EP1023526B1 - Gas- und dampfturbinenanlage und verfahren zum betreiben einer derartigen anlage - Google Patents

Gas- und dampfturbinenanlage und verfahren zum betreiben einer derartigen anlage Download PDF

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EP1023526B1
EP1023526B1 EP98958189A EP98958189A EP1023526B1 EP 1023526 B1 EP1023526 B1 EP 1023526B1 EP 98958189 A EP98958189 A EP 98958189A EP 98958189 A EP98958189 A EP 98958189A EP 1023526 B1 EP1023526 B1 EP 1023526B1
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EP
European Patent Office
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steam
gas
turbine
condenser
steam turbine
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EP98958189A
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English (en)
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EP1023526A1 (de
Inventor
Martin Krill
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Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K23/00—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids
    • F01K23/02—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled
    • F01K23/06—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled combustion heat from one cycle heating the fluid in another cycle
    • F01K23/10—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled combustion heat from one cycle heating the fluid in another cycle with exhaust fluid of one cycle heating the fluid in another cycle

Definitions

  • the invention relates to a gas and steam turbine plant with a gas turbine downstream of a gas turbine Heat recovery steam generator, its heating surfaces in the water-steam cycle a steam turbine are switched. It affects further a method for operating such Gas and steam turbine plant.
  • the heat transfer takes place in one of the gas turbines on the flue gas side downstream heat recovery steam generator, in the heating surfaces are arranged in the form of tubes or tube bundles. These in turn are in the water-steam cycle of the steam turbine connected.
  • the water-steam cycle typically includes several, for example two, pressure stages, wherein a preheating and an evaporator heating surface for each pressure level having.
  • the steam generated in the waste heat steam generator becomes the steam turbine fed where he relaxes while working.
  • the Steam turbine can include a number of pressure levels, the number and design of the design of the heat recovery steam generator are adjusted.
  • the one relaxed in the steam turbine Steam is usually fed to a condenser and condenses there. That with the condensation of the steam
  • the resulting condensate is used as feed water for the waste heat steam generator fed again, so that a closed water-steam cycle arises.
  • the condenser of such a gas and steam turbine plant is usually in the form of a heat exchanger with a Coolant acted upon, which is the steam for condensation Removes heat.
  • Water is usually used as the cooling medium intended; alternatively, the capacitor can also be used as a Air condenser charged with air as the cooling medium his.
  • the invention has for its object a gas and Steam turbine system of the type mentioned above, which also a particularly high one in different operating states System efficiency.
  • a process for Operating such a gas and steam turbine plant be specified with a particularly high Plant efficiency is achievable.
  • This task is for a gas and steam turbine plant Solved above type according to the invention by one of the Steam turbine-associated main condenser on the water-steam side another capacitor is connected in parallel, which over the intake air to be supplied to the gas turbine can be cooled.
  • the invention is based on the consideration that for a particular high system efficiency in the system process Heat should be used to the greatest extent possible.
  • the steam extracted during its condensation should also be removed Heat - at least in part - in the plant process be returned. Due to the temperature level of the steam at its condensation of about 60 ° C is the transfer the heat extracted in the process of supplying the gas turbine Intake air particularly cheap.
  • the capacitor can be in the manner of an additional capacitor be tapped with steam from the steam turbine.
  • the capacitor is special inexpensive way to provide a quick performance reserve usable, for example, in shorter Response time to support the grid frequency in the gas and Steam turbine system powered electricity grid required can be. It is used to activate the power reserve the steam supply to the condenser is interrupted, so that the entire Steam flow is carried over the main condenser. Consequently there is no preheating of the intake air for the gas turbine, resulting in a rapid increase in the amount supplied by the gas turbine Maximum performance leads.
  • a compressor is usually assigned to the gas turbine, where the intake air for the gas turbine via an intake air line is feedable.
  • the Condenser on the coolant side directly into this intake air line connected is expediently designed as an air condenser, being due to the single-stage heat transfer from the condensing Steam on the intake air losses due to Conversion processes are kept particularly low.
  • the capacitor to the coolant side via an intermediate cooling circuit Heat exchanger connected, which in turn on the secondary side into the intake air line upstream of the gas turbine is.
