Kondensationsdampfturbine bzw. aus einer Zweidruck-Kondensationsdampfturbine 70 besteht, der ein Kondensationssystem nachgeschaltet ist. Unverändert gegenüber dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 sind dagegen die Gasturbinenanlage sowie die Abhitzedampfkessel, so daß das dort gesagte auch hier gilt.FIG. 2 shows a variant embodiment of the object of FIG. 1. The main differences from FIG. 1 are that the steam turbine is made of an extraction condensing steam turbine or from a dual-pressure condensing steam turbine 70 exists, which is followed by a condensation system. Unchanged versus the embodiment of FIG. 1, however, are the gas turbine system and the Waste heat steam boiler, so that what was said there also applies here.
Zwei Turbinen-Auslegungskonzeptionen sind hier möglich: Ist der Dampfbedarf der Brennkammer 10 g r ö ß e r als die Dampflieferung des weiteren Abhitzedampfkessels 38, wird eine Entnahme-Kondensationsdampfturbine vorgesehen, die für die Dampfentnahme aus dem Hochdruckkreislauf zur Dampfversorgung der Brennkammer 10 geeignet ist und die den noch fehlenden Dampf an die Brennkammer 10 abgibt (Siehe Pfeil 102).Two turbine design concepts are possible here: Is the steam requirement the combustion chamber 10 is larger than the steam delivery of the further waste heat boiler 38, an extraction condensing steam turbine is provided for steam extraction is suitable from the high pressure circuit for supplying steam to the combustion chamber 10 and the ones that are still missing Gives off steam to the combustion chamber 10 (see Arrow 102).
Ist der Dampfbedarf der Brennkammer 10 k 1 e i n e r als die Dampflieferung des zweiten Abhitzekessels 38, so ist eine Zweidruck-Kondensationsdampfturbine vorgesehen, bei der ein Teil des Dampfes aus dem zweiten Abhitzekessel 38 in die Brennkammer 10 geführt wird und der verbleibende restliche Dampf an geeigneter Stelle in die Dampfturbine eingeleitet wird (vergl. Pfeile 104 und 105).If the steam demand of the combustion chamber 10 k 1 is less than the steam supply of the second waste heat boiler 38, a two-pressure condensing steam turbine is provided, in which part of the steam from the second waste heat boiler 38 into the combustion chamber 10 is performed and the remaining steam at a suitable point in the Steam turbine is initiated (see arrows 104 and 105).
Gemäß Fig. 2 ist der Dampfüberhitzer 52 des Abhitzedampfkessels 34 durch die Dampfleitung 154 mit dem Eingang der Entnahme-Kondensationsdampfturbine bzw. der Zweidruck-Kondensationsdampfturbine 70 verbunden, die im vorliegenden Ausführungsbeispiel eine Gegendruck-Dampfturbine 74 und eine nachgeschaltete Kondensationsdampfturbine 76 umfaßt. Gegendruckdampfturbine 74 und Kondensationsdampfturbine 76 sind meist in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet. An eine Entnahmestelle bzw. Dampfzufuhrstelle 78 ist die Verbindung 158 in Form einer Rohrleitung angeschlossen und führt zur Brennkammer 10. An den Ausgang der Entnahme-Kondensationsdampfturbine bzw. Zweidruck-Kondensationsdampfturbine 70 ist durch die Leitung 82 ein Dampfkondensator 84 angeschlossen, der durch eine Kondensatleitung 86 mit eingeschalteter Kondensatpumpe 88 mit einem Speisewasser-Entgaser-Mischvorwärmer 90 verbunden ist. Dieser Speisewasser-Entgaser-Mischvorwärmer ist zusätzlich noch durch eine Leitung 92 mit eingeschaltetem Regelventil 94 mit einer Anzapfung 96 der Kondensationsdampfturbine 76 verbunden. Schließlich ist an den Speisewasser-Entgaser-Mischvorwärmer noch die Hauptspeisewasserleitung 48 angeschlossen, die in der gleichen Weise wie in Fig. 1 die Abhitzedampfkessel 34, 38 mit Speisewasser versorgt. Für die Abfuhr der Kondensationswärme aus dem Dampfkondensator 84 ist diesem durch die Leitung 92 ein Kühlmittel