DE3817713A1 - Kombiniertes gas- und dampfturbinenkraftwerk mit aufgeladener wirbelschichtfeuerung - Google Patents
Kombiniertes gas- und dampfturbinenkraftwerk mit aufgeladener wirbelschichtfeuerungInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Betreiben
eines kombinierten Gas- und Dampfturbinenkraftwerks mit
aufgeladener Wirbelschichtfeuerung und integrierter Kohle
vergasung.
Bei Verfahren zum Betrieb von Gas- und Dampfturbinenkraft
werken mit aufgeladener Wirbelschichtfeuerung in Verbindung
mit einer Aufheizung des gereinigten Rauchgases bzw. eines
Gemisches aus Rauchgas und Bypaßluft in einem Wärmetauscher
(z.B. gem. Hauptanmeldung P 38 01 886) ist die Eintrittstem
peratur des Rauchgases in die Gasturbine aufgrund werkstoff
technischer Probleme auf etwa 800°C begrenzt. Bei anderen
Konzepten, bei denen eine Heißgasreinigung zur Entstaubung
des Rauchgases vorgesehen ist, ergibt sich aufgrund der
feuerungstechnischen Eigenschaften einer Wirbelschichtfeuer
ung eine maximale Turbineneintrittstemperatur von etwa
900°C, wobei dazu geeignete Heißgasentstauber bisher nicht
zur Verfügung stehen. Aufgrund der Begrenzung der Rauchgas-
Turbineneintrittstemperatur auf etwa 800 bis 900°C ergibt
sich ein maximaler Kraftwerkswirkungsgrad von ca. 42 bis
43%. Eine weitere Steigerung des Wirkungsgrades kann er
reicht werden, wenn in einer, der Gasturbine vorgeschalte
ten, Brennkammer ein Zusatzbrennstoff wie Öl, Erdgas oder
Kohlegas verfeuert und so die Turbineneintrittstemperatur
weiter angehoben wird.
Aus der Offenlegungsschrift DE 32 04 672 ist ein Verfahren
bekannt, bei dem eine aufgeladene Wirbelschichtfeuerung zur
Steigerung des Wirkungsgrades mit einer Kohlevergasung kom
biniert ist. Wesentlicher Nachteil dieses Konzeptes ist das
ungelöste Problem der Heißgasentstaubung des Rauchgases aus
der Wirbelschichtfeuerung und des Kohlegases aus der Kohle
vergasung. Bei einer auf über 1000°C angehobenen Turbinen
eintrittstemperatur ergibt sich eine erhöhte Anforderung an
die Reinigung des Rauch- und des Kohlegases, um einen siche
ren Betrieb der Gasturbine zu gewährleisten. Eine dazu
geeignete Heißgasentstaubung steht beim Stand der Technik
nicht zur Verfügung.
Ferner sind verschiedene andere Konzepte für kombinierte
Gas- und Dampfturbinenkraftwerke mit integrierter Kohlever
gasung bekannt. Probleme hierbei bestehen in der Erzielung
eines ausreichenden Wirkungsgrades, insbesondere auch bei
Teillast und in dem Problem, die Einsatzkohle vollständig
umzusetzen. Um einen vollständigen Umsatz der Kohle in der
Kohlevergasung zu erreichen ist i.a. der Einsatz von reinem
Sauerstoff erforderlich. Für die Bereitstellung des Sauer
stoffs ist jedoch eine Luftzerlegungsanlage notwendig, durch
die der Anlagenaufwand erhöht, der Wirkungsgrad durch den
Eigenverbrauch verschlechtert und das Laständerungsverhalten
des Kraftwerks eingeschränkt wird.
Aufgabe der Zusatzerfindung ist es, eine Kohlevergasung so
in ein Kombikraftwerk mit aufgeladener Wirbelschichtfeuerung
zu integrieren, daß ein möglichst hoher Wirkungsgrad erzielt
und die Probleme bei anderen Konzepten mit integrierter
Kohlevergasung vermieden werden.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß entsprechend den Patent
ansprüchen gelöst.