  • the steam ratio between the condenser and Steam streams to be fed to the main condenser is expedient adjustable, preferably depending on Load state of the gas and steam turbine plant.
  • the one about the Main condenser-led steam flow is used when operating a such system in the usual way using a external coolant condenses. Due to the adjustability the steam quantity ratio between the steam flows the operating parameters of the capacitor Steam flow almost constant in a particularly simple manner are kept, so that such a system particularly is reliably operable. It is also for everyone Operating state of the system to the intake air for the particular Operating state maximum achievable temperature preheatable.
  • the main condenser is expediently a condensate preheater downstream, with outflowing from the condenser Condensate seen in the direction of flow of the condensate after the condensate preheater into the water-steam cycle the steam turbine can be fed. So after the Condensation of the steam residual heat remaining in the condensate in a particularly favorable way in the water-steam cycle recoverable.
  • the condensate obtained in the condensation is advantageously in the water-steam cycle of the steam turbine pre-warmed condensate.
  • the advantages achieved with the invention are in particular in that by the transfer of condensation the heat extracted from the steam to the intake air for the Gas turbine made this heat usable for the plant process becomes.
  • Such a gas and steam turbine system thus has a particularly high level of system efficiency. Due to the comparatively slightly reduced maximum power output the gas turbine is a favorable efficiency of the gas and Steam turbine, particularly in the partial load range Gas turbine accessible.
  • Gas and steam turbine plant also comparatively smaller Pollutant emissions.
  • switchover point relevant indicates at which Performance of the gas turbine from diffusion operation to premix operation is to be converted.
  • the gas and steam turbine plant with preheated intake air for the gas turbine has one comparatively lower switchover point so that they even with comparatively low load conditions for low Pollutant emissions more affordable premix operation is.
  • Steam turbine system 1 or 1 comprises a gas turbine system 1a and a steam turbine plant 1b.
  • the gas turbine plant 1a comprises a gas turbine 2 with a coupled air compressor 4.
  • the air compressor 4 is on the input side Intake air line 5 connected.
  • the gas turbine 2 is one Combustion chamber 6 connected upstream, to a fresh air line 8 of the air compressor 4 is connected.
  • the gas turbine 2 opens a fuel line 10.
  • the gas turbine 2 and the air compressor 4 and a generator 12 sit on a common shaft 14.
  • the steam turbine system 1b also includes a steam turbine 20 coupled generator 22 and in a water-steam cycle 24 a main condenser connected downstream of the steam turbine 20 26 and a heat recovery steam generator 30.
  • the steam turbine 20 consists of a first pressure stage or a High pressure part 20a and a second pressure stage or one Medium pressure part 20b and a third pressure stage or one Low pressure part 20c, the generator via a common shaft 32 22 drive.
  • AM 'or flue gas in the heat recovery steam generator 30 is one Exhaust line 34 to an input 30a of the heat recovery steam generator 30 connected.
  • the relaxed work equipment from AM ' the gas turbine 2 leaves the heat recovery steam generator 30 whose output 30b in the direction of a not shown Stack.
  • the heat recovery steam generator 30 comprises in a first pressure stage or high-pressure stage of the water-steam circuit 24 one High-pressure preheater or economizer 36, which has one with one Valve 38 lockable line 40 to a high pressure drum 42 is connected.
  • the high pressure drum 42 is with a arranged in the heat recovery steam generator 30 high pressure evaporator 44 to form a water-steam cycle 46.
  • To the Removing live steam F is the high pressure drum 42 to one High-pressure superheaters arranged in the heat recovery steam generator 30 48 connected, the outlet side with the steam inlet 49 of the high pressure part 20a of the steam turbine 20 is connected.
  • the steam outlet 50 of the high pressure part 20 a of the steam turbine 20 is via a steam line 52 ("cold ZÜ") with a reheater 54 connected, the output 56 via a Steam line 58 to the steam inlet 60 of the medium pressure part 20b of the steam turbine 20 is connected. Its steam outlet 62 is connected to the steam inlet 66 via an overflow line 64 of the low pressure part 20c of the steam turbine 20.
  • the Steam outlet 68 of the low pressure part 20c of the steam turbine 20 is connected to the main condenser 26 via a steam line 70. This is via a feed water line 72, in a feed water pump 74 and a condensate preheater 76 are connected to the economizer 36, so that a closed water-steam circuit 24 is formed.
