DE3882794T2

DE3882794T2 - Wärmewiedergewinnungskessel vom Zwischenüberhitzertyp und diesen verwendende Krafterzeugungsanlage.

Info

Publication number: DE3882794T2
Application number: DE88303982T
Authority: DE
Inventors: Tadao Arakawa; Tsuguo Hashimoto; Akihiro Kawauchi
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1987-05-06
Filing date: 1988-05-03
Publication date: 1993-11-11
Anticipated expiration: 2008-05-04
Also published as: CN88102634A; EP0290220A1; US4858562A; DE3882794D1; JPH0718525B2; CN1008655B; EP0290220B1; JPS63273701A

Description

Die Erfindung betrifft eine kombinierte Krafterzeugungsanlage, auch Kombinationskraftwerk genannt, das eine Gasturbineneinrichtung, eine Kesseleinrichtung zur Abwärmerückgewinnung, ein Dampfturbinensystem und eine Generatoreinrichtung kombiniert, und spezieller betrifft sie ein Kombinationskraftwerk mit Zwischenüberhitzung, bei dem ein Zwischenüberhitzungskreis für das Dampfturbinensystem Verwendung findet.
Im Vergleich zu einem üblichen thermischen Kraftwerk ist ein Kombinationskraftwerk, das eine Gasturbineneinrichtung enthält, dazu in der Lage, Belastungsänderungen sowie das Hochfahren und Anhalten schnell und wirkungsvoll vorzunehmen. Um ein derartiges Kombinationskraftwerk wirkungsvoller zu betreiben, wird so vorgegangen, daß es mit einem Überhitzungskreis verwendet wird. D. h., daß nicht nur ein Verdampfer und Überhitzer, sondern auch ein Zwischenüberhitzer in den Abwärmerückgewinnungskessel eingeschlossen wird, der thermische Energie aus dem Abgas der Gasturbineneinrichtung rückgewinnt und Dampf erzeugt. Der im Verdampfer erzeugte Dampf wird im Überhitzer zu überhitztem Dampf erhitzt, der in die Hochdruckturbine eingeleitet wird. Der überhitzte Dampf wirkt auf die Hochdruckturbine und wird danach von dieser ausgestoßen. Der von der Hochdruckturbine ausgestoßene Dampf wird durch den Zwischenerhitzer in der Zwischenerhitzerkesseleinrichtung zu Dampf hoher Temperatur erwärmt, der in die Zwischen- oder Niederdruckturbine einzuleiten ist. Der Zwischenüberhitzungskreis ist von guter Wirkung beim Verbessern des Wirkungsgrads eines Kombinationskraftwerks bei dem die Verbrennungstemperatur in der Gasturbineneinrichtung hoch ist. Ein Koinbinationskraftwerk vom Zwischenüberhitzertyp kann einen höheren Wirkungsgrad erzielen als ein herkömmliches Kombinationskraftwerk, z. B. ein solches mit einem Mehrdruckturbinensystem.
Ein Abwärmerückgewinnungskessel in einem Kombinationskraftwerk vom Zwischenüberhitzertyp ist z. B. in JP-A-61-289201 offenbart. Bei einem derartigen Rückgewinnungskessel wird das Abgas aus der Gasturbineneinrichtung einmal in zwei Ströme aufgeteilt. Im einen Strom sind ein Sekundärüberhitzer und ein Primärzwischenüberhitzer in dieser Reihenfolge in Richtung des Stroms angeordnet. Im anderen Strom sind dagegen ein Sekundärzwischenüberhitzer und ein Primärüberhitzer in dieser Reihenfolge im Strom angeordnet. Eine Verdampfereinrichtung ist in einem Kombinationsabgasstrom angeordnet, der durch Integration der aufgeteilten Abgasströme gebildet wird. Der in der Verdampfereinrichtung erzeugte Dampf strömt durch den Sekundärüberhitzer, den Primärüberhitzer, die Hochdruckturbineneinrichtung, den Sekundärzwischenüberhitzer, den Primärzwischenüberhitzer und die Mitteldruck/Niederdruck-Turbineneinrichtung.