zuführbar. Zusatzspeisewasser kann durch die Speisewasseraufbereitungsanlage 50 eingespeist werden.According to FIG. 2, the steam superheater 52 is the waste heat steam boiler 34 through steam line 154 to the inlet of the extraction condensing steam turbine or the two-pressure condensing steam turbine 70 connected, which in the present embodiment a back pressure steam turbine 74 and a downstream condensing steam turbine 76 includes. Back pressure steam turbine 74 and condensing steam turbine 76 are mostly arranged in a common housing. To an extraction point or steam supply point 78, the connection 158 is connected in the form of a pipeline and leads to Combustion chamber 10. At the outlet of the extraction condensing steam turbine or two-pressure condensing steam turbine 70 is connected by the line 82, a steam condenser 84, which is through a Condensate line 86 with switched on condensate pump 88 with a feed water degasser mixing preheater 90 is connected. This feed water degasser mixing preheater is also through a line 92 with the control valve 94 switched on with a tap 96 the condensing steam turbine 76 connected. Finally, there is the feedwater degasser mixing preheater nor the main feed water line 48 connected in the same way as In Fig. 1, the heat recovery steam boiler 34, 38 is supplied with feed water. For the discharge the heat of condensation from the steam condenser 84 is transferred to this through the conduit 92 a coolant can be supplied. Additional feed water can through the feed water treatment system 50 are fed in.
Der Dampfüberhitzer 62 des weiteren Abhitzedampfkessels 38 ist durch die weitere Dampfleitung 164 an der Stelle 166 an die Verbindung 158 angeschlossen. Während des Betriebs der Anlage (Entnahme-Kondensationsbetrieb), der bezüglich der Gasturbine und der gasseitigen Durchströmung der Abhitzedampfkessel 34, 38 genau wie der Betrieb der Anlage gemäß Fig. 1 verläuft, strömt der im Abhitzedampfkessel 34 erzeugte Dampf durch die Dampfleitung 154 der Entnahme-Kondensationsdampfturbine 70 zu. Hier wird dieser zunächst in der Gegendruckdampfturbine 74 unter Leistungsabgabe teilweise entspannt, so daß an der Entnahmestelle 78 Dampf entnommen und durch die Verbindung 158 der Brennkammer 10 zugeführt werden kann. Die Entnahme ist hierbei durch das Steuerventil 80 auf konstanten Entnahmedruck geregelt. Der restliche Dampf durchströmt unter Leistungsabgabe die Kondensationsdampfturbine 76, wobei der elektrische Generator 98 durch die gemeinsame Welle 100 angetrieben wird. Es wäre auch denkbar, die Welle 100 mit der Welle 26 der Gasturbinenanlage zu kuppeln und auf den elektrischen Generator 98 zu verzichten.The steam superheater 62 of the further waste heat boiler 38 is through the further steam line 164 is connected to connection 158 at point 166. During the operation of the system (extraction-condensation operation), which is related to the Gas turbine and the gas-side flow through the waste heat steam boiler 34, 38 exactly As the operation of the system according to FIG. 1 proceeds, it flows in the waste heat steam boiler 34 generated steam through steam line 154 of the extraction condensing steam turbine 70 to. Here this is first in the back pressure steam turbine 74 with power output partially relaxed, so that steam removed at the extraction point 78 and through the Connection 158 of the combustion chamber 10 can be supplied. The withdrawal is here regulated by the control valve 80 to constant extraction pressure. The rest of the steam flows through the condensing steam turbine 76 with power output, the electrical Generator 98 is driven by common shaft 100. It would also be conceivable to couple the shaft 100 to the shaft 26 of the gas turbine system and to the electrical Generator 98 to be omitted.
