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Technisches
Gebiet
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Anlage mit kombinierten
Zyklus, bei der eine Gasturbine und eine Dampfturbine auf einer
einzigen Welle gekoppelt sind, und die Dampfturbine eine Dampfturbine
für Zwischenüberhitzung
ist.
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Technischer
Hintergrund
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Bei
Anlagen mit Zwischenüberhitzung
von ähnlichen
Einwellenanlagen mit kombiniertem Zyklus, wie z. B. bei der in der
japanischen Patentveröffentlichung
Nr. Sho. 62-101809 offenbarten, strömt Dampf, der einer Hochdruckturbine
zugeführt
wird, and der Hochdruckturbine vorbei und wird der Turbine für Zwischenüberhitzung
zugeleitet. Die Hochdruckturbine wird dann mit einem Kondensator
in Verbindung gebracht, und mit der Erwärmung einhergehende Ventilationsverluste
von Hochdruckturbinen und Turbinen für Zwischenüberhitzung, die bei der Aktivierung
der Dampfturbine entstehen, werden verhindert.
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In
der
EP 0 379 930 ist
eine Einwellenanlage mit kombiniertem Zyklus offenbart, die eine
Gasturbine und eine Dampfturbine für Zwischenüberhitzung umfasst. Die Dampfturbine
für Zwischenüberhitzung hat
einen Hochdruckturbinenabschnitt und einen Niederdruckturbinenabschnitt.
Ein von der Gasturbine erhitzter Wärmerückgewinnungs-Dampferzeuger umfasst
einen Hochdruckdampferzeugungsabschnitt, der dem Hochdruckdampfturbinenabschnitt über Steuerventile
Dampf zuführt,
sowie einen Zwischenüberhitzungsabschnitt,
dem vom Hochdruckdampfturbinenabschnitt ausgeströmter Dampf zuströmt. Zwischen
dem Auslass des Dampfzwischenüberhitzungsabschnitts
und dem Einlass des Niederdruckturbinenabschnitts ist eine ventillose
Dampfleitung angeschlossen, wobei der sich im Dampfzwischenüberhitzer
und in der ventillosen Dampfleitung befindende Dampf durch die Niederdruckdampfturbine
frei expandieren kann.
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Offenbarung
der Erfindung
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Es
gibt Fälle,
in denen einer Hockdruckturbine zugeführter Dampf durch einen Zwischenüberhitzer
eines Abgaswärme-Rückgewinnungskessels überhitzt
und aufgrund des Einflusses von Aktivierungsbedingungen u. s. w.
einer Turbine für
Zwischenüberhitzung
zugeführt
wird. Wird bei einer Einwellenanlage mit kombinierten Zyklus die
Kapazität der
Anlage erhöht,
so steigt mit der Erhöhung
des Ausstoßes
aus einer Dampfturbine auch der Ausstoß einer Gasturbine an, und
der Einfluss von Beiwärme, die
durch Ventilationsverlust aufgrund der Länge der Rotorschaufeln der
Dampfturbine erzeugt wird, ist wesentlich.
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Das
Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Einwellenanlage
mit kombiniertem Zyklus und ein Aktivierungsverfahren für eine Einwellenanlage
mit kombiniertem Zyklus bereitzustellen, die den Einfluss von Dampf,
der vom Abgaswärme-Rückgewinnungskessel überhitzt
wird, während
des Aktivierens einer Zwischenüberhitzungs-Einwellenanlage mit
kombiniertem Zyklus unterdrücken
können,
und Stabilität
schaffen können,
während
der Einfluss von Ventilationsverlusten der Hockdruckturbine und
der Turbine für
Zwischenüberhitzung
unterdrückt
wird.
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Dieses
Ziel wird durch eine Einwellenanlage mit kombiniertem Zyklus mit
den Merkmalen des Anspruchs 1 erreicht.
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Folglich
werden während
des Aktivierens der Anlage die folgenden Schritte ausgeführt.
