DE4321081A1 - Verfahren zum Betreiben einer Gas- und Dampfturbinenanlage sowie danach arbeitende GuD-Anlage - Google Patents

Verfahren zum Betreiben einer Gas- und Dampfturbinenanlage sowie danach arbeitende GuD-Anlage

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DE4321081A1 DE19934321081 DE4321081A DE4321081A1 DE 4321081 A1 DE4321081 A1 DE 4321081A1 DE 19934321081 DE19934321081 DE 19934321081 DE 4321081 A DE4321081 A DE 4321081A DE 4321081 A1 DE4321081 A1 DE 4321081A1
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Bert Dr Ing Rukes
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    • Y02E20/16—Combined cycle power plant [CCPP], or combined cycle gas turbine [CCGT]

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Gas- und Dampfturbinen­ anlage (GuD-Anlage), bei der die im entspannten Arbeitsmittel aus der Gasturbine enthaltene Wärme zur Erzeugung von Dampf für die in einen Wasser-Dampf-Kreis­ lauf geschaltete Dampfturbine genutzt wird. Sie richtet sich weiter auf eine nach diesem Verfahren arbeitende GuD-Anlage.
Bei einer Gas- und Dampfturbinenanlage wird die im entspannten Arbeitsmittel aus der Gasturbine enthaltene Wärme zur Erzeugung von Dampf für die Dampfturbine genutzt. Die Wärmeübertragung erfolgt in einem der Gasturbine nachgeschalteten Dampferzeuger oder Abhitzekessel, in dem Heizflächen in Form von Rohren oder Rohrbündeln angeordnet sind. Diese wiederum sind in den Wasser-Dampf-Kreis­ lauf der Dampfturbine geschaltet. Der Wasser-Dampf-Kreislauf umfaßt mehrere, zum Beispiel zwei, Druckstufen, wobei jede Druckstufe eine Vorwärm-, eine Ver­ dampfer- und eine Überhitzer-Heizfläche aufweist. Mit einer derartigen, zum Bei­ spiel aus der europäischen Patentschrift 0 148 973 bekannten, GuD-Anlage wird je nach den im Wasser-Dampf-Kreislauf der Dampfturbine herrschenden Druckver­ hältnissen ein thermodynamischer Wirkungsgrad von etwa 50% bis 55% erreicht.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Betreiben einer der­ artigen Gas- und Dampfturbinenanlage anzugeben, mit dem eine Steigerung des thermodynamischen Wirkungsgrads erreicht wird. Dies soll bei einer geeigneten Gas- und Dampfturbinenanlage mit besonders einfachen Mitteln erreicht werden.
Bezüglich des Verfahrens wird die genannte Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein zur Erzeugung des Arbeitsmittels für die Gasturbine eingesetzter Brennstoff vorgewärmt wird.
Die Brennstoffvorwärmung erfolgt vorteilhafterweise durch indirekten Wärme­ tausch des Brennstoffs mit einem dem Wasser-Dampf-Kreislauf der Dampfturbine entnommenen Teilstrom vorgewärmten Wassers, das nach erfolgtem Wärmetausch mit dem Brennstoff dem Wasser-Dampf-Kreislauf wieder zugeführt wird.
Der Teilstrom zum Aufwärmen des Brennstoffs wird zweckmäßigerweise entweder einer Hochdruck-Stufe oder einer Niederdruck-Stufe des Wasser-Dampf-Kreislaufs entnommen.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung werden sowohl der Hochdruck-Stufe als auch der Niederdruck-Stufe jeweils ein Teilstrom entnommen und für eine zwei­ stufige Brennstoffaufwärmung verwendet. Dabei wird in einer ersten Stufe der Brennstoff durch direkten Wärmetausch mit vorgewärmtem Wasser befeuchtet und dabei erwärmt. Die Vorwärmung des zur Befeuchtung dienenden Wassers erfolgt durch indirekten Wärmetausch mit dem der Niederdruck-Stufe des Wasser-Dampf- Kreislaufs entnommenen ersten Teilstrom. In einer zweiten Stufe wird anschließend der erwärmte Brennstoff durch indirekten Wärmetausch mit dem der Hochdruck- Stufe des Wasser-Dampf-Kreislaufs entnommenen zweiten Teilstrom weiter er­ wärmt.