Der Abdampf aus der Entnahme-Kondensationsdampfturbine bzw.The exhaust steam from the extraction condensing steam turbine or
Zweidruck-Kondensationsdampfturbine strömt durch die Leitung 82 zum Dampfkondensator 84, wird hier kondensiert und das Kondensat wird durch die Kondensatpumpe 88 und die Kondensatleitung 86 zum Speisewasser-Entgaser-Mischvorwärmer 90 geleitet. Hier wird das Kondensat durch Dampf, der der Anzapfung 96 der Kondensationsdampfturbine 76 entnommen und durch die Leitung 92 zugeführt ist, thermisch entgast und vorgewärmt. Das auf diese Weise aufbereitete Kondensat wird dann durch die Hauptspeisewasserleitung 48 entnommen und den Abhitzedampfkesseln 34, 38 zugeführt. Der im weiteren Abhitzedampfkessel 38 anfallende Dampf wird dem Dampfüberhitzer 62 entnommen und durch die weitere Dampfleitung 164 an der Stelle 166 in die Verbindung 158 zur Brennkammer 10 eingeführt, so daß der Verbrennungsablauf in der Brennkammer 10 genau wie beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 abläuft.Two-pressure condensing steam turbine flows through line 82 to Steam condenser 84, is condensed here and the condensate is pumped through the condensate 88 and the condensate line 86 to the feedwater degasser mixing preheater 90. Here the condensate is generated by steam coming from the tap 96 of the condensing steam turbine 76 is removed and fed through line 92, thermally degassed and preheated. The condensate treated in this way is then passed through the main feed water line 48 removed and fed to the waste heat steam boilers 34, 38. The heat recovery boiler in the further 38 accumulating steam is taken from the steam superheater 62 and through the other Steam line 164 introduced at point 166 into connection 158 to combustion chamber 10, so that the combustion process in the combustion chamber 10 just like with Embodiment according to FIG. 1 expires.
Ist die Dampfturbine als Zweidruckdampfturbine ausgebildet, so wird der Dampfturbine kein Dampf entnommen, sondern ihr; wie weiter oben beschrieben, der überschüssige Dampf des weiteren Abhitzedampfkessels 38 zugeführt, wie durch den Pfeil 105 angedeutet ist.If the steam turbine is designed as a two-pressure steam turbine, then no steam taken from the steam turbine, but from it; as described above, the excess steam of the further waste heat boiler 38 is supplied, as by the arrow 105 is indicated.
Während bei der Gasturbinenanlage gemäß Fig. 1 sämtlicher erzeugte Dampf der Brennkammer 10 zugeführt werden muß, besteht beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 der Vorteil, daß die Dampfmenge für die Brennkammer 10 so variiert werden kann, daß einerseits die Forderung minimaler Stickoxidbildung in der Brennkammer 10 und andererseits die Forderung minimalen Zusatzwasserbedarfs im Dampf/Wasser-Kreislauf erfüllt werden kann. Der restliche vom Abhitzekessel 38 erzeugte und nicht in die Brennkammer 10 geführte Dampf wird dem Kondensationsteil 76 der Turbine zugeführt. Das hierbei gewonnene Kondensat wird dann dem Dampfkreislauf wieder zugeführt, so daß gegenüber dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 weniger Zusatzwasser durch die Speisewasseraufbereitungsanlage 50 dem Kreislauf zugeführt werden muß. Vorstehende Anlage zeichnet sich somit durch eine gute Anpassungsfähigkeit sowie durch einen geringen Bedarf an Zusatzwasser aus.While in the gas turbine system according to FIG. 1 all generated Steam must be supplied to the combustion chamber 10, there is in the embodiment 2, the advantage that the amount of steam for the combustion chamber 10 varies can be that on the one hand the requirement of minimal nitrogen oxide formation in the combustion chamber 10 and on the other hand the requirement of a minimum additional water requirement in the steam / water cycle can be met. The rest of the waste heat boiler 38 generated and not in the Combustion chamber 10 guided steam is supplied to the condensation section 76 of the turbine. The condensate obtained in this way is then fed back into the steam cycle, see above that compared to the embodiment of FIG. 1 less additional water through the Feed water treatment system 50 must be fed to the circuit. Foregoing Plant is thus characterized by a good adaptability as well as by a low need for additional water.
