DE4231151C2 - Gasturbinenanlage und Verfahren zu ihrem Betreiben - Google Patents
Gasturbinenanlage und Verfahren zu ihrem BetreibenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer
Gasturbinenanlage nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1
sowie eine Gasturbinenanlage nach dem Oberbegriff des
Patentanspruchs 17.
Die Begrenzung der Arbeitstemperatur der druckaufgeladenen
Wirbelschichtfeuerung ist erforderlich aus Gründen der
Schwefeleinbindung, der Alkali-Verflüchtigung und der
nachgeschalteten Rauchgasentstaubung in Zyklonen oder
keramischen Filterkerzen. Dabei spielen auch die Eigenschaften
der jeweiligen Kohle eine Rolle. In der Regel liegt die
Obergrenze der Arbeitstemperatur bei 850-900°C.
Die Oberbegriffe der Patentansprüche 1 und 17
berücksichtigen als Stand der Technik die DE-OS 29 20 069. Dort
enthält die Wirbelschichtfeuerung einen mit dem Kühlgas
beaufschlagbaren Wärmetauscher, über den die Arbeitstemperatur
begrenzt werden kann.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Wirkungsgrad
eines derartigen Prozesses bei Vereinfachung der Bauweise zu
erhöhen.
Diese Aufgabe wird verfahrenstechnisch mit den Merkmalen
des Patentanspruchs 1 und vorrichtungstechnisch mit den
Merkmalen des Patentanspruchs 17 gelöst.
Die direkte Kühlgaseinleitung läßt eine sehr einfache
Gestaltung der beispielsweise keramisch ausgekleideten
Brennkammer zu. Auch ergeben sich hieraus bereits Vorteile in
bezug auf den Wirkungsgrad, da diejenigen Übertragungsverluste
entfallen, die mit einer gesonderten Zuleitung des auf 850 bis
900°C erwärmten Kühlgases zur Gasturbine verbunden sind. Der
wesentliche Wirkungsgradvorteil ergibt sich aus der Maßnahme
der Zwischenerhitzung der Rauchgase zwischen den
Turbinenstufen. Hieraus resultiert eine wirksame Anhebung der
mittleren Prozeßtemperatur und damit eine Steigerung des
Gesamtwirkungsgrades. Dieser Vorteil gewinnt insbesondere dann
Bedeutung, wenn der Gasturbinenprozeß mit einem
nachgeschalteten Dampfturbinenprozeß gekoppelt ist. Der
nachgeschaltete Dampfturbinenprozeß läßt sich dabei höherwertig
ausführen.
Besonders vorteilhaft ist es, als Kühlgas einen Überschuß
an Verbrennungsluft in die Wirbelschichtfeuerung einzuleiten.
Hierzu bedarf es lediglich einer entsprechenden Anpassung des
Verdichters der Gasturbinenanlage.
Ferner ist es vorteilhaft, als Kühlgas zusätzlich Dampf in
die Wirbelschichtfeuerung einzuleiten, und zwar vorzugsweise
solchen Dampf, der durch die Abwärme der Rauchgase der Gastur
bine erzeugt wird. Handelt es sich um einen Gasturbinen-Dampf
turbinen-Prozeß, so ist ein der Gasturbine nachgeschalteter Ab
hitzekessel ohnehin Bestandteil der Anlage. Im übrigen besteht
auch die Möglichkeit, den in die Wirbelschicht einzuleitenden
Dampf in einem Abhitzekessel zu erzeugen, der unabhängig von
einer nachgeschalteten Dampfturbine ist. Diese Möglichkeit be
steht vorzugsweise dann, wenn die Rauchgase vor der Erzeugung
des Dampfes einen Teil ihrer Wärme an die Verbrennungsluft der
Wirbelschichtfeuerung abgeben. Unter diesen Umständen läßt sich
aus der Abwärme der Rauchgase nur noch eine relativ geringe
Dampfmenge erzeugen, die nach Abzug des in die Wirbelschicht
feuerung einzuleitenden Anteils für den wirtschaftlichen Be
trieb einer Dampfturbine u. U. nicht mehr ausreicht. Abgesehen
davon kann sich ein Wärmeaustausch zwischen den Rauchgasen der
Wirbelschichtfeuerung und deren Verbrennungsluft ggf. auch un
abhängig davon als vorteilhaft erweisen, ob und in welcher Form
ein Abhitzekessel der Gasturbine nachgeschaltet wird.