Bei einem solchen Abwärmerückgewinnungskessel aus dem Stand der Technik treten die folgenden Nachteile auf.
Zunächst besteht, da die Änderung der Temperatur des dem Wärmeaustausch in den Überhitzern und Zwischenüberhitzern unterzogenen Abgases nicht berücksichtigt wird, ein Unterschied zwischen den Abgastemperaturen in den jeweiligen aufgetrennten Abgasströmen. Demgemäß unterscheiden sich die Dampfmengen voneinander, die in den jeweiligen Verdampfern erzeugt werden, die an der stromabwärtigen Seite der Überhitzer und der Zwischenüberhitzer angeordnet sind. Um die Temperatur des Abgases, das in einem der aufgetrennten Abgasströme floß, mit derjenigen des Gases im anderen Strom zur Übereinstimmung zu bringen, ist es erforderlich, die Verteilung der thermischen Belastung der jeweiligen Überhitzer und der Zwischenüberhitzer, abhängig von der Temperaturdifferenz, zu verändern. Jedoch ist es tatsächlich unmöglich, diese Verteilung im gesamten Lastbereich richtig zu ändern.
Zweitens ist es bei einer kombinierten Anlage, in der Wärme aus dem Abgas von der Gasturbineneinrichtung rückgewonnen wird und in der Dampf mit derartiger rückgewonnener Wärme erzeugt wird, was sich von einer thermischen Anlage (z. B. einer Dampfmaschinenanlage) unterscheidet, schwierig, die Temperatur und den Druck des Dampfes auf hohen Werten zu halten. Ferner neigt der Dampf dazu, leicht naß zu werden, nachdem er in der Dampfturbine Arbeit verrichtet hat.
Insbesondere weist eine Turbine vom Zwischenüberhitzertyp thermodynamische Nachteile auf, wie auch Probleme mit Erosion, die in der Endstufe der Dampfturbine aufgrund der dortigen Feuchtigkeit hervorgerufen wird. Ferner nimmt bei Teillastbetrieb der Gasturbine die Temperatur des Abgases ab. Eine solche Abnahme übt schlechte Einflüsse auf den obigen Nachteil aus.
JP-A-58-167811 offenbart eine kombinierte Anlage mit einer Gasturbineneinheit; einem Wärmerückgewinnungskessel, der Wärme aus dem von der Gasturbineneinheit erzeugten Abgas rückgewinnt; einem Dampfturbinensystem, das mit Dampf betrieben wird, wie er vom Wärmerückgewinnungskessel geliefert wird, der Niedertemperaturdampf und Hochtemperaturdampf erzeugt; und einem Verflüssiger, der den Dampf aus dem Dampfturbinensystem kondensiert. Die Oberbegriffe der Ansprüche 1 und 5 der vorliegenden Anmeldung entsprechen der Lehre dieses Dokuments.
EP-0 129 167 offenbart eine andere kombinierte Anlage mit einem Kohlevergasungsofen zum Erzeugen von Gas, der Hochdruck- und Niederdruckdampferzeuger zum Rückgewinnen von Wärme aus der Ofenwand aufweist; einer Gasturbine, die vom Gas aus dem Ofen betrieben wird; einem Wärmerückgewinnungskessel zum weiteren Rückgewinnen von Wärme aus dem Abgas der Gasturbine durch den Dampf aus den Hochdruck- und Niederdruck-Dampfgeneratoren; ein Dampfturbinensystem, das vom Dampf getrieben wird, wie er vom Hochdruck- und vom Niederdruck-Dampfgenerator geliefert wird und im Kessel zwischenerhitzt wird; und einem Verflüssiger, der den Dampf aus dem Dampfturbinensystem kondensiert.
Erfindungsgemäß wird ein Kraftwerk angegeben, mit:
- einer Gasturbineneinrichtung GT;
- einem Abwärmerückgewinnungskessel, in dem ein Wärmeaustausch zwischen Speisewasser und Abgas aus der Gasturbineneinrichtung erfolgt, um Dampf zu erzeugen;