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Ein
erster Schritt ist das Aktivieren der Gasturbine und die Erhöhung ihrer
Drehzahl, ein zweiter Schritt ist das Zuführen des Abgases der Gasturbine zum
Abgaswärme-Rückgewinnungskessel und die Erzeugung
von Dampf im Abgaswärme-Rückgewinnungskessel, ein dritter
Schritt ist das Abführen
von in der Hochdruckturbine verbleibendem Dampf unter Verwendung
einer ersten Abführeinrichtung,
die stromaufwärts
eines Rückschlagventils
angeordnete ist, das an dem zweiten Dampfweg für eine Abfuhr von Dampf innerhalb
der Hochdruckturbine aus der Hochdruckturbine vorgesehen ist, das
Zuführen
von Dampf zur Turbine für
Zwischenüberhitzung
und zur Niederdruckturbine unter Verwendung einer separat vorgesehenen
Dampfversorgungseinrichtung, und das Abführen von Dampf, der durch die
Turbine für Zwischenüberhitzung
und entlang des dritten Dampfwegs strömt, unter Verwendung einer
auf dem dritten Dampfweg angeordneten zweiten Abführein richtung für das Abführen von
Dampf aus dem dritten Dampfweg, ein vierter Schritt ist das Zuführen von
vom Überhitzer
erzeugtem Dampf zur Turbine für
Zwischenüberhitzung über den
Zwischenüberhitzer, nachdem
erwünschte
Bedingungen für
den vom Abgaswärme-Rückgewinnungskessel erzeugten
Dampf erreicht sind, und ein fünfter
Schritt ist das Erzielen eines Ausstoßes aus der Dampfturbine.
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Die Überhitzung
aufgrund von Ventilationsverlusten der Hochdruckturbine und der
Turbine für Zwischenüberhitzung
und der vom Zwischenüberhitzer
zwischenüberhitzte
Dampf führen
nicht zu einem Zustrom von Dampf mit hoher Temperatur in die Zwischenüberhitzungs-Rohrleitung mit niederer
Temperatur, die stromabwärts
von der Turbine für
Zwischenüberhitzung
und der Hochdruckturbine vorgesehen ist.
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Die
oben beschriebene Erfindung kann auch in solchen Fällen effektiv
arbeiten, in denen der Betrieb zeitweise angehalten und nach einer
kurzen Unterbrechung wieder gestartet wird, oder in Fällen, in denen
bei Betriebsbeginn die Zeit zwischen dem Starten der Gasturbine
und der Ventilation und dem Erhalt eines Ausstoßes aus der Dampfturbine aus
irgendeinem Grunde sehr lang ist.
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Bei
der vorliegenden Erfindung wird daher dem Umstand Aufmerksamkeit
gewidmet, dass aufgrund von Bedingungen bei Betriebsbeginn u. s.
w. von der Hochdruckdampfturbine ausgestoßener Dampf durch den Abgaswärme-Rückgewinnungskessel überhitzt
wird und Turbinen, die durch Ventilationsverluste während der
Zufuhr von Dampf zur Turbine für
Zwischenüberhitzung überhitzt
wurden, nicht kühlen
kann, indem die Überhitzung
aufgrund von Ventilationsverlust in der Hochdruckturbine und in der
Turbine für
Zwischenüberhitzung
unterdrückt werden,
indem diese Situation verhindert wird.
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Die
Zwischenüberhitzungs-Einwellenanlage mit
kombiniertem Zyklus ist daher in der Lage, den Einfluss der Dampfüberhitzung
durch den Abgaswärme-Rückgewinnungskessel
aufgrund des Einflusses der Aktivierungsbedingungen u. s. w. zu
unterdrücken
und Stabilität
zu schaffen, während
der Einfluss von Ventilationsverlusten der Hochdruckturbine und der
Turbine für
Zwischenüberhitzung
unterdrückt wird.
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Kurzbeschreibung
der Zeichnungen
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1 ist
die strukturelle Darstellung einer Übersicht über eine erste Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Einwellenanlage
mit kombiniertem Zyklus,
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2 ist eine Übersichtsdarstellung für ein Beispiel
für Bedingungen
für die
Anwendung der vorliegenden Erfindung,
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3 ist
eine Übersichtsdarstellung
einer zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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Bevorzugte
Ausführungsform
der Erfindung
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Wenn
ein unabhängiger
Betrieb einer Gasturbine in einem Kraftwerk mit kombiniertem Zyklus, bei
dem eine Gasturbine und eine Dampfturbine auf einer einzigen Welle
gekoppelt sind, möglich
ist, dann wird die Drehzahl der Dampfturbine durch den Betrieb der
Gasturbine hoch. Die Rotorschaufeln der Dampfturbine werden dann
durch den sogenannten Ventilationsverlust aufgrund von Reibungswärme erwärmt, wobei
aufgrund des Einströmens
von Stopfbuchsensperrdampf Dampf innerhalb der Turbine verbleibt,
und bei zunehmender Erwärmung
durch diesen Ventilationsverlust eine Überhitzung der Turbine bei
hohen Temperaturen unterdrückt
werden kann.
