DE3447879A1

DE3447879A1 - Verfahren zur durchfuehrung einer gekoppelten waerme- und krafterzeugung, insbesondere bei industriekraftwerken

Info

Publication number: DE3447879A1
Application number: DE19843447879
Authority: DE
Inventors: Zoltán Belcsàk; István Papp; Géza Takàcsy; Zoltán Budapest Vadas; Béla Wenzel
Original assignee: Energiagazdalkodasi Intezet
Current assignee: Energiagazdalkodasi Intezet
Priority date: 1984-01-11
Filing date: 1984-12-31
Publication date: 1985-08-14
Also published as: HUT41490A; IT8519058A0; GB2152592A; CS6285A2; NL8500058A; GB8500754D0; FR2557922A1; JPS60156914A; IT8519058A1; CH667898A5; HU202958B; US4677307A; DD232738A5; IT1183096B

Description

Verfahren zur Durchführung einer gekoppelten Wärme- und Krafterzeugung, insbesondere bei Industriekraftwerken

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Durchführung einer gekoppelten Wärme- und Krafterzeugung, nach Bedarf mit gleichzeitiger Wärmelieferung, insbesondere bei Kombi-Zyklus-Kraftwerken (Gas-Dampf-Kraftwerken).

Die Dampfkraftwerke für gekoppelte Wärme- und Krafterzeugung (die sogenannten Kogenerationskraftwerke) sind aus der Praxis schon bekannt. Diese bestehen aus durch verschiedene Heizstoffe betriebenen Dampfkesseln sowie aus Gegendruck- bzw. Entnahme-Kondensation-Dampfturbogeneratoren. Es ist auch eine solche Anwendung von diesen Kraftwerken bekannt, wo der Dampf durch Abwärmerückgewinnungskessel (Abhitzekessel) von z.B. Industrieöfen erzeugt wird und das Kraftwerk sowohl den Elektroenergie- als auch den Wärmebedarf der Industrieanlage mit gutem Wirkungsgrad deckt.

Es sind weiterhin die sogenannten Kombi-Zyklus-Kraftwerke , (Gas-Dampf-Kraftwerke) bekannt,die aus Gasturbine, deren Abwärmerückgewinnungskessel und durch den Dampf der letzteren angetriebene Dampfturbine bestehen. Sowohl die Gasturbine als auch die Dampfturbine treibt je einen elektrisch Generator mit guten Wirkungsgrad an. Diese Kraftwerke werden allerdings zur Wärmelief.erung weniger verwendet.

Für die erwähnten Lösungen ist es kennzeichnend, dass bei Wärmelieferung die elektrische Leistung des Kraftwerkes gerade in einem solchen Zeitraum abnimmt, wo es gerade unerwünscht ist. Ein weiterer Nachteil solcher Kraftwerke besteht darin, dass sie die optimale Verwertung des Dampfes

von den in den Industrieanlagen oft vorhandenen Abwärmerückgewinnungskesseln nicht lösen können und die wärmetechnischen und wirtschaftlichen Vorteile, die durch die Zusatzfeuerung bei Abwärmerückgewinnungskesseln erzielt werden können, nicht ausnützen.

Die Aufgabe der Erfindung besteht deshalb in der Schaffung eines kombinierten Verfahrens, welches im Interesse einer wirtschaftlichen Elektroenergie- und Wärmeerzeugung in Industriekraftwerken die Vorteile des kombinierten Zyklus, der Kogeneration und gegebenfalls der Abwärmerückgewinnung mit Zusatzfeuerung in einem System vereinigt.

Die gestellte Aufgabe wird dadurch gelöst, dass bei einem Kombi-Zyklus-Kraftwerk, das aus wenigstens einem durch eine Gasturbine angetriebenen Generator, wenigstens einem Abwärmerückgewinnungskessel und/oder einem anderen Dampfkessel sowie wenigstens einem durch eine Dampfturbine angetriebenen Generator besteht, oder bei einem Kraftwerk, das nur aus Abwärmerückgewinnungskesseln und/oder anderen Dampfkesseln und wenigstens einem durch eine Dampfturbine angetriebenen Generator besteht, bei welchen Kraftwerken die Dampfturbine in einem Zeitraum ohne Wärmebedarf mit einer Kühlturmkühlung einer bestimmte Leistung N erzeugt, während in einem Zeitraum mit Wärmebedarf der Kondensator erfindungsgemäss durch teilweise oder völlige Ausschaltung des Kühlturmes auf einer zur Wärmelieferung notwendigen höheren Temperatur betrieben wird, wobei die sich daraus ergebende Abnahme der spezifischen Expansion und Leistung der Dampfturbine durch die Erhöhung der Dampfparameter und -leistung der Abwärmerückgewinnungskessel und/oder der anderen Dampfkessel mit Hilfe von Zusatzfeuerung kompensiert wird.