  • each of a medium or low pressure level of the water-steam circuit 24 are assigned. This Heating surfaces are appropriately connected to steam inlet 60 of the medium pressure part 20b of the steam turbine 20 or with the Steam inlet 66 of the low pressure part 20c of the steam turbine 20 connected.
  • the gas and steam turbine system 1, 1 ' is to achieve a designed for particularly high efficiency.
  • the condenser 80 is the steam turbine 20 via a valve 82 lockable bleed steam line 84 connected downstream.
  • On the output side is the capacitor 80 through a capacitor line 86 connected to the feed water line 72 so that a Water-steam side parallel connection of the capacitor 80 to the main capacitor 26 associated with the steam turbine 20.
  • the condensate line 86 is connected to the feed water line 72 connected to a feed point 88.
  • the feed point 88 is in the direction of flow from the main condenser 26 flowing condenser K seen behind the Condensate preheater 76 arranged. This is via valve 82 Vapor ratio between the main condenser 26 supplied partial steam flow and that supplied to the condenser 80 Partial steam flow adjustable. Through a variation This steam quantity ratio can be used for the current Power output of the gas and steam turbine system 1, 1 'the Intake air A preheated to the maximum attainable temperature become.
  • the gas and steam turbine plant 1 according to FIG. 1 is for one single-stage heat exchange between that in the condenser 80 to condensing partial steam flow and that of the gas turbine system 1a intake air to be supplied.
  • a capacitor 80 an air condenser is provided with cooling air can be acted upon as a cooling medium.
  • the capacitor 80 is in in this case, directly into the intake air line on the coolant side 5 switched.
  • the gas and steam turbine plant 1 are the in the heat transfer from the condensing in the condenser 80 Steam on the intake air A due to conversion processes resulting losses are kept particularly low.
  • Operation of the gas and steam turbine plant 1, 1 'with preheating of the intake air A by condensation bleed steam in the condenser 80 is thus suitable especially for the partial load range. Also in this mode a quick performance reserve in a particularly simple form the gas and steam turbine system 1, 1 ', because with a quick shutdown of the preheating the intake air A due to the then comparatively increased available total mass flow of working medium AM for the gas turbine 2 a rapid increase in power output Gas turbine 2 is enabled.

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Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Gas- und Dampfturbinenanlage mit einem einer Gasturbine rauchgasseitig nachgeschalteten Abhitzedampferzeuger, dessen Heizflächen in den Wasser-Dampf-Kreislauf einer Dampfturbine geschaltet sind. Sie betrifft weiter ein Verfahren zum Betreiben einer derartigen Gas- und Dampfturbinenanlage.
Bei einer Gas- und Dampfturbinenanlage wird die im entspannten Arbeitsmittel (Rauchgas) aus der Gasturbine enthaltene Wärme zur Erzeugung von Dampf für die Dampfturbine genutzt. Die Wärmeübertragung erfolgt in einem der Gasturbine rauchgasseitig nachgeschalteten Abhitzedampferzeuger, in dem Heizflächen in Form von Rohren oder Rohrbundeln angeordnet sind. Diese wiederum sind in den Wasser-Dampf-Kreislauf der Dampfturbine geschaltet. Der Wasser-Dampf-Kreislauf umfaßt üblicherweise mehrere, beispielsweise zwei, Druckstufen, wobei jede Druckstufe eine Vorwärm- und eine Verdampferheizfläche aufweist.
Der im Abhitzedampferzeuger erzeugte Dampf wird der Dampfturbine zugeführt, wo er sich arbeitsleistend entspannt. Die Dampfturbine kann dabei eine Anzahl von Druckstufen umfassen, die in ihrer Zahl und Auslegung an die Auslegung des Abhitzedampferzeugers angepaßt sind. Der in der Dampfturbine entspannte Dampf wird üblicherweise einem Kondensator zugeführt und kondensiert dort. Das bei der Kondensation des Dampfes entstehende Kondensat wird dem Abhitzedampferzeuger als Speisewasser erneut zugeführt, so daß ein geschlossener Wasser-Dampf-Kreislauf entsteht.
