DE3801886A1 - Combined gas and steam turbine power station with charged fluidised-bed furnace - Google Patents

Combined gas and steam turbine power station with charged fluidised-bed furnace

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Abstract

In a combined gas and steam turbine power station with charged fluidised-bed furnace, a highly effective de-dusting of the flue gas is necessary for safe operation of the gas turbine. Further problems in known designs arise in the area of the immersion heating surfaces of the stationary, charged fluidised-bed furnaces and during part-load operation. The new method is structured in such a manner that an effective de-dusting can be carried out at a temperature around 250 to 450@C, the turbine inlet temperature of the flue gas lies at over 700@C to achieve good efficiency, and the furnace can also be controlled well during part-load operation. The method works with a circulating pressure-charged fluidised-bed furnace (11) as furnace system, some of the heat exchangers (15, 16, 17) being arranged directly above a fluidised-bed chamber (14). The flue gas is, after an effective de-dusting (23), mixed with by-pass air (5), heated to approximately 750@C in a heat exchanger (15), and then expanded in a gas turbine (2). In heat exchangers (16, 17, 20) of the steam generator system, high-pressure steam is generated, with which a steam turbine (39) is driven. The method serves for generating electrical energy from solid fuel. <IMAGE>

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vor­ richtung zum Betreiben eines kombinierten Gas- und Dampf­ turbinenkraftwerks mit zirkulierender, druckaufgeladener Wirbelschichtfeuerung.The invention relates to a method and a front Direction for operating a combined gas and steam turbine power plant with circulating, pressure-charged Fluid bed firing.

Es sind verschiedene Verfahren bekannt, kombinierte Gas- und Dampfturbinenkraftwerke mit einer aufgeladenen Wirbel­ schichtfeuerung zu betreiben. Dabei wird aufbereitete Kohle zusammen mit einem Absorbenten in einem Wirbelbett ver­ brannt, wobei ein schwefeldioxyd- und stickoxydarmes Abgas entsteht, das die Umwelt kaum belastet. Die Brennluft wird bei druckaufgeladenen Wirbelschichtfeuerungen über Luft­ verdichter auf ca. 8 bis 16 bar verdichtet, das heiße Rauchgas wird in einer Gasturbine unter Energieabgabe ent­ spannt, wobei die Gasturbine den Luftverdichter und gege­ benfalls zusätzlich einen Generator antreibt. Die Verbren­ nungswärme der aufgeladenen Wirbelschichtfeuerung wird größerenteils dazu genutzt, um Hochdruckdampf zu erzeugen, der einer Dampfturbine zugeführt wird.Various methods are known, combined gas and steam turbine power plants with a charged vortex to operate stratified firing. This involves processing coal together with an absorbent in a fluidized bed burns, with a low sulfur dioxide and nitrogen oxide exhaust gas arises that hardly pollutes the environment. The combustion air is in the case of pressurized fluidized-bed firing over air compresses to approx. 8 to 16 bar, that is Flue gas is released in a gas turbine with the release of energy clamps, the gas turbine against the air compressor and possibly also drives a generator. The burns heat of the charged fluidized bed furnace mostly used to generate high pressure steam, which is fed to a steam turbine.

Zur Erzielung eines guten Wirkungsgrades wird dabei eine Turbineneintrittstemperatur von über 800°C angestrebt. Das Hauptproblem bei der Realisierung der vorgeschlagenen Konzepte ist eine wirksame Entstaubung der ca. 800°C heißen Rauchgase, um einen sicheren Betrieb der nachgeschalteten Gasturbine zu gewährleisten und um die Umweltvorschriften für die Schadstoffemissionen einzuhalten. In order to achieve good efficiency, a Turbine inlet temperature of over 800 ° C is aimed for. The Main problem in the implementation of the proposed Concepts is an effective dedusting of approximately 800 ° C Flue gases to ensure safe operation of the downstream Ensure gas turbine and environmental regulations to comply with pollutant emissions.  

Probleme im Bereich der Gasturbine ergeben sich dabei durch die Gefahr der Erosion der Schaufeln infolge der Staubteil­ chen im Rauchgas, die Gefahr einer starken Verschmutzung infolge Niederschlags fester und flüssiger Ascheteilchen und durch die Gefahr einer Hochtemperaturkorrosion infolge korrosionsauslösender Verbindungen wie Alkalidämpfe.Problems in the area of the gas turbine result from the risk of blade erosion due to the dust part in the flue gas, the risk of severe pollution due to precipitation of solid and liquid ash particles and the risk of high temperature corrosion as a result Corrosive compounds such as alkali vapors.

Das Problem der Heißgasentstaubung konnte bisher nicht befriedigend gelöst werden. Die Entstaubung mit Zyklonab­ scheidern ist voraussichtlich nicht ausreichend um einen sicheren Betrieb der nachgeschalteten Gasturbine zu gewähr­ leisten. Wirksam, zuverlässig und wirtschaftlich arbeitende Elektro- oder Gewebefilter stehen für Arbeitstemperaturen um 800°C bisher nicht zur Verfügung. Eine hochwirksame Entstaubung mit bewährten Elektro- oder Gewebefiltern ist bisher nur bei Temperaturen unter 600°C möglich.So far, the problem of hot gas dedusting has not been possible can be solved satisfactorily. Dust removal with cyclone Divorcing is probably not enough for you to ensure safe operation of the downstream gas turbine Afford. Effective, reliable and economically working Electric or fabric filters stand for working temperatures around 800 ° C so far not available. A highly effective one Dust removal with proven electrical or fabric filters previously only possible at temperatures below 600 ° C.

Zur Lösung des Problems der Entstaubung wurde bei einigen Konzepten vorgeschlagen, das Rauchgas abzukühlen, bei einer Temperatur von ca. 400°C mit verfügbaren Filtern wirksam zu entstauben und danach direkt in einer Gasturbine zu ent­ spannen. Aufgrund der geringen Turbineneintrittstemperatur ergibt sich jedoch dabei ein vergleichsweise ungünstiger Wirkungsgrad.To solve the problem of dust removal has been used by some Concepts suggested to cool the flue gas at a 400 ° C with available filters dedust and then dedust directly in a gas turbine tighten. Due to the low turbine inlet temperature however, the result is a comparatively unfavorable one Efficiency.

Zur Verbesserung des Wirkungsgrades wurde daher vorgeschla­ gen, das bei tieferen Temperaturen gereinigte Rauchgas in einem Rauchgas-Rekuperativwärmetauscher oder einem Wärme­ tauscher, der als Eintauchheizfläche von der Wirbelschicht­ feuerung beheizt wird, wieder auf über 800°C aufzuheizen. Konzepte dieser Art sind z.B. aus den Offenlegungsschriften EP 00 35 783, DE 30 24 474 A1 oder DE 31 27 733 A1 bekannt. It was therefore proposed to improve the efficiency gene, the flue gas cleaned at lower temperatures in a flue gas recuperative heat exchanger or a heat exchanger that acts as an immersion heater from the fluidized bed heating is heated to over 800 ° C again. Concepts of this kind are e.g. from the published documents EP 00 35 783, DE 30 24 474 A1 or DE 31 27 733 A1 are known.  

Ein weiteres Problem bei verschiedenen Konzepten mit aufge­ ladener Wirbelschichtfeuerung ist die Einstellung der rich­ tigen Verbrennungsluftmenge in Abhängigkeit von der jewei­ ligen Feuerungsleistung bzw. der Brennstoffzufuhr, insbe­ sondere bei Teillastbetrieb und beim An- und Abfahren des Kraftwerks. Bei einer starr gekoppelten Verdichter-Gastur­ binen-Generator-Einheit, die üblicherweise mit konstanter Drehzahl betrieben wird, ist keine oder nur eine geringe Veränderung des Verdichterluftstromes, z.B. zwischen 80 bis 100% durch Verstellen von Verdichtervorleitreihen, möglich. Eine weitere Absenkung des Verdichterluftstromes auf bis zu ca. 50% ist über eine Reduzierung der Drehzahl der Gasturbineneinheit möglich. Jedoch ist ein solches Verfahren aufgrund der Gefahr, daß die Verdichterpumpgrenze überschritten wird und aufgrund des relativ hohen Aufwandes für den erforderlichen Frequenzumformer problematisch und aufwendig.Another problem with different concepts with loaded fluidized bed combustion is the setting of rich the amount of combustion air depending on the respective furnace performance or fuel supply, esp especially with partial load operation and when starting and stopping Power plant. With a rigidly coupled compressor gas bine generator unit, usually with constant Speed is operated, is little or no Change in the compressor air flow, e.g. between 80 to 100% by adjusting compressor pre-series, possible. A further reduction in the compressor air flow is up to about 50% by reducing the speed the gas turbine unit possible. However, it is one Procedure due to the risk that the compressor surge line is exceeded and due to the relatively high effort problematic for the required frequency converter and complex.

Ein konstanter Verbrennungsluftstrom führt insbesondere beim An- und Abfahren und bei Teillastbetrieb zu verbren­ nungstechnischen Problemen aufgrund eines zu hohen Luft­ überschusses oder einer zu starken Fluidisierung und Kühlung der Wirbelschichtfeuerung.A constant combustion air flow leads in particular to burn during start-up and shutdown and during partial load operation problems due to excessive air excess or excessive fluidization and Cooling the fluidized bed combustion.

Eine Möglichkeit die Verbrennungsluft für die Wirbelschicht­ feuerung einzustellen besteht darin, ein Teil der Verdich­ terluft aus der Gasturbine mittels eines Bypaßsystems an der Wirbelschichtfeuerung vorbeizuführen und die Verbrennungs­ luft mittels Drosselklappen im Bypaßluft- oder Verbren­ nungsluftstrom einzustellen. Dabei kommt es jedoch bei Teillastbetrieb zu einem deutlichem Abfall der Temperatur des Rauchgas-Bypaßluft-Gemisches durch die Mischung der relativ kalten Bypaßluft mit dem Rauchgas vor dem Gastur­ bineneintritt, was einen deutlichen Abfall des Wirkungs­ grades zur Folge hat. One possibility is the combustion air for the fluidized bed cease firing is part of the compression air from the gas turbine by means of a bypass system on the To carry fluidized bed firing and the combustion air by means of throttle valves in bypass air or combustion air flow. However, it does come with Part load operation to a significant drop in temperature of the flue gas bypass air mixture by mixing the relatively cold bypass air with the flue gas in front of the gas door leg entry, causing a significant drop in effectiveness degree results.  

Bei einer Einstellung der Verbrennungsluft mittels Drossel­ armaturen im Bypaßluftstrom kommt es zudem zu Drosselver­ lusten die den Wirkungsgrad zusätzlich verringern. Da eine Wirbelschichtfeuerung im Bereich des Wirbelbettes zu Schwin­ gungen und Pulsationen neigt, besteht zudem die Gefahr, daß sich diese Schwingungen und Pulsationen auf den Verbren­ nungsluft- und Rauchgasstrom und die Drosselarmaturen mit zugehörigen Regeleinrichtungen übertragen, so daß die Ein­ stellung eines bestimmten Verbrennungsluftstromes problema­ tisch sein kann.When adjusting the combustion air using a throttle fittings in the bypass air flow there is also a throttle valve which also reduce the efficiency. There one Fluid bed combustion in the area of the Schwin fluidized bed and pulsations, there is also a risk that these vibrations and pulsations on the cremation air and flue gas flow and the throttle valves with associated control equipment transferred so that the one position of a certain combustion air flow problema can be table.

Zudem kann es, je nach Auslegung des Kraftwerks, sinnvoll sein, deutlich mehr verdichtete Luft durch die Gasturbine durchzusetzen und in einem Wärmetauscher der Wirbelschicht­ feuerung aufzuheizen, als für die Wirbelschichtfeuerung als Verbrennungsluft benötigt wird, um z.B. einen Zusatzbrenn­ stoff in einer der Gasturbine vorgeschalteten Brennkammer zur weiteren Erhöhung der Turbineneintrittstemperatur ver­ feuern zu können.It can also make sense, depending on the design of the power plant be significantly more compressed air through the gas turbine enforce and in a heat exchanger of the fluidized bed heating up as for the fluidized bed Combustion air is required to e.g. an additional burner material in a combustion chamber upstream of the gas turbine to further increase the turbine inlet temperature to be able to fire.