In jedem Fall wird der für die Wirbelschichtfeuerung be
stimmte Dampf vorzugsweise in die Verbrennungsluft der Wirbel
schichtfeuerung eingeleitet.
In Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß die
Rauchgase zwischen den beiden Stufen der Gasturbine durch aus
der Wirbelschichtfeuerung entnommene Wärme zwischenerhitzt
werden. Diese Maßnahme kann die Kühlgaseinleitung unterstützen,
wobei die Überschußenergie der Wirbelschicht direkt entnommen
und auf entsprechend hohem Temperaturniveau in der Gasturbine
nutzbar gemacht wird.
In Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, hierbei
die Wärme von der Wirbelschicht direkt auf die Rauchgase der
Gasturbine zu übertragen. Allerdings kann dies zur Folge haben,
daß zur Steigerung des Wärmeübergangs die Rauchgase bei der
Zwischenerhitzung einen Druck haben müssen, der höher ist als
der optimale Prozeßdruck an dieser Stelle zwischen den beiden
Gasturbinenstufen. Dementsprechend kann es u. U. vorteilhafter
sein, einen zusätzlichen aperativen Aufwand in Kauf zu nehmen
und die Wärme von der Wirbelschicht indirekt unter Zwischen
schaltung eines Wärmeträgermediums auf die Rauchgase der
Gasturbine zu übertragen. Bei dem Wärmeträgermedium kann es
sich um eine im wesentlichen drucklose Flüssigkeit handeln. Der
Wärmeübergang zum Rauchgas ist dabei auch bei geringeren Rauch
gasdrücken möglich.
In jedem Fall besteht die vorteilhafte Möglichkeit, die be
reits zwischenerhitzten Rauchgase der Gasturbine unter Einsatz
von Zusatzbrennstoff weiter zwischenzuerhitzen, um die zweite
Gasturbinenstufe unter Steigerung des Wirkungsgrades mit zu
sätzlicher Energie zu versorgen. Im übrigen ist die Zwischener
hitzung der Rauchgase durch Zusatzbrennstoff auch dann von
Vorteil, wenn keine Zwischenerhitzung mit Wärme aus der
Wirbelschicht stattfindet.
Eine Begrenzung der Temperatur der Wirbelschichtfeuerung
kann sich auch dadurch ergeben, daß Wasser zusammen mit dem fe
sten Brennstoff in die Wirbelschichtfeuerung eingetragen wird.
Der Wassergehalt im festen Brennstoff hebt den Wirkungsgrad an.
Überraschenderweise hat es sich jedoch als vorteilhafter erwie
sen, bei Verbrennung von wasserhaltigem Brennstoff, insbeson
dere von Braunkohle, den Brennstoff unter Nutzung der Abwärme
der Gasturbine vorzutrocknen. Dadurch läßt sich der Gesamtwir
kungsgrad der Anlage um weitere 1-1,5 Prozentpunkte steigern.
Vorzugsweise wird der Brennstoff zu seiner Vortrocknung mit
den Rauchgasen der Gasturbine beaufschlagt. Eine noch vorteil
haftere Alternative besteht darin, daß der Brennstoff zu seiner
Vortrocknung mit Dampf beaufschlagt wird, der durch die Abwärme
der Rauchgase der Gasturbine erzeugt wird. Diese Maßnahme bie
tet sich insbesondere dann an, wenn Dampf auch als zusätzliches
Kühlgas für die Wirbelschichtfeuerung eingesetzt wird. Die bei
den Dampfströme können unter diesen Umständen einem gemeinsamen
Abhitzekessel entnommen werden, dessen Überschußdampf in einer
Dampfturbine entspannt wird. U.U. fällt allerdings auch kein
Überschußdampf an, beispielsweise wenn die Rauchgase vorher
einen Teil ihrer Wärme an die Verbrennungsluft der Wirbel
schichtfeuerung abgegeben haben.
Als alternative vorteilhafte Möglichkeit wird vorgeschla
gen, den Dampf für die Vortrocknung des Brennstoffs in einer
gesonderten Niederdruckstufe eines Abhitzekessels für eine der
Gasturbine nachgeschaltete Dampfturbine zu erzeugen. Die
Dampfentnahme wird hierbei vom Dampfkreis der Turbine völlig
abgekoppelt.