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Um
diesen Temperaturanstiegen in einer derartigen Einwellenanlage mit
kombiniertem Zyklus vorzubeugen, wird die Akkumulation von Wärme vermieden,
und Temperaturanstiege innerhalb der Dampfturbine werden dadurch
verhindert, dass einer Turbine mit mittlerem und niederem Druck,
bei der die Temperatur aufgrund von Ventilationsverlust bei langen
Rotorschaufeln ansteigen kann, nur Kühldampf zugeführt wird,
und dass ein Teil der durch Ventilationsverlust entstehenden Wärme in einer nachfolgendem
Stufe abgeleitet wird. Dies wird nachfolgend beschrieben.
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Die
vorliegende Erfindung ist keinesfalls auf die nachstehend beschriebenen
Ausführungsformen beschränkt.
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1 ist
die strukturelle Darstellung einer Übersicht über eine erste Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Einwellenanlage
mit kombiniertem Zyklus mit Zwischenüberhitzung.
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Der
folgende Text beschreibt eine Übersicht über Teile,
die der vorliegenden Erfindung gemeinsam sind.
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Bezugszeichen 10 bezeichnet
eine Gasturbine, Bezugszeichen 20 bezeichnet eine Dampfturbine,
Bezugszeichen 21 bezeichnet eine Hochdruckturbine, Bezugszeichen 22 bezeichnet
eine Turbine für
Zwischenüberhitzung,
Bezugszeichen 23 bezeichnet eine Niederdruckturbine, Bezugszeichen 25 bezeichnet
einen Kondensator, und Bezugszeichen 62 bezeichnet einen
Generator. Weiter ist ein Abgaswärme-Rückgewinnungskessel 30 vorhanden,
der mit Abgas 91 der Gasturbine 10 als Wärmequelle
gespeist wird. Bezugszeichen 31 bezeichnet eine Niederdrucktrommel,
Bezugszeichen 32 bezeichnet eine Mitteldrucktrommel, Bezugszeichen 33 bezeichnet eine
Hochdrucktrommel, und Bezugszeichen 34 bezeichnet einen
Zwischenüberhitzer.
Ein Rotor 64 steht mit der Gasturbine 10 und der
Dampfturbine 20 in Verbindung.
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Bezugszeichen 71 bezeichnet
ein Hochdruckdampfrohr, das die Hochdrucktrommel 33 und die
Hochdruckturbine 21 miteinander verbindet. Bezugszeichen 41 bezeichnet
ein Hochdruckdampfventil zur Steuerung der in der Hochdrucktrommel 33 erzeugten
Dampfmenge, die der Hochdruckturbine 21 zugeleitet wird.
Bezugszeichen 72 bezeichnet ein Zwischenüberhitzungs-Dampfrohr
für niedrige
Temperatur, das die Hochdruckturbine 21 und den Zwischenüberhitzer 34 miteinander
verbindet. Bezugszeichen 73 bezeichnet ein Zwischenüberhitzungs-Dampfrohr
für hohe
Temperatur, das den Zwischenüberhitzer 34 und
die Turbine 22 für
Zwischenüberhitzung miteinander verbindet. Bezugseichen 42 ist
ein Ventil für
zwischenüberhitzten
Dampf für
die Steuerung der Menge des vom Zwischenüberhitzer 34 zwischenüberhitzten
Dampfes, der der Turbine 22 für Zwischenüberhitzung zugeleitet wird.
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Bezugseichen 74 bezeichnet
ein Kreuzrohr, das einen Auslass der Turbine 22 für Zwischenüberhitzung
und einen Einlass der Niederdruckturbine 23 miteinander
verbindet. Bezugszeichen 83 bezeichnet ein Hochdruckturbinen-Umgehungsrohr,
und Bezugszeichen 47 bezeichnet ein Hochdruckturbinen-Umgehungsventil.
Bezugszeichen 84 bezeichnet ein Zwischenüberhitzungsturbinen-Umgehungsrohr,
und Bezugszeichen 52 bezeichnet ein Zwischenüberhitzungsturbinen-Umgehungsventil.