Der Kondensator einer derartigen Gas- und Dampfturbinenanlage ist üblicherweise in der Art eines Wärmetauschers mit einem Kühlmedium beaufschlagbar, das dem Dampf zur Kondensation Wärme entzieht. Als Kühlmedium ist dabei üblicherweise Wasser vorgesehen; alternativ kann der Kondensator aber auch als ein mit Luft als Kühlmedium beaufschlagter Luftkondensator ausgebildet sein.
In der US-Patentschrift 4,267,692 ist eine Gas- und Dampfturbine mit einem Hauptkondensator offenbart.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Gas- und Dampfturbinenanlage der obengenannten Art anzugeben, die auch bei verschiedenen Betriebszuständen einen besonders hohen Anlagenwirkungsgrad aufweist. Zudem soll ein Verfahren zum Betreiben einer derartigen Gas- und Dampfturbinenanlage angegeben werden, mit dem ein besonders hoher Anlagenwirkungsgrad erreichbar ist.
Diese Aufgabe wird für eine Gas- und Dampfturbinenanlage der obengenannten Art erfindungsgemäß gelöst, indem einem der Dampfturbine zugeordneten Hauptkondensator wasser-dampfseitig ein weiterer Kondensator parallel geschaltet ist, der über der Gasturbine zuzuführende Ansaugluft kühlbar ist.
Die Erfindung geht von der Überlegung aus, daß für einen besonders hohen Anlagenwirkungsgrad im Anlagenprozeß anfallende Wärme im größtmöglichen Umfang nutzbar gemacht werden sollte. Dabei sollte auch die dem Dampf bei seiner Kondensation entzogene Wärme - zumindest teilweise - in den Anlagenprozeß rückgeführt werden. Aufgrund des Temperaturniveaus des Dampfes bei seiner Kondensation von etwa 60°C ist die Überführung der dabei entzogenen Wärme in die der Gasturbine zuzuführende Ansaugluft besonders günstig.
Durch die Vorwärmung der Ansaugluft der Gasturbine verringert sich der der Gasturbine insgesamt pro Zeiteinheit zuführbare Gesamtmassenstrom an Brennstoff-Luft-Gemisch, so daß die durch die Gasturbine maximal erreichbare Leistungsabgabe geringer ist als beim Verzicht auf die Vorwärmung der Ansaugluft. Wie sich allerdings herausgestellt hat, sinkt bei der Vorwärmung der Ansaugluft durch Zuführung der Kondensationswärme der Brennstoffverbrauch stärker als die maximal erreichbare Leistungsabgabe, so daß der Gesamtwirkungsgrad steigt.
Der Kondensator kann dabei in der Art eines Zusatzkondensators mit Anzapfdampf aus der Dampfturbine beaufschlagt sein. In einer derartigen Anordnung ist der Kondensator auf besonders günstige Weise zur Bereitstellung einer schnellen Leistungsreserve nutzbar, die beispielsweise auch in kürzerer Reaktionszeit zur Stützung der Netzfrequenz im von der Gasund Dampfturbinenanlage bespeisten Stromnetz erforderlich sein kann. Zur Aktivierung der Leistungsreserve wird dabei die Dampfzufuhr zum Kondensator unterbrochen, so daß der gesamte Dampfstrom über den Hauptkondensator geführt wird. Somit unterbleibt die Vorwärmung der Ansaugluft für die Gasturbine, was zu einem raschen Anstieg der von der Gasturbine gelieferten Maximalleistung führt.
Üblicherweise ist der Gasturbine ein Verdichter zugeordnet, dem die Ansaugluft für die Gasturbine über eine Ansaugluftleitung zuführbar ist. In vorteilhafter Weiterbildung ist der Kondensator kühlmittelseitig direkt in diese Ansaugluftleitung geschaltet. Bei einer derartigen Ausgestaltung ist der Kondensator zweckmäßigerweise als Luftkondensator ausgebildet, wobei aufgrund der einstufigen Wärmeübertragung vom kondensierenden Dampf auf die Ansaugluft Verluste infolge von Umwandlungsprozessen besonders gering gehalten sind.
In alternativer vorteilhafter Weiterbildung ist der Kondensator kühlmittelseitig über einen Zwischenkühlkreis an einen Wärmetauscher angeschlossen, der seinerseits sekundärseitig in die der Gasturbine vorgeschaltete Ansaugluftleitung geschaltet ist. Bei einer derartigen Anordnung ist der Transport der bei der Kondensation auf ein im Zwischenkühlkreis geführtes Medium übertragenen Wärme auch über große Strecken in vergleichsweise einfacher Weise möglich.