Da eine wirksame und zuverlässige Entstaubung des Rauchgases
bei Temperaturen über 600°C beim Stand der Technik nicht
möglich ist, erfolgt die Feinentstaubung bei einer Tempera
tur von 250 bis 450°C. Bei einer Rauchgastemperatur unter
450°C ist der Einsatz bewährter und hochwirksamer Elektro-
oder Gewebefilter 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 Heiz
flächen im Bereich der Wirbelschichtfeuerung auf ca. 450 bis
800°C abgekühlt und mittels Zyklonabscheidern vorentstaubt.
Nach der Vorentstaubung wird das Rauchgas durch Wärmetau
scher 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. Bei
einer Anhebung der Entstaubungstemperatur auf 350 bis 500°C
können der Rekuperativwärmetauscher und der Speisewasservor
wärmer oder Verdampfer entfallen.
Das gereinigte Rauchgas wird nach der Feinentstaubung mit
der Bypaßluft gemischt und danach in einem Wärmetauscher,
der von der zirkulierenden Wirbelschichtfeuerung beheizt
wird, auf mehr als 700°C vorgewärmt. Anschließend wird das
Rauchgas-Bypaßluft-Gemisch einer Brennkammer zugeführt und
dort durch Verfeuerung von Kohlegas auf die maximal mögliche
Turbineneintrittstemperatur einer Hochtemperatur-Gasturbine
von etwa 1100°C aufgeheizt.
Die Größe der Bypaßluft ist dabei so bemessen, daß sich bei
Vollastbetrieb noch genügend Sauerstoff in dem Rauchgas-
Bypaßluft-Gemisch zur Verfeuerung des Kohlegases befindet.
Die Vorwärmung des Rauchgas-Bypaßluft-Gemisch in einem
Wärmetauscher der aufgeladenen Wirbelschichtfeuerung führt
zu einer Verringerung der erforderlichen Kohlegasmenge und
damit zu einem verringertem Aufwand für die Kohlevergasungs
anlage. Dies führt insgesamt zu einer Verringerung der
Anlagenkosten, da der Aufwand für die Kohlevergasung pro
erzeugter Kohlegasmenge voraussichtlich höher ist als der
vergleichbare Aufwand für die Vorwärmung des Rauchgas-Bypaß
luft-Gemisches in der aufgeladenen Wirbelschichtfeuerung.
Durch die Kombination einer Kohlevergasung mit einer Feuer
ung ergibt sich zudem die Möglichkeit, die Kohle bei Einsatz
von Luft als Vergasungsmittel nur teilweise zu vergasen und
den Vergasungsrückstand in der Feuerung umzusetzen. Dadurch
kann eine zur vollständigen Vergasung i.a. notwendige
Sauerstofferzeugung vermieden werden.
Als Feuerungssystem wird eine zirkulierende, druckaufgela
dene Wirbelschichtfeuerung eingesetzt, die zur Verfeuerung
der feinkörnigen Vergasungsrückstände besser geeignet ist
als andere Feuerungssysteme. Der Wärmetauscher zur Aufhei
zung des Rauchgasgemisches wird ebenso wie Wärmetauscher des
Dampferzeugersystems, oberhalb der Wirbelbrennkammer der
zirkulierenden Wirbelschichtfeuerung angeordnet und über das
durchströmende Rauchgas-Flugasche-Gemisch beheizt. Dabei
erfolgt die Wärmeübertragung vorwiegend über die mit dem
Rauchgas ausgetragene und anschließend rezirkulierte Flug
asche als Wärmeträger.
Zur Kohlevergasung eignet sich vorzugsweise eine Kohleteil
vergasung, die nach dem Flugstrom- oder Wirbelschichtverfah
ren arbeitet. Die Kohle wird dabei unter Einsatz von ver
dichteter Luft und gegebenenfalls Dampf als Vergasungsmittel
zu ca. 50 bis 80% teilvergast. Die Vergasungsluft wird dem
Verdichter der Gasturbine entnommen und der Kohlevergasung
über einen Zusatzverdichter zugeführt, der Vergasungsdampf
kann der Dampfturbine entnommen werden. Gegebenenfalls ist es
sinnvoll, auch die Vergasungsluft in einem Wärmetauscher der
aufgeladenen Wirbelschichtfeuerung vorzuwärmen, um den Ver
gasungsumsatz der eingesetzen Kohle und den Brennwert des
erzeugten Kohlegases zu verbessern.