Bei Verwendung eines flüssigen oder gasförmigen Brennstoffs (Heizöl, Erdgas) er­ folgt eine Brennstoffvorwärmung auf eine Temperatur von 100°C bis 400°C. Für den Fall, daß der Teilstrom der Niederdruck-Stufe des Wasser-Dampf-Kreislaufs entnommen wird, erfolgt zweckmäßigerweise eine Vorwärmung des Brennstoffs auf eine Temperatur von etwa 150°C. Für den Fall, daß der Teilstrom der Hoch­ druck-Stufe des Wasser-Dampf-Kreislaufs entnommen wird, erfolgt eine Vorwär­ mung des Brennstoffs auf eine Temperatur von etwa 280°C bis 320°C. Für den
Fall einer zweistufigen Brennstoffvorwärmung mit Brennstoffbefeuchtung erfolgt eine Vorwärmung des Brennstoffs auf eine Temperatur von ebenfalls 280°C bis 320°C.
Bezüglich der Gas- und Dampfturbinenanlage mit einer der Gasturbine vorgeschal­ teten Brennkammer, in die eine Brennstoffleitung mündet, und mit einem in einen mindestens zwei Druckstufen aufweisenden Wasser-Dampf-Kreislauf der Dampf­ turbine geschalteten Abhitzedampferzeuger, der einen Kondensatvorwärmer und ei­ nen Hochdruckvorwärmer aufweist, wird die genannte Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zur Brennstoffvorwärmung ein Wärmetauscher vorgesehen ist, der primärseitig in den Wasser-Dampf-Kreislauf und sekundärseitig in die Brenn­ stoffleitung geschaltet ist.
Der Wärmetauscher ist primärseitig zweckmäßigerweise dem Kondensatvorwärmer parallel geschaltet. In diesem Fall steht das vorgewärmte Wasser des zur Brenn­ stoffvorwärmung dienenden Teilstroms unter niedrigem Druck. Der Wärmetauscher kann primärseitig aber auch dem Hochdruckvorwärmer parallel geschaltet sein, so daß das vorgewärmte Wasser des zur Brennstoffvorwärmung dienenden Teilstroms unter entsprechend hohem Druck steht.
Für den Fall einer zweistufigen Brennstoffvorwärmung mit Brennstoffbefeuchtung ist zweckmäßigerweise ein weiterer Wärmetauscher vorgesehen, der sekundärseitig in Strömungsrichtung des Brennstoffs vor dem ersten Wärmetauscher angeordnet ist. Er ist außerdem primärseitig an die Niederdruck-Stufe des Wasser-Dampf- Kreislaufs angeschlossen und liegt parallel zum Kondensatvorwärmer, während der erste Wärmetauscher zur weiteren Erwärmung des Brennstoffs an die Hochdruck- Stufe des Wasser-Dampf-Kreislaufs angeschlossen ist und parallel zum Hochdruck­ vorwärmer liegt.
Die Vorwärmung des Brennstoffs in der ersten Stufe erfolgt zweckmäßigerweise durch Befeuchtung des Brennstoffs mittels in einem Wasser-Kreislauf geführten, vorgewärmten Wassers. Dazu ist in die Brennstoffleitung ein Brennstoffbefeuchter geschaltet, in dem der Brennstoff und das vorgewärmte Wasser zueinander im Ge­ genstrom geführt sind. Die Vorwärmung des zur Befeuchtung des Brennstoffs die­ nenden Wassers erfolgt in dem mit der Niederdruck-Stufe des Wasser-Dampf- Kreislaufs verbundenen weiteren Wärmetauscher.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand einer Zeichnung näher erläu­ tert. Es zeigen:
Fig. 1 und 2 eine Gas- und Dampfturbinenanlage mit einem an alternativen Stellen an einen Wasser-Dampf-Kreislauf der Dampfturbine angeschlossenen Wär­ metauscher zur Brennstoffvorwärmung, und
Fig. 3 eine Gas- und Dampfturbinenanlage gemäß den Fig. 1 und 2 mit zwei Wärmetauschern zur Brennstoffbefeuchtung und -vorwärmung.
Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
Eine Gas- und Dampfturbinenanlage gemäß den Fig. 1 bis 3 umfaßt eine Gasturbinenanlage 1a und eine Dampfturbinenanlage 1b. Die Gasturbinenanlage 1a umfaßt eine Gasturbine 2 mit angekoppeltem Luftverdichter 3 und eine der Gas­ turbine 2 vorgeschaltete Brennkammer 4, die an eine Frischluftleitung 5 des Luft­ verdichters 3 angeschlossen ist. In die Brennkammer 4 der Gasturbine 2 mündet eine Brennstoffleitung 6. Die Gasturbine 2 und der Luftverdichter 3 sowie ein Ge­ nerator 7 sitzen auf einer gemeinsamen Welle 8.
Die Dampfturbinenanlage 1b umfaßt eine Dampfturbine 10 mit angekoppeltem Ge­ nerator 11 und in einem Wasser-Dampf-Kreislauf 12 einen der Dampfturbine 10 nachgeschalteten Kondensator 13 sowie einen Abhitzedampferzeuger 14.
Die Dampfturbine 10 besteht aus einem Hochdruckteil 10a und einem Niederdruck­ teil 10b, die über eine gemeinsame Welle 15 den Generator 11 antreiben.
Zum Zuführen von in der Gasturbine 2 entspanntem Arbeitsmittel AM′ oder Rauch­ gases in den Abhitzedampferzeuger 14 ist eine Abgasleitung 17 an einen Eingang 14a des Abhitzedampferzeugers 14 angeschlossen. Das entspannte Arbeitsmittel AM′ aus der Gasturbine 2 verläßt den Abhitzedampferzeuger 14 über dessen Aus­ gang 14b in Richtung auf einen (nicht dargestellten) Kamin.
Der Dampferzeuger 14 umfaßt in einer Niederdruck-Stufe des Wasser-Dampf- Kreislaufs 12 einen Kondensatvorwärmer 20 und einen Niederdruck-Verdampfer 22 sowie einen Niederdruck-Überhitzer 24. Er umfaßt weiter in einer Hochdruck-Stufe des Wasser-Dampf-Kreislaufs 12 einen Hochdruck-Vorwärmer oder Economizer 26, einen Hochdruck-Verdampfer 28 und einen Hochdruck-Überhitzer 30. Der Nie­ derdruck-Überhitzer 24 ist über eine Dampfleitung 32 mit dem Niederdruckteil 10b der Dampfturbine 10 verbunden. Der Hochdruck-Überhitzer 30 ist über eine Dampfleitung 34 mit dem Hochdruckteil 10a der Dampfturbine 10 verbunden. Der Niederdruckteil 10b der Dampfturbine 10 ist ausgangsseitig über eine Dampfleitung 36 an den Kondensator 13 angeschlossen.
Der in den Fig. 1 bis 3 dargestellte Wasser-Dampf-Kreislauf 12 ist somit aus zwei Druckstufen aufgebaut. Er kann aber auch aus drei Druckstufen aufgebaut sein. In diesem Fall weist der Abhitzedampferzeuger 14 in nicht näher dargestellter Art und Weise zusätzlich einen Mitteldruck-Verdampfer und einen Mitteldruck- Überhitzer auf, die in den Wasser-Dampf-Kreislauf 12 geschaltet und mit einem Mitteldruckteil der Dampfturbine 10 verbunden sind.
Der Kondensator 13 ist über eine Kondensatleitung 42 mit dem Kondensatvorwär­ mer 20 verbunden. In der Kondensatleitung 42 liegt eine Kondensatpumpe 44. Der Kondensatvorwärmer 20 ist ausgangsseitig mit einem Speisewasserbehälter 46 verbunden.
Der Speisewasserbehälter 46 ist ausgangsseitig über eine Niederdruckpumpe 48 mit einem Wasser-Dampf-Trenngefäß 50 der Niederdruck-Stufe verbunden. An dieses Gefäß 50 ist der Niederdruck-Überhitzer 24 und - über eine Umwälzpumpe 52 - der Niederdruck-Verdampfer 22 angeschlossen. Der Speisewasserbehälter 46 ist aus­ gangsseitig außerdem über eine Hochdruckpumpe 54 mit dem Economizer 26 ver­ bunden, der seinerseits ausgangsseitig mit einem Wasser-Dampf-Trenngefäß 56 der Hochdruck-Stufe verbunden ist. An das Gefäß 56 ist der Hochdruck-Überhitzer 30 und - über eine Umwälzpumpe 58 - der Hochdruck-Verdampfer 28 angeschlossen. Weiter mündet in den Speisewasserbehälter 46 eine an die Dampfleitung 32 ange­ schlossene Dampfleitung 60. Ferner ist der Speisewasserbehälter 46 über eine Umwälzpumpe 59 an die Kondensatleitung 42 angeschlossen.