Das Dampfmengenverhältnis zwischen den dem Kondensator und dem Hauptkondensator zuzuleitenden Dampfströmen ist zweckmäßigerweise einstellbar, vorzugsweise in Abhängigkeit vom Lastzustand der Gas- und Dampfturbinenanlage. Der über den Hauptkondensator geführte Dampfstrom wird beim Betrieb einer derartigen Anlage in üblicher Weise unter Verwendung eines externen Kühlmittels kondensiert. Durch die Einstellbarkeit des Dampfmengenverhältnisses zwischen den Dampfströmen können dabei die Betriebsparameter des über den Kondensator geführten Dampfstromes auf besonders einfache Weise annähernd konstant gehalten werden, so daß eine derartige Anlage besonders zuverlässig betreibbar ist. Zudem ist dadurch auch für jeden Betriebszustand der Anlage die Ansaugluft auf die für den jeweiligen Betrieszustand maximal erreichbare Temperatur vorwärmbar.
Zweckmäßigerweise ist dabei dem Hauptkondensator ein Kondensatvorwärmer nachgeschaltet, wobei aus dem Kondensator abströmendes Kondensat in Strömungsrichtung des Kondensats gesehen nach dem Kondensatvorwämer in den Wasser-Dampf-Kreislauf der Dampfturbine einspeisbar ist. Somit ist die nach der Kondensation des Dampfes im Kondensat verbliebene Restwärme auf besonders günstige Weise in den Wasser-Dampf-Kreislauf einbringbar.
Bezüglich des Verfahrens zum Betreiben der Gas- und Dampfturbinenanlage wird die genannte Aufgabe gelöst, indem der Gasturbine zuzuführende Ansaugluft über bei der Kondensation von aus der Dampfturbine abströmendem Dampf entnommene Wärme vorgewärmt wird.
Das bei der Kondensation gewonnene Kondensat wird dabei vorteilhafterweise im Wasser-Dampf-Kreislauf der Dampfturbine geführtem vorgewärmtem Kondensat zugemischt.
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß durch die Übertragung der bei der Kondensation des Dampfes entnommenen Wärme auf die Ansaugluft für die Gasturbine diese Wärme für den Anlagenprozeß nutzbar gemacht wird. Eine derartige Gas- und Dampfturbinenanlage weist somit einen besonders hohen Anlagenwirkungsgrad auf. Aufgrund der vergleichsweise geringfügig verminderten maximalen Leistungsabgabe der Gasturbine ist ein günstiger Wirkungsgrad der Gasund Dampfturbine dabei besonders im Teillastbereich der Gasturbine erreichbar.
Wie sich weiterhin herausgestellt hat, weist eine derartige Gas- und Dampfturbinenanlage auch vergleichsweise geringere Schadstoffemissionen auf. Neben anderen Größen ist für die Schadstoffemissionen einer Gas- und Dampfturbinenanlage der sogenannte Umschaltpunkt relevant, der angibt, bei welcher Leistung die Gasturbine vom Diffusionsbetrieb auf den Vormischbetrieb umzustellen ist. Die Gas- und Dampfturbinenanlage mit vorgewärmter Ansaugluft für die Gasturbine weist einen vergleichsweise niedrigeren Umschaltpunkt auf, so daß sie auch bei vergleichsweise niedrigen Lastzuständen im für geringe Schadstoffemissionen günstigeren Vormischbetrieb betreibbar ist.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen
Figur 1
schematisch eine Gas- und Dampfturbinenanlage, und
Figur 2
schematisch eine alternative Ausführungsform einer Gas- und Dampfturbinenanlage.
Gleiche Teile sind in beiden Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen.