Vorteilhaft kann es hingegen auch sein, den Dampf für die
Vortrocknung des Brennstoffs einer der Gasturbine nachgeschal
teten Dampfturbine zu entnehmen. Der Vortrocknungsdampf hat
dann bereits in der Dampfturbine Arbeit geleistet.
In der Regel entstehen bei der Vortrocknung des Brennstof
fes Brüden, die zur weiteren Steigerung des Wirkungsgrades der
Anlage (0,5-1 Prozentpunkte) in einer Brüdenturbine entspannt
werden können.
Die erfindungsgemäße Gasturbinenanlage ist in Weiterbildung
der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum
gesteuerten Einleiten von Kühlgas in die Wirbelschichtbrennkam
mer mit der Verbrennungsluftzufuhr gekoppelt ist. Als Kühlgas
kann ein Überschuß der Verbrennungsluft eingesetzt werden.
Zusätzlich dazu besteht die vorteilhafte Möglichkeit, daß die
Abhitze-Nutzungseinrichtung einen Abhitzekessel aufweist, der
über eine Dampfleitung mit der Wirbelschichtbrennkammer
verbunden ist. Als zusätzliches Kühlgas dient also der aus der
Abhitze der Rauchgase gewonnene Dampf. Der Abhitzekessel kann
eine nachgeschaltete Dampfturbine betreiben, sofern ausreichend
Dampf zur Verfügung steht. Ggf. ist es vorteilhaft, dem
Abhitzekessel rauchgasseitig einen Wärmetauscher für die
Verbrennungsluft der Wirbelschichtbrennkammer vorzuschalten.
Ferner wird in Weiterbildung der Erfindung vorgeschlagen,
daß die Wirbelschichtbrennkammer einen Wärmetauscher enthält,
der zur Zwischenerhitzung der Rauchgase der Gasturbine zwischen
deren Stufen dient. Durch die Entnahme der Wärme direkt aus der
Wirbelschicht wird diese gekühlt, wobei die entnommene Wärme in
der zweiten Stufe der Gasturbine umgesetzt wird.
Der Wärmetauscher der Wirbelschichtbrennkammer ist vorzugs
weise zwischen die beiden Stufen der Gasturbine geschaltet. Al
lerdings kann es demgegenüber zur Senkung des Rauchgasdrucks
auch vorteilhaft sein, den Wärmetauscher der Wirbelschicht
brennkammer über ein Wärmeträgermedium mit einem weiteren Wär
metauscher zu koppeln, welcher zwischen die beiden Stufen der
Gasturbine geschaltet ist.
Bei der direkten Wärmeentnahme aus der Wirbelschicht und
auch ohne diese direkte Wärmeentnahme kann es zur Wirkungsgrad
steigerung vorteilhaft sein, der zweiten Stufe der Gasturbine
eine mit Fremdenergie betriebene Heizeinrichtung zur (weiteren)
Zwischenerhitzung der Rauchgase der Gasturbine vorzuschalten.
Sofern in der Wirbelschichtbrennkammer wasserhaltiger
Brennstoff, insbesondere Braunkohle verbrannt wird, ist in Wei
terbildung der Erfindung ein Brennstofftrockner vorgesehen, der
zu seiner Beheizung an die Abhitze-Nutzungseinrichtung ange
schlossen wird. Die Vortrocknung des Brennstoffs, die überra
schenderweise eine Wirkungsgradsteigerung von 1-1,5 Prozent
punkten erbringt, nutzt die Abwärme des Prozesses. Sofern die
Abwärme direkt den Rauchgasen entnommen werden soll, ist es
vorteilhaft, den Brennstofftrockner über eine Rauchgasleitung
an die Abhitze-Nutzungseinrichtung anzuschließen. Zur Trocknung
dient hier die Restwärme des Rauchgases. Als Alternative wird
in Weiterbildung der Erfindung vorgeschlagen, daß die Abhitze-
Nutzungseinrichtung einen Abhitzekessel aufweist, der über eine
Dampfleitung mit dem Brennstofftrockner verbunden ist. Anstelle
der direkten Rauchgasnutzung erfolgt die Trocknung also unter
Einsatz des aus der Abwärme der Gasturbine gewonnenen Dampfes.