Bezugszeichen 85 bezeichnet ein Hochdruckturbinen-Rohrsystem, und Bezugszeichen 53 bezeichnet ein
Hochdruckregulierungsventil, Bezugszeichen 86 bezeichnet
ein Niederdruckdampfrohr, und Bezugszeichen 43 bezeichnet
ein Niederdruckdampfventil zur Steuerung der Menge des in der Niederdrucktrommel 31 erzeugten Niederdruckdampfes,
der der Niederdruckturbine 23 zugeleitet wird. Bezugszeichen 46 bezeichnet
ein Mitteldruckdampfventil für
die Steuerung der Menge des von der Mitteldrucktrommel 32 erzeugten
Dampfes mit mittlerem Druck, der der Turbine 22 für Zwischenüberhitzung
zugeleitet wird. Bezugszeichen 92 bezeichnet ein Wasserversorgungsrohr
für durch
den Kondensator kondensierten Dampf, Bezugszeichen 63 bezeichnet
eine Niederdruckwasserversorgungspumpe, Bezugszeichen 64 bezeichnet
eine Mitteldruckwasserversorgungspumpe, und Bezugszeichen 65 bezeichnet
eine Hochdruckwasserversorgungspumpe. Zugeführtes Wasser, dessen Druck
durch die Niederdruckwasserversorgungspumpe 63 erhöht wurde,
wird auf einen hohen Druck gebracht, um der Mitteldrucktrommel 32 und
der Hochdrucktrommel 33 zu entsprechen.
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Signalleitungen,
Steuereinrichtungen u. s. w. wurden weggelassen.
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Die
vorliegende Erfindung verhindert die Überhitzung einer Einwellenanlage
mit kombiniertem Zyklus mit Zwischenüberhitzung, in der ein Dampfrohrsystem,
das eine Hochdruckturbine und eine Turbine für Zwischenüberhitzung verbindet, durch
Ventile unterteilt ist.
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Bei
Normalbetrieb der Anlage wird von der Gasturbine 10 ausgestoßenes Abgas 91 dem
Abgaswärme-Rückgewinnungskessel 30 zugeführt. Der Abgaswärme-Rückgewinnungskessel 30 führt einen Temperaturaustausch
durch, indem mehrere Wärmeaustauscher
das als Wärmequelle
dienende Abgas 91 aufnehmen, so dass Hochdruckdampf, Mitteldruckdampf
und Niederdruckdampf erzeugt werden.
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Von
der Hochdrucktrommel 33 erzeugter Hochdruckdampf strömt durch
das Hochdruckdampfrohr 71 und wird über das Hochdruckdampfventil 41 der
Hochdruckturbine 21 zugeleitet. Der zugeführte Dampf
hat daher eine Temperatur von ca. 538°C bei einem Durchsatz von ca.
180 t/h bei einem Druck von ca. 100 ata. Zwischenüberhitzter
Dampf niederer Temperatur, der durch das Zwischenüberhitzungs-Dampfrohr 72 mit
niederer Temperatur strömt, wird,
nachdem die Hochdruckturbine 21 ihre Aufgabe verrichtet
hat, zu Dampf mit wiederhergestellter hoher Temperatur, der vom
Zwischenüberhitzer 34 wieder
erzeugt wurde. Der Dampf mit wiederhergestellter hoher Temperatur
strömt
durch das Zwischenüberhitzungs-Dampfrohr 73 mit
hoher Temperatur und wird über
das Ventil 42 für
zwischenüberhitzten Dampf
der Turbine 22 für
Zwischenüberhitzung
zugeführt.
Der zugeführte
Dampf hat beispielsweise einen Druck von 25 ata und ungefähr die gleiche
Temperatur wie der der Hochdruckturbine zugeführte Dampf.
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Durch
die Turbine 22 für
Zwischenüberhitzung
strömender
Dampf strömt
durch das Kreuzrohr 74 und wird der Niederdruckturbine 23 zugeführt. Der zugeführte Dampf
hat beispielsweise eine Temperatur, die niedriger ist als die des
der Turbine für
Zwischenüberhitzung
zugeführten
Dampfes, und einen Druck von ca. 4 ata. Durch die Niederdruckturbine 23 strömender Dampf
wird dann vom Kondensator 25 kondensiert. Dieser wird mittels
der Niederdruckwasserversorgungspumpe 63 über das
Wasserversorgungsrohr 92 wiederum dem Abgaswärme-Rückgewinnungskessel 30 zugeführt und
wird als Dampfquelle wiederverwendet. Der Kondensator erzielt bei Verwendung
einer Vakuumpumpe beispielsweise einen Dampfdruck von ca. 0,05 ata.
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Weiter
wird von dem mit der Mitteldruckwasserversorgungspumpe 64 verbundenen
Generator 62 Elektrizität
erzeugt, was ein Ergebnis der Rotationen des Rotors 64 ist,
mit dem die Gasturbine 10 und die Dampfturbine 20 verbunden
sind.