Die Entschwefelung des Kohlegases kann entweder in einer
üblichen Niedertemperatur-Schwefelwäsche oder in einer Heiß
gasentschwefelungsanlage erfolgen. Bei einer Heißgasent
schwefelung wird der Schwefelwasserstoff im Kohlegas in
einem Wirbelschichtreaktor bei einer Temperatur von ca. 700-900°C
an einen Absorbenten, vorzugsweise Kalzium, gebunden.
Der Vorteil einer Heißgasentschwefelung im Vergleich zu
einer nassen Schwefelwäsche, die bei Temperaturen unter 100°C
arbeitet, liegt in dem deutlich geringeren Eigenverbrauch
und geringeren Wärme- und Massenstromverlust, da im gesamten
Gasreinigungsverfahren kein Wasserdampf auskondensiert.
Der Feinstaub im Kohlegas wird zusammen mit dem restlichen
Feinkoks in einem Schlauch- oder Elektrofilter bei einer
Temperatur von ca. 250°C abgeschieden und ebenfalls der
Wirbelschichtfeuerung zugeführt. Da die Chloride und Fluo
ride in der Heißgasentschwefelung wegen der relativ hohen
Temperaturen voraussichtlich nur unzureichend eingebunden
werden, können diese Schadgase in einem zusätzlichem Wirbel
schichtreaktor nach dem Trockenabsorptionsverfahren durch
Zugabe von Kalk bei einer Temperatur von ca. 250°C abge
schieden werden.
Beim Betreiben einer Kohlevergasung ergibt sich durch die
notwendige Abkühlung des Rohgases eine relativ große Ab
wärmemenge, die in den Kraftwerksprozeß eingebunden werden
muß. Für die Wirtschaftlichkeit des Kraftwerks ist eine
wirkungsgradgünstige Nutzung dieser Abwärmemenge von wesent
licher Bedeutung.
Üblicherweise wird in bisherigen Konzepten die Abwärme im
Kohlegas zur Erzeugung von Hochdruckdampf genutzt, der dann
gemeinsam mit Dampf aus dem Abhitzekessel oder der Feuerung
in einer Dampfturbine entspannt wird. Dabei ergeben sich
Probleme durch eine hohe thermische und mechanische Belas
tung der Heizrohre infolge eines relativ guten Wärmeüber
gangs im Bereich Rohgas-Heizrohr und eines weniger günstigen
Wärmeübergangs im Bereich Heizrohr-Dampf, der zu einer rela
tiv hohen Heizrohrtemperatur führt. Zudem ergibt sich für
die Heizrohre aufgrund der chemischen Zusammensetzung des
Rohgases eine erhöhte Korrosions- und Werkstoffzersetzungs-
Gefahr, die mit steigender Rohrwandtemperatur zunimmt.
Zur Verminderung dieser Probleme und zur Erzielung eines
guten Wirkungsgrades wird deshalb bei diesem Konzept dieser
Teil der Abwärme erfindungsgemäß mit Hilfe eines Wärmeüber
tragungskreislaufes mit einem flüssigem Wärmeträger in den
Dampfprozeß eingebunden und dabei zusammen mit Wärme aus
der Wirbelschichtfeuerung zur Überhitzung und/oder Zwischen
überhitzung des Dampfes eingesetzt. Die Wärmetauscher zur
Aufheizung des flüssigen Wärmeträgers werden dabei so in
Reihe geschaltet, daß der flüssige Wärmeträger zunächst in
der Kohlevergasung vorgewärmt und anschließend in einem
Wärmetauscher der aufgeladenen Wirbelschichtfeuerung weiter
auf die Vorlauftemperatur von etwa 600°C aufgeheizt wird.
Aufgrund dieser Reihenschaltung und aufgrund des guten
Wärmeüberganges des flüssigen Wärmeträgers kann die maximale
Rohrwandtemperatur der Heizrohre in den Wärmetauschern der
Kohlevergasung auf ca. 500°C begrenzt und dadurch die Gefahr
der Hochtemperaturkorrosion deutlich gemindert werden. Zudem
ergibt sich aufgrund des geringen Betriebsdruckes des Wärme
übertragungskreislaufes, des relativ geringen Volumenstromes
und des Wegfalls von Einrichtungen zur Dampftemperaturregel
ung ein vereinfachter Aufbau dieser Wärmetauscher im Bereich
der Kohlevergasung.