Aus der Offenlegungsschrift DE 31 23 391 A1 ist ein Verfah­ ren bekannt, bei dem die im Teillastbetrieb nicht benötigte Verbrennungsluftmenge in einer zusätzlichen Luftturbine zum Leistungsrückgewinn entspannt wird und bei dem das Rauchgas mittels einer zusätzlichen Brennkammer, die mit einem Zu­ satzbrennstoff befeuert wird, bei Teillastbetrieb nacher­ hitzt wird, um auch bei Teillast eine hohe Turbinenein­ trittstemperatur zu erzielen. Wesentliche Nachteile bei diesem Konzept sind der erhöhte Aufwand für den Gasturbo­ satz aufgrund der zusätzlichen Entspannungsturbine, der Einsatz eines teuren Zusatzbrennstoffes für die Stützfeuer­ ung und das ungelöste Problem einer wirksamen Heißgasent­ staubung. A method is known from the published patent application DE 31 23 391 A1 ren known, in which the not required in part-load operation Combustion air volume in an additional air turbine for Power recovery is relaxed and the flue gas by means of an additional combustion chamber with a fuel is fired, at partial load after is heated to a high turbine even at partial load to achieve step temperature. Significant disadvantages this concept is the increased effort for the gas turbo rate due to the additional expansion turbine, the Use of an expensive additional fuel for the support fires ung and the unsolved problem of an effective hot gas dust.  

Aus der Offenlegungsschrift DE 31 27 733 A1 ist ein Verfah­ ren bekannt, bei dem die Bypaßluft aus dem Verdichter einer Gasturbine in einem separaten Wärmetauscher aufgeheizt und anschließend mit dem in einem Rekuperativwärmetauscher wiederaufgeheizten Rauchgas gemischt und dann in einer Gasturbine entspannt wird. Der Wärmetauscher für die Bypaß­ luft ist dabei als Eintauchheizfläche innerhalb einer Wirbelschichtfeuerung angeordnet. Wesentliche Nachteile sind hierbei der hohe Aufwand für den Rekuperativwärmetau­ scher, der aufgrund der relativ niedrigen Grädigkeit für eine hohe Heizfläche auszulegen ist und der zusätzliche Aufwand für den Wärmetauscher zur Aufheizung der Bypaßluft. Ein weiterer Nachteil dabei ist, daß bei Teillastbetrieb und einer damit verbundenen Reduzierung des Verbrennungs­ luft- und Rauchgasstromes und bei Einsatz einer üblichen Gasturbine mit annähernd konstantem Luftdurchsatz der Bypaßluftsrom bei Teillast entsprechend zunimmt. Dadurch muß der Bypaßluft-Wärmetauscher aufgrund des bei Teillast­ betrieb zunehmenden Bypaßluftstromes für einen erhöhten Luftstrom gegenüber Vollastbetrieb ausgelegt werden, wodurch dieser Wärmetauscher deutlich verteuert wird.A method is known from the published patent application DE 31 27 733 A1 ren known, in which the bypass air from the compressor one Gas turbine heated and in a separate heat exchanger then with that in a recuperative heat exchanger reheated flue gas and then mixed in one Gas turbine is relaxed. The heat exchanger for the bypass air is an immersion heating surface within one Fluidized bed firing arranged. Significant disadvantages are the high expenditure for the heat recovery sher, who due to the relatively low degree of grief for a high heating area must be designed and the additional Effort for the heat exchanger to heat the bypass air. Another disadvantage is that at partial load and an associated reduction in combustion air and flue gas flow and when using a conventional Gas turbine with an almost constant air flow rate Bypass air flow increases accordingly at partial load. Thereby the bypass air heat exchanger due to the partial load operating increasing bypass air flow for an increased Airflow can be designed for full load operation, which makes this heat exchanger significantly more expensive.

Zudem kommt es bei Teillastbetrieb aufgrund der Zunahme der Bypaßluft und einer Zurücknahme der Feuerraumleistung zu einem Abfall der Temperatur der Bypaßluft. Auch die Rauch­ gastemperatur geht bei Teillastbetrieb und bei Einsatz einer üblichen stationären Wirbelschichtfeuerung stark zurück, weil bei einer, zur Leistungsreduzierung notwendi­ gen Betthöhenabsenkung, das Rauchgas durch die dann freige­ legten Eintauchheizflächen abgekühlt wird. Dies führt bei diesem Konzept bei Teillastbetrieb zu einem deutlichen Abfall der Mischtemperatur vor der Gasturbine und somit zu einem unzureichenden Wirkungsgrad bei Teillastbetrieb. In addition, it occurs in partial load operation due to the increase in Bypass air and a reduction in the combustion chamber performance a drop in the temperature of the bypass air. Even the smoke gas temperature goes at partial load and during use a conventional stationary fluidized bed firing back, because with a necessary to reduce performance to lower the bed height, which then releases the flue gas immersion heating surfaces is cooled. This leads to this concept at partial load operation to a clear Drop in the mixing temperature upstream of the gas turbine and thus too inadequate efficiency at part-load operation.  

Ein weiteres Problem stellt die verfahrenstechnische Ausle­ gung der Wirbelschichtfeuerung und die Anordnung der Wärme­ tauscher im Bereich der Wirbelschichtfeuerung dar. Bei nahe­ zu allen bekannten Konzepten für aufgeladene Wirbelschicht­ feuerungen ist eine stationäre Wirbelschichtfeuerung als Feuerungssystem vorgesehen. Dabei wird bei einem Druck von z.B. 12 bar der zugeführte Brennstoff, i.a. Kohle, in einer Wirbelschichtbrennkammer verfeuert. Die Wärmeübertragung auf die Wärmetauscher erfolgt bei diesen Konzepten vorwiegend mittels Eintauchheizflächen, die innerhalb der ca. 4-6 m hohen fluidisierten Wirbelschicht angeordnet werden. Wesentliche Probleme bestehen bei diesen Systemen in der erhöhten Erosionsgefahr für die Eintauchheizflächen, in der Gefahr einer zu ungleichmäßigen Temperaturverteilung inner­ halb der Wirbelschicht infolge einer ungleichmäßig freige­ setzten Verbrennungswärme oder einer zu schlechten Durchmi­ schung der Wirbelschicht und in der Gefahr eines schlechten Verbrennungswirkungsgrades bei Teillastbetrieb infolge eines erhöhten Austrags unverbrannten Kohlenstoffs. Weitere Pro­ bleme bestehen im Bereich der Leistungsregelung zu der eine Einrichtung zur Betthöhenabsenkung erforderlich ist.Another problem is the process engineering supply of the fluidized bed combustion and the arrangement of the heat exchanger in the field of fluidized bed combustion to all known concepts for charged fluidized bed firing is a stationary fluidized bed firing as Firing system provided. At a pressure of e.g. 12 bar of fuel supplied, generally Coal, in one Fluidized bed combustion chamber burned. The heat transfer on The heat exchanger is predominantly based on these concepts by means of immersion heating surfaces within the approx. 4-6 m high fluidized fluidized bed. There are significant problems with these systems in the increased risk of erosion for the immersion heating surfaces in the Risk of an uneven temperature distribution inside half of the fluidized bed as a result of an uneven release put heat of combustion or too poor a diameter formation of the fluidized bed and in danger of bad Combustion efficiency at partial load as a result of increased discharge of unburned carbon. More pro There are problems in the area of power regulation to one Device for lowering the bed height is required.

Aus dem Bereich der bei atmosphärischem Druck betriebenen Wirbelschichtfeuerungen sind verschiedene Verfahren be­ kannt, die nach dem Prinzip der zirkulierenden Wirbel­ schichtfeuerung arbeiten. Bei einer zirkulierenden Wirbel­ schichtfeuerung wird durch eine erhöhte Rauchgasgeschwin­ digkeit verstärkt Asche aus der Wirbelbrennkammer ausgetra­ gen und anschließend mit Hilfe von Zyklonabscheidern vom Rauchgas getrennt und in die Wirbelbrennkammer, zur Kühlung dieser, zurückgeführt. Die Wärmeübertragung erfolgt bei diesen Konzepten vorwiegend über Flossenrohr-Wandheizflä­ chen der Wirbelbrennkammer, über externe Fließbettkühler, in denen die aus der Wirbelbrennkammer ausgetragene Flug­ asche abgekühlt wird und bei einigen Systemen auch über zusätzliche Konvektionsheizflächen, die im Rauchgas-Flug­ aschestrom oberhalb der Wirbelbrennkammer angeordnet werden.From the range of those operated at atmospheric pressure Fluidized bed furnaces are different processes knows the principle of the circulating vortex shift firing work. With a circulating vertebra stratified combustion is increased by an increased flue gas speed Ashes intensify ash from the swirl combustion chamber gene and then with the help of cyclone separators from Flue gas separated and into the swirl combustion chamber, for cooling this, returned. The heat transfer takes place at these concepts mainly via fin tube wall heating swirl combustion chamber, via external fluid bed coolers, in which the flight carried out from the vortex combustion chamber ash is cooled and in some systems also over additional convection heating surfaces in flue gas flight ash flow can be arranged above the vortex combustion chamber.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Kraftwerks­ konzept mit einer aufgeladenen Wirbelschichtfeuerung zu entwickeln, bei dem die beschriebenen Probleme anderer Konzepte vermieden werden und das möglichst auf bekannten und verfügbaren Komponenten aufgebaut werden kann.The invention has for its object a power plant concept with a charged fluidized bed furnace develop in which the described problems of others Concepts are avoided and if possible on known ones and available components can be built.

Das Kraftwerksverfahren sollte so beschaffen sein, daß es den Anforderungen eines Energieversorgungsunternehmens an ein leistungsfähiges Mittellastkraftwerk genügt, wie die Forderungen nach geringen Kosten, geringer Schadstoffemis­ sion, breitem einsetzbarem Brennstoffband, Möglichkeit des relativ schnellen An- und Abfahrens, großem Lastbereich (ca. 25-100%) und gutem Wirkungsgrad, insbesondere auch bei Teillastbetrieb.The power plant process should be such that it the requirements of an energy supply company an efficient medium-load power plant is sufficient, like that Demands for low costs, low pollutant emissions sion, wide range of fuel strips, possibility of relatively fast start-up and shutdown, large load range (approx. 25-100%) and good efficiency, especially also at partial load operation.

Dabei ist es wichtig, ein geeignetes und wirtschaftliches Verfahren für die Aufheizung des Rauchgases und der Bypaß­ luft zu finden, mit dem auch bei Teillastbetrieb eine hohe Turbineneintrittstemperatur erreicht wird und das eine kostengünstige Konstruktion der dazu notwendigen Wärmetau­ scher zulässt. Das Feuerungssystem sollte so aufgebaut sein, daß die Wärmeleistung gut regelbar ist, eine geringe Schad­ stoffemission bei hohem Ausbrand erzielt wird und die Ero­ sionsgefahr für die Wärmetauscher im Bereich der Wirbel­ schichtfeuerung gemindert wird.It is important to find a suitable and economical one Process for heating the flue gas and the bypass to find air with which a high Turbine inlet temperature is reached and one inexpensive construction of the necessary heat rope sher admits. The firing system should be designed that the heat output is well regulated, a low damage material emission is achieved with a high burnout and the ero danger of heat exchangers in the area of the vortex stratified combustion is reduced.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß entsprechend den Patent­ ansprüchen gelöst. This object is achieved according to the patent claims solved.  

Um die Probleme bei stationärer druckaufgeladener Wirbel­ schichtfeuerung zu vermeiden, wird als Feuerungssystem eine expandierte, zirkulierende Wirbelschichtfeuerung eingesetzt. Die Heizflächen für die Aufheizung des gereinigten Rauchga­ ses werden vorzugsweise als Konvektionsheizflächen direkt oberhalb einer Wirbelbrennkammer angeordnet. Die Wärmeüber­ tragung der in der Wirbelbrennkammer freigesetzten Verbren­ nungswärme zu diesen Heizflächen erfolgt über das, diese Heizflächen durchströmende, ca. 850°C heiße Rauchgas-Flug­ asche-Gemisch, das dabei auf eine Temperatur von 350 bis 800°C, vorzugsweise 600 bis 700°C abgekühlt wird. Anschließend wird die Flugasche größtenteils in Zyklonen abgeschieden und in die Wirbelbrennkammer, zur Kühlung die­ ser, zurückgeführt. Der zirkulierende Flugaschemassenstrom ist dabei, je nach gewählter Temperaturspanne, ca. 5 bis 15 mal so groß wie der Rauchgasmassenstrom, so daß die Wärmeü­ bertragung vorwiegend über die zirkulierende Flugasche als Wärmeträger erfolgt.The problems with stationary pressure-charged vertebrae Avoiding stratified firing is one of the firing systems expanded, circulating fluidized bed firing used. The heating surfaces for heating the cleaned Rauchga These are preferably used directly as convection heating surfaces arranged above a vortex combustion chamber. The heat transfer the combustion released in the vortex combustion chamber The heating of these heating surfaces takes place via this Flue gas flight flowing through heating surfaces, approx. 850 ° C hot ash mixture, which is at a temperature of 350 to 800 ° C, preferably 600 to 700 ° C is cooled. Then the fly ash is mostly in cyclones separated and into the vortex combustion chamber, for cooling the ser, returned. The circulating fly ash mass flow is about 5 to 15, depending on the selected temperature range times as large as the flue gas mass flow, so that the heat transmission mainly via the circulating fly ash as Heat transfer takes place.