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Von
der Mitteldrucktrommel 32 erzeugter Mitteldampf kann dann über das
in den Zeichnungen gezeigte Mitteldruckdampfventil 46 im
Zwischenüberhitzungs-Dampfrohr 72 mit
niederer Temperatur gemischt werden, oder er kann über ein
weiteres Mitteldampfventil 48 im Zwischenüberhitzungs-Dampfrohr 73 mit
hoher Temperatur gemischt werden. Weiter wird der Niederdruckdampf
der Niederdrucktrommel 31 über das Niederdruckdampfventil 43 dem Kreuzrohr 74 zugeführt, und
die Menge des der Niederdruckturbine 23 zuströmenden Dampfes
kann erhöht
werden. Es kann z. B. eine Strömung
von ca. 25 t/h erzielt werden, obwohl dies in Abhängigkeit
von der Größe der Anlage
variiert. Der Mitteldruckdampf und der Niederdruckdampf können dann
unter Verwendung eines Mitteldruckdampfregulierungsventils 66 (oder 67)
und eines Niederdruckdampfregulierungsventils 68 individuell
reguliert werden, so dass die gewünschten Dampfbedingungen erreicht
werden.
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Es
folgt eine Übersicht über die
bei Betriebsstart ablaufenden Vorgänge, wobei auf die 1 und 2 Bezug genommen wird.
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Die
erfindungsgemäße Einwellenanlage
mit kombiniertem Zyklus zündet
zunächst
die Gasturbine 10 und erhöht schrittweise die Drehzahl.
Ist die Solldrehzahl erreicht, so beginnt der Ausstoß aus der Gasturbine 10.
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Wenn
der Abgaswärme-Rückgewinnungskessel 30 durch
das Abgas 91 der Gasturbine vorgeschriebene Dampfbedingungen
erreicht, dann wird die Dampfturbine 20 vollständig ventiliert,
und die Dampfturbine 20 nimmt ihren Betrieb auf.
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Das
Hochdruckdampfventil 41, das Mitteldruckdampfventil 46 (oder 48),
das Niederdruckdampfventil 43 und das Ventil 42 für zwischenüberhitzten
Dampf, z. B., sind geschlossen, bis die Ventilation der Dampfturbine 20 durch
die Aktivierung der Gasturbine 10 beginnt.
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Beispielsweise
wird der von der Hochdrucktrommel 33 erzeugte Dampf über das
Hochdruckregulierungsventil 53 und das Hochdruckturbinenrohrsystem 85 dem
Kondensator zugeführt,
so dass der Anstieg der Dampfbedingungen abgewartet werden kann.
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Weiter
kann, wenn ein Hochdruckturbinenumgehungssystem installiert ist,
die Verbesserung der Dampfbedingungen ebenfalls abgewartet werden,
indem das Hochdruckturbinenumgehungsventil 47 geöffnet wird,
wodurch Dampf über
das Hochdruckturbinenumgehungsrohr 83 durch das Zwischenüberhitzungs-Dampfrohr 72 mit
niederer Temperatur strömt,
und indem das Ventil 52 zur Umgehung der Turbine für Zwischenüberhitzung
geöffnet wird,
so dass Dampf vom Zwischenüberhitzungs-Dampfrohr 73 mit
hoher Temperatur über
das Rohr 84 zur Umgehung der Turbine für Zwischenüberhitzung zum Kondensator
strömt.
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Um
einen Ausstoß aus
der Dampfturbine 20 zu erzielen ist das Hochdruckregulierungsventil 53 geschlossen,
und das Hochdruckdampfventil 41 ist geöffnet, so dass vom Abgaswärme-Rückgewinnungskessel 30 erzeugter
Dampf der Hochdruckturbine 21 zugeführt wird.
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Es
folgt die Beschreibung einer weiteren Ausführungsform.
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Eine
zweite Ausführungsform
wird anhand der Übersichtskonfiguration
aus 1 und der Übersichtsdarstellung
der Ausführungsform
von 3 beschrieben.
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Zusätzlich zur
allgemeinen Konfiguration sind eine zusätzliche Dampfversorgungseinrichtung 61b,
ein Regulierungsventil 55b und ein Rückschlagventil 56b so
angeordnet, dass sie durch das Niederdruckdampfrohr verbunden sind.