In einem Rohgas-Reingas-Wärmetauscher wird das Kohlegas
weiter auf ca. 300°C und in einem Speisewasservorwärmer,
Verdampfer oder Wassereinspritzkühler weiter auf ca. 250°C
abgekühlt. Das Reingas wird nach der Feinentstaubung und der
Abscheidung verschiedener Schadgase nachverdichtet, dann in
dem Rohgas-Reingas-Wärmetauscher wieder auf ca. 400°C aufge
heizt und anschließend in der Gasturbinenbrennkammer ver
feuert.
Durch den Einsatz eines Wärmeübertragungskreislaufes ist es
möglich, die Abwärme aus der Rohgaskühlung auf einem höherem
Temperaturniveau zu nutzen und optimaler in den Gesamtpro
zeß zu integrieren als bei der direkten Erzeugung von
Hochdruckdampf, wodurch sich eine deutliche Verbesserung des
Wirkungsgrades ergibt.
Ein wesentlicher Vorteil des Gesamtkonzeptes besteht darin,
daß durch die Kombination einer Kohleteilvergasung mit einer
aufgeladenen Wirbelschichtfeuerung im Vergleich zu anderen
Konzepten ein besonders guter Wirkungsgrad erreichbar ist,
wobei die Kohlevergasung aufgrund der Auslegung als Teilver
gasung einfach in das Kraftwerk integrierbar ist und auf
grund der Vorwärmung des Rauchgasgemisches in der Wirbel
schichtfeuerung für eine relativ kleine Leistung ausgelegt
werden kann. Als Brennstoff sind neben Kohle auch andere
Festbrennstoffe, wie z.B. Biomassen geeignet.
Anhand eines Ausführungsbeispiels wird die Erfindung näher
erläutert. Das Kombikraftwerk besteht im wesentlichem aus
einer Gasturbinengruppe 1 bis 3, einer aufgeladenen Wirbel
schichtfeuerung 8 bis 23, einer Kohlevergasungsanlage 50 bis
66 und einem Dampfturbinenprozeß 30 bis 41.
Mit Hilfe eines Verdichters 1, der mit einer Gasturbine 2
und einem Synchrongenerator 3 über eine Welle gekoppelt ist,
wird angesaugte Luft auf 15 bar verdichtet und einer aufge
ladenen Wirbelschichtfeuerung 11 zugeführt. Die Gasturbine
1, 2 ist eine modifizierte Seriengasturbine mit einer Turbi
neneintrittstemperatur von ca. 1100°C und einer Leistung von
150 MW. Die vom Verdichter angesaugte Luftmenge beträgt 500 kg/s,
der Abgasmassenstrom beträgt ca. 530 kg/s. Die Gastur
bine wird über Rohrleitungen 4, 7 mit der aufgeladenen
Wirbelschichtfeuerung verbunden.
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 Vollastbe
reich etwa die Hälfte der Verdichterluft der Wirbelschicht
feuerung als Verbrennungsluft zugeführt wird. Die Wirbel
schichtfeuerung wird mit gemahlener Kohle 9 bzw. 65, mit den
Vergasungsrückständen 66 und zur Einbindung des Schwefeldio
xyds mit Kalkstein 10 beschickt.
Die aufgeladene Wirbelschichtfeuerung ist ausgelegt als
expandierte, zirkulierende Wirbelschichtfeuerung mit einer
Verbrennungstemperatur von 800 bis 900°C. Der Wärmetauscher
15 zur Aufheizung des Rauchgas-Bypaßluft-Gemisches wird
ebenso wie der Wärmetauscher 16 des Dampferzeugersystems und
der Wärmetauscher 72 des Wärmeübertragungskreislaufes als
Konvektionswärmetauscher direkt oberhalb der Wirbelbrennkam
mern 14 angeordnet und über das durchströmende Rauchgas-
Flugasche-Gemisch beheizt, wobei das Rauchgas-Flugasche-
Gemisch auf ca. 600 bis 700°C abkühlt wird. Die Wärmeüber
tragung erfolgt dabei vorwiegend über die mit dem Rauchgas
ausgetragene Flugasche als Wärmeträger. In Zyklonabscheidern
18 wird die Flugasche größtenteils vom Rauchgas getrennt und
über Asche-Rückführeinrichtungen 19 in die Wirbelbrennkam
mern, zur Kühlung dieser, zurückgeführt. Die Strömungsge
schwindigkeit des Rauchgases beträgt innerhalb der Wirbel
brennkammern 1,0 bis 2,0 m/s, vorzugsweise ca. 1,5 m/s
(gerechnet als Leerraumgeschwindigkeit).