- einem Dampfturbinensystem mit einer Hochdruckturbineneinrichtung (HPT) und einer Zwischenüberhitzerturbineneinrichtung (MPT, LPT), denen beiden der vom Abwärmerückgewinnungskessel gelieferte Dampf zugeführt wird;
- einer vom Dampfturbinensystem angetriebenen Generatoreinrichtung (G); und
- einer Verflüssigungseinrichtung zum Verflüssigen von Dampf aus dem Dampfturbinensystem in Kondensat und zum Zuführen des Kondensats zum Abwärmerückgewinnungskessel als Speisewasser; wobei
- der Abwärmerückgewinnungskessel einen Sekundärzwischenüberhitzer, einen Überhitzer, einen Primärzwischenüberhitzer zum Aufheizen von dem Sekundärzwischenüberhitzer zuzuführendem Dampf und einen Verdampfer aufweist, um Speisewasser aus der Verflüssigungseinrichtung in dem Überhitzer zuzuführenden Dampf zu verdampfen, die der Reihe nach angeordnet sind, wobei der Sekundärzwischenüberhitzer ganz vorne hinsichtlich der Strömung des Abgases liegt, und daß der im Überhitzer erzeugte Dampf in die Hochdruckturbineneinrichtung eingeleitet wird, und im Sekundärzwischenüberhitzer erzeugter Dampf in die Zwischenüberhitzerturbineneinrichtung eingeleitet wird.
Erfindungsgemäß ist ein Zwischenüberhitzerkreis auf ein Kombinationskraftwerk anwendbar, das eine Gasturbineneinrichtung und ein Dampfturbinensystem kombiniert, wodurch der thermische Wirkungsgrad in einem breiten Lastbereich der Gasturbineneinrichtung verbessert wird.
Die Zeichnungen zeigen folgendes:
Fig. 1 ist eine schematische Darstellung, die ein Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt;
Fig. 2 ist ein Diagramm, das Zusammenhänge zwischen der spezifischen Enthalpie und der spezifischen Entropie zeigt;
Fig. 3 ist ein Diagramm, das Eigenschaften zum Wärmeaustausch zwischen dem Abgas und dem Dampf/Speisewasser zeigt;
Fig. 4 ist ein Diagramm, das die Abhängigkeit der Abgastemperatur an jeweiligen Positionen in dem in Fig. 1 dargestellten Wärmerückgewinnungskessel, abhängig von der Belastung der Gasturbineneinrichtung, zeigt; und
Fig. 5 ist eine schematische Darstellung, die ein anderes Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt.
Fig. 1 zeigt einen Abwärmerückgewinnungskessel 1 in einem Kraftwerk gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung, das mit einem Gasturbinensystem mit einem Kompressor C, einer Gasturbine GT und einem Brenner B versehen ist. Der Abwärmerückgewinnungskessel 1 tauscht Wärme im Abgas F aus der Gasturbine GT mit Speisewasser aus, das durch ihn fließt. Dieser Kessel 1 weist einen Sekundärzwischenüberhitzer 2, einen Sekundärüberhitzer 3, einen Primärzwischenüberhitzer 4 und einen Primärüberhitzer 5 auf, die in dieser Reihenfolge in Strömungsrichtung des Abgases F angeordnet sind. Der Kessel 1 beinhaltet ferner einen Speisewasservorwärmer 6 und eine Dampferzeugungseinrichtung (einen Verdampfer) 7, die zwischen dem Speisewasservorwärmer 6 und dem Primärüberhitzer 5 angeordnet ist. Während Lastbetrieb der Gasturbine GT strömt der im Verdampfer 7 erzeugte Dampf über den Primärüberhitzer 5 und den Sekundärüberhitzer 3 in eine Hochdruckturbine (HPT = High Pressure Turbine) eines Dampfturbinensystems 10. Dieser Dampf verrichtet in der Hochdruckturbine (HPT) Arbeit und wird dann über den Primärzwischenüberhitzer 4 und den Sekundärzwischenüberhitzer 2 in eine Mitteldruckturbine (MPT = Middle Pressure Turbine) des Dampfturbinensystems 10 eingeleitet. Nachdem der Dampf in der Mitteldruckturbine (MPT) Arbeit