Nach einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung werden zur Dampfersorgung der Dampfturbine und/oder zur

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Deckung des Wärmebedarfes an einem Wärmetauscher neben dem Abwärmerückgewinnungskessel der Dampfturbine auch weitere Abwärmerückgewinnungskessel und andere Dampfkessel in das System eingeschaltet, deren Dampfparameter bzw. Dampfproduktion notwendigerfalls durch Zusatzfeuerung erhöht werden.

Die Erfindung wird ausführlicher mit Hilfe von Ausführungabeispielen, anhand der beigelegten Zeichnung erläutert. In der Zeichnung zeigen

' Fig. 1 das Prinzipschema eines zur Durchführung des

erfindungsgemässen Verfahrens geeigneten Kombi-Zyklus-Kraf twerkes,

Fig. 2 das Prinzipschema eines mit einem Abwärmerückgewinnungskessel oder einem anderen Dampfkessel ergänzten Kraftwerkes nach Fig. I₁,

Fig. 3 das Prinzipschema eines mit dem Dampf von Abwärmerückgewinnungskesseln oder anderen Dampfkesseln betriebenen Dampfturbinen-Kraftwerkes.

) In Fig. 1 ist das Prinzipschema eines Gas-Dampf-Kraftwerkes (Kombi-Zyklus-Kraftwerkes) dargestellt, das zur Durchführung einer möglichen Ausführungsvariante des erfindungsgemässen Verfahrens geeignet ist. Dieses Kraftwerk besteht aus einer Gasturbine 1, die einen elektrischen Generator 2 antreibt, während das entstehende Abgas in einem Abwärmerückgewinnungskessel 3 zur Dampferzeugung ausgenutzt wird. Durch diesen Dampf wird eine Dampfturbine 4 angetrieben, die in einem angeschlossenen elektrischen Generator 5 elektrische Energie erzeugt. Der Kondensator 6 der Dampfturbine . bestimmter Leistung N wird in dem Zeitraum ohne Wärmebedarf durch einen Kühlturm 7 gekühlt, während in dem Zeitraum mit Wärmebedarf unter teilweise oder völlige Ausschaltung des

Kühlturmes 7 an einen Wärmeverbraucher 9 angeschlossen wird und das Heizwasser wird in einem Dampf-Wasser-Wärmeaustauscher 10 je nach Bedarf weiter erwärmt. Der Kondensator 6 wird dabei zweckmässigerweise auf einer durch die Heizung benötigten höheren Temperatur betrieben. Die sich daraus ergebende Verringerung der Expansion wird in dem Zeitraum mit Wärmebedarf (Wärmelieferung) durch eine beim Abwärmerückgewinnungskessel 3 der Gasturbine 1 verwendete Zusatzfeuerung 11 kompensiert, wodurch der Kessel 3 mehr Dampf mit höheren Dampfparametern (Druck, Temperatur) erzeugt, so dass die Leistung der Dampfturbine 4 nicht abnimmt .

Aus Fig. 2 ist eine mögliche Variante des vorher erläuterten Verfahrens ersichtlich, wobei in das erwähnte System auf der Dampfseite auch ein weiterer Abwärmerückgewinnungskessel oder anderer Dampfkessel 8 eingeschaltet ist. Dieser zusätzliche Kessel 8 verbessert die Dampfbilanz des Systems und erhöht die Heizkapazität. Die in Fig. 1 erläuterte Schaltung und Betriebsweise ändert sich nur insofern, dass im Falle eines grossen Dampfüberschusses die Möglichkeit besteht, auch eine weitere Dampfturbine 4' und einen weiteren elektrischen Generator 5' einzusetzen, die in Fig. 2 mit gestrichelter Linie angedeutet sind. In dem Zeitraum ohne Wärmebedarf kann die Gasturbine 1 sogar abgestellt werden, wodurch sich der Dampfüberschuss verringert, aber damit nimmt auch die elektrische Leistung ab. Wenn dabei die Möglichkeit besteht, die fehlende elektrische Energie aus äusseren Quellen zu ersetzen, dann kann die Gasturbine als Notreserve dienen. Die Deckung des erhöhten Wärmebedarfs bzw. die Kompensation der sich daraus ergebenden Leistungsabnahme der Dampfturbine 4 kann auch hier durch bei den Abwärmerückgewinnungskesseln und/oder anderen Dampfkesseln 3, verwendete Zusatzfeuerung 11 sichergestellt werden.