Bei dem Abhitzekessel kann es sich um denjenigen handeln, der
auch an die Wirbelschichtbrennkammer angeschlossen ist, um
letztere mit Dampf zu kühlen. Zusätzlich oder alternativ kann
der Abhitzekessel jedoch auch zur Versorgung einer Dampfturbine
dienen. Letztere verfügt bei konventionellen Anlagen in der Re
gel über eine Niederdruckstufe. Ist dies der Fall, so wird als
vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung vorgeschlagen, die
Niederdruckstufe von der Dampfturbine abzukoppeln und über eine
Dampfleitung mit dem Brennstofftrockner zu verbinden. Dabei
wird der Dampf für den Brennstofftrockner gesondert im Abhitze
kessel erzeugt.
Für den Fall, daß der Gasturbine eine Dampfturbine nachge
schaltet ist, besteht ferner die vorteilhafte Möglichkeit, den
Brennstofftrockner über eine Dampf-Entnahmeleitung an die
Dampfturbine anzuschließen, so daß die Trocknung unter Einsatz
eines Dampfes geschieht, der in der Dampfturbine bereits Arbeit
geleistet hat.
Vorzugsweise ist der Brennstofftrockner an eine Brüdentur
bine angeschlossen, um die Abwärme der bei der Trocknung an
fallenden Brüden zur weiteren Steigerung des Wirkungsgrades
nutzen zu können.
Als erfindungswesentlich offenbart gelten auch solche Kom
binationen der erfindungsgemäßen Merkmale, die von den vorste
hend diskutierten Verknüpfungen abweichen.
Die Erfindung wird im folgenden anhand bevorzugter Ausfüh
rungsbeispiele im Zusammenhang mit der beiliegenden Zeichnung
näher erläutert. Die Zeichnung zeigt in:
Fig. 1 eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen
Anlage;
Fig. 2 eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen
Anlage;
Fig. 3 eine Abwandlung der Anlage nach Fig. 2;
Fig. 4 eine dritte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen
Anlage;
Fig. 5 eine Abwandlung der Anlage nach Fig. 4;
Fig. 6 eine vierte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen
Anlage;
Fig. 7 eine Abwandlung der Anlage nach Fig. 6;
Fig. 8 eine weitere Abwandlung der Anlage nach Fig. 6;
Fig. 9 eine fünfte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen
Anlage.
Die Gasturbinenanlage nach Fig. 1 weist einen Verdichter 1
auf, der eine Wirbelschichtbrennkammer 2 mit Verbrennungsluft
versorgt. Die Wirbelschichtbrennkammer 2 erzeugt Rauchgase für
eine Gasturbine 3, welche zum Antrieb eines Generators 4 dient.
Der Gasturbine 3 ist ein Abhitzekessel 5 für eine Dampfturbine
6 nachgeschaltet. Letztere treibt einen Generator 7 an.
Die Arbeitstemperatur der Wirbelschichtbrennkammer 2 wird
aus Gründen der Schwefeleinbindung und der (nicht dargestell
ten) nachgeschalteten Rauchgasentstaubung auf 850-900°C be
grenzt, und zwar dadurch, daß Kühlgas in Form von Verbrennungs
luftüberschuß in die Wirbelschichtbrennkammer 2 eingeblasen
wird. Die Anlage arbeitet mit sehr gutem Wirkungsgrad.
Bei der Anlage nach Fig. 2 erfolgt eine Begrenzung der Ar
beitstemperatur der Wirbelschichtbrennkammer 2 zusätzlich durch
Entnahme von Wärme direkt aus der Wirbelschicht der Brennkam
mer. Hierzu enthält letztere einen Wärmetauscher 8, der vor
zugsweise als Tauchheizflächen-Wärmetauscher ausgebildet ist.
Er wird durchströmt von den Rauchgasen der Gasturbine 2, und
zwar werden diese zwischen einer ersten Turbinenstufe 9 und ei
ner zweiten Turbinenstufe 10 abgegriffen. Die aus der Wirbel
schichtbrennkammer 2 entnommene Wärme wird also direkt in der
zweiten Turbinenstufe 2 umgesetzt.
Vergleichbare Verhältnisse sind bei der abgewandelten An
lage nach Fig. 3 gegeben, allerdings mit der Maßgabe, daß hier
der Wärmetauscher 8 nicht direkt von den Rauchgasen der Gastur
bine 3 durchströmt wird, sondern von einem flüssigen Wärmeträ
germedium, welches die Wärme in einem weiteren Wärmetauscher 11
an die Rauchgase zwischen der ersten Turbinenstufe 9 und der
zweiten Turbinenstufe 10 abgibt.