verrichtet hat, wird der Dampf in eine Niederdruckturbine (LPT = Low Pressure Turbine) eingeleitet und verrichtet dort Arbeit. Danach wird der Dampf in einem Verflüssiger 11 zu Kondensat verflüssigt. Da der Kessel 1 ein mehrstufiger Zwischenüberhitzerkessel ist, beinhaltet er ferner einen niederdruckseitigen Speisewasservorwärmer 8 und einen niederdruckseitigen Verdampfer 9. Ein Teil des durch den niederdruckseitigen Speisewasservorwärmer 8 strömenden Speisewassers wird im niederdruckseitigen Verdampfer 9 zu Dampf mit niedrigem Druck verdampft und in die Niederdruckturbine (LPT) eingeleitet. In dieser Niederdruckturbine (LPT) verrichtet der Niederdruckdampf zusammen mit dem Dampf aus der Mitteldruckturbine (MPT) Arbeit. Der Rest des Speisewassers umströmt den niederdruckseitigen Verdampfer 9 und wird über den Speisewasservorwärmer 6 zum hochdruckseitigen Verdampfer 7 rückgeleitet. Im allgemeinen beträgt die Temperatur des von der Hochdruckturbine (HPT) ausgestoßenen Dampfes etwa 300ºC. Der von der Hochdruckturbine (HPT) ausgestoßene Dampf wird von den Zwischenüberhitzern 2 und 4 zwischenüberhitzt, wodurch der Feuchtigkeitsgehalt des Dampfs in der Endstufe der Niederdruckturbine (LPT) verringert werden kann.
Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf Fig. 2 die Arbeit beschrieben, wie sie im Dampfturbinensystem 10 verrichtet wird.
Eine Linie ls ist eine Sättigungslinie. Unterhalb der Linie ls ist der Feuchtigkeitsanteil des Dampfs um so höher, je niedriger der Bereich ist, in dem der Dampf vorliegt. Je höher dagegen der Bereich ist, in dem der Dampf liegt, desto höher wird der trockene Anteil desselben, d. h. der Dampf wird überhitzter Dampf. Eine Linie li ist eine Einlaßdrucklinie, die durch den Druck des in das Dampfturbinensystem eingeleiteten Dampfs bestimmt wird. Die Werte der spezifischen Enthalpie h und der spezifischen Entropie s des in die Hochdruckturbine (HPT) aus dem in Fig. 1 dargestellten Sekundärüberhitzer 3 eingeleiteten Dampfs sind durch einen Punkt a in Fig. 2 repräsentiert. Eine Linie le ist eine Auslaßdrucklinie, die vom Druck des von der Niederdruckturbine (LPT) in den Verflüssiger 11 eingeleiteten Dampfs bestimmt wird. Der Punkt e" repräsentiert Werte der spezifischen Enthalpie h und der spezifischen Entropie s des Dampfs ohne Verwendung eines Zwischenüberhitzerkreises. Der Punkt f repräsentiert Werte für die spezifischen Enthalpie h und die spezifische Entropie s des Dampfs unter Verwendung des Zwischenüberhitzerkreises.
In Fig. 2 repräsentiert das Segment abe eine Änderung des Dampfzustandes in der Dampfturbine ohne Zwischenüberhitzen des Dampfs. Wenn die in der Dampfturbine verrichtete Arbeit ansteigt, fällt der Dampf zustand unter den Punkt e, so daß der Dampf Naßdampf beinhaltet. Wenn die Dampfturbine Dampf gemäß dem Punkt e' auf einer Charakteristiklinie le' ausstößt, die nicht im Naßdampfbereich liegt, ist es unmöglich, ausreichend Wärme vom ausgestoßenen Dampf rückzugewinnen, Wenn die Dampfturbine dagegen Dampf entsprechend dem Punkt e" auf der Auslaßdrucklinie le im Naßdampfbereich ausstößt, wird es möglich, ausreichend Wärme aus dem ausgestoßenen Dampf rückzugewinnen. Jedoch kann die Dampfturbine durch Naßdampf beschädigt werden.