In die Brennstoffleitung 6 ist die Sekundärseite eines Wärmetauschers 62 geschal­ tet, der gemäß Fig. 1 primärseitig dem Kondensatvorwärmer 20 parallel geschaltet ist. Dazu ist der Wärmetauscher 62 primärseitig über eine Zuströmleitung 64 mit dem Speisewasserbehälter 46 und über eine Abströmleitung 66 mit der Kondensat­ leitung 42 verbunden. In die Zuströmleitung 64 ist eine Pumpe 68 geschaltet. In die Abströmleitung 66 ist eine Drossel 70 geschaltet.
Gemäß Fig. 2 ist ein Wärmetauscher 62′ primärseitig dem Economizer 26 parallel geschaltet. Dazu ist der Wärmetauscher 62′ primärseitig über eine Zuströmleitung 64′ mit dem Ausgang des Economizers 26 und über eine Abströmleitung 66′ mit der Saugseite der Hochdruckpumpe 54 verbunden. In die Abströmleitung 66′ ist eine Drossel 70′ geschaltet.
Beim Betrieb der Gas- und Dampfturbinenanlage 1a, 1b wird der Brennkammer 4 über die Brennstoffleitung 6 flüssiger oder gasförmiger Brennstoff BS, zum Bei­ spiel Erdgas oder Heizöl, zugeführt. Dabei wird der Brennstoff BS in dem Wärme­ tauscher 62, 62′ auf eine Temperatur T₁ von 100°C bis 400°C vorgewärmt. Der vorgewärmte Brennstoff BS wird zur Erzeugung des Arbeitsmittels AM für die Gasturbine 2 in der Brennkammer 4 mit verdichteter Frischluft L aus dem Luft­ verdichter 3 verbrannt. Das bei der Verbrennung entstehende heiße und unter ho­ hem Druck stehende Arbeitsmittel AM oder Rauchgas wird in der Gasturbine 2 ent­ spannt und treibt dabei diese und den Luftverdichter 3 sowie den Generator 7 an.
Das aus der Gasturbine 2 mit einer Temperatur T₂ von etwa 550°C austretende entspannte Arbeitsmittel AM′ wird über die Abgasleitung 17 in den Abhitzedampf­ erzeuger 14 eingeleitet und dort zur Erzeugung von Dampf für die Dampfturbine 10 genutzt. Zu diesem Zweck sind der Rauchgasstrom und der Wasser-Dampf-Kreis­ lauf 12 im Gegenstrom miteinander verknüpft.
Um eine besonders gute Wärmeausnutzung zu erreichen, werden Dämpfe bei un­ terschiedlichen Druckniveaus erzeugt, deren Enthalpie zur Stromerzeugung in der Dampfturbine 10 genutzt wird. So kann in der Niederdruck-Stufe Dampf mit einem Druck pN von 6 bar und einer Temperatur TN von 200°C erzeugt werden. In der Hochdruck-Stufe kann Dampf mit einem Druck pH von 80 bar bei einer Temperatur TH von 520°C erzeugt werden.
Der aus dem Niederdruckteil 10b der Dampfturbine 10 austretende entspannte Dampf wird über die Dampfleitung 36 dem Kondensator 13 zugeführt und konden­ siert dort. Das Kondensat wird über die Kondensatpumpe 44 in den Kondensatvor­ warmer 20 gepumpt und dort vorgewärmt. Das vorgewärmte Kondensat strömt in den Speisewasserbehälter 46.