Da die Flugaschepartikel mit einem Partikeldurchmesser unter 0,05 mm von den Rückführzyklonen nur unzureichend abgeschieden werden, muß die Rauchgas- bzw. Fluidisations­ geschwindigkeit im Bereich der Wirbelbrennkammer so groß gewählt werden, daß genügend Flugasche mit einem Partikel­ durchmesser von ca. 0,1 bis 0,5 mm aus der Wirbelbrennkam­ mer ausgetragen wird, die dann von den Rückführzyklonen abgeschieden und rezirkuliert werden kann. Dabei ist zu beachten, daß die Erosionsgefahr für die Konvektionsheiz­ flächen oberhalb der Wirbelbrennkammer mit zunehmender Rauchgasgeschwindigkeit und zunehmendem Durchmesser der Flugaschepartikel stark zunimmt und daher zu begrenzen ist. Bei einer, bei atmosphärischem Druck betriebenen, zirkulie­ renden Wirbelschichtfeuerung hat sich eine Rauchgasleer­ raumgeschwindigkeit innerhalb der Wirbelbrennkammer von 5 bis 6 m/s als zweckmäßig herausgestellt. Bei einem druck­ aufgeladenen zirkulierenden System muß jedoch die Leerraum­ geschwindigkeit je nach Aufladedruck erheblich reduziert werden, um eine verstärkte Erosion der Konvektionsheizflä­ chen zu vermeiden. Für eine auf ca. 8 bis 16 bar, vorzugs­ weise 10 bis 12 bar, druckaufgeladene Wirbelschichtfeuerung wird daher die Rauchgasgeschwindigkeit (gerechnet als Leer­ raumgeschwindigkeit), bezogen auf Vollastbetrieb und für den mittleren und oberen Bereich der Wirbelbrennkammer, erfindungsgemäß auf nur 1,2 bis 2,5 m/s, vorzugsweise 1,5 bis 2,0 m/s festgelegt.Because the fly ash particles have a particle diameter less than 0.05 mm from the recycle cyclones must be separated, the flue gas or fluidization speed in the area of the vortex combustion chamber so great be chosen that enough fly ash with a particle diameter of approx. 0.1 to 0.5 mm from the vortex combustion is then carried out by the feedback cyclones can be separated and recirculated. It is too note that there is a risk of erosion for the convection heater areas above the vortex combustion chamber with increasing Flue gas velocity and increasing diameter of the Fly ash particles are increasing rapidly and must therefore be limited. In a circulie operated at atmospheric pressure The fluidized bed combustion has emptied itself space velocity within the vortex combustion chamber of 5 up to 6 m / s was found to be expedient. At a print charged circulating system must, however, the white space  speed significantly reduced depending on the boost pressure to increase the erosion of the convection heating surface to avoid chen. For one to about 8 to 16 bar, preferred wise 10 to 12 bar, pressure-charged fluidized bed combustion is therefore the flue gas velocity (calculated as empty space velocity), based on full load operation and for the middle and upper area of the vortex combustion chamber, according to the invention to only 1.2 to 2.5 m / s, preferably 1.5 up to 2.0 m / s.

Damit die kleineren Kohlepartikel, die von den Rückführzy­ klonen nur unzureichend abgeschieden werden, vollständig ausbrennen, ist eine Verweilzeit des Rauchgases in der Wirbelbrennkammer von etwa 3 bis 5 Sekunden erforderlich. Aus dieser Forderung ergibt sich eine Höhe der Wirbelbrenn­ kammer von ca. 5 bis 8 m (gerechnet vom Düsenboden bis Unterkante Wärmetauscher). Die Verbrennungsluft kann zur Verminderung der Stickoxydemissionen und Verbesserung der Verbrennungsvorgänge in Primär- und Sekundärluft aufgeteilt der Wirbelbrennkammer zugeführt werden. Dabei wird die Primärluft über den Düsenboden und die Sekundärluft über seitlich, in 3 bis 5 m Höhe in einer oder mehreren Höhen­ stufen angebrachte Düsen der Wirbelbrennkammer zugeführt.So that the smaller coal particles, which are from the recycle cloning insufficiently, completely burn out is a dwell time of the flue gas in the Vortex combustion chamber required from about 3 to 5 seconds. This requirement results in a level of the vortex burning chamber from approx. 5 to 8 m (calculated from the nozzle bottom to Lower edge of heat exchanger). The combustion air can Reduction of nitrogen oxide emissions and improvement of Combustion processes divided into primary and secondary air are fed to the vortex combustion chamber. The Primary air via the nozzle bottom and the secondary air via to the side, at a height of 3 to 5 m at one or more heights stages attached nozzles fed to the vortex combustion chamber.

Zur Lösung des Problems der Einstellung der richtigen Verbrennungsluftmenge in Abhängigkeit vom Betriebszustand der Wirbelschichtfeuerung, wird die Verdichterluft aus der Gasturbine zunächst über eine Bypaßleitung an der Wirbel­ schichtfeuerung vorbei und direkt einem Wärmetauscher für die gemeinsame Aufheizung der Bypaßluft und des Rauchgases zugeführt. Die Verbrennungsluft wird dann von dieser Bypaß­ leitung abgezweigt und der Wirbelschichtfeuerung über re­ gelbare Zusatzverdichter zugeführt, so daß die Verbren­ nungsluftmenge relativ schnell und in einem weitem Bereich, entsprechend der jeweiligen Feuerungsleistung und zur Temperaturregelung der Wirbelbrennkammer, eingestellt werden kann. Sinnvoll ist gegebenfalls, anstelle der Zusatzverdich­ ter vor der Wirbelschichtfeuerung oder ergänzend dazu, einen Verdichter im Rauchgasstrom, vorzugsweise hinter dem Fein­ filter, vorzusehen, um z.B. den Überdruck auf die Flossen­ rohrwände der Wirbelschichtfeuerung zu reduzieren. Gegeben­ falls kann die Einstellung der Verbrennungsluft auch über Drosselklappen erfolgen, die im Bypaß- und Verbrennungs­ luftstrom angeordnet werden.To solve the problem of hiring the right one Combustion air volume depending on the operating state the fluidized bed combustion, the compressor air from the Gas turbine initially via a bypass line on the vortex layered firing over and directly to a heat exchanger for the common heating of the bypass air and the flue gas fed. The combustion air is then bypassed branched off and the fluidized bed firing on the right gelatable additional compressor supplied so that the cremation air volume relatively quickly and in a wide range,  according to the respective firing capacity and Temperature control of the vortex combustion chamber can be set can. It makes sense to replace the additional compression ter before the fluidized bed combustion or in addition, one Compressor in the flue gas stream, preferably behind the fine filter, to provide e.g. the pressure on the fins to reduce pipe walls of the fluidized bed combustion. Given if the combustion air can also be adjusted Throttle valves take place in the bypass and combustion airflow can be arranged.

Da eine wirksame und wirtschaftliche Entstaubung des Rauch­ gases bei Temperaturen über 600°C beim Stand der Technik nicht möglich ist, erfolgt die Feinentstaubung bei einer Temperatur von 250 bis 550°C, vorzugsweise bei ca. 250 bis 300°C. Bei einer Rauchgastemperatur unter 300°C ist der Einsatz bewährter und hochwirksamer Elektro- oder Gewebe­ filter möglich, mit denen Reststaubgehalte von weniger als 5 ppm (ca. 6,5 mg/Nm3) zu erreichen sind. Dazu wird das Rauchgas-Flugasche-Gemisch zunächst durch die Heizflächen im Bereich der Wirbelschichtfeuerung auf ca. 450 bis 800°C abgekühlt und mittels Zyklonabscheidern vorentstaubt. Nach der Vorentstaubung wird das Rauchgas durch Wärmetauscher des Dampferzeugersystems auf ca. 400°C, durch einen Rohgas- Reingas-Rekuperativwärmetauscher auf ca. 300°C und durch einen Speisewasservorwärmer oder einen Verdampfer auf die Entstaubungstemperatur von ca. 250°C abgekühlt. Nach der Feinentstaubung wird das Rauchgas in dem Rekuperativwärme­ tauscher wieder auf ca. 350°C aufgeheizt. Bei einer Anhe­ bung der Entstaubungstemperatur auf 350 bis 500°C können der Rekuperativwärmetauscher und der Speisewasservorwärmer oder Verdampfer entfallen. Since an effective and economical dedusting of the smoke gas at temperatures above 600 ° C is not possible in the prior art, the fine dedusting takes place at a temperature of 250 to 550 ° C, preferably at about 250 to 300 ° C. At a flue gas temperature below 300 ° C, the use of proven and highly effective electrical or fabric filters is possible, with which residual dust contents of less than 5 ppm (approx.6.5 mg / Nm 3 ) can be achieved. For this purpose, the flue gas-fly ash mixture is first cooled to approx. 450 to 800 ° C by the heating surfaces in the area of the fluidized bed combustion and dedusted using cyclone separators. After the dedusting, the flue gas is cooled to approx. 400 ° C by the heat exchanger of the steam generator system, to approx. 300 ° C by a raw gas / clean gas recuperative heat exchanger and by a feed water preheater or an evaporator to the dedusting temperature of approx. 250 ° C. After fine dust removal, the flue gas is heated up to approx. 350 ° C in the recuperative heat exchanger. If the dedusting temperature is raised to 350 to 500 ° C, the recuperative heat exchanger and the feed water preheater or evaporator can be omitted.

Das gereinigte Rauchgas wird nach der Feinentstaubung er­ findungsgemäß mit der Bypaßluft gemischt und anschließend zusammen mit dieser in einem Wärmetauscher, der von der zirkulierenden Wirbelschichtfeuerung beheizt wird, auf mehr als 700°C aufgeheizt. Der Wärmetauscher zur Aufheizung des Rauchgasgemisches wird dazu, ebenfalls wie Wärmetauscher des Dampferzeugersystems, oberhalb einer Wirbelbrennkammer an­ geordnet und über das durchströmende Rauchgas-Flugasche- Gemisch beheizt. Dabei erfolgt die Wärmeübertragung vorwie­ gend über die mit dem Rauchgas ausgetragene und anschlie­ ßend rezirkulierte Flugasche als Wärmeträger, so daß es sich bei diesem Wärmetauscher von der Betriebsweise her nicht um einen Rekuperator handelt. Anschließend wird das aufgeheizte Rauchgas-Bypaßluft-Gemisch einer Gasturbine zugeführt und in dieser unter Energieabgabe entspannt.The cleaned flue gas becomes after fine dust removal according to the invention mixed with the bypass air and then together with this in a heat exchanger by the circulating fluidized bed firing is heated to more heated up to 700 ° C. The heat exchanger for heating the Flue gas mixture is used, as is the heat exchanger of the Steam generator system, above a vortex combustion chamber orderly and through the flowing flue gas fly ash Heated mixture. The heat transfer takes place as before over the discharged with the flue gas and then ß recirculated fly ash as a heat transfer medium, so that it with this heat exchanger from the mode of operation is not a recuperator. Then that will heated flue gas bypass air mixture of a gas turbine fed and relaxed in this with release of energy.

Die Aufheizung des Rauchgases und der Bypaßluft in einem gemeinsamen Wärmetauscher führt gegenüber anderen Konzep­ ten, bei denen die Bypaßluft in einem separaten Wärmetau­ scher aufgeheizt wird, sowohl zu einer konstruktiven Ver­ einfachung als auch zu einer verfahrenstechnischen Verbes­ serung, da die Temperatur des Rauchgas-Bypaßluft-Gemisches besser einstellbar ist und somit bei Teillastbetrieb eine höhere Turbineneintrittstemperatur und damit ein höherer Teillastwirkungsgrad erzielbar ist.The heating of the flue gas and the bypass air in one common heat exchanger leads over other concept ten, where the bypass air in a separate heat rope is heated up, both to a constructive ver simplification as well as a procedural verb as the temperature of the flue gas-bypass air mixture is more adjustable and thus a part load operation higher turbine inlet temperature and thus a higher Partial load efficiency can be achieved.

Eine in der Patentschrift EP 00 35 783 vorgeschlagene Mischung des Rauchgases mit der Bypaßluft vor dem Feinfil­ ter zum Zwecke der Abkühlung des Rauchgases, ist wenig sinnvoll, weil eine Abkühlung des Rauchgases auf eine Ent­ staubungstemperatur von 250 bis 550°C durch Beimischung von Bypaßluft eine hohe Bypaßluftmenge bei Vollastbetrieb voraussetzt und der Feinfilter durch die dann notwendige Auslegung auf einen höheren Rauchgasstrom deutlich ver­ teuert wird. One proposed in the patent EP 00 35 783 Mixing the flue gas with the bypass air before the fine fil ter for the purpose of cooling the flue gas, is little makes sense because the flue gas cools down to an ent dusting temperature of 250 to 550 ° C by adding Bypass air a high amount of bypass air at full load presupposes and the fine filter through the then necessary Design for a higher flue gas flow clearly ver is expensive.  