Das Segment abcdf repräsentiert die Änderung des Dampf zustandes in der Dampfturbine beim Zwischenüberhitzen des Dampfs. Der Dampf am Punkt a verrichtet Arbeit in der Hochdruckturbine (HPT), und sein Zustand sinkt dann zum Punkt b ab. Danach wird der Dampf zwischenüberhitzt, um ein Anheben auf den Punkt c zu bewirken. Demgemäß kann der zwischenüberhitzte Dampf in der Mitteldruckturbine (MPT) und der Niederdruckturbine (LPT) die Arbeit cdf verrichten. Obwohl der Dampf unterhalb der Sättigungslinie ls, d. h. zwischen dem Punkt d und dem Punkt f, Naßdampf enthält, ist das für die Endstufe der Turbine ausgewählte metallische Material in gewisser Weise beständig gegen solchen Naßdampf. Da der Dampf zwischenüberhitzt wird und auf höherem Temperaturniveau gehalten werden kann, kann der Anteil an Naßdampf in der Endstufe der Dampfturbine verringert werden. Genauer gesagt, ist es möglich, den Feuchtigkeitsanteil vom Ausmaß e-e" zum Ausmaß d-f zu erniedrigen.
In einem Kraftwerk, das ein Dampfturbinensystem und eine Gasturbineneinrichtung, kombiniert, ist die Temperatur des Abgases aus der Gasturbineneinrichtung bei Niederlastbetrieb derselben niedrig. In der in Fig. 1 dargestellten Anlage kann, da ganz oben in Strömungsrichtung des Abgases der Zwischenüberhitzer angeordnet ist, der Dampf auf eine hohe Temperatur wiederaufgewärmt werden, die dicht bei der Abgastemperatur liegt. Demgemäß kann optimaler Dampf erhalten werden, und zwar optimiert hinsichlich des Feuchtigkeitsanteils in der Endstufe der Dampfturbine. In dieser Beziehung wirkt der Zwischenüberhitzungskreis. Da jedoch die Strömungsrate des Primärdampfs im wesentlichen mit der des zwischenüberhitzten Dampfs übereinstimmt, wenn der Zwischenüberhitzer einfach stromaufwärts bezüglich des Überhitzers angeordnet ist, ist die Temperatur des Dampfs in einem solchen Überhitzer erniedrigt.
Um dies zu vermeiden, werden gemäß der Erfindung getrennte Zwischenüberhitzer so angeordnet, daß der Überhitzer zwischen ihnen liegt, um die Wärmeabsorption auszugleichen. Demgemäß kann die in Fig. 3 dargestellte Wärmeaustauschcharakteristik erzielt werden, so daß die Auslaßtemperaturen des Dampfs im Überhitzer und im Zwischenüberhitzer ausgeglichen sind. Fig. 3 zeigt die Beziehung zwischen der Dampf/Speisewasser-Temperatur in einer jeweiligen Einrichtung im Wärmerückgewinnungskessel 1, sowie die Abgastemperatur darin. Wie in Fig. 3 dargestellt, tauscht das Abgas aus der Gasturbineneinrichtung Wärme mit den Einrichtungen im Wärmerückgewinnungskessel 1 aus, wodurch sich die Temperatur des Abgases erniedrigt. Demgegenüber wird der Dampf/das Speisewasser in den Speisewasservorerwärmern 8, 6, dem Verdampfer 7, dem Primärüberhitzer 5 und dem Sekundärüberhitzer 3, in dieser Reihenfolge, erwärmt. Genauer gesagt, wird Wasser der Temperatur T0 erwärmt und geht dann in Dampf der Temperatur T1 über. Der Dampf der Temperatur T1 aus dem Sekundärüberhitzer 3 verrichtet in der Hochdruckturbine (HPT) Arbeit und geht dann in Dampf der Temperatur T2 über. Der Dampf der Temperatur T2 wird in den Primärzwischenüberhitzer 4 eingeleitet und in diesem erhitzt und in den Sekundärzwischenüberhitzer 2 eingeleitet, um in zwischenüberhitzten Dampf der Temperatur T3 überzugehen. Demgemäß ist es möglich, zwischenüberhitzten Dampf höchster Temperatur zu erzielen, und es ist auch möglich, den Primärdampf dadurch auf einem hohen Temperaturpegel zu halten, daß die Wärmekapazitäten der Überhitzer und der Zwischenüberhitzer geeignet gewählt werden. Der im niederdruckseitigen Verdampfer 9 erzeugte Dampf weist eine der Sättigungstemperatur T4 in Fig. 3 entsprechende Temperatur auf.