Gemäß dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 wird zur Vorwärmung des Brenn­ stoffs BS dem Speisewasserbehälter 46 über die Zuströmleitung 64 ein Teilstrom t₁ des vorgewärmten und unter niedrigem Druck stehenden Speisewassers entnom­ men. Dieser Teilstrom t₁ wird mittels der Pumpe 68 zunächst auf einen Druck oberhalb des Brennstoffdrucks gebracht und anschließend dem Wärmetauscher 62 zugeführt. Dort wird durch indirekten Wärmetausch die im Teilstrom t₁ des vor­ gewärmten Speisewassers enthaltene Wärme auf den Brennstoff BS übertragen. Der über die Abströmleitung 66 geführte Teilstrom t₁ des abgekühlten Speisewassers wird zunächst gedrosselt und anschließend mit dem über die Kondensatleitung 42 strömenden Kondensat vermischt. Die Brennstoffvorwärmung erfolgt bei einem brennstoffseitigen Druck pBS von 5 bis 20 bar. Um ein Eindringen von gasförmigen Bestandteilen des Brennstoffs BS in das Kondensat oder Speisewasser zu vermeiden, wird der Teilstrom t₁ des vorgewärmten Speisewassers mittels der Pumpe 68 auf einen Druck oberhalb des Brennstoffdrucks gebracht. Durch den indirekten Wärmetausch zwischen dem Teilstrom t₁ des vorgewärmten und unter niedrigem Druck stehenden Speisewassers und dem Brennstoff BS in dem Wärmetauscher 62 wird eine Brennstoffvorwärmung auf eine Temperatur T₁ von etwa 150°C erzielt.
Mit der Anlagenschaltung gemäß Fig. 1 wird eine Wirkungsgradsteigerung gegen­ über dem eingangs erwähnten Wirkungsgrad um 0,3 bis 0,4%-Punkte erreicht.
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 wird dem Wärmetauscher 62′ unter hohem Druck stehendes vorgewärmtes Speisewasser zugeführt. Dazu wird dem Economizer 26 über die Abströmleitung 64′ ein Teilstrom t′₁ des vorgewärmten und unter hohem Druck stehenden Speisewassers entnommen. Nach erfolgtem indirek­ ten Wärmetausch mit dem Brennstoff BS wird der Teilstrom t′₁ über die Abström­ leitung 66′ geführt und nach erfolgter Drosselung in der Drossel 70′ dem Wasser- Dampf-Kreislauf 12 der Dampfturbine 10 zwischen dem Speisewasserbehälter 46 und der Hochdruckpumpe 54 wieder zugeführt. Durch den indirekten Wärmetausch in dem Wärmetauscher 62′ zwischen dem Teilstrom t′₁ des vorgewärmten und unter hohem Druck stehenden Speisewassers aus der Hochdruck-Stufe des Wasser- Dampf-Kreislaufs 12 und dem Brennstoff BS wird eine Brennstoffvorwärmung auf eine Temperatur T₁ von etwa 280°C erreicht.
Mit einer Schaltung gemäß dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 wird eine Wir­ kungsgradsteigerung um 0,5 bis 0,6%-Punkte erreicht.
Beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3, bei dem die Gas- und Dampfturbinen­ anlage 1a, 1b in gleicher Weise aufgebaut ist wie in den Ausführungsbeispielen gemäß den Fig. 1 und 2, erfolgt eine zweistufige Brennstoffvorwärmung. Dabei wird in einer ersten Stufe der Brennstoff BS auf eine Temperatur T₃ von etwa 130°C bis 150°C erwärmt. Die Brennstofferwärmung erfolgt in einem in die Brennstoffleitung 6 geschalteten Brennstoffbefeuchter 80 durch direkten Wärme­ tausch mit in einem Wasserkreislauf 82 strömendem, erwärmtem Wasser UW. Die Erwärmung des umlaufenden Wassers UW erfolgt durch indirekten Wärmetausch in einem sekundärseitig in den Wasserkreislauf 82 geschalteten weiteren Wärme­ tauscher 83. Der Wärmetauscher 83 ist primärseitig an den Wasser-Dampf-Kreis­ lauf 12 der Dampfturbine angeschlossen. Dem Speisewasserbehälter 46 wird - ähn­ lich wie im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 - über eine Zuströmleitung 64′′ und eine Pumpe 68′′ ein Teilstrom t′′₁ des vorgewärmten Speisewassers entnommen.