Die in den Figuren 1, 2 jeweils schematisch dargestellte Gasund Dampfturbinenanlage 1 bzw. 1' umfaßt eine Gasturbinenanlage 1a und eine Dampfturbinenanlage 1b. Die Gasturbinenanlage 1a umfaßt eine Gasturbine 2 mit angekoppeltem Luftverdichter 4. Der Luftverdichter 4 ist eingangsseitig an eine Ansaugluftleitung 5 angeschlossen. Der Gasturbine 2 ist eine Brennkammer 6 vorgeschaltet, die an eine Frischluftleitung 8 des Luftverdichters 4 angeschlossen ist. In die Brennkammer 6 der Gasturbine 2 mündet eine Brennstoffleitung 10. Die Gasturbine 2 und der Luftverdichter 4 sowie ein Generator 12 sitzen auf einer gemeinsamen Welle 14.
Die Dampfturbinenanlage 1b umfaßt eine Dampfturbine 20 mit angekoppeltem Generator 22 und in einem Wasser-Dampf-Kreislauf 24 einen der Dampfturbine 20 nachgeschalteten Hauptkondensator 26 sowie einen Abhitzedampferzeuger 30. Die Dampfturbine 20 besteht aus einer ersten Druckstufe oder einem Hochdruckteil 20a und einer zweiten Druckstufe oder einem Mitteldruckteil 20b sowie einer dritten Druckstufe oder einem Niederdruckteil 20c, die über eine gemeinsam Welle 32 den Generator 22 antreiben.
Zum Zuführen von in der Gasturbine 2 entspanntem Arbeitsmittel AM' oder Rauchgas in den Abhitzedampferzeuger 30 ist eine Abgasleitung 34 an einen Eingang 30a des Abhitzedampferzeugers 30 angeschlossen. Das entspannte Arbeitsmittel AM' aus der Gasturbine 2 verläßt den Abhitzedampferzeuger 30 über dessen Ausgang 30b in Richtung auf einen nicht näher dargestellten Kamin.
Der Abhitzedampferzeuger 30 umfaßt in einer ersten Druckstufe oder Hochdruckstufe des Wasser-Dampf-Kreislaufs 24 einen Hochdruckvorwärmer oder Economizer 36, der über eine mit einem Ventil 38 absperrbare Leitung 40 an eine Hochdrucktrommel 42 angeschlossen ist. Die Hochdrucktrommel 42 ist mit einem im Abhitzedampferzeuger 30 angeordneten Hochdruckverdampfer 44 zur Bildung eines Wasser-Dampf-Umlaufs 46 verbunden. Zum Abführen von Frischdampf F ist die Hochdrucktrommel 42 an einen im Abhitzedampferzeuger 30 angeordneten Hochdrucküberhitzer 48 angeschlossen, der ausgangsseitig mit dem Dampfeinlaß 49 des Hochdruckteils 20a der Dampfturbine 20 verbunden ist.
Der Dampfauslaß 50 des Hochdruckteils 20a der Dampfturbine 20 ist über eine Dampfleitung 52 ("kalte ZÜ") mit einem Zwischenüberhitzer 54 verbunden, dessen Ausgang 56 über eine Dampfleitung 58 an den Dampfeinlaß 60 des Mitteldruckteils 20b der Dampfturbine 20 angeschlossen ist. Dessen Dampfauslaß 62 ist über eine Überströmleitung 64 mit dem Dampfeinlaß 66 des Niederdruckteils 20c der Dampfturbine 20 verbunden. Der Dampfauslaß 68 des Niederdruckteils 20c der Dampfturbine 20 ist über eine Dampfleitung 70 an den Hauptkondensator 26 angeschlossen. Dieser ist über eine Speisewasserleitung 72, in die eine Speisewasserpumpe 74 und ein Kondensatvorwärmer 76 geschaltet sind, mit dem Economizer 36 verbunden, so daß ein geschlossen Wasser-Dampf-Kreislauf 24 entsteht.
In den Ausführungsbeispielen gemäß den Figuren 1, 2 ist somit lediglich die erste Druckstufe des Wasser-Dampf-Kreislaufs 24 detailliert dargestellt. Im Abhitzedampferzeuger 30 sind jedoch noch weitere, nicht näher dargestellte Heizflächen angeordneten, die jeweils einer Mittel- oder einer Niederdruckstufe des Wasser-Dampf-Kreislaufs 24 zugeordneten sind. Diese Heizflächen sind in geeigneter Weise mit dem Dampfeinlaß 60 des Mitteldruckteils 20b der Dampfturbine 20 oder mit dem Dampfeinlaß 66 des Niederdruckteils 20c der Dampfturbine 20 verbunden.