Demgegenüber ist beim Stand der Technik, da der Überhitzer und der Zwischenüberhitzer parallel liegen, damit Abgas aus der Gasturbine so durchströmt, daß die Temperaturen im Überhitzer und im Zwischenüberhitzer ausgeglichen sind, die Energie im Abgas im wesentlichen in zwei Hälften aufgeteilt.
Wenn sich die Wärmeübertragungsfläche ändert, wird die Abgasenergie in zwei Teile aufgeteilt, die nicht miteinander übereinstimmen. Wenn jedoch die Temperaturen im Überhitzer und im Zwischenüberhitzer ausgeglichen sind, wird die Abgasenergie in zwei Teile aufgeteilt, die näherungsweise miteinander übereinstimmen. Ferner ist beim Stand der Technik die Strömungsrate des durch den Überhitzer strömenden Dampfs im wesentlichen mit der des Dampfs durch den Zwischenüberhitzer gleich. Wenn die Temperatur des Abgases der Gasturbine absinkt oder wenn die Gasturbine bei niedriger Last arbeitet, kann demgemäß der Zwischenüberhitzer wegen einer Gegenmaßnahme gegen Naßdampf in der Endstufe der Dampfturbine nicht mehr als die Hälfte der Abgasströmungsrate nutzen. Demgemäß ist es beim Stand der Technik zum Erzielen von Wärmeausgleich zwischen dem Überhitzer und dem Zwischenüberhitzer, wie bei der Erfindung, erforderlich, einen Überhitzer und einen Zwischenüberhitzer bereitzustellen, von denen jeder in Abgasströmungsrichtung einen Querschnitt aufweist, der doppelt so groß ist wie der bei der Erfindung. Ferner muß, um die Abgasgeschwindigkeit in der Wärmeübertragungsoberfläche sowohl des Überhitzers als auch des Zwischenüberhitzers auf einen vorgegebenen Bereich zu beschränken, d. h. im allgemeinen von 20 m/s bis 30 m/s, der abgasaufnehmende Teil (der Überhitzer und der Zwischenüberhitzer) des Abwärmerückgewinnungskessels beträchtlich vergrößert werden, so daß die Nachteile hinsichtlich der Anordnung und der Kosten noch zunehmen. Die Erfindung kann derartige Nachteile überwinden.
Fig. 4 zeigt die Temperaturcharakteristik des Abgases in den jeweiligen Teilen des Abwärmerückgewinnungskessels von der Last der Gasturbine.
Die Temperatur des Abgases aus der Gasturbineneinrichtung nimmt abhängig von einer Abnahme der Last ab. Der Zwischenüberhitzer ist in Strömungsrichtung des Abgases ganz vorne angeordnet. Der zwischenüberhitzte Dampf kann leicht auf einem maximalen Wert nahe bei der Abgastemperatur gehalten werden, was im Hinblick auf Naßdampf in der Endstufe der Dampfturbine am wirkungsvollsten ist. Ferner werden die Temperaturcharakteristiken des Überhitzers und des Verdampfers, die stromabwärtig angeordnet sind, auf dieselbe Weise verbessert wie die des Zwischenüberhitzers, so daß die Temperaturverteilung gut ausgeglichen ist.
Wie es aus der vorstehenden Erläuterung hervorgeht, kann, da der Zwischenüberhitzer ganz vorne in der stromaufwärtigen Seite angeordnet ist, zwischenüberhitzter Dampf mit maximaler Temperatur erhalten werden, obwohl die Temperatur des Abgases aus der Gasturbine abgesenkt wird oder die Gasturbine bei niedriger Last arbeitet, so daß es möglich ist, eine Erosion in der Endstufe der Dampfturbine wegen Naßdampfs zu vermeiden.