Bei einer Anordnung der Heizflächen zur Dampferzeugung und des Wärmetauschers zur Aufheizung des Rauchgas-Bypaßluft- Gemisches in einem gemeinsamen Bereich der Wirbelschicht­ feuerung ergeben sich regelungstechnische Probleme beim Teillastbetrieb, insbesondere wenn die Dampferzeugerleis­ tung zur Erzielung eines guten Teillastwirkungsgrades deut­ lich stärker zurückgenommen werden soll als die Wärmeleis­ tung, die zur Aufheizung des Rauchgas-Bypaßluft-Gemisches notwendig ist. Dies gilt umsomehr, wenn der Luftdurchsatz durch die Gasturbine nicht oder nur geringfügig abgesenkt werden kann und die Temperatur des Gasgemisches, zur Erzie­ lung eines guten Teillastwirkungsgrades, konstant gehalten werden soll.With an arrangement of the heating surfaces for steam generation and of the heat exchanger for heating the flue gas bypass air Mixtures in a common area of the fluidized bed firing, there are control problems with the Part load operation, especially if the steam generator track to achieve a good partial load efficiency should be withdrawn more strongly than the heat ice device used to heat the flue gas-bypass air mixture necessary is. This applies all the more if the air flow not or only slightly lowered by the gas turbine can and the temperature of the gas mixture, to educate good partial load efficiency, kept constant shall be.

Um die Wärmeübertragung zu den Dampferzeugerheizflächen und dem Wärmetauscher zur Aufheizung des Rauchgasgemisches unabhängig voneinander einstellen zu können, wird deshalb vorgesehen, die Dampferzeugung und die Aufheizung des Rauchgasgemisches regelungstechnisch zu entkoppeln und auf zwei getrennte, separat regelbare Wirbelschichtfeuerungs- Module aufzuteilen. Diese Aufteilung ist insbesondere bei größeren Anlagen sinnvoll, bei kleineren Anlagen kann der Gaserhitzer zur Vereinfachung der Anlage unterhalb der Dampferzeuger-Heizflächen angeordnet werden, so daß die Temperatur des Gasgemisches bei Teillast nicht so stark abfällt.To transfer heat to the steam generator heating surfaces and the heat exchanger for heating the flue gas mixture Therefore, being able to adjust independently of each other provided the steam generation and the heating of the To decouple the flue gas mixture in terms of control technology and open it two separate, separately controllable fluidized bed combustion Split modules. This division is particularly at makes sense for larger systems, but for smaller systems Gas heater to simplify the plant below the Steam generator heating surfaces are arranged so that the Temperature of the gas mixture at partial load is not as strong falls off.

Der Aufwand für die Wirbelschichtfeuerungsanlage bei einer Aufteilung in 2 separate Module kann gegebenfalls verein­ facht werden, wenn die Wärmetauscher zur Dampferzeugung und der Wärmetauscher zur Aufheizung des Rauchgasgemisches oberhalb einer gemeinsamen Wirbelbrennkammer angeordnet und zwischen den Wärmetauscher-Bereichen eine Trennwand ange­ bracht wird. Die Wärmeübertragung zu den Wärmetauscher- Bereichen kann dann dadurch eingestellt werden, daß in den zunächst getrennt geführten Rauchgasströmen verstellbare Drosselklappen oder Saugzuglüfter angeordnet werden. The effort for the fluidized bed combustion system at one Division into 2 separate modules can be combined if necessary be increased if the heat exchanger for steam generation and the heat exchanger for heating the flue gas mixture arranged above a common vortex combustion chamber and a partition between the heat exchanger areas is brought. The heat transfer to the heat exchanger Areas can then be set in that in the initially separately adjustable flue gas flows adjustable Throttle valves or induced draft fans can be arranged.  

Der Rauchgas-Flugaschestrom durch die Wärmetauscher-Berei­ che und damit die Wärmeübertragung zu diesen Wärmetauschern kann dann über diese Drosseleinrichtungen in Verbindung mit den Einrichtungen zur Regelung der Feuerungsleistung der Wirbelbrennkammer entsprechend den Betriebsanforderungen eingestellt werden.The flue gas fly ash flow through the heat exchanger area che and thus the heat transfer to these heat exchangers can then use these throttling devices in conjunction with the devices for regulating the combustion output of the Vortex combustion chamber according to the operating requirements can be set.

Bei Teillastbetrieb des Kombikraftwerks wird entsprechend die Brennstoffzufuhr und der Verbrennungsluftstrom redu­ ziert, wobei sich dann der Bypaßluftstrom entsprechend erhöht. Bei der Reduzierung der Dampfleistung wird zunächst nur der Speisewasserstrom im Bereich der regenerativen Speisewasservorwärmung reduziert. Die Aufheiztemperatur des Rauchgasgemisches wird bei Teillastbetrieb möglichst kon­ stant gehalten. Der Wirkungsgrad fällt bei einer solchen Betriebsweise bei Teillastbetrieb deutlich weniger stark ab als bei anderen Kraftwerkskonzepten mit aufgeladener Wirbel­ schichtfeuerung. Das Kraftwerk eignet sich daher besonders gut für den Einsatz im Mittel- und Spitzenlastbereich. Zudem kann das Kraftwerk voraussichtlich relativ schnell an- und abgefahren werden.With partial load operation of the combined cycle power plant, the corresponding the fuel supply and the combustion air flow redu graces, then the bypass air flow accordingly elevated. When reducing the steam output is first only the feed water flow in the area of regenerative Feed water preheating reduced. The heating temperature of the Flue gas mixture is con when possible at part load kept constant. The efficiency drops with such Operating mode at part-load operation is significantly less pronounced than with other power plant concepts with a charged vortex stratified combustion. The power plant is therefore particularly suitable good for use in the medium and peak load range. In addition the power plant can probably switch on and off relatively quickly be driven off.

Die Größe der Bypaßluft bei Vollastbetrieb ist abhängig von der Auslegung der Gesamtanlage und insbesondere von dem gewählten Verhältnis der Gasturbinenleistung zur Dampftur­ binenleistung.The size of the bypass air at full load operation depends on the design of the overall system and in particular of the selected ratio of the gas turbine power to the steam door power output.

Ein Vorteil des Konzeptes ist, daß aufgrund des niedrigen Staubgehaltes im gereinigten Rauchgas von weniger als 5 ppm, geringfügig modifizierte Seriengasturbinen, die für die Ver­ brennung von Öl oder Gas ausgelegt wurden, einsetzbar sind. Um den Wirkungsgrad des Kraftwerks weiter zu verbessern, kann das Rauchgasgemisch, zusätzlich zu der Vorheizung in einem Wärmetauscher auf ca. 750°C, in einer Gasturbinen­ brennkammer durch Verfeuerung eines Zusatzbrennstoffes wie Öl oder Gas weiter auf die maximal zulässige Turbinenein­ trittstemperatur einer Hochtemperaturgasturbine von z.B. 1100°C angehoben werden. Ein Vorteil der Vorheizung in einem Wärmetauscher besteht dabei darin, daß dann zu der weiteren Aufheizung nur eine relativ geringe Menge eines teuren Zusatzbrennstoffes wie Erdgas oder Heizöl benötigt wird.An advantage of the concept is that due to the low Dust content in the cleaned flue gas of less than 5 ppm, slightly modified series gas turbines, which are used for the ver burning oil or gas are designed, can be used.  To further improve the efficiency of the power plant, can in addition to the preheating in the flue gas mixture a heat exchanger to approx. 750 ° C, in a gas turbine combustion chamber by burning an additional fuel such as Oil or gas continues to be on the maximum permissible turbines entering temperature of a high temperature gas turbine of e.g. 1100 ° C can be raised. An advantage of preheating in A heat exchanger consists in that then to the further heating only a relatively small amount of one expensive additional fuel such as natural gas or heating oil becomes.

Alternativ zu der vorgeschlagenen Auslegung der Wirbel­ schichtfeuerung mit einer Anordnung des Wärmetauschers zur Aufheizung des Rauchgasgemisches und der Wärmetauscher des Dampferzeugers direkt oberhalb einer Wirbelbrennkammer, können diese Wärmetauscher auch in externen Fließbettküh­ lern angeordnet werden. Die Wärmezufuhr zu den Fließbett­ kühlern erfolgt dann über heiße Asche, die als Flugasche aus der Wirbelbrennkammer ausgetragen, in Rückführzyklonen abgeschieden und dann mit einer Temperatur von ca. 850°C in die Fließbettkühler geleitet wird, wo diese unter Energie­ abgabe auf ca. 500°C abgekühlt wird. Anschließend wird die Asche wieder in den unteren Bereich der Wirbelbrennkammer zurückgeführt, um diese zu kühlen. Die Wärmezufuhr zu den einzelnen Fließbettkühlern kann über die Regelung der Aschezufuhr mittels Drosselschiebern eingestellt werden. Ein Nachteil einer solchen Auslegung ist jedoch ein vor­ aussichtlich höherer anlagentechnischer Aufwand gegenüber einer Auslegung mit Anordnung der Wärmetauscher direkt oberhalb einer Wirbelbrennkammer. As an alternative to the proposed design of the vertebrae stratified combustion with an arrangement of the heat exchanger Heating the flue gas mixture and the heat exchanger of the Steam generator directly above a vortex combustion chamber, these heat exchangers can also be used in external fluid bed coolers learn to be arranged. The heat supply to the fluid bed Cooling then takes place via hot ash, which is used as fly ash discharged from the vortex combustion chamber, in recycle cyclones deposited and then with a temperature of approx. 850 ° C in the fluid bed cooler is routed where this is under energy delivery is cooled to approx. 500 ° C. Then the Ash again in the lower area of the vortex combustion chamber returned to cool them. The heat supply to the individual fluid bed coolers can regulate the Ash supply can be adjusted using throttle valves. However, one disadvantage of such an interpretation is a front visibly higher technical expenditure compared to a design with arrangement of the heat exchanger directly above a vortex combustion chamber.  

Ein technisches und wirtschaftliches Problem für das Gesamt­ konzept stellt die Konstruktion des Wärmetauschers zur Auf­ heizung des Rauchgas-Bypaßluft-Gemisches (Gaserhitzer) dar, da dieser Wärmetauscher für einen hohen Volumenstrom und eine hohe Betriebstemperatur bei möglichst kompakter Bau­ weise auszulegen ist. Bei kleineren Anlagen ist es möglich diesen Wärmetauscher ähnlich zu konstruieren wie Konvekti­ onsheizflächen in konventionellen Kraftwerken, nähmlich als vorwiegend horizontal angeordnete Heizrohrpakete, wobei die einzelnen Heizrohre durch die Kesselwände aus verschweißten Flossenrohrwänden geführt und außerhalb in Sammlern zusam­ mengefaßt werden.A technical and economic problem for the whole concept presents the construction of the heat exchanger heating the flue gas-bypass air mixture (gas heater), because this heat exchanger for a high volume flow and a high operating temperature with the most compact possible construction is to be interpreted wisely. It is possible with smaller systems to design this heat exchanger in a similar way to convecti heating surfaces in conventional power plants, namely as predominantly horizontally arranged heating tube packages, the individual heating pipes welded through the boiler walls Fin tube walls guided and together in collectors outside be quantified.

Bei größeren Anlagen stößt dieses Konstruktionsprinzip jedoch auf Probleme, da die Anzahl der parallel zu schal­ tenden Heizrohre aufgrund des hohen Volumenstromes des Rauchgases relativ groß ist, so daß es problematisch wäre die vielen Heizrohre durch die Kesselwände hindurchzuführen und außerhalb zu sammeln. Weitere Probleme ergeben sich durch die hohe Temperaturdifferenz zwischen Heizrohr und Flossenrohrwand im Bereich der Durchführungen, die Tragkon­ struktion und die Kompensation der Wärmedehnungen der Heizrohre.This design principle is encountered in larger systems however on problems because the number of stalens in parallel tendency heating pipes due to the high volume flow of the Flue gas is relatively large, so it would be problematic to pass the many heating pipes through the boiler walls and collect outside. There are further problems due to the high temperature difference between the heating pipe and Fin tube wall in the area of the bushings, the Tragkon construction and the compensation of the thermal expansion of the Heating pipes.

Diese Konstruktionsprobleme können dadurch gelöst werden, daß die relativ vielen, parallel zu schaltenden Heizrohre des Gaserhitzers vorwiegend in vertikaler Richtung im Kes­ sel, direkt oberhalb der Wirbelbrennkammer, angeordnet werden. Die vorwiegend vertikal verlaufenden Heizrohre münden dabei in ober- und unterhalb der Heizrohre verlau­ fende Verteiler- und Sammlerrohre, die horizontal angeord­ net sind und durch die seitlichen Kesselwände geführt und außerhalb zusammengefaßt werden.These construction problems can be solved by that the relatively large number of heating pipes to be connected in parallel of the gas heater mainly in the vertical direction in the boiler sel, located directly above the vortex combustion chamber will. The predominantly vertical heating pipes open in above and below the heating pipes fender manifolds and collectors arranged horizontally are net and led through the side boiler walls and outside be summarized.