Der Teilstrom t′′₁ wird nach erfolgtem indirektem Wärmetausch mit dem im Was­ serkreislauf 82 umlaufenden Wasser UW über eine an den Kondensatvorwärmer 22 angeschlossene Abströmleitung 66′′ dem Wasser-Dampf-Kreislauf 12 wieder zuge­ führt. Der Wärmetauscher 83 liegt mindestens einem Teil des Kondensatvorwärmers 20 parallel.
Der dem Brennstoffbefeuchter 80 in der Art einer Gegenstromkolonne am Sumpf 84 zugeführte Brennstoff BS wird mit dem im Gegenstrom vom Kopf 86 herabrie­ selnden Wasser UW von unten nach oben aufgesättigt. Druck, Temperatur und Durchsatz des umlaufenden Wassers UW richten sich nach dem minimal erreichba­ ren Aufsättigungsgrad des Brennstoffs BS sowie nach der minimalen erforderlichen Berieselungsdichte innerhalb des Brennstoffbefeuchters 80, so daß nur ein Teil des eingesetzten Wassers UW verdampft. Dieser Teil wird durch Frischwasser FW er­ setzt, das über eine Frischwasserleitung 88 dem Wasserkreislauf 82, in den eine Pumpe 90 geschaltet ist, zugeführt wird. Infolge des Aufsättigungsvorgangs er­ wärmt sich der Brennstoff BS von unten nach oben, während sich das umlaufende Wasser UW von oben nach unten abkühlt. Das am Sumpf 84 des Brennstoffbe­ feuchters 80 austretende Wasser UW wird mit dem Frischwasser FW vermischt und durch indirekten Wärmetausch mit dem Teilstrom t′′1 des vorgewärmten Speise­ wassers erwärmt. Druck, Temperatur und Menge pro Zeiteinheit des Teilstroms t₁′′ richten sich dabei nach dem Betriebszustand des Brennstoffbefeuchters 80 und sind so gewählt, daß bei leichtem Überdruck des Teilstroms t′′₁ die Wassertemperatur am Kopf 86 des Brennstoffbefeuchters 80 oberhalb des Sättigungszustandes des den Brennstoffbefeuchter 80 verlassenden, erwärmten Brennstoffs BS′ liegt.
Der auf die Temperatur T₃ von z. B. 1500 C erwärmte Brennstoff BS′ wird in einer zweiten Stufe mittels eines Wärmetauschers 62′′ auf eine Temperatur T₁ von 250°C bis 320°C weiter erwärmt. Der Wärmetauscher 62′′, der sekundärseitig dem Brennstoffbefeuchter 80 in der Brennstoffleitung 6 nachgeschaltet ist, ist primärsei­ tig - wie bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 - an die Hochdruck-Stufe des Wasser-Dampf-Kreislaufes 12 der Dampfturbine 10 angeschlossen. Die weitere Erwärmung des Brennstoffs BS′ erfolgt dabei durch indirekten Wärmetausch mit einem der Hochdruck-Stufe entnommenen Teilstrom t₂ des vorgewärmten und un­ ter hohem Druck stehenden Speisewassers. Dieser Teilstrom t₂ wird dem Wärme­ tauscher 62′′ über eine an den Hochdruckvorwärmer 26 angeschlossene Zuströmlei­ tung 64′′′ zugeführt. Nach erfolgtem Wärmetausch sowie anschließender Drosselung in der in einer Abströmleitung 66′′′ liegenden Drossel 70′′′ wird der Teilstrom t₂ dem Kondensatvorwärmer 20 zugeführt.
Mit der Schaltung gemäß dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 wird eine Wir­ kungsgradsteigerung um 0,6 bis 0,7%-Punkte erreicht.
Bei Schaltungen mit einem aus drei Druckstufen aufgebauten Wasser-Dampf- Kreislauf werden ohne Zwischenschaltung eines Brennstoffbefeuchters 80 Wir­ kungsgradsteigerungen von 0,4 bis 0,6%-Punkten erreicht; mit Brennstoffbefeuch­ ter 80 werden Wirkungsgradsteigerungen von 0,6 bis 0,8%-Punkten erreicht.