Die Gas- und Dampfturbinenanlage 1, 1' ist zur Erzielung eines besonders hohen Wirkungsgrades ausgelegt. Dazu ist ein der Dampfturbine 20 dampfseitig nachgeschalteter, als Zusatzkondensator ausgebildeter Kondensator 80 über der Gasturbinenanlage 1a zuzuführende Ansaugluft A kühlbar. Der Kondensator 80 ist der Dampfturbine 20 über eine mit einem Ventil 82 absperrbare Anzapfdampfleitung 84 nachgeschaltet. Ausgangsseitig ist der Kondensator 80 über eine Kondensatorleitung 86 an die Speisewasserleitung 72 angeschlossen, so daß sich eine wasser-dampf-seitige Parallelschaltung des Kondensators 80 zu dem der Dampfturbine 20 zugeordneten Hauptkondensator 26 ergibt. Die Kondensatleitung 86 ist dabei mit der Speisewasserleitung 72 an einer Einspeisestelle 88 verbunden. Die Einspeisestelle 88 ist in Strömungsrichtung des aus dem Hauptkondensator 26 abströmenden Kondensators K gesehen hinter dem Kondensatvorwärmer 76 angeordnet. Über das Ventil 82 ist das Dampfmengenverhältnis zwischen dem dem Hauptkondensator 26 zugeleiteten Dampfteilstrom und dem dem Kondensator 80 zugeleiteten Dampfteilstrom einstellbar. Durch eine Variation dieses Dampfmengenverhältnisses kann für die jeweils aktuelle Leistungsabgabe der Gas- und Dampfturbinenanlage 1, 1' die Ansaugluft A bis zur maximal erreichbaren Temperatur vorgewärmt werden.
Die Gas- und Dampfturbinenanlage 1 gemäß Figur 1 ist für einen einstufigen Wärmetausch zwischen dem im Kondenstor 80 zu kondensierenden Dampfteilstrom und der der Gasturbinenanlage 1a zuzuführenden Ansaugluft A ausgebildet. Dazu ist als Kondensator 80 ein Luftkondensator vorgesehen, der mit Kühlluft als Kühlmedium beaufschlagbar ist. Der Kondensator 80 ist in diesem Fall kühlmittelseitig direkt in die Ansaugluftleitung 5 geschaltet. Bei der Gas- und Dampfturbinenanlage 1 sind die bei der Wärmeübertragung vom im Kondensator 80 kondensierenden Dampf auf die Ansaugluft A infolge von Umwandlungsprozessen entstehenden Verluste besonders gering gehalten.
Im Ausführungsbeispiel gemäß Figur 2 ist hingegen eine zweistufige Wärmeübertragung vom im Kondensator 80 zu kondensierenden Dampf auf die Ansaugluft A vorgesehen. Dazu ist bei der Gas- und Dampfturbinenanlage 1' gemäß Figur 2 in die Ansaugluftleitung 5 ein separater Wärmetauscher 90 geschaltet. Der separate Wärmetauscher 90 ist primärseitig an einen Zwischenkreis 92 angeschlossen, mit dem der Kondensator 80 kühlmitteiseitig verbunden ist. Im Zwischenkreis 92 geführtes Wärmeträgermedium W ist dabei mittels einer in den Zwischenkreis 92 geschalteten Umwälzpumpe 94 umwälzbar.
Beim Betrieb der Gas- und Dampfturbinenanlage 1 oder der Gasund Dampfturbinenanlage 1' wird ein aus dem Niederdruckteil 20c der Dampfturbine 20 entnommener Dampfteilstrom als Anzapfdampf über den Kondensator 80 geführt. Dieser Dampfteilstrom wird im Kondenstor 80 kondensiert, wobei die den Dampf bei seiner Kondensation entzogene Wärme auf die Ansaugluft A für die Gasturbinenanlage 1a übertragen wird. Das bei der Kondensation des Dampfes im Kondensator 80 gewonnene Kondensat wird dem aus dem Hauptkondensator 26 abströmenden, vorgewärmten Kondensat K beigemischt.