Das vorentstaubte Rauchgas wird in einem 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 27 wieder auf 350°C
aufgeheizt und anschließend mit der Bypaßluft 5 gemischt.
Das Rauchgas-Bypaßluft-Gemisch 6 wird einem Wärmetauscher 75
zugeführt, dort auf 750 bis 800°C vorgewärmt, dann über eine
Heißgasleitung 7 der Gasturbinenbrennkammer 25 zugeführt und
dort durch Verfeuern von Kohlegas 26 weiter auf 1100°C er
hitzt. In der Gasturbine 2 wird das Rauchgasgemisch
unter Energieabgabe entspannt und mit einer Temperatur von
ca. 530°C den Abhitzekesseln 35, 34, 31 zugeführt, dort auf
80 bis 100°C abgekühlt und über einen Kamin, der in einen
Kühlturm 43 integriert ist, an die Atmosphäre abgegeben.
Die Kohleteilvergasung 50 arbeitet nach dem Verfahrensprin
zip der zirkulierenden Wirbelschicht. Die Vergasungsluft für
die Kohlevergasung wird von der Verdichterluftleitung 4
abgezweigt, in einem Verdichter 64 um 2 bar auf ca. 17 bar
nachverdichtet und über eine Heißgasleitung 62 dem Verga
sungsreaktor 50 zugeführt.
Die zugeführte Kohle wird in dem Wirbelschichtreaktor mit
Hilfe der Vergasungsluft 62 und gegebenfalls Dampf 63 bei
einer Temperatur von ca. 1100°C zu ca. 70% teilvergast. Der
Vergasungsrückstand 66, bestehend aus Feinkoks und Asche,
wird aus dem Vergasungsreaktor abgezogen und der Wirbel
schichtfeuerung zur vollständigen Verbrennung zugeführt.
Nach einer Vorentstaubung in einem Rückführzyklon 51 wird
das Kohlegas in einem Wärmetauscher 52 auf 800°C abgekühIt
und dann in einem Wirbelschichtreaktor 53 durch Zugabe von
Kalkstein 54 entschwefelt. Das sich bei der Entschwefelung
bildende Kalziumsulfid (CaS) wird zusammen mit dem nicht
umgesetztem Kalziumoxyd (CaO) aus dem Wirbelschichtreaktor
über eine Leitung 55 abgezogen und zusammen mit dem Verga
sungsrückstand der Wirbelschichtfeuerung zugeführt, wo das
Kalziumsulfid unter Energieabgabe zu Kalziumsulfat (CaSO4)
aufoxidiert wird. Das Kalziumoxyd dient in der Wirbel
schichtfeuerung zur Einbindung von Schwefeldioxyd.
Das Rohgas wird in einem weiterem Konvektionswärmetauscher
56, einem Rohgas-Reingas-Wärmetauscher 57 und einem Wärme
tauscher 58 zur Speisewasservorwärmung auf 250°C abgekühlt.
In einer Filteranlage 59 wird der restliche Feinkoks und
andere Feinstäube abgeschieden und ebenfalls der Wirbel
schichtfeuerung zugeführt. In einer weiteren Gasreinigungs
stufe 60 werden Chloride und Fluoride abgeschieden. Das
Reingas wird in einem regelbarem Verdichter 67 nachverdich
tet, in dem Rohgas-Reingas-Wärmetauscher 57 wieder auf 450°C
aufgeheizt und anschließend in der Gasturbinenbrennkammer 25
verfeuert.
Die bei der Rohgaskühlung anfallende Wärme wird größtenteiIs
mit Hilfe eines Wärmeübertragungskreislaufes 70 mit flüssi
gem Natrium als Wärmeträger zusammen mit Wärme aus der
Wirbelschichtfeuerung in den Dampfprozeß eingebunden. Dazu
wird das Natrium mittels einer Umlaufpumpe 71 zu den paral
lel geschalteten Wärmetauschern 52, 56 der Rohgaskühlung
gefördert, dort auf ca. 480°C vorgewärmt und danach in einem
Wärmetauscher 72 der Wirbelschichtfeuerung weiter auf 580°C
erhitzt. Anschließend wird das Natrium den Wärmetauschern
73, 74 zugeführt, die zur Überhitzung und Zwischenüberhit
zung des Dampfes dienen und dabei unter Energieabgabe wieder
auf 400°C abgekühlt.