Eine weitere Turbinenauslegung, bei der wahlweise Entnahme-Kondensationsbetrieb oder Zweidruck-Kondensationsbetrieb möglich ist, ist ebenfalls vorgesehen, wie in Fig. 3 gezeigt ist. Statt gesteuerter Turbinenentnahme, bei der ein Steuerventil 80, das zwischen der Gegendruckdampfturbine 74 und der Kondensationsdampfturbine 76 eingeschaltet ist (Fig. 2), wobei die Steuerung so erfolgt, daß sich ein vorgegebener Dampfdruck in der Verbindung 158 einstellt, ist hier (Fig. 3) eine konstruktiv weniger aufwendige Turbinenanzapfung 106 vorgesehen. Der natürliche Turbinenanzapfdampfdruck ist höher als der Betriebsdruck in der Brennkammer 10 gewählt und der für die Brennkammer 10 vorgesehene Dampf durch ein Uberström-oder Druckregelventil 108 auf einen vorgegebenen Druck gedrosselt. Das Druckhalte- oder Überströmventil 108 ist zwischen Turbinenanzapfung 106 und Verbindung 158 eingefügt.Another turbine design, with the optional extraction-condensation operation or dual-pressure condensation operation is also possible, as in Fig. 3 is shown. Instead of controlled turbine extraction with a control valve 80, which is between the back pressure steam turbine 74 and the condensing steam turbine 76 is switched on (Fig. 2), the control being carried out so that a predetermined Adjusting vapor pressure in the connection 158 is here (Fig. 3) one less constructively complex turbine tapping 106 is provided. The natural turbine extraction steam pressure is selected higher than the operating pressure in the combustion chamber 10 and the for the combustion chamber 10 provided steam through an overflow or pressure control valve 108 throttled to a predetermined pressure. The pressure holding or overflow valve 108 is inserted between turbine tap 106 and connection 158.
Fällt der Dampfdruck in der. Verbindung 158 unter einen Sollwert ab durch gesteigerten Dampfbedarf der Brennkammer 10 und/oder verringerte Dampflieferung des weiteren Abhitzedampfkessels 38, so öffnet das Druckhalte- oder Überströmventil 106, der Anzapf-Kondensationsdampfturbine 110 wird Jetzt (in gesteigertem Maße) Dampf entnommen und der Brennkammer 10 zugeführt.If the vapor pressure falls in the. Connection 158 below a setpoint due to the increased steam requirement of the combustion chamber 10 and / or reduced steam supply of the further waste-heat steam boiler 38, the pressure-maintaining or overflow valve opens 106, the bleed condensing steam turbine 110 is now (increasingly) Steam is removed and fed to the combustion chamber 10.
Im Falle einer über den Dampfbedarf der Brennkammer 10 gesteigerten Dampflieferung des weiteren Abhitzekessels 38 (Druckanstieg) öffnet das Druckhalte- oder Überströmventil 106 ebenfalls selbstätig, so daß der überschüssige Dampf durch die Turbinenanzapfung einströmen und in der Anzapf-Kondensationsdampfturbine 110 ausgenutzt werden kann (Pfeil 105). Der Betrieb der Gasturbinenanlage und die Kondensatwirtschaft ist hier wie beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 2, so daß sich weiteres erübrigt.In the case of an increased over the steam requirement of the combustion chamber 10 Steam delivery of the further waste heat boiler 38 (pressure increase) opens the pressure maintenance or overflow valve 106 also automatically, so that the excess steam through the turbine tap and flow into the bleed condensing steam turbine 110 can be used (arrow 105). The operation of the gas turbine system and the condensate management is here as in the embodiment of FIG. 2, so that further is not necessary.
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