Am Zwischenüberhitzungs-Dampfrohr 73 mit
hoher Temperatur auf der stromabwärtigen Seite des Ventils 42 für zwischenüberhitzten
Dampf ist ein Rohrsystem 81 vorgesehen, das mit dem Kondensator 25 kommuniziert,
und das mit einem Abführventil 51 für die Turbine
für Zwischenüberhitzung
ausgestattet ist. Das mit dem Kondensator 25 kommunizierende
Hochdruckturbinenrohrsystem 82 kommuniziert auch mit dem
Zwischenüberhitzungs-Dampfrohr 72 mit
niederer Temperatur und ist mit einem Abführventil 57 ausgestattet.
Das Rückschlagventil 58 ist
stromabwärtig
von dem Teil des Zwischenüberhitzungs-Dampfrohrs 72 mit
niederer Temperatur, das mit dem Hochdruckturbinenrohrsystem 82 kommuniziert,
vorgesehen.
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Vom
Zeitpunkt der Aktivierung der Gasturbineneinheit 1 findet
eine Ventilation der Dampfturbine statt. Die Hochdruckturbine 21,
die Turbine 22 für Zwischenüberhitzung
und die Niederdruckturbine 23 kommunizieren mit dem Kondensator 25.
Der Turbine 22 für
Zwischenüberhitzung
und der Niederdruckturbine 23 wird Kühldampf zugeführt, und
eine Erwärmung
aufgrund von Ventilationsverlust dieser Turbinen wird verhindert.
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Dampf
aus der zusätzlichen
Dampfzufuhreinrichtung 61b strömt zur Niederdruckturbine 23 und
zur Turbine 22 für
Zwischenüberhitzung.
Die Menge des strömenden
Dampfes variiert in Abhängigkeit
von der Größe der Anlage,
es sind aber beispielsweise Strömungen
von 16 t/h auf der Seite der Niederdruckturbine und von 2 t/h auf
der Seite der Turbine für
Zwischenüberhitzung
möglich.
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Die
zusätzliche
Dampfversorgungseinrichtung 61b speist das Niederdruckdampfrohr 86 über das
Regulierungsventil 55b und das Rückschlagventil 56b.
Der Turbine 22 für
Zwischenüberhitzung
wird über
das Niederdruckdampfventil 43, das so gesteuert wird, dass
es weit genug geöffnet
ist, um die benötigte
Dampfmenge strömen
zu lassen, Dampf zugeführt.
Dampf, der durch die Turbine 22 für Zwischenüberhitzung strömt, tritt
in das Zwischenüberhitzungs-Dampfrohr 73 mit
hoher Temperatur ein, strömt
in das Rohrsystem 81, und wird über das Abführventil 51 der Turbine
für Zwischenüberhitzung vom
Zwischenüberhitzungs-Dampfrohr 73 mit
hoher Temperatur abgeführt.
Dieser wird dann dem Kondensator 25 zugeführt.
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Ist
das Hochdruckdampfventil 41 geöffnet, dann tritt in der Hochdruckturbine 21 verbliebener Dampf
in das Zwischenüberhitzungs-Dampfrohr 72 mit
niederer Temperatur ein, strömt
durch das Hochdruckturbinenrohrsystem 82, und wird über das
Abführventil 57 aus
dem Zwischenüberhitzungs-Dampfrohrsystem 72 mit
niederer Temperatur abgeführt, um
dann dem Kondensator 25 zugeführt zu werden.
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Die
durch Ventilationsverlust erzeugte Wärmemenge, die zum Durchmesser
des Schaufelrads und zur Länge
der Rotorschaufeln proportional ist, ist auch proportional zum spezifischen
Gewicht des Dampfes in der Atmosphäre, der die Rotorschaufeln innerhalb
der Dampfturbine ausgesetzt sind, d. h. zum Dampfdruck. Es ist jedoch
möglich,
die durch Ventilationsverlust erzeugte Wärmemenge zu reduzieren, indem
der Druck innerhalb der Dampfturbine 20 so weit wie möglich verringert
wird. Um dies zu erreichen wird ein Verfahren angewandt, bei dem
der Dampfstrom zur Hochdruckturbine 21 und zur Turbine 22 für Zwischenüberhitzung
so weit wie möglich unterbrochen
wird, jede Dampfturbine 20 mit einem sich in einem Zustand
des Vakuums befindenden Kondensator verbunden wird, und der Druck
innerhalb der Dampfturbine 20 reduziert wird.