Bei der abgewandelten Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Gasturbinenanlage nach Fig. 4 ist der zweiten Turbinenstufe 10
eine Heizeinrichtung 12 vorgeschaltet, die mit Erdgas oder
Heizöl befeuert wird und dazu dient, die bereits im Wärmetau
scher 8 zwischenerhitzten Rauchgase einer weiteren Zwischener
hitzung zu unterwerfen. Beispielsweise verlassen die Rauchgase
die erste Turbinenstufe 9 mit einer Temperatur von ca. 500°C.
Der Wärmetauscher 8 bringt sie auf 750-800°C. Die Heizeinrich
tung 12 sorgt dafür, daß die Eintrittstemperatur der zweiten
Turbinenstufe 10 wieder der Arbeitstemperatur der Wirbel
schichtbrennkammer 2 entspricht, nämlich 850-900°C.
Die Anlage nach Fig. 5 verfügt ebenfalls über die zusätzli
che Heizeinrichtung 12. Allerdings übernimmt diese hier die ge
samte Zwischenerhitzung der Rauchgase. Die Begrenzung der Ar
beitstemperatur der Wirbelschichtbrennkammer erfolgt, wie im
Falle von Fig. 1, allein durch Einblasung von Überschuß-Ver
brennungsluft.
Fig. 6 zeigt eine Gasturbinenanlage, bei der die Wirbel
schichtbrennkammer 2 mit Braunkohle beheizt wird. Braunkohle
ist wasserhaltig, wobei der Wassergehalt durchaus mehr als 50%
betragen kann. Erfindungsgemäß wird dieses Wasser nicht in die
Wirbelschichtbrennkammer 2 eingeleitet, sondern die Braunkohle
wird vorher einer Vortrocknung unterzogen, und zwar in einem
Brennstofftrockner 13. Dieser ist über eine Dampf-Entnahmelei
tung 14 an die Dampfturbine 6 angeschlossen. Der Dampf wird
zwischen Turbineneinlaß- und -auslaß abgegriffen, hat also be
reits Arbeit in der Dampfturbine 6 verrichtet. Durch die Vor
trocknung des Brennstoffs steigt der Wirkungsgrad der Anlage um
1-1,5 Prozentpunkte.
Der Brennstofftrockner 13 ist ferner an eine Brüdenturbine
15 angeschlossen, die zum Antrieb eines Generators 16 dient.
Dies bringt eine weitere Steigerung des Anlagenwirkungsgrades
um ca. 0,5-1 Prozentpunkte mit sich.
Die Anlage nach Fig. 7 unterscheidet sich von der nach Fig.
6 dadurch, daß der Abhitzekessel 5 eine gesonderte, d. h. nicht
der Dampfturbine 6 zugeordnete Niederdruckstufe 17 enthält, an
die der Brennstofftrockner 13 über eine Dampfleitung 18 ange
schlossen ist. Der Trocknungsdampf wird hier also separat im
Abhitzekessel 5 erzeugt.
Bei der Anlage nach Fig. 8 wird der Brennstofftrockner 13
nicht mit Dampf, sondern vielmehr mit Rauchgas beaufschlagt. Er
ist hierzu über eine Rauchgasleitung 19 an den Abhitzekessel 5
angeschlossen.
Die fünfte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Gasturbi
nenanlage gemäß Fig. 9 arbeitet ohne nachgeschaltete Dampftur
bine. Hier ist der Abhitzekessel 4 über eine Dampfleitung 20
mit dem Brennstofftrockner 13 und über eine weitere Dampflei
tung 21 mit der Wirbelschichtbrennkammer 2 verbunden. Der ge
samte im Abhitzekessel 4 erzeugte Dampf dient also zum einen
zur Vortrocknung des Brennstoffs im Brennstofftrockner 13 und
zum anderen zur Begrenzung der Arbeitstemperatur der Wirbel
schichtbrennkammer 2. Ein Wärmetauscher 22 sorgt dafür, daß nur
noch relativ wenig Abwärme im Rauchgas der Gasturbine 3 zur
Verfügung steht, und zwar durch Vorwärmung der vom Verdichter 1
an die Wirbelschichtbrennkammer 2 gelieferten Verbrennungsluft.
Im Rahmen der Erfindung sind wesentliche Abwandlungen der
dargestellten und beschriebenen Ausführungsbeispiele möglich.