Durch die Übertragung der dem Dampfteilstrom bei seiner Kondensation im Kondensator 80 entzogenen Wärme auf die Ansaugluft A für die Gasturbinenanlage 1a wird diese Wärme in den Energieumwandlungsprozeß der Gas- und Dampfturbinenanlage 1 bzw. der Gas- und Dampfturbinenanlage 1' zurückgeführt. Die Gas- und Dampfturbinenanlage 1, 1' weist somit einen besonders hohen Anlagenwirkungsgrad auf. Andererseits bewirkt die Vorwärmung der Ansaugluft A für die Gasturbinenanlage 1a aber auch, daß der Gesamtmassenstrom des der Gasturbine 2 zuführbaren Arbeitsmediums AM geringer ist als beim Verzicht auf die Vorwärmung der Ansaugluft A. Die bei Betrieb der Gasturbine 2 erreichbare maximale Leistungsabgabe ist somit vergleichsweise geringer. Der Betrieb der Gas- und Dampfturbinenanlage 1, 1' mit Vorwärmung der Ansaugluft A durch Kondensation von Anzapfdampf im Kondensator 80 eignet sich somit besonders für den Teillastbereich. Zudem ist bei dieser Betriebsart in besonders einfacher Form eine schnelle Leistungsreserve der Gas- und Dampfturbinenanlage 1, 1' gewährleistet, da nämlich bei einer Schnellabschaltung der Vorwärmung der Ansaugluft A aufgrund des dann vergleichsweise erhöhten lieferbaren Gesamtmassenstroms an Arbeitsmedium AM für die Gasturbine 2 eine rasche Erhöhung der Leistungsabgabe der Gasturbine 2 ermöglicht ist.

Claims (7)

  1. Gas- und Dampfturbinenanlage (1, 1') mit einem einer Gasturbine (6) rauchgasseitig nachgeschalteten Abhitzedampferzeuger (30), dessen Heizflächen in den Wasser-Dampf-Kreislauf (24) einer Dampfturbine (20) geschaltet sind, mit einem der Dampfturbine (20) zugeordneten Hauptkondensator (26),
    dadurch gekennzeichnet, daß dem Hauptkondensator (26) wasser-dampf-seitig ein weiterer Kondensator (80) parallel geschaltet ist, der über der Gasturbine (2) zuzuführende Ansaugluft (A) kühlbar ist.
  2. Gas- und Dampfturbinenanlage (1, 1') nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, daß einem der Gasturbine (2) zugeordneten Verdichter eine Ansaugluftleitung (5) vorgeschaltet ist, in die der weitere Kondensator (80) kühlmittelseitig direkt geschaltet ist.
  3. Gas- und Dampfturbinenanlage (1, 1') nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, daß der weitere Kondensator (80) kühlmittelseitig über einen Zwischenkühlkreis (54) an einen Wärmetauscher (90) angeschlossen ist, der sekundärseitig in eine Ansaugluftleitung (5) geschaltet ist, die einem der Gasturbine (2) zugeordneten Verdichter vorgeschaltet ist.
  4. Gas- und Dampfturbinenanlage (1, 1') nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
    dadurch gekennzeichnet, daß das Dampfmengenverhältnis der dem weiteren Kondensator (80) und dem Hauptkondensator (26) zuzuleitenden Dampfströme einstellbar ist.
  5. Gas- und Dampfturbinenanlage (1, 1') nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
    dadurch gekennzeichnet, daß dem Hauptkondensator (26) ein Kondensatvorwärmer (76) nachgeschaltet ist, wobei aus dem weiteren Kondensator (80) abströmendes Kondensat in Strömungsrichtung des Kondensats gesehen nach dem Kondensatvorwämer (76) in den Wasser-Dampf-Kreislauf (24) der Dampfturbine (20) einspeisbar ist.
  6. Verfahren zum Betreiben einer Gas- und Dampfturbinenanlage (1, 1') nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
    dadurch gekennzeichnet, daß der Gasturbine zuzuführende Ansaugluft (A) über bei der Kondensation von aus der Dampfturbine (20) abströmendem Dampf entnommene Wärme vorgewärmt wird.
  7. Verfahren nach Anspruch 6,
    dadurch gekennzeichnet, daß das bei der Kondensation gewonnene Kondensat vorgewärmtem Kondensat zugemischt wird, das im Wasser-Dampf-Kreislauf (24) der Dampfturbine (20) geführt wird.
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