Das Kondensatwasser wird mittels einer Kondensatpumpe 30
einem Abhitzekessel 31 und einer mehrstufigen, regenerativen
Speisewasservorwärmung 36 zugeführt, dort jeweils auf 150°C
vorgewärmt und danach einem Speisewasserbehälter und Entga
ser 32 zugeleitet. Mit Speisewassserpumpen 33 wird das Spei
sewasser auf 280 bar verdichtet und, aufgeteilt in Teilströ
me, einem Abhitzekessel 34, einer mehrstufigen, regenerati
ven Hochdruck-Speisewasservorwärmung 37, einem Rauchgaswär
metauscher 22 und einem Kohlegaswärmetauscher 58 zugeführt,
dort jeweils auf 250°C vorgewärmt und anschließend in einem
Vollstrom-Abhitzekessel 35 weiter vorgewärmt und teilweise
verdampft.
Danach wird das Wasser-Dampf-Gemisch in einem Vorverdampfer
20 weiter verdampft und anschließend in einem Verdampfer und
Überhitzer 16 vollständig verdampft und teilweise überhitzt.
In einem Wärmetauscher 73, der über den Natriumkreislauf 70
beheizt wird, wird der Dampf weiter überhitzt und dann mit
einer Temperatur von 540°C und einem Druck von 250 bar einer
Hochdruckturbine zugeführt und in dieser unter Energieabgabe
auf 40 bar entspannt. Der Zwischendampf wird in einem Zwi
schenüberhitzer 74, der ebenfalls über den Natriumkreislauf
beheizt wird, wieder auf 540°C erhitzt, in einer Nieder
druckturbine auf 0,05 bar entspannt und in einem Kondensator
47 kondensiert. Die Dampfturbine 39 hat eine Leistung von
350 MW und treibt einen Generator 40 an.
Die thermische Leistung des Kombikraftwerkes beträgt 1000 MW
(zugeführter Brennstoffstrom), die abgegebene elektrische
Leistung beträgt 455 MW. Der Wirkungsgrad beträgt 45,5%.
Bei Teillastbetrieb wird zunächst nur die Dampfleistung
reduziert und dabei der Speisewasserstrom durch die dampfbe
heizte Speisewasservorwärmung reduziert. Dabei steigt bis zu
einer Teillast von 70% der Wirkungsgrad zunächst noch auf
über 46% an, so daß sich das Kraftwerk auch gut für den
Teillastbetrieb eignet.
Claims (9)
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 (37, 34, 35) hinter dem Gasturbinen austritt zur Nutzung der Restwärme im Rauchgas zur Vorwär mung und gegebenfalls Verdampfung von Speisewasser,
- - mit einer Vergasungsanlage (50 bis 66) zur Vergasung eines festen Brennstoffes,
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 Rauch
gas-Bypaßluft-Gemisch (6) danach in einem Wärmetauscher (15)
vorgewärmt und anschließend in einer Brennkammer (25) durch
Verfeuern von Brenngas (26) aus der Vergasungsanlage (50 bis
66) weiter aufgeheizt wird, wobei der Wärmetauscher (15) zur
Aufheizung des Rauchgasgemisches oberhalb einer Wirbelbrenn
kammer (14) der aufgeladenen Wirbelschichtfeuerung angeord
net wird und der Wärmetransport aus der Wirbelbrennkammer
(14) zu diesem Wärmetauscher (15) größerenteils über die,
mit dem Rauchgas ausgetragene Flugasche als Wärmeträger
erfolgt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
das Brenngas in der Vergasungsanlage (50 bis 66) dadurch
erzeugt wird, daß fester Brennstoff zu mindestens 50% teil
vergast wird, wobei die festen Vergasungsrückstände in der
aufgeladenen Wirbelschichtfeuerung (11) verbrannt werden.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß
die Entschwefelung des Brenngases in einem Wirbelschicht
reaktor (53) bei 750 bis 950°C durch Zugabe eines kalzium
haltigen Absorbenten erfolgt und das beladene Absorbent der
aufgeladenen Wirbelschichtfeuerung (11) zugeführt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,
daß zumindest ein Teil der bei der Kühlung des Rohgases in
der Vergasung anfallenden Abwärme mit Hilfe eines Wärmeüber