Tatsächlich zeigt die Zeichnung nur einen begrenzten Ausschnitt
aus der Fülle der Kombinationsmöglichkeiten. Als Kühlgas kommen
nicht nur Überschuß-Verbrennungsluft und aus Abwärme erzeugter
Dampf in Frage, sondern auch beispielsweise Rauchgase mit ent
sprechend niedriger Temperatur. Das Kühlgas kann ohne weiteres
aus externen Prozesses stammen. Die Vortrocknung wasserhaltigen
Brennstoffs ist unabhängig davon, ob und in welcher Weise eine
Begrenzung der Arbeitstemperatur der Wirbelschichtbrennkammer
durchgeführt wird. Die Variante nach Fig. 9 ist allerdings be
sonders vorteilhaft. Ferner sei erwähnt, daß die Verbrennungs
luftvorwärmung im Wärmetauscher 22 gemäß Fig. 9 auf sämtliche
Verfahrens- und Anlagevarianten anwendbar ist. Gleiches gilt
für die Zwischenerhitzung der Rauchgase mittels der Heizein
richtung 12 nach den Fig. 4 und 5. Sofern mit einem Wärme
tauscher 8 in der Wirbelschicht der Brennkammer 2 gearbeitet
wird, kommen in jedem Falle die direkte Zwischenerhitzung der
Rauchgase gemäß Fig. 2 und die indirekte Zwischenerhitzung ge
mäß Fig. 3 in Frage. Im übrigen sei erwähnt, daß auch im Falle
von Fig. 9 an den Abhitzekessel 4 eine Dampfturbine anschließ
bar ist, sofern ausreichend Dampf zur Verfügung steht. Ferner
kann der Dampf in die Verbrennungsluft eingeleitet werden. Der
Abhitzekessel 5 stellt die gebräuchlichste Form einer Abhitze-
Nutzungseinrichtung dar.
Claims (30)
1. Verfahren zum Betreiben einer Gasturbinenanlage, wobei
fester Brennstoff in einer Wirbelschichtfeuerung verbrannt
wird, deren Arbeitstemperatur durch gesteuertes Einleiten von
Kühlgas begrenzt wird, und wobei die dabei erzeugten Rauchgase
in einer zweistufigen Gasturbine entspannt werden,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Kühlgas direkt in die Wirbelschicht eingeleitet
wird und daß die Rauchgase zwischen den beiden Stufen der
Gasturbine zwischenerhitzt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
als Kühlgas ein Überschuß an Verbrennungsluft in die Wirbel
schichtfeuerung eingeleitet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich
net, daß als Kühlgas zusätzlich Dampf in die Wirbelschichtfeue
rung eingeleitet wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß
der Dampf durch die Abwärme der Rauchgase der Gasturbine er
zeugt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß
die Rauchgase vor der Erzeugung des Dampfes einen Teil ihrer
Wärme an die Verbrennungsluft der Wirbelschichtfeuerung abge
ben.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch ge
kennzeichnet, daß der Dampf in die Verbrennungsluft der Wirbel
schichtfeuerung eingeleitet wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Rauchgase zwischen den beiden Stufen der
Gasturbine durch aus der Wirbelschichtfeuerung entnommene Wärme
zwischenerhitzt werden.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß
die Wärme von der Wirbelschicht direkt auf die Rauchgase der
Gasturbine übertragen wird.
9. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß
die Wärme von der Wirbelschicht indirekt unter Zwischenschal
tung eines Wärmeträgermediums auf die Rauchgase der Gasturbine
übertragen wird.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Rauchgase zwischen den beiden Stufen der
Gasturbine unter Einsatz von Zusatzbrennstoff (weiter)
zwischenerhitzt werden.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch
gekennzeichnet, daß bei Verbrennung von wasserhaltigem Brenn
stoff, insbesondere von Braunkohle, der Brennstoff unter Nut
zung der Abwärme der Gasturbine vorgetrocknet wird.
12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß
der Brennstoff zu seiner Vortrocknung mit den Rauchgasen der
Gasturbine beaufschlagt wird.
13. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß
der Brennstoff zu seiner Vortrocknung mit Dampf beaufschlagt
wird, der durch die Abwärme der Rauchgase der Gasturbine er
zeugt wird.
14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß
der Dampf für die Vortrocknung des Brennstoffs in einer geson
derten Niederdruckstufe eines Abhitzekessels erzeugt wird.
15. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß
der Dampf für die Vortrocknung des Brennstoffs einer der
Gasturbine nachgeschalteten Dampfturbine entnommen wird.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch
gekennzeichnet, daß die bei der Vortrocknung des Brennstoffs
entstehenden Brüden in einer Brüdenturbine entspannt werden.
17. Gasturbinenanlage mit einer zweistufigen Gasturbine,
einer Wirbelschichtbrennkammer für festen Brennstoff, die zur
Begrenzung ihrer Arbeitstemperatur mit einer Einrichtung zum
gesteuerten Einleiten von Kühlgas verbunden ist, und mit einer
Abhitze-Nutzungseinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß die
Kühlgas-Einleiteinrichtung zum direkten Einleiten des Kühlgases
in die Wirbelschichtbrennkammer (2) ausgebildet ist und daß
eine Einrichtung zum Zwischenerhitzen der Rauchgase zwischen
den beiden Stufen (9, 10) der Gasturbine (3) vorgesehen ist.
18. Anlage nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß
die Einrichtung zum Einleiten von Kühlgas mit der Verbrennungs
luftzufuhr gekoppelt ist.
19. Anlage nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeich
net, daß die Abhitze-Nutzungseinrichtung einen Abhitzekessel (5)
aufweist, der über eine Dampfleitung (21) mit der Wirbel
schichtbrennkammer (2) verbunden ist.
20. Anlage nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß
dem Abhitzekessel (5) rauchgasseitig ein Wärmetauscher (22)
die Verbrennungsluft der Wirbelschichtbrennkammer (2) vorge
schaltet ist.
21. Gasturbinenanlage nach einem der Ansprüche 17 bis 20,
dadurch gekennzeichnet, daß die Wirbelschichtbrennkammer (2)
reinen Wärmetauscher (8) enthält, der zur Zwischenerhitzung der
Rauchgase der Gasturbine (3) zwischen deren Stufen (9, 10)
dient.
22. Anlage nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß
der Wärmetauscher (8) der Wirbelschichtbrennkammer (2) zwischen
die beiden Stufen der Gasturbine (3) geschaltet ist.
23. Anlage nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß
der Wärmetauscher (8) der Wirbelschichtbrennkammer (2) über ein
Wärmeträgermedium mit einem weiteren Wärmetauscher (11) gekop
pelt ist, welcher zwischen die beiden Stufen der Gasturbine (3)
geschaltet ist.
24. Anlage nach einem der Ansprüche 17 bis 23, dadurch ge
kennzeichnet, daß der zweiten Stufe (10) der Gasturbine (3)
eine mit Fremdenergie betriebene Heizeinrichtung (12) zur
(weiteren) Zwischenerhitzung der Rauchgase der Gasturbine
vorgeschaltet ist.
25. Anlage nach einem der Ansprüche 17 bis 24, dadurch ge
kennzeichnet, daß bei Verbrennung von wasserhaltigem Brenn
stoff, insbesondere von Braunkohle, ein Brennstofftrockner (13)
vorgesehen ist, der zu seiner Beheizung an die Abhitze-Nut
zungseinrichtung angeschlossen ist.
26. Anlage nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß
der Brennstofftrockner (13) über eine Rauchgasleitung (19) an
die Abhitze-Nutzungseinrichtung angeschlossen ist.
27. Anlage nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß
die Abhitze-Nutzungseinrichtung einen Abhitzekessel (5) auf
weist, der über eine Dampfleitung (20) mit dem Brennstofftrock
ner (13) verbunden ist.
28. Anlage nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß
der Abhitzekessel (5) eine gesonderte Niederdruckstufe (17)
aufweist und daß der Brennstofftrockner (13) über eine Dampf
leitung (18) an die Niederdruckstufe angeschlossen ist.
29. Anlage nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß
die Abhitze-Nutzungseinrichtung eine Dampfturbine (6) aufweist
und daß der Brennstofftrockner (13) über eine Dampf-Entnahme
leitung (14) an die Dampfturbine angeschlossen ist.
30. Anlage nach einem der Ansprüche 25 bis 29, dadurch ge
kennzeichnet, daß der Brennstofftrockner (13) an eine Brüden
turbine (15) angeschlossen ist.
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DE4231151A DE4231151C2 (de) | 1992-08-28 | 1992-08-28 | Gasturbinenanlage und Verfahren zu ihrem Betreiben |
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