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Um
innerhalb der Hochdruckturbine 21 Niederdruckbedingungen
zu erreichen, wird das Hochdruckdampfventil 41 vollständig geschlossen,
wird von der Hochdrucktrommel 33 erzeugter Dampf angehalten,
und wird das Rückschlagventil 58 am
Zwischenüberhitzungs-Dampfrohr 72 mit
niederer Temperatur auf der Abführseite
der Hochdruckturbine 21 installiert, um den Zwischenüberhitzer 34 zu
isolieren. Weiter wird das Hochdruckturbinenrohrsystem 82 so
installiert, dass eine direkte Verbindung mit dem Kondensator 25 hergestellt
wird, und es wird durch das Einströmen von Stopfbuchsensperrdampf in
die Hochdruckturbine 21 die Abfuhr des verbleibenden Dampfes
zum Kondensator 25 erzwungen. Mit der Turbine 22 für Zwischenüberhitzung
kann weiter, wenn das Ventil 42 für zwischenüberhitzten Dampf vollständig geschlossen
ist, um den zwischenüberhitzten
Dampf zu unterbrechen, und gleichzeitig das Rohrsystem 81 installiert
ist, um am Einlassabschnitt der Turbine 22 für Zwischenüberhitzung
eine direkte Verbindung mit dem Kondensator 25 herzustellen,
ein Abführen
des Dampfes innerhalb der Turbine 22 für Zwischenüberhitzung zum Kondensator 25 erzwungen
werden, und innerhalb der Turbine 22 für Zwischenüberhitzung kann ein Niederdruckzustand
erreicht werden. Da die Rotorschaufeln der Niederdruckturbine 23 lang
sind und unter Vakuumbedingungen viel Wärme erzeugen, und ein Kondensator
in Reaktion auf Ventilationsverluste wenig Wärme erzeugt, ist es vorzuziehen,
zur Zwangskühlung
Kühldampf
zuzuführen.
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Es
handelt sich um ein Vakuum, dessen Größe durch eine mit dem Kondensator 25 verbundene Vakuumpumpe
erreicht wird, oder um ein Vakuum, dessen Größe durch Koppelung mit dem
Kondensator erreicht wird, was auch auf die nachfolgend geschilderten
Fälle zutrifft.
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Dies
hat zur Folge, dass die Zufuhr von zwischenüberhitztem Dampf zur Turbine 22 für Zwischenüberhitzung,
Wärmeerzeugung
aufgrund von Ventilationsverlust und verbleibende Wärme unterdrückt werden.
Zudem divergiert ein Teil des vom Niederdruckdampfventil 43 zugeführten Dampfes
am Kreuzrohr 74 und wird der Niederdruckturbine 23 zugeführt.
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Die
Zufuhr von vom Zwischenüberhitzer 34 überhitztem
Dampf zu den Turbinen kann unterdrückt werden, und Temperaturanstiege
in jeder der Turbinen können
verhindert werden.
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Bei
dieser Ausführungsform
kann der Einfluss des Abgaswärme-Rückgewinnungskessels 30 durch
Einsatz des Ventils 42 für zwischenüberhitzten Dampf und des Rückschlagventils 58 vollständig unterbrochen
werden, und die Kapazität
des zusätzlichen
Dampfgenerators kann klein gemacht werden.
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Weiter
kann durch Öffnen
des Hochdruckdampfventils 41 bewirkt werden, dass Dampf
innerhalb der Hochdruckturbine 21 durch das Hochdruckturbinenrohrsystem 82 zum
Kondensator 25 strömt, und
das Innere der Hochdruckturbine 21 unter geringen Druck
gesetzt wird. Alternativ kann, wenn das Hochdruckdampfventil 41 in
einem begrenzten Ausmaß geöffnet ist,
ein Teil des Dampfes von der Hochdrucktrommel 33 der Hochdruckturbine 21 als
Kühldampf
zugeführt
werden. Es kann beispielsweise Dampf, der durch die Hochdruckturbine 21 strömt, vom
Zwischenüberhitzungs-Dampfrohr 72 mit
niederer Temperatur zum Hochdruckturbinenrohrsystem 82 und
in den Kondensator 25 strömen. Selbst in einem solchen
Fall kann Ventilationsverlust bei jeder der Turbinen unbeeinflusst
von der Zwischenüberhitzung
durch den Zwischenüberhitzer 34 unterdrückt werden.