tragungskreislaufes (70) mit einem flüssigem Wärmeträgerme
dium auf Überhitzer (73) und/oder Zwischenüberhitzer (74)
des Dampfprozesses übertragen wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß
die Wärmetauscher (52, 56, 72) zur Aufheizung des flüssigen
Wärmeträgers derart in Reihe geschaltet werden, daß das
flüssige Wärmeträgermedium zuerst in Wärmetauschern (52, 56)
der Kohlevergasung vorgewärmt und anschließend in mindestens
einem Wärmetauscher (72) der aufgeladenen Wirbelschicht
feuerung weiter aufgeheizt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet,
daß Wärmetauscher (16) des Dampferzeugersystems und/oder
Wärmetauscher (72) des Wärmeübertragungskreislaufes oberhalb
einer Wirbelbrennkammer (14) der Wirbelschichtfeuerung ange
ordnet werden und der Wärmetransport aus der Wirbelbrennkam
mer zu diesen Wärmetauschern (16, 72) größerenteils über die
mit dem Rauchgas ausgetragene Flugasche als Wärmeträger
erfolgt.
7. Verfahren nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet,
daß die Wirbelschichtfeuerung auf einen Druck von 8 bis 20
bar aufgeladen wird und die Strömungsgeschwindigkeit des in
vertikaler Richtung strömenden Rauchgases im Bereich der
Wirbelbrennkammern (14) 1,0 bis 2,0 m/s beträgt (gerechnet
als mittlere Leerraumgeschwindigkeit).
8. Verfahren nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet,
daß die Temperatur innerhalb der Wirbelbrennkammern 700 bis
1100°C, vorzugsweise 800 bis 900°C, innerhalb des Verga
sungsreaktors 800 bis 1500°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 und des Kohlegases vor der Feinentstaubung (23)
250 bis 450°C beträgt.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19883817713 DE3817713A1 (de) | 1988-01-22 | 1988-05-25 | Kombiniertes gas- und dampfturbinenkraftwerk mit aufgeladener wirbelschichtfeuerung |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19883801886 DE3801886A1 (de) | 1987-01-23 | 1988-01-22 | Kombiniertes gas- und dampfturbinenkraftwerk mit aufgeladener wirbelschichtfeuerung |
DE19883817713 DE3817713A1 (de) | 1988-01-22 | 1988-05-25 | Kombiniertes gas- und dampfturbinenkraftwerk mit aufgeladener wirbelschichtfeuerung |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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ID=25864186
Family Applications (1)
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DE19883817713 Ceased DE3817713A1 (de) | 1988-01-22 | 1988-05-25 | Kombiniertes gas- und dampfturbinenkraftwerk mit aufgeladener wirbelschichtfeuerung |
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DE (1) | DE3817713A1 (de) |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3924615A1 (de) * | 1989-07-26 | 1991-01-31 | Babcock Werke Ag | Kombinierter gas/dampfturbinen-prozess |
WO1996036791A1 (en) * | 1995-05-19 | 1996-11-21 | Nykomb Synergetics Technology Holding Ab | Method and apparatus for power generation based on char |
EP0794320A1 (de) * | 1996-03-08 | 1997-09-10 | Österreichische Elektrizitätswirtschafts-Aktiengesellschaft | Vorrichtung und Verfahren zur Energieerzeugung |
DE19936655A1 (de) * | 1999-08-04 | 2001-02-15 | Abb Alstom Power Ch Ag | Gasturbinenanlage mit Brennstoffvorwärmung sowie Kombikraftwerk mit einer solchen Gasturbinenanlage |
FR2983901A1 (fr) * | 2011-12-08 | 2013-06-14 | Pyraine | Installation thermique de production d' electricite |
CN106050338A (zh) * | 2016-07-05 | 2016-10-26 | 北京中智信息技术股份有限公司 | 余热智能自适应涡轮发电系统 |
-
1988
- 1988-05-25 DE DE19883817713 patent/DE3817713A1/de not_active Ceased
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