Damit die Strömung des kesselseitigen Rauchgas-Flugasche- Gemisches nicht zu stark gestört wird, ist es notwendig den Durchmesser der horizontal verlaufenden Verteiler- und Sammlerrohre auf ca. 100 bis 300 mm zu beschränken. Um den Strömungsquerschnitt des Kessels durch die dann relativ hohe Anzahl von Verteiler- und Sammlerrohren nicht zu stark einzuschränken, werden erfindungsgemäß jeweils mehrere Verteiler- und Sammlerrohre untereinander angeordnet und dann, in Rohrgruppen zusammengefaßt, durch die seitlichen Kesselwandungen geführt. Möglich ist gegebenfalls auch anstelle der untereinander angeordneten Verteiler- und Sammlerrohre, Verteiler und Sammler mit z.B. elliptischem oder rechteckförmigem Querschnitt zu verwenden.So that the flow of the flue gas fly ash on the boiler side Mixture is not disturbed too much, it is necessary  Diameter of the horizontal distributor and Limit collector pipes to approx. 100 to 300 mm. To the Flow cross section of the boiler through which is then relative high number of distributor and collector pipes not too strong restrict, according to the invention, several Distribution and collector pipes arranged one below the other and then, grouped in tube groups, through the side Led boiler walls. It is also possible if necessary instead of the distributors and Collector pipes, distributors and collectors with e.g. elliptical or rectangular cross section.

Bei der Konstruktion dieses Wärmetauschers ist zu beachten, daß sich für jedes Heizrohr eine etwa gleiche Länge ergibt, damit die Austrittstemperatur der einzelnen Heizrohre mög­ lichst gleich ist. Ferner ist darauf zu achten, daß sich die Heizrohre, in ausreichendem Maße, unabhängig voneinan­ der dehnen können, da sonst eine unterschiedliche Wärmedeh­ nung der einzelnen Heizrohre, infolge einer unterschiedli­ chen Temperatur, zu mechanischen Problemen als Folge einer behinderten Wärmedehnung führen kann.When designing this heat exchanger, please note that there is approximately the same length for each heating tube, so that the outlet temperature of the individual heating pipes is possible is the same. It is also important to ensure that the heating pipes, to a sufficient extent, independently of one another which can stretch, otherwise a different thermal expansion of the individual heating pipes, as a result of a different Chen temperature, to mechanical problems as a result of disabled thermal expansion.

Eine ausreichend unabhängige Wärmedehnungsmöglichkeit der einzelnen Heizrohre kann dadurch erreicht werden, daß die jeweiligen Verteiler- und Sammlerrohrgruppen nicht direkt untereinander, sondern so versetzt zueinander angeordnet werden, daß sich für jedes Heizrohr eine etwa gleiche Länge und mindestens ein Rohrbogen ergibt, in den hinein sich das Heizrohr dehnen kann.A sufficiently independent possibility of thermal expansion individual heating pipes can be achieved in that the respective distributor and collector pipe groups not directly with each other, but so staggered be that there is approximately the same length for each heating tube and results in at least one pipe bend, into which the Can stretch heating tube.

Zur Verbesserung des Wärmeübergangs können die Heizrohre gegebenfalls mit Innen- und eventuell auch Außenflossen versehen werden. Ein wesentlicher Vorteil der Konstruktion ist, daß der Gaserhitzer in Module aufgeteilt und in Werk­ stätten wirtschaftlich vorgefertigt werden kann und zudem die Konstruktion selbsttragend ist, so daß auf eine aufwen­ dige Tragkonstruktion für Heiz-, Verteiler- und Sammlerrohre verzichtet werden kann.The heating pipes can be used to improve the heat transfer if necessary with inner and possibly also outer fins be provided. A major advantage of the design is that the gas heater is divided into modules and in factory can be economically prefabricated and moreover the construction is self-supporting, so that one is too expensive  supporting structure for heating, distribution and collector pipes can be dispensed with.

Die durch die Erfindung des Kraftwerks mit aufgeladener, zirkulierender Wirbelschichtfeuerung mit Gaserhitzer für Rauchgas und Bypaßluft erzielten Vorteile bestehen insbe­ sondere darin, daß durch das vorgeschlagene VerfahrenThe through the invention of the power plant with supercharged, circulating fluidized bed combustion with gas heater for Flue gas and bypass air are particularly advantageous special in that by the proposed method

  • - ein Kraftwerk mit weitgehend bekannten und verfügbaren Komponenten erstellt werden kann,- A power plant with widely known and available Components can be created
  • - ein hoher Anlagenwirkungsgrad, insbesondere auch bei Teillastbetrieb, erreichbar ist,- A high level of system efficiency, especially with Partial load operation, is achievable,
  • - ein breites Brennstoffband einsetzbar ist,- a wide range of fuels can be used,
  • - mit relativ geringem Aufwand die Forderungen des Umwelt­ schutzes nach geringer Schwefeldioxyd- und Stickoxydemis­ sion zu erfüllen sind und- the demands of the environment with relatively little effort protection after low sulfur dioxide and nitrogen oxide demis are to be fulfilled and
  • - eine kompakte und wirtschaftliche Ausführung der Anlage möglich ist.- A compact and economical design of the system is possible.

In den Zeichnungen sind ein Ausführungsbeispiel der Erfin­ dung und mehrere Varianten dazu dargestellt. Elemente, die für das unmittelbare Verständnis der Erfindung nicht erfor­ derlich sind, wurden weggelassen.In the drawings are an embodiment of the invention and several variants. Elements that not necessary for the immediate understanding of the invention have been omitted.

Es zeigen:Show it:

Fig. 1 die Schaltung eines Kohle-Kombikraftwerks mit auf­ geladener Wirbelschichtfeuerung, Fig. 1, the circuit of a coal-fired combined cycle power plant on charged fluidized bed,

Fig. 2 eine Variante, bei der einer gemeinsamen Wirbelbrenn­ kammer zwei separat regelbare Wärmetauscher-Bereiche zugeordnet sind, Fig. 2 shows a variant in which a common vortex combustion chamber two separately controllable associated heat exchanger areas,

Fig. 3 eine Variante, bei der die Wärmeübertragung vorwie­ gend über externe Asche-Fließbettkühler erfolgt,Takes place Fig. 3 shows a variant in which the heat transfer vorwie quietly through external ash fluidized bed cooler,

Fig. 4 einen Wärmetauscher zur Aufheizung eines Rauchgas- Bypaßluft-Gemisches (Vorder- und Seitenansicht). Fig. 4 shows a heat exchanger for heating a flue gas-bypass air mixture (front and side view).

Anhand eines Ausführungsbeispiels wird die Erfindung näher erläutert. Das Kombikraftwerk in Fig. 1 besteht im wesent­ lichen aus einer aufgeladenen Wirbelschichtfeuerung 8 bis 23, einer Gasturbinengruppe 1 bis 3 und einem Dampftur­ binenprozeß 30 bis 41.The invention is explained in more detail using an exemplary embodiment. The combined cycle power plant in FIG. 1 consists essentially of a charged fluidized bed combustion 8 to 23 , a gas turbine group 1 to 3 and a steam turbine process 30 to 41 .

Mit Hilfe eines Verdichters 1, der mit einer Gasturbine 2 und einem Synchrongenerator 3 über eine Welle gekoppelt ist, wird angesaugte Luft auf 12 bar verdichtet und einer aufgeladenen Wirbelschichtfeuerung 11 zugeführt. Die Gas­ turbine 1, 2 ist eine modifizierte Seriengasturbine mit einer Turbineneintrittstemperatur von ca. 800°C und einer Leistung von 70 Mw. Die vom Verdichter angesaugte Luftmenge beträgt ca. 500 kg/s, der Abgasmassenstrom beträgt ca. 540 kg/s. Die Gasturbine wird über Rohrleitungen 4, 7 mit einem Druckbehälter 45 der aufgeladenen Wirbelschichtfeuerung verbunden, wobei diese Rohrleitungen vorzugsweise zu einer koaxialen Doppelrohrleitung zusammengefaßt werden. Der Druckbehälter 45 ist ein Kugel- oder Zylinderdruckbehälter und umfaßt die Wirbelschichtfeuerung 11 und zugehörige Komponenten wie Verbindungsrohrleitungen 5, 7, 24, Ab­ scheidezyklone 18 und Wärmetauscher 20, 21, 22. Der Druck­ behälter 45 ist über einen Druckausgleichskanal 46 mit der Bypaßleitung 5 verbunden.With the aid of a compressor 1 , which is coupled to a gas turbine 2 and a synchronous generator 3 via a shaft, intake air is compressed to 12 bar and fed to a charged fluidized bed combustion 11 . The gas turbine 1 , 2 is a modified series gas turbine with a turbine inlet temperature of approximately 800 ° C and an output of 70 Mw. The air volume drawn in by the compressor is approx. 500 kg / s, the exhaust gas mass flow is approx. 540 kg / s. The gas turbine is connected via pipes 4 , 7 to a pressure vessel 45 of the charged fluidized bed furnace, these pipes preferably being combined to form a coaxial double pipe. The pressure vessel 45 is a ball or cylinder pressure vessel and comprises the fluidized bed combustion 11 and associated components such as connecting pipelines 5 , 7 , 24 , from separating cyclones 18 and heat exchangers 20 , 21 , 22nd The pressure vessel 45 is connected to the bypass line 5 via a pressure compensation channel 46 .

Die Verbrennungsluft für die Wirbelschichtfeuerung wird von der Bypaßleitung 5 abgezweigt, in regelbaren Zusatzverdich­ tern 8 um ca. 0,5 bar nachverdichtet und dann den Modulen 12, 13 der Wirbelschichtfeuerung zugeführt. Dabei ist das Kraftwerk in diesem Beispiel so ausgelegt, daß im Vollast­ bereich die gesamte Verdichterluft der Wirbelschichtfeuer­ ung als Verbrennungsluft zugeführt wird. Die Wirbelschicht­ feuerung wird mit gemahlener Kohle 9 und zur Einbindung des Schwefeldioxyds mit Kalkstein 10 beschickt. The combustion air for the fluidized bed combustion is branched off from the bypass line 5 , after compressed in variable additional compressors 8 by about 0.5 bar and then fed to the modules 12 , 13 of the fluidized bed combustion. The power plant in this example is designed so that the entire compressor air of the fluidized bed fire is fed as combustion air in the full load range. The fluidized bed firing is charged with ground coal 9 and with limestone 10 to incorporate the sulfur dioxide.

Die aufgeladene Wirbelschichtfeuerung ist ausgelegt als expandierte, zirkulierende Wirbelschichtfeuerung. Die Ver­ brennungstemperatur innerhalb der Wirbelbrennkammern beträgt 800 bis 900°C. Der Wärmetauscher 15 zur Aufheizung des Rauchgas-Bypaßluft-gemisches und die Wärmetauscher 16, 17 des Dampferzeugersystems werden als Konvektionswärmetau­ scher direkt oberhalb der Wirbelbrennkammern 14 der Wirbel­ schichtfeuerungs-Module 12, 13 angeordnet und über das durchströmende Rauchgas-Flugasche-Gemisch beheizt, wobei das Rauchgas-Flugasche-Gemisch auf ca. 400 bis 800°C, vor­ zugsweise 600 bis 700°C, abgekühlt wird. In Zyklonabscheidern 18 wird die Flugasche größtenteils vom Rauchgas getrennt und über Asche-Rückführeinrichtungen 19 in die Wirbelbrenn­ kammern, zur Kühlung dieser, zurückgeführt. Die Wärmeüber­ tragung von den Wirbelbrennkammern 14 der Module 12, 13 zu den oberhalb der Wirbelbrennkammern angeordneten Wärmetau­ schern 15, 16, 17 erfolgt vorwiegend über die mit dem Rauchgas ausgetragene und anschließend rezirkulierte Flug­ asche als Wärmeträger, wobei der Flugaschemassenstrom ca. 10 bis 15 mal so groß ist wie der Rauchgasmassenstrom.The charged fluidized bed furnace is designed as an expanded, circulating fluidized bed furnace. The combustion temperature within the swirl combustion chambers is 800 to 900 ° C. The heat exchanger 15 for heating the flue gas bypass air mixture and the heat exchangers 16 , 17 of the steam generator system are arranged as a convection heat exchanger directly above the vortex combustion chambers 14 of the vortex combustion chambers 12 , 13 and heated by the flue gas / fly ash mixture flowing through, the Flue gas / fly ash mixture is cooled to approx. 400 to 800 ° C, preferably 600 to 700 ° C. In cyclone separators 18 , the fly ash is largely separated from the flue gas and returned to the vortex combustion chambers via ash recirculation devices 19 for cooling them. The heat transfer from the vortex combustion chambers 14 of the modules 12 , 13 to the heat exchanger 15 , 16 , 17 arranged above the vortex combustion chambers takes place predominantly via the flue gas discharged and then recirculated fly ash as a heat carrier, the fly ash mass flow being about 10 to 15 times is as large as the flue gas mass flow.