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Hierauf
wird, wenn der aus dem Abgaswärme-Rückgewinnungskessel 30 austretende
Dampf die gewünschte
Bedingung erreicht hat und die Bedingungen ausreichend sind, um
einen Ausstoß aus der
Dampfturbine zu erzielen, das Ventil 42 für zwischenüberhitzten
Dampf geöffnet,
das Niederdruckdampfventil 43 geschlossen, das Verbindungssteuerventil 45 geschlossen,
das Hochdruckregulierungsventil 53 geschlossen (oder das
Ventil 52 für
die Umgehung der Turbine für
Zwischenüberhitzung
wird geschlossen und das Ventil 47 für die Umgehung der Hochdruckturbine
wird geschlossen), und das Hochdruckdampfventil 41 geöffnet, und
vom Abgaswärme-Rückgewinnungskessel 30 erzeugter
Dampf wird der Hochdruckturbine, der Turbine für Zwischenüberhitzung und der Niederdruckturbine
zur Aktivierung zugeführt.
Alternativ ist das Hochdruckregulierungsventil 53 geschlossen
(oder das Ventil 52 zur Umgehung der Turbine für Zwischenüberhitzung
ist geschlossen), das Ventil 42 für zwischenüberhitzten Dampf ist geöffnet, das
Niederdruckdampfventil 43 ist geschlossen, und das Verbindungssteuerventil 45 ist
geschlossen, so dass vom Abgaswärme-Rückge-winnungskessel 30 erzeugter
Dampf der Turbine für
Zwischenüberhitzung
zugeführt
wird, die Turbine für
Zwischenüberhitzung
und die Niederdruckturbine aktiviert werden, und darauf folgend
die Hochdruckturbine aktiviert wird. Hat die Ventilation begonnen, dann
wird die Menge des zugeführten
Dampfes schrittweise erhöht,
und ein Ausstoß aus
der Dampfturbine kann erzielt werden.
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Nachdem
der Schritt des Zuführens
von Kühldampf
bei der Aktivierung beendet ist, wird praktisch der gesamte von
der Hochdrucktrommel 33 erzeugte Dampf dem Zwischenüberhitzer 34 zugeführt.
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Die
vorher erwähnten
Bestimmungselemente und Bedingungen können für die Bedingungen u. s. w.
für vom
Abgaswärme-Rückgewinnungskessel ausgestoßenen Dampf
verwendet werden.
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2 ist eine Übersichtsdarstellung für ein Beispiel
einer Situation, auf die die vorliegende Erfindung angewandt wird,
wobei A den Fall bei Normalbetrieb darstellt, und B den Fall darstellt,
in dem die Zeit für
das Zuführen
von Kühldampf
lang ist.
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Im
Normalbetrieb A wird die Gasturbine 10 aktiviert, und da
die Dampfturbine, die sich in einem nicht-ventilierten Zustand befindet,
bei Erhöhung
ihrer Drehzahl Überhitzung
aufgrund von Ventilationsverlust bewirkt, wird Kühldampf zugeführt. Fallen
die Dampferzeugungsbedingungen für
den Abgaswärme-Rückgewinnungskessel 30 in
einen vorgeschriebenen Bereich, und steigt der Ausstoß der Gasturbine 10 an,
dann wird eine vollständige
Ventilierung der Dampfturbine 20 ausgeführt, ein Ausstoß aus der Dampfturbine 20 wird
erzielt, und Kühldampf
wird nicht benötigt.
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Im
Fall B jedoch, in dem die Zeitspanne, während der die Gasturbine 10 vor
Beginn der vollständigen
Ventilation der Dampfturbine 20 unabhängig arbeitet, verlängert ist,
wie z. B. bei Auftreten einer Aktivierungsüberlastung, bei Reaktivierung
nicht lange nach Betriebsstillstand, oder wenn eine Überprüfung anderer
Bestandteile der Anlage notwendig ist, ist es möglich, dass die Temperatur
des Abgaswärme-Rückgewinnungskessels 30 hoch
wird.
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Die
Zeit bis zur vollständigen
Ventilierung ist von den Metalltemperaturbedingungen u. s. w. der Dampfturbine
beeinflusst und kann mehrere Minuten oder, wie im Fall B, einige
Stunden betragen.
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Ist
im Fall B ein System für
die Zufuhr von Kühldampf über den
Abgaswärme-Rückgewinnungskessel 30 zur
Turbine 22 für
Zwischenüberhitzung vorhanden,
dann wird der Kühldampf
beim Zwischenüberhitzer 34 des
Abgaswärme-Rückgewinnungskessels 30 überhitzt,
und der überhitzte
Kühldampf
wird der Turbine für
Zwischenüberhitzung
zugeführt.
In diesem Fall arbeitet jede der oben dargestellten Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung effektiv, wenn vom Abgaswärme-Rückgewinnungskessel 30 erzeugter
Dampf zwischenüberhitzt und
nicht der Turbine 22 für
Zwischenüberhitzung
zugeführt
wird.