Ferner erfolgt unter erneuter Bezugnahme auf Fig. 4 die folgende Erläuterung für den Dampf am Auslaß der Hochdruckturbine (HPT) in der Anlage, bei der der Überhitzer zwischen den getrennten Zwischenüberhitzern angeordnet ist.
Im allgemeinen ist es erforderlich, den Überhitzungsgrad des Dampfs am Auslaß der Hochdruckturbine auf einem vorgegebenen Wert, z. B. 50ºF zu halten, um Erosion aufgrund von Naßdampf in der Endstufe der Turbine zu vermeiden, usw. Ferner ist dann, wenn die Temperatur des Abgases aus der Gasturbine niedrig ist oder die Gasturbine bei niedriger Last arbeitet, die Temperaturverteilung in der stromabwärtigen Seite des Abgasstroms flach, und die Temperaturdifferenz ist kleiner als bei Hochlastbetrieb. Das Ausmaß der Temperaturabnahme auf der stromabwärtigen Seite wird klein. Genauer gesagt, wird wegen der Abnahme der Abgastemperatur der Wärmeaustausch im Sekundärzwischenüberhitzer nicht ganz vollzogen, und es verringert sich die Menge des darin erzeugten Dampfs. Jedoch erfolgt der Wärmeaustausch im Sekundärüberhitzer, der stromabwärts bezüglich des Sekundärüberhitzers angeordnet ist, vollständig, um den Wärmeaustauschverlust auszugleichen. Je niedriger die Last wird, desto kleiner wird die Temperaturabnahme auf der stromabwärtigen Seite, wodurch die Temperatur beibehalten wird. Anders gesagt, wird die Temperaturänderung dann, wenn die Temperaturen an den Auslässen des Zwischenüberhitzers und des Überhitzers bei Vollastbetrieb (100 %) auf gewünschte Werte eingestellt werden, die Temperaturänderung in dem auf der stromabwärtigen Seite des Zwischenüberhitzers angeordneten Überhitzer bei Lastabnahme graduell, wodurch es möglich ist, das Ausmaß der Überhitzung am Auslaß der Hochdruckturbine vollständig beizubehalten.
Ein anderes Ausführungsbeispiel der Erfindung, wie es in Fig. 5 dargestellt ist, weist zusätzlich einen Bypasskanal 100 zum Einstellen der Dampftemperatur auf, der den Sekundärzwischenüberhitzer 2 umgeht und den Einlaß des Sekundärzwischenüberhitzers 2 mit dessen Auslaß verbindet. Ferner können beliebige andere Abänderungen des Zwischenüberhitzerkessels leicht dadurch erhalten werden, daß ein dem Bypasskanal ähnlicher Bypasskanal an dem zwischen den getrennten Zwischenüberhitzern angeordneten Überhitzer verwendet werden kann, um die Dampftemperatur in diesem einzustellen.
Gemäß der Erfindung ist es möglich, einen Zwischenüberhitzungskreis bei einer Anlage zu verwenden, die ein Dampfturbinensystem und eine Gasturbineneinrichtung kombiniert, wodurch sicherer Betrieb der Anlage mit hohem thermischem Wirkungsgrad in einem weiten Lastbereich erhalten wird.
Erstens ist der Zwischenerhitzer in Strömungsrichtung ganz vorne im Abwärmerückgewinnungskessel angeordnet, so daß der Dampf im Zwischenerhitzer auf eine Temperatur zwischenüberhitzt werden kann, die nahe bei der Temperatur des Abgases aus der Gasturbine liegt. Daher wird es möglich, den Feuchtigkeitsgehalt des Dampfs in der Endstufe der Niederdruckturbine innerhalb eines geeigneten Bereichs zu halten.
Zweitens sind die getrennten Zwischenüberhitzer so angeordnet, daß der Überhitzer zwischen diesen Zwischenüberhitzern liegt, so daß der Primärdampf selbst dann auf hoher Temperatur gehalten wird, wenn die Gasturbine bei Teillast arbeitet. Daher ist es auch möglich, den Feuchtigkeitsgehalt des Dampfs am Auslaß der Hochdruckturbine in einem geeigneten Bereich zu halten.