Die Strömungsgeschwindigkeit des Rauchgases beträgt inner­ halb der Wirbelbrennkammern bei Vollastbetrieb 1,2 bis 2,0 m/s, vorzugsweise ca. 1,7 m/s (gerechnet als Leerraumge­ schwindigkeit). Die Höhe der Wirbelbrennkammern beträgt etwa 7 m. Die Verbrennungsluft wird in nicht näher darge­ stellter Weise zur Verminderung der Stickoxydemissionen in Primär- und Sekundärluft aufgeteilt, wobei die Primärluft über den unteren Düsenboden und die Sekundärluft über seit­ lich, in 3 bis 4 m oberhalb des Düsenbodens angeordneten Sekundärluft-Düsen, den Wirbelbrennkammern zugeführt wird.The flow rate of the flue gas is internal half of the vortex combustion chambers at full load 1.2 to 2.0 m / s, preferably approx.1.7 m / s (calculated as empty space speed). The height of the vortex combustion chambers is about 7 m. The combustion air is not shown in detail posed way to reduce nitrogen oxide emissions in Primary and secondary air divided, with the primary air over the lower nozzle bottom and the secondary air over since Lich, arranged in 3 to 4 m above the bottom of the nozzle Secondary air nozzles that are fed to the vortex combustion chambers.

Die Wandungen der Wirbelschichtfeuerung 11 bestehen aus gekühlten Flossenrohrwänden, die in nicht näher dargestell­ ter Weise in die Dampferzeugerschaltung integriert werden und zur Vorwärmung oder Verdampfung von Speisewasser dienen. Das vorentstaubte Rauchgas wird in einem Speisewasservor­ wärmer und Vorverdampfer 20 auf 400°C, in einem Rohgas- Reingas-Rekuperativwärmetauscher 21 auf 300°C und in einem Teilstrom-Speisewasservorwärmer 22 auf 250°C abgekühlt. Nach einer hochwirksamen Entstaubung des Rauchgases in einer Schlauchfilteranlage 23 auf einen Reststaubgehalt von weniger als 5 ppm wird das gereinigte Rauchgas in dem Rekuperativwärmetauscher 21 wieder auf 350°C aufgeheizt und anschließend mit der Bypaßluft 5 gemischt.The walls of the fluidized bed furnace 11 consist of cooled fin tube walls, which are integrated in a manner not shown in the manner in the steam generator circuit and are used for preheating or evaporation of feed water. The dedusted flue gas is warmed in a feed water preheater and pre-evaporator 20 to 400 ° C, in a raw gas-clean gas recuperative heat exchanger 21 to 300 ° C and in a partial flow feed water preheater 22 to 250 ° C. After a highly effective dedusting of the flue gas in a bag filter system 23 to a residual dust content of less than 5 ppm, the cleaned flue gas is reheated to 350 ° C. in the recuperative heat exchanger 21 and then mixed with the bypass air 5 .

Das Rauchgas-Bypaßluft-Gemisch 6 wird einem Wärmetauscher 15 zugeführt, dort auf 750 bis 800°C erhitzt und über eine Heißgasleitung 7 der Gasturbine 2 zugeführt. ln der Gastur­ bine 2 wird das Rauchgasgemisch unter Energieabgabe ent­ spannt und mit einer Temperatur von ca. 350°C den Abhitze­ kesseln 35, 34, 31 zugeführt, dort auf 80 bis 100°C abge­ kühlt und über einen Kamin, der in einen Kühlturm 43 inte­ griert ist, an die Atmosphäre abgegeben.The flue gas-bypass air mixture 6 is fed to a heat exchanger 15 , heated there to 750 to 800 ° C. and fed to the gas turbine 2 via a hot gas line 7 . In the gas turbine bine 2 , the flue gas mixture is released with the release of energy and fed to the waste heat 35 , 34 , 31 at a temperature of approx. 350 ° C., cooled there to 80 to 100 ° C. and via a chimney that leads into a cooling tower 43 is integrated into the atmosphere.

Das Kondensatwasser wird mittels einer Kondensatpumpe 30 einem Abhitzekessel 31 und einer mehrstufigen, regenerati­ ven Speisewasservorwärmung 36 zugeführt, dort jeweils auf 150°C vorgewärmt und danach einem Speisewasserbehälter und Entgaser 32 zugeleitet. Mit Speisewassserpumpen 33 wird das Speisewasser auf 280 bar verdichtet und, aufgeteilt in Teilströme, einem Abhitzekessel 34, einer mehrstufigen, regenerativen Hochdruck-Speisewasservorwärmung 37 und einem Rauchgaswärmetauscher 22 zugeführt, dort jeweils auf 250°C vorgewärmt und anschließend in einem Vollstrom-Abhitzekes­ sel 35 weiter auf ca. 290°C vorgewärmt.The condensate water is fed by means of a condensate pump 30 to a waste heat boiler 31 and a multi-stage, regenerative feed water preheater 36 , where it is preheated to 150 ° C. and then fed to a feed water tank and degasser 32 . With feed water pumps 33 , the feed water is compressed to 280 bar and, divided into partial flows, is fed to a waste heat boiler 34 , a multi-stage, regenerative high pressure feed water preheater 37 and a flue gas heat exchanger 22 , where it is preheated to 250 ° C. and then in a full flow waste heat sel 35 further preheated to approx. 290 ° C.

Danach wird das Speisewasser in einem Speisewasservorwärmer und Vorverdampfer 20 weiter vorgewärmt und gegebenfalls teilverdampft und anschließend in einem Verdampfer und Überhitzer 16 vollständig verdampft und überhitzt. Der Frischdampf wird mit einer Temperatur von 540°C und einem Druck von 250 bar einer Hochdruckturbine zugeführt und dort unter Energieabgabe auf 40 bar entspannt. Der Zwischendampf wird in einem Zwischenüberhitzer 17 wieder auf 540°C er­ hitzt, in einer Niederdruckturbine auf 0,05 bar entspannt und in einem Kondensator 41 kondensiert. Die Kondensatwärme wird über einen Kühlkreislauf 42 und einen Kühlturm 43 an die Umgebung abgeführt. Die Dampfturbine 39 hat eine Leistung von 450 MW und treibt einen Generator 40 an.Thereafter, the feed water is preheated in a feed water preheater and pre-evaporator 20 and optionally partially evaporated and then completely evaporated and overheated in an evaporator and superheater 16 . The live steam is fed to a high-pressure turbine at a temperature of 540 ° C and a pressure of 250 bar, where it is released to 40 bar with the release of energy. The intermediate vapor in a reheater 17 again to 540 ° C, it hitzt, expanded in a low pressure turbine to 0.05 bar and condensed in a condenser 41st The heat of condensate is dissipated to the environment via a cooling circuit 42 and a cooling tower 43 . The steam turbine 39 has an output of 450 MW and drives a generator 40 .

Bei Teillastbetrieb wird zunächst nur die Dampfleistung reduziert und dabei der Speisewasserstrom im Bereich der regenerativen Speisewasservorwärmung 36, 37 reduziert, während die Eintrittstemperatur der Gasturbine konstant gehalten wird. Dadurch bleibt der Wirkungsgrad bis zu einer Teillast von etwa 50% nahezu konstant.In the case of part-load operation, only the steam output is initially reduced and the feed water flow in the region of the regenerative feed water preheating 36 , 37 is reduced, while the inlet temperature of the gas turbine is kept constant. This means that the efficiency remains almost constant up to a partial load of around 50%.

Die thermische Leistung des Kombikraftwerkes beträgt 1160 MW (zugeführter Brennstoffstrom, Hu), die abgegebene elektri­ sche Leistung beträgt 490 MW. Der Wirkungsgrad des Kraft­ werks beträgt ca. 42% (netto).The thermal power of the combined cycle power plant is 1160 MW (supplied fuel flow, Hu), the emitted electri power is 490 MW. The efficiency of the force factory is approx. 42% (net).

Der Wirkungsgrad kann weiter auf über 45% gesteigert werden, wenn in der Gasturbinenbrennkammer 25 ein sauberer Zusatzbrennstoff 26 wie Öl, Erdgas oder gereinigtes Kohle­ gas verfeuert wird und so die Turbineneintrittstemperatur weiter angehoben wird. The efficiency can be further increased to over 45% if a clean additional fuel 26 such as oil, natural gas or purified coal gas is fired in the gas turbine combustion chamber 25 and the turbine inlet temperature is thus further increased.

In Fig. 2 ist eine Variante dargestellt, bei der einer gemeinsamen Wirbelbrennkammer 14 zwei Wärmetauscher-Bereiche zugeordnet sind, wobei ein Bereich für die Aufheizung des Rauchgasgemisches und ein zweiter Bereich für Wärmetauscher des Dampferzeugersystems vorgesehen ist. Das Rauchgas wird zunächst mittels einer Trennwandung 51, die zwischen den Wärmetauscher-Bereichen 15 bzw. 16, 17 angebracht ist und durch separate Zyklonabscheider 18 und separate Rauchgaslei­ tungen bis zum Eintritt in den Nachschalt-Wärmetauscher 20 getrennt geführt. In den Rauchgasleitungen zwischen den Zyklonabscheidern 18 und dem Nachschalt-Wärmetauscher 20 befinden sich Drosselklappen 50, mit denen der Rauchgasstrom in diesen Rohrleitungen und damit auch die Aufteilung des Rauchgas-Flugasche-Stromes auf die beiden Wärmetauscher- Bereiche 15 bzw. 16, 17 eingestellt werden kann. Mit Hilfe der einstellbaren Drosselklappen 50 und den sonstigen Ein­ richtungen zur Regelung der Feuerung, kann dann die Wärme­ übertragung zu den einzelnen Wärmetauscher-Bereichen separat eingestellt werden. FIG. 2 shows a variant in which two heat exchanger areas are assigned to a common vortex combustion chamber 14 , one area being provided for heating the flue gas mixture and a second area for heat exchangers of the steam generator system. The flue gas is first by means of a partition 51 , which is attached between the heat exchanger areas 15 and 16 , 17 and separately by separate cyclone separators 18 and Rauchgaslei lines until entry into the secondary heat exchanger 20 . In the flue gas lines between the cyclone separators 18 and the secondary heat exchanger 20 there are throttle valves 50 , with which the flue gas flow in these pipelines and thus also the distribution of the flue gas fly ash flow between the two heat exchanger areas 15 and 16 , 17 are adjusted can. With the help of the adjustable throttle valve 50 and the other devices for controlling the furnace, the heat transfer to the individual heat exchanger areas can then be set separately.

In Fig. 3 ist eine weitere Variante dargestellt, bei der die Wärmetauscher 15, 16, 17 in externen Asche-Fließbett­ kühlern angeordnet und über diese beheizt werden. Dazu wird ca. 850°C heiße Flugasche mit dem Rauchgas aus der Wirbel­ brennkammer ausgetragen, in Rückführzyklonen 18 abgeschie­ den und den Fließbettkühlern als Wärmeträger zugeführt. Die Einstellung der Wärmeleistung erfolgt über Drosselschieber 58 in den Asche-Zufuhrleitungen 57. Nach einer Abkühlung der Asche auf ca. 500°C wird diese in den unteren Bereich der Wirbelbrennkammer, zur Kühlung dieser, zurückgeführt. Das aus der Wirbelbrennkammer mit einer Temperatur von ca. 850°C austretende Rauchgas wird in Nachschalt-Wärmetau­ schern 20, 21, 22 auf ca. 250°C abgekühlt und dann wirksam entstaubt. FIG. 3 shows a further variant in which the heat exchangers 15 , 16 , 17 are arranged in coolers in external ash fluidized beds and are heated by them. For this purpose, approx. 850 ° C hot fly ash with the flue gas is discharged from the vortex combustion chamber, separated off in return cyclones 18 and fed to the fluid bed coolers as heat carriers. The heat output is set via throttle slide 58 in the ash supply lines 57 . After the ash has cooled to approx. 500 ° C, it is returned to the lower area of the vortex combustion chamber for cooling. The flue gas emerging from the vortex combustion chamber with a temperature of approx. 850 ° C. is cooled in secondary heat exchangers 20 , 21 , 22 to approx. 250 ° C. and then effectively dedusted.

In Fig. 4 ist die Ausführungsform eines Wärmetauschers 15 dargestellt, der zur Aufheizung von gereinigtem Rauchgas oder einem Gemisch aus Rauchgas und Bypaßluft dient und direkt oberhalb der Wirbelbrennkammer einer zirkulierenden Wirbelschichtfeuerung angeordnet wird. Der Wärmetauscher 15 in Fig. 4 besteht aus vorwiegend vertikal angeordneten, ca. 6 bis 10 m langen Heizrohren 62 mit einem Durchmesser von ca. 30 bis 50 mm.In Fig. 4 the embodiment of a heat exchanger 15 is shown, which serves to heat cleaned flue gas or a mixture of flue gas and bypass air and is arranged directly above the fluidized bed combustion chamber of a circulating fluidized bed combustion. The heat exchanger 15 in FIG. 4 mainly consists of vertically arranged, approximately 6 to 10 m long heating pipes 62 with a diameter of approximately 30 to 50 mm.