Fig. 3 zeigt eine solche Anwendungsvariante des erfindungsgemässen Verfahrens, bei welcher keine Gasturbine im System vorhanden ist und der benötigte Dampf von einem oder mehreren Abwärmerückgewinnungskesseln und/oder anderen Dampfkesseln 8 erzeugt wird. Die elektrische Energie wird durch einen an eine Dampfturbine 4 angeschlossenen elektrischen Generator 5 erzeugt. Die Wärmelieferung erfolgt hier ebenfalls über den Kondensator 6 mit erhöhter Temperatur, unter teilweise oder völlige Ausschaltung des Kühlturmes 7. Die Expansionsabnahme wird auch hier durch die erhöhte Dampfproduktion und erhöhten Dampfparameter der Abwärmerückgewinnungskessel und/oder der anderen Dampfkessel 8 kompensiert, wobei diese erhöhten Parameter notwendigerfalls durch die bei den Kesseln 8 verwendete Zusatzfeuerung 11 sichergestellt werden. Die weiteren Elemente des Systems stimmen mit den Elementen in Fig. 1 überein.

Die wichtigsten Vorteile des erfindungsgemässen Verfahrens sind die folgenden :

- günstiger spezifischer Wärmeverbrauch

- optimale Ausnützung der Abwärme, sowohl im Winter als auch im Sommer

j - Senkung der Investitionskosten durch Anwendung von Zusatzfeuerung

- Gewährleistung einer stabilen elektrischen Leistung bei Kraftwerken mit gekoppelter Wärme- und Krafterzeugung.

-S-

- Leerseite

Claims

Energiagazdälkodäsi Intezet, Budapest, Ungarn

Verfahren zur Durchführung einer gekoppelten Wärme- und Krafterzeugung, insbesondere bei Industriekraftwerken

Patentansprüche

Verfahren zur Durchführung einer gekoppelten Wärme- J und Krafterzeugung, nach Bedarf mit gleichzeitiger Wärmelieferung, bei Kraftwerken mit wenigstens einem durch eine Gasturbine angetriebenen elektrischen Generator, wenigstens einem der Gasturbine angeschlossenen Abwärmerückgewinnungskessel, sowie wenigstens einem durch eine Dampfturbine angetriebenen elektrischen Generator, wobei die Dampfturbine in dem Zeitraum ohne Wärmebedarf unter der Kühlung ihres Kondensators durch einen Kühlturm eine bestimmte Leistung N liefert, dadurch gekennzeichnet , dass in dem Zeitraum mit Wärmebedarf der Kondensator (6) unter einer teilweisen oder völligen Ausschaltung des Kühlturmes (7) auf einer zur Wärmelieferung notwendigen höheren Temperatur betrieben wird,

während die sich daraus ergebende Abnahme der spezifischen Expansion und Leistung der Dampfturbine (4) durch die Erhöhung der Dampfproduktion und der Dampfparameter •des Gasturbinen-Abwärmerückgewinnungskessels(3) mit Hilfe von Zusatzfeuerung (11) kompensiert wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , dass zur Versorgung des Wärmebedarfes an der Dampfturbine (4) und/oder an einem Wärmetauscher (10) wenigstens ein weiterer Abwärmerückgewinnungskessel und/oder ein anderer Dampfkessel (8) in das System eingeschaltet wird, dessen Dampfproduktion bzw. Dampfparameter notwendigerfalls durch Zusatzfeuerung (11) erhöht Wird.
3. Verfahren zur Durchführung einer gekoppelten Wärme- und Krafterzeugung, nach Bedarf mit gleichzeitiger Wärmelieferung, bei Kraftwerken mit wenigstens einem Abwärmerückgewinnungskessel und/oder einem anderen Dampfkessel, mit wenigstens einer Dampfturbine und wenigstens einem durch eine Dampfturbine"angetriebenen elektrischen Generator, wobei die Dampfturbine in,dem Zeitraum ohne Wärmebedarf unter der Kühlung ihres Kondensators durch einen Kühlturm eine bestimmten Leistung N liefert, dadurch gekennzeichnet , dass in dem Zeitraum mit Wärmebedarf der Kondensator (6) unter einer teilweisen oder völligen Ausschaltung des Kühlturmes (7) auf einer zur Wärmelieferung notwendigen höheren Temperatur betrieben wird, während die sich daraus ergebende Abnahme der spezifischen Expansion und Leistung der Dampfturbine (4) durch die Erhöhung der Dampfproduktion und der Dampfparameter des Abwärmerückgewinnungskessels und/oder des anderen Dampfkessels (8) mit Hilfe von Zusatzfeuerung (11) kompensiert wird.