Claims (10)

1. Verfahren zum Betreiben einer Gas- und Dampfturbinenanlage, bei der die im entspannten Arbeitsmittel (AM′) der Gasturbine (2) enthaltene Wärme zur Erzeu­ gung von Dampf für die in einen Wasser-Dampf-Kreislauf (12) geschaltete Dampf­ turbine (10) genutzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß ein zur Er­ zeugung des Arbeitsmittels (AM) für die Gasturbine (2) eingesetzter Brennstoff (BS) vorgewärmt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vorwärmung des Brennstoffs (BS) auf eine Temperatur (T₁) von 100°C bis 400°C erfolgt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorwärmung durch indirekten Wärmetausch des Brennstoffs (BS) mit einem dem Wasser-Dampf-Kreislauf (12) der Dampfturbine (10) entnommenen Teilstrom (t₁, t′₁) erfolgt.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Wasser-Dampf-Kreislauf (12) der Dampfturbine (10) mindestens zwei Druckstufen (20, 22, 24 und 26, 28, 30) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Teilstrom (t₁ bzw. t′₁) zur Vorwärmung des Brennstoffs (BS) einer Niederdruck-Stufe (20, 22, 24) und/oder einer Hochdruck-Stufe (26, 28, 30) des Wasser-Dampf-Kreislaufs (12) entnommen wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch eine zweistufige Brennstoffaufwärmung, wobei in einer ersten Stufe der Brennstoff (BS) durch di­ rekten Wärmetausch mit durch indirekten Wärmetausch mit einem der Niederdruck- Stufe (20, 22, 24) des Wasser-Dampf-Kreislaufs (12) entnommenen ersten Teil­ strom (t′′₁) vorgewärmten Wasser erwärmt wird, und wobei in einer zweiten Stufe der erwärmte Brennstoff (BS′) durch indirekten Wärmetausch mit einem der Hoch­ druck-Stufe (26, 28, 30) des Wasser-Dampf-Kreislaufs (12) entnommenen zweiten Teilstrom (t₂) weiter erwärmt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das in der ersten Stufe durch indirekten Wärmetausch mit dem ersten Teilstrom (t′′₁) vor­ gewärmte Wasser (UW) im Gegenstrom zur Strömungsrichtung des Brennstoffs (BS) geführt wird.
7. Gas- und Dampfturbinenanlage (1a, 1b) mit einer der Gasturbine (2) vorgeschal­ teten Brennkammer (4), in die eine Brennstoffleitung (6) mündet, und mit einem in einen mindestens zwei Druckstufen (20, 22, 24 und 26, 28, 30) aufweisenden Was­ ser-Dampf-Kreislauf (12) der Dampfturbine (10) geschalteten Abhitzedampferzeu­ ger (14), wobei der Abhitzedampferzeuger (14) einen Kondensatvorwärmer (20) und einen Hochdruckvorwärmer (26) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß zur Brennstoffvorwärmung mittels vorgewärmten Wassers aus dem Wasser-Dampf-Kreislauf (12) der Dampfturbine (10) ein Wärmetauscher (62, 62′, 62′′) vorgesehen ist, der primärseitig an den Was­ ser-Dampf-Kreislauf (12) angeschlossen ist, und der sekundärseitig in die Brenn­ stoffleitung (6) geschaltet ist.
8. Anlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmetauscher (62, 62′, 62′′) primärseitig dem Kondensatvorwärmer (20) oder dem Hochdruckvorwärmer (26) parallelgeschaltet ist.
9. Anlage nach Anspruch 7 oder 8, gekennzeichnet durch einen weiteren Wärmetauscher (83), der sekundärseitig in Strömungsrichtung des Brennstoffs (BS) vor dem ersten Wärmetauscher (62′′) angeordnet ist, und der primärseitig parallel zum Kondensatvorwärmer (20) liegt.
10. Anlage nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch einen in Strömungs­ richtung des Brennstoffs (BS) vor dem Wärmetauscher (62′′) in die Brennstofflei­ tung (6) geschalteten Brennstoffbefeuchter (80), wobei der weitere Wärmetauscher (83) sekundärseitig zur Befeuchtung des Brennstoffs (BS) dienendes Wasser (UW) erwärmt.
DE19934321081 1993-06-24 1993-06-24 Verfahren zum Betreiben einer Gas- und Dampfturbinenanlage sowie danach arbeitende GuD-Anlage Withdrawn DE4321081A1 (de)

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