Die vertikal angeordneten Heizrohre 62 münden in ober- und unterhalb der Heizrohre verlaufende, horizontal angeordnete Verteilerrohre 60 und Sammlerrohre 63 mit einem Durchmesser von ca. 150 bis 250 mm. Die Verteilerrohre 60 sind ein­ gangsseitig mit der Rohrleitung 6 für das Rauchgasgemisch verbunden. Die Sammlerrohre 63 sind ausgangsseitig mit der Heißgasleitung 7, die zur Gasturbine führt, verbunden.The vertically arranged heating pipes 62 open into horizontally arranged distribution pipes 60 and collecting pipes 63 with a diameter of approx. 150 to 250 mm running above and below the heating pipes. The distributor pipes 60 are connected on the aisle side to the pipeline 6 for the flue gas mixture. The collector tubes 63 are connected on the output side to the hot gas line 7 , which leads to the gas turbine.

Um den Strömungsquerschnitt des Kessels nicht zu sehr einzu­ engen sind jeweils 2 bis 4 Verteilerrohre 61 und 4 bis 8 Sammlerrohre 63 untereinander zu Rohrgruppen 61, 64 ange­ ordnet. Dabei sind, in diesem Ausführungsbeispiel, jeweils einer Verteilerrohrgruppe 61 zwei Sammlerrohrgruppen 64 zugeordnet. Die Verteiler- und Sammlerrohrgruppen sind dabei nicht direkt übereinander sondern so versetzt zueinander angeordnet, daß sich für jedes Heizrohr etwa eine gleiche Länge und mindestens ein Rohrbogen ergibt.In order not to narrow the flow cross-section of the boiler too closely, 2 to 4 distributor pipes 61 and 4 to 8 header pipes 63 are arranged with one another to form pipe groups 61 , 64 . In this exemplary embodiment, two header pipe groups 64 are assigned to one distributor pipe group 61 . The distributor and collector pipe groups are not directly one above the other but are arranged so that they are offset so that each heating pipe has approximately the same length and at least one pipe bend.

Für einen Wärmetauscher 15 der angegebenen Bauart sind bei einem Kraftwerk mit der im Beispiel angegebenen Leistung von ca. 500 MW etwa 6000 vertikal angeordnete Heizrohre 62 mit einer Länge von etwa 8 m erforderlich, wobei der gesam­ te Wärmetauscher aus Transport- und Fertigungsgründen in ca. 10 einzelne, nebeneinander angeordnete Wärmetauschermo­ dule 65 unterteilt wird. Die einzelnen Wärmetauschermodule 65 werden über Halterungen 66, die mit den Verteilerrohr­ gruppen 61 verbunden sind, als selbsttragende Konstruktion im Kessel aufgehängt. For a heat exchanger 15 of the specified type, approximately 6000 vertically arranged heating pipes 62 with a length of approximately 8 m are required in a power plant with the power of approximately 500 MW specified in the example, the entire heat exchanger being approx. 10 individual, side by side heat exchanger modules 65 is divided. The individual heat exchanger modules 65 are suspended via brackets 66 , which are connected to the manifold groups 61 , as a self-supporting structure in the boiler.

Die Erfindung ist nicht auf das Beschriebene und in den Zeichnungen dargestellte beschränkt. Die gewählten Schal­ tungen lassen eine vielfache Variation und Weiterentwick­ lung zu. Die Entstaubung des Rauchgases kann gegeben­ falls bei höheren Temperaturen erfolgen, was zu einer Vereinfachung bei den Wärmetauschern führen würde, die Module der Wirbelschichtfeuerung können eventuell, insbe­ sondere bei kleineren Anlagen, zusammengefaßt werden.The invention is not based on the described and in the Drawings shown limited. The chosen scarf a variety of variations and further developments lung to. The dedusting of the flue gas can be given if done at higher temperatures, resulting in a Simplification would result in the heat exchangers Modules of fluidized bed combustion can possibly, esp especially in smaller systems.

Das Verfahren zur Aufheizung des Rauchgases und der Bypaß­ luft in einem gemeinsamen, von der Wirbelschichtfeuerung beheizten Wärmetauscher, ist auch für andere aufgeladene Feuerungssysteme geeignet, z.B. für Systeme mit stationärer Wirbelschichtfeuerung. The process of heating the flue gas and the bypass air in a common, from the fluidized bed combustion heated heat exchanger, is also charged for others Suitable firing systems, e.g. for systems with stationary Fluid bed firing.  

  • Bezugszeichenliste:  1 Verdichter
     2 Gasturbine
     3 Generator
     4 Leitung für Verdichterluft
     5 Bypaßleitung für Verdichterluft
     6 Leitung für Rauchgas-Bypaßluft-Gemisch
     7 Heißgasleitung
     8 Zusatzverdichter
     9 Brennstoffzufuhr
    10 Absorptionsmittelzufuhr
    11 druckaufgeladene Wirbelschichtfeuerung
    12 Wirbelschichtfeuerungs-Modul für Gaserhitzer
    13 Wirbelschichtfeuerungs-Modul für Dampferzeugung
    14 Wirbelbrennkammer
    15 Wärmetauscher für Rauchgasgemisch (Gaserhitzer)
    16 Dampferzeuger und Überhitzer
    17 Zwischenüberhitzer
    18 Abscheidezyklon
    19 Flugasche-Rückführung
    20 Speisewasservorwärmer und Vorverdampfer
    21 Rekuperativ-Wärmetauscher
    22 Teilstrom-Speisewasservorwärmer
    23 Feinentstaubung
    24 Leitung für gereinigtes Rauchgas
    25 Gasturbinenbrennkammer
    26 Leitung für Zusatzbrennstoff
    30 Kondensatpumpe
    31 Niederdruck-Teilstrom-Abhitzekessel
    32 Speisewasserbehälter und Entgaser
    33 Speisewasserpumpen
    34 Teilstrom-Abhitzekessel
    35 Vollstrom-Abhitzekessel
    36 regenerative Niederdruck-Speisewasser­ vorwärmung
    37 regenerative Hochdruck-Speisewasser­ vorwärmung
    38 Dampfzuleitung von Entnahmedampf
    39 Dampfturbine
    40 Generator
    41 Kondensator
    42 Kühlkreislauf
    43 Kühlturm mit integriertem Kamin
    45 Druckbehälter
    46 Druckausgleichsleitung
    50 Drosselklappe
    51 Trennwandung
    55 Asche-Fließbettwärmetauscher für Gaserhitzer
    56 Asche-Fließbettwärmetauscher für Dampferzeuger
    57 Aschezuleitung
    58 Drosselschieber
    60 Verteilerrohr
    61 Verteilerrohrgruppe
    62 Heizrohr
    63 Sammlerrohr
    64 Sammlerrohrgruppe
    65 Wärmetauscher-Modul
    66 Halterung    Reference symbol list: 1 compressor
    2 gas turbine
    3 generator
    4 line for compressor air
    5 bypass line for compressor air
    6 Line for flue gas-bypass air mixture
    7 hot gas line
    8 additional compressors
    9 Fuel supply
    10 Absorbent supply
    11 pressure-charged fluidized bed combustion
    12 Fluidized bed firing module for gas heaters
    13 fluidized bed firing module for steam generation
    14 vortex combustion chamber
    15 heat exchanger for flue gas mixture (gas heater)
    16 steam generators and superheaters
    17 reheater
    18 separation cyclone
    19 fly ash return
    20 feed water preheaters and pre-evaporators
    21 Recuperative heat exchangers
    22 partial flow feed water preheaters
    23 Fine dust removal
    24 line for cleaned flue gas
    25 gas turbine combustion chamber
    26 Line for additional fuel
    30 condensate pump
    31 Low pressure partial flow waste heat boiler
    32 feed water tank and degasser
    33 feed water pumps
    34 partial flow waste heat boilers
    35 full-flow waste heat boiler
    36 regenerative low-pressure feed water preheating
    37 regenerative high-pressure feed water preheating
    38 Steam supply of extraction steam
    39 steam turbine
    40 generator
    41 capacitor
    42 Cooling circuit
    43 cooling tower with integrated chimney
    45 pressure vessels
    46 Pressure equalization line
    50 throttle valve
    51 partition
    55 ash fluidized bed heat exchanger for gas heaters
    56 Ash fluid bed heat exchanger for steam generators
    57 Ash feed
    58 throttle valve
    60 manifold
    61 Manifold group
    62 heating tube
    63 collector pipe
    64 collector tube group
    65 heat exchanger module
    66 bracket

Claims (21)