Claims

1. Kraftwerk mit:

- einer Gasturbineneinrichtung (GT);

- einem Abwärmerückgewinnungskessel (1), in dem ein Wärmeaustausch zwischen Speisewasser und Abgas aus der Gasturbineneinrichtung erfolgt, um Dampf zu erzeugen;

- einem Dampfturbinensystem mit einer Hochdruckturbineneinrichtung (HPT) und einer Zwischenüberhitzerturbineneinrichtung (MPT, LPT), denen beiden der vom Abwärmerückgewinnungskessel gelieferte Dampf zugeführt wird;

- einer vom Dampfturbinensystem angetriebenen Generatoreinrichtung (G); und

- einer Verflüssigungseinrichtung (11) zum Verflüssigen von Dampf aus dem Dampfturbinensystem in Kondensat und zum Zuführen des Kondensats zum Abwärmerückgewinnungskessel als Speisewasser;

dadurch gekennzeichnet, daß

- der Abwärmerückgewinnungskessel einen Sekundärzwischenüberhitzer (2), einen Überhitzer (3), einen Primärzwischenüberhitzer (4) zum Aufheizen von dem Sekundärzwischenüberhitzer zuzuführendem Dampf und einen Verdampfer (7) aufweist, um Speisewasser aus der Verflüssigungseinrichtung in dem Überhitzer zuzuführenden Dampf zu verdampfen, die der Reihe nach angeordnet sind, wobei der Sekundärzwischenüberhitzer (2) ganz vorne hinsichtlich der Strömung des Abgases liegt, und daß der im Überhitzer erzeugte überhitzte Dampf in die Hochdruckturbineneinrichtung eingeleitet wird, und im Sekundärzwischenüberhitzer erzeugter Dampf in die Zwischenüberhitzerturbineneinrichtung eingeleitet wird.

2. Kraftwerk nach Anspruch 1, wobei der Abwärmerückgewinnungskessel einen Sekundärzwischenüberhitzer (2), einen Sekundärüberhitzer (3), einen Primärzwischenüberhitzer (4), der dem Sekundärzwischenüberhitzer zuzuführenden Dampf erhitzt, einen Primärüberhitzer (5), der dem Sekundärüberhitzer (3) zuzuführenden Dampf erhitzt, und einen Verdampfer (7) aufweist, der Speisewasser aus der Verflüssigungseinrichtung in dem Primärüberhitzer zuzuführenden Dampf verdampft, die der Reihenfolge nach in Strömungsrichtung des Abgases angeordnet sind.

3. Kraftwerk nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei eine Bypassventileinrichtung (100) in einer Kanaleinrichtung angeordnet ist, die den Sekundärzwischenüberhitzer (2) und den Primärzwischenüberhitzer verbindet, um den Sekundärzwischenüberhitzer zu umgehen.