1. Kombiniertes Gas- und Dampfturbinenkraftwerk mit aufgela­ dener Wirbelschichtfeuerung,
  • - mit einer Gasturbinengruppe (1 bis 3) zur Aufladung der Wirbelschichtfeuerung,
  • - mit einem Dampferzeugersystem zum Betreiben einer Dampfturbine (39),
  • - mit einem hochwirksamen Entstaubungssystem (23) im Rauch­ gasstrom nach der Wirbelschichtfeuerung (11) und vor Eintritt des Rauchgases in die Gasturbine (2),
  • - mit einem Abhitzekessel (31, 34, 35) hinter dem Gasturbinen­ austritt zur Nutzung der Restwärme im Rauchgas zur Vorwär­ mung und gegebenfalls Verdampfung von Speisewasser,
1. Combined gas and steam turbine power plant with turbocharged fluidized bed combustion,
  • - with a gas turbine group ( 1 to 3 ) for charging the fluidized bed combustion,
  • - With a steam generator system for operating a steam turbine ( 39 ),
  • - With a highly effective dedusting system ( 23 ) in the flue gas stream after the fluidized bed combustion ( 11 ) and before the flue gas enters the gas turbine ( 2 ),
  • - With a waste heat boiler ( 31 , 34 , 35 ) behind the gas turbines for the use of the residual heat in the flue gas for preheating and possibly evaporation of feed water,
dadurch gekennzeichnet, daß das Rauchgas (24) aus der aufgeladenen Wirbelschichtfeuerung nach einer Feinentstaubung (23) mit der Bypaßluft (5) aus dem Verdichter (1) einer Gasturbine gemischt und das Rauchgasge­ misch (6) anschließend in einem Wärmetauscher (15) aufge­ heizt wird, wobei der Wärmetauscher (15) zur Aufheizung des Rauchgasgemisches oberhalb einer Wirbelbrennkammer (14) der Wirbelschichtfeuerung angeordnet und über ein, diesen Wärme­ tauscher durchströmendes, Rauchgas-Flugasche-Gemisch beheizt wird und wobei der Wärmetransport aus der Wirbelbrennkammer (14) zu diesem Wärmetauscher (15) größerenteils über die, mit dem Rauchgas ausgetragene, Flugasche erfolgt. characterized in that the flue gas ( 24 ) from the charged fluidized bed combustion after fine dedusting ( 23 ) with the bypass air ( 5 ) from the compressor ( 1 ) of a gas turbine and the flue gas mixture ( 6 ) is then heated in a heat exchanger ( 15 ) the heat exchanger ( 15 ) for heating the flue gas mixture is arranged above a fluidized bed combustion chamber ( 14 ) of the fluidized bed furnace and is heated by a flue gas / fly ash mixture flowing through this heat exchanger, and the heat transport from the fluidized bed combustion chamber ( 14 ) to this heat exchanger ( 15 ) largely via the fly ash discharged with the flue gas. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Wärmetauscher (16, 17) des Dampferzeugersystems oberhalb einer Wirbelbrennkammer (14) der Wirbelschichtfeuerung ange­ ordnet und über ein, diese Wärmetauscher durchströmendes, Rauchgas-Flugasche-Gemisch beheizt werden, wobei der Wärme­ transport zu diesen Wärmetauschern (16, 17) größerenteils über die, mit dem Rauchgas ausgetragene, Flugasche erfolgt. 2. The method according to claim 1, characterized in that the heat exchanger ( 16 , 17 ) of the steam generator system above a swirl combustion chamber ( 14 ) of the fluidized bed combustion is arranged and heated by a flow through this heat exchanger, flue gas-fly ash mixture, the heat transport these heat exchangers ( 16 , 17 ) largely via the fly ash discharged with the flue gas. 3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Flugasche im Anschluß an die Durchströmung der, direkt oberhalb einer Wirbelbrennkammer (14) angeordneten Wärmetauscher (15, 16, 17), in Abscheidern (18) größtenteils vom Rauchgas getrennt und in die Wirbelbrennkammer (14), zur Kühlung dieser, zurückgeführt wird.3. The method according to claim 1 and 2, characterized in that the fly ash following the flow through the, directly above a vortex combustion chamber ( 14 ) arranged heat exchanger ( 15 , 16 , 17 ), in separators ( 18 ) largely separated from the flue gas and in the vortex combustion chamber ( 14 ), for cooling this, is returned. 4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Wirbelschichtfeuerung auf einen Druck von 8 bis 16 bar aufgeladen wird und die Strömungsgeschwindigkeit des in vertikaler Richtung strömenden Rauchgases im Bereich der Wirbelbrennkammer (14) 1,0 bis 2,5 m/s, vorzugsweise 1,0 bis 2,0 m/s beträgt (gerechnet als mittlere Leerraumgeschwindig­ keit).4. The method according to claim 1 to 3, characterized in that the fluidized bed combustion is charged to a pressure of 8 to 16 bar and the flow velocity of the flue gas flowing in the vertical direction in the region of the fluidized bed combustion chamber ( 14 ) 1.0 to 2.5 m / s, preferably 1.0 to 2.0 m / s (calculated as the average void speed). 5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die aufgeladene Wirbelschichtfeuerung (11) in mehrere, separat regelbare Module (12, 13) aufgeteilt wird, die der Aufheizung des Rauchgas-Bypaßluft-Gemisches (15) und der Dampferzeugung (16, 17) dienen.5. The method according to claim 1 to 4, characterized in that the charged fluidized bed combustion ( 11 ) is divided into several, separately controllable modules ( 12 , 13 ), the heating of the flue gas-bypass air mixture ( 15 ) and the steam generation ( 16 , 17 ) serve. 6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbrennungsluft für die aufgeladene Wirbelschicht­ feuerung (11) von der Bypaßleitung (5) abgezweigt und den Modulen (12, 13) der Wirbelschichtfeuerung über regelbare Verdichter (8) zugeführt wird.6. The method according to claim 1 to 5, characterized in that the combustion air for the charged fluidized bed combustion ( 11 ) branches off from the bypass line ( 5 ) and the modules ( 12 , 13 ) of the fluidized bed combustion via controllable compressors ( 8 ). 7. Verfahren nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß im Rauchgaspfad hinter dem Flugasche-Abscheider (18) Wärmetauscher des Dampferzeugersystems (20, 22) angeordnet sind.7. The method according to claim 1 to 6, characterized in that in the flue gas path behind the fly ash separator ( 18 ) heat exchanger of the steam generator system ( 20 , 22 ) are arranged. 8. Verfahren nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß im Rauchgaspfad zwischen dem Flugasche-Abscheider (18) und einem Wärmetauscher (22) des Dampferzeugersystems ein Rohgas-Reingas-Rekuperativwärmetauscher (21) zwischenge­ schaltet ist. 8. The method according to claim 1 to 7, characterized in that in the flue gas path between the fly ash separator ( 18 ) and a heat exchanger ( 22 ) of the steam generator system, a raw gas-clean gas recuperative heat exchanger ( 21 ) is interposed. 9. Verfahren nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß einer gemeinsamen Wirbelbrennkammer (14) mehrere Wärme­ tauscher-Bereiche (15 bzw. 16, 17) zugeordnet sind und in den separaten Rauchgasströmen Einrichtungen wie z.B. Drossel­ klappen (50) angeordnet sind, mit denen der Rauchgasmassen­ strom beeinflußt oder eingestellt werden kann (Fig. 2).9. The method according to claim 1 to 8, characterized in that a common vortex combustion chamber ( 14 ) several heat exchanger areas ( 15 and 16 , 17 ) are assigned and in the separate flue gas streams devices such as throttle valve ( 50 ) are arranged, with which the flue gas mass flow can be influenced or adjusted ( Fig. 2). 10. Verfahren nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur innerhalb der Wirbelbrennkammer 700 bis 1100°C, vorzugsweise 800 bis 900°C, die Temperatur des Rauchgas-Flugasche-Gemisches vor Eintritt in die Abscheider (18) 400 bis 800°C, vorzugsweise 600 bis 700°C und die Temperatur des Rauchgases vor der Feinentstaubung (23) 250 bis 450°C beträgt.10. The method according to claim 1 to 9, characterized in that the temperature within the vortex combustion chamber 700 to 1100 ° C, preferably 800 to 900 ° C, the temperature of the flue gas-fly ash mixture before entering the separator ( 18 ) 400 to 800 ° C, preferably 600 to 700 ° C and the temperature of the flue gas before fine dedusting ( 23 ) is 250 to 450 ° C. 11. Kombiniertes Gas- und Dampfturbinenkraftwerk mit aufgeladener Wirbelschichtfeuerung (Fig. 3),
  • - mit einer Gasturbinengruppe (1 bis 3) zur Aufladung der Wirbelschichtfeuerung,
  • - mit einem Dampferzeugersystem zum Betreiben einer Dampfturbine (39),
  • - mit einem hochwirksamen Entstaubungssystem (23) im Rauch­ gasstrom nach der Wirbelschichtfeuerung und vor Eintritt des Rauchgases in die Gasturbine (2),
  • - mit einem Abhitzekessel (31, 34, 35) hinter dem Gasturbinen­ austritt zur Nutzung der Restwärme im Rauchgas zur Vorwär­ mung und gegebenfalls Verdampfung von Speisewasser,
11. Combined gas and steam turbine power plant with charged fluidized bed combustion ( FIG. 3),
  • - with a gas turbine group ( 1 to 3 ) for charging the fluidized bed combustion,
  • - With a steam generator system for operating a steam turbine ( 39 ),
  • - With a highly effective dedusting system ( 23 ) in the flue gas stream after the fluidized bed combustion and before the flue gas enters the gas turbine ( 2 ),
  • - With a waste heat boiler ( 31 , 34 , 35 ) behind the gas turbines for the use of the residual heat in the flue gas for preheating and possibly evaporation of feed water,
dadurch gekennzeichnet, daß das Rauchgas (24) aus der aufgeladenen Wirbelschichtfeuerung nach einer Feinentstaubung (23) mit Bypaßluft (5) aus dem Verdichter (1) einer Gasturbine gemischt und das Rauchgasge­ misch (6) anschließend gemeinsam in einem Wärmetauscher (15) aufgeheizt wird, wobei der Wärmetauscher (15) zur Aufheizung des Rauchgasgemisches in einem Fließbettwärmetauscher (55) angeordnet, und über die aus der Wirbelbrennkammer (14) aus­ getragene und dem Fließbettwärmetauscher zugeführte heiße Flugasche beheizt wird. characterized in that the flue gas ( 24 ) from the charged fluidized bed combustion after fine dedusting ( 23 ) with bypass air ( 5 ) from the compressor ( 1 ) of a gas turbine and the flue gas mixture ( 6 ) is then heated together in a heat exchanger ( 15 ) , wherein the heat exchanger ( 15 ) for heating the flue gas mixture is arranged in a fluidized bed heat exchanger ( 55 ), and is heated via the hot fly ash carried from the fluidized bed combustion chamber ( 14 ) and fed to the fluidized bed heat exchanger. 12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß Wärmetauscher (16, 17) des Dampferzeugersystems in einem Asche-Fließbettwärmetauscher (56) angeordnet und über die, aus der Wirbelbrennkammer (14) ausgetragene und dem Fließ­ bettwärmetauscher zugeführte heiße Flugasche als Wärmeträger beheizt werden.12. The method according to claim 11, characterized in that the heat exchanger ( 16 , 17 ) of the steam generator system is arranged in an ash fluidized bed heat exchanger ( 56 ) and is heated as a heat transfer medium via the hot fly ash discharged from the vortex combustion chamber ( 14 ) and fed to the fluidized bed heat exchanger . 13. Verfahren nach Anspruch 1 bis 12, dadurch gekennzeich­ net, daß die Bypaßluft (5) im Bereich des Vollastbetriebes des Kraftwerks gegen Null zurückgeht.13. The method according to claim 1 to 12, characterized in that the bypass air ( 5 ) in the area of full load operation of the power plant decreases towards zero. 14. Verfahren nach Anspruch 1 bis 12 dadurch gekennzeichnet, daß das Rauchgas-Bypaßluft-Gemisch (7) in einer Brennkammer (25) vor dem Gasturbineneintritt durch Verbrennen eines Zusatzbrennstoffes (26) weiter aufgeheizt wird.14. The method according to claim 1 to 12, characterized in that the flue gas-bypass air mixture ( 7 ) in a combustion chamber ( 25 ) before the gas turbine inlet is further heated by burning an additional fuel ( 26 ). 15. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 14, zur Aufheizung eines Rauchgas-Bypaßluft-Gemisches oder eines sonstigen gasförmi­ gem Mediums in einer aufgeladenen Wirbelschichtfeuerung, bestehend aus vorwiegend vertikal angeordneten, parallel geschalteten Heizrohren (62), die in ober- und unterhalb der Heizrohre angeordnete, horizontal verlaufende Verteiler- und Sammlerrohre (60, 63) münden, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils mehrere Verteiler- und, oder Sammlerrohre (60, 63) übereinander zu Rohrgruppen (61, 64) angeordnet werden.15. An apparatus for performing the method according to one or more of claims 1 to 14, for heating a flue gas-bypass air mixture or other gaseous medium in a charged fluidized bed furnace, consisting of predominantly vertically arranged, parallel-connected heating pipes ( 62 ) Open into horizontal and horizontal distributor and collector pipes ( 60 , 63 ) arranged above and below the heating pipes, characterized in that several distributor and / or collector pipes ( 60 , 63 ) are arranged one above the other to form pipe groups ( 61 , 64 ). 16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die übereinander angeordneten Verteiler- und Sammlerrohr­ gruppen (61, 64) so versetzt zueinander angeordnet werden, daß sich für jedes dazwischen angeordnete Heizrohr eine etwa gleiche Länge und mindestens ein Rohrbogen ergibt.16. The apparatus according to claim 15, characterized in that the stacked manifold and collector pipe groups ( 61 , 64 ) are arranged offset to each other so that there is approximately the same length and at least one pipe bend for each heating pipe arranged therebetween. 17. Vorrichtung nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die vertikal angeordneten Heizrohre längs­ seitig mit Innen- und, oder Außenflossen versehen werden. 17. The apparatus of claim 15 or 16, characterized records that the vertically arranged heating pipes lengthways be provided with inner and outer fins.   18. Kombiniertes Gas- und Dampfturbinenkraftwerk mit aufgeladener Wirbelschichtfeuerung,
  • - mit einer Gasturbinengruppe (1 bis 3) mit der die Wirbel­ schichtfeuerung auf einen Druck von 8 bis 16 bar aufgeladen wird,
  • - mit einem Dampferzeugersystem zum Betreiben einer Dampfturbine (39),
  • - mit einem Abhitzekessel (31, 34, 35) hinter dem Gasturbinen­ austritt zur Nutzung der Restwärme im Rauchgas zur Vorwär­ mung und gegebenfalls Verdampfung von Speisewasser,
18. Combined gas and steam turbine power plant with turbocharged fluidized bed combustion,
  • - With a gas turbine group ( 1 to 3 ) with which the fluidized bed combustion is charged to a pressure of 8 to 16 bar,
  • - With a steam generator system for operating a steam turbine ( 39 ),
  • - With a waste heat boiler ( 31 , 34 , 35 ) behind the gas turbines for the use of the residual heat in the flue gas for preheating and possibly evaporation of feed water,
dadurch gekennzeichnet, daß oberhalb einer Wirbelbrennkammer (14) der aufgeladenen Wirbelschichtfeuerung Konvektionswärmetauscher (15, 16, 17) angeordnet und über das, diese Wärmetauscher durchströmende, Rauchgas-Flugasche-Gemisch beheizt werden, wobei der Wärme­ transport aus der Wirbelbrennkammer zu diesen Wärmetauschern größerenteils über die mit dem Rauchgas ausgetragene Flug­ asche als Wärmeträger erfolgt und wobei die Strömungsge­ schwindigkeit des in vertikaler Richtung in der Wirbelbrenn­ kammer (14) strömenden Rauchgases (gerechnet als mittlere Leerraumgeschwindigkeit) auf 1,0 bis 2,0 m/s beschränkt wird und die Flugasche im Anschluß an die Durchströmung der Wärmetauscher (15, 16, 17) in Abscheidern (18) größtenteils vom Rauchgas getrennt und in die Wirbelbrennkammer zurückgeführt wird.characterized in that convection heat exchangers ( 15 , 16 , 17 ) are arranged above a fluidized bed combustion chamber ( 14 ) of the charged fluidized bed furnace and are heated by the flue gas / fly ash mixture flowing through these heat exchangers, the heat being transported from the fluidized bed combustion chamber to these heat exchangers for the most part the fly ash discharged with the flue gas takes place as a heat transfer medium, and the flow speed of the flue gas flowing in the vertical direction in the swirl combustion chamber ( 14 ) (calculated as mean empty space velocity) is limited to 1.0 to 2.0 m / s and the fly ash following the flow through the heat exchangers ( 15 , 16 , 17 ) in separators ( 18 ) for the most part is separated from the flue gas and returned to the swirl combustion chamber.
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