EP1193373A1 - Verfahren zum Betreiben einer Gas- und Dampfturbinenanlage sowie entsprechende Anlage - Google Patents

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EP1193373A1
EP1193373A1 EP00121502A EP00121502A EP1193373A1 EP 1193373 A1 EP1193373 A1 EP 1193373A1 EP 00121502 A EP00121502 A EP 00121502A EP 00121502 A EP00121502 A EP 00121502A EP 1193373 A1 EP1193373 A1 EP 1193373A1
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EP
European Patent Office
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gas
steam
water
pressure
condensate
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP00121502A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Erich Schmid
Werner Schwarzott
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
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Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
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Priority to TW090118999A priority patent/TW541392B/zh
Priority to DE50106221T priority patent/DE50106221D1/de
Priority to ES01978376T priority patent/ES2240527T3/es
Priority to PCT/EP2001/010749 priority patent/WO2002027154A1/de
Priority to EP01978376A priority patent/EP1320665B1/de
Priority to US10/381,847 priority patent/US6874322B2/en
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • 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
    • F01K23/106—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 with water evaporated or preheated at different pressures in exhaust boiler
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F23/00—Mixing according to the phases to be mixed, e.g. dispersing or emulsifying
    • B01F23/40—Mixing liquids with liquids; Emulsifying
    • B01F23/45—Mixing liquids with liquids; Emulsifying using flow mixing
    • B01F23/451—Mixing liquids with liquids; Emulsifying using flow mixing by injecting one liquid into another
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F23/00—Mixing according to the phases to be mixed, e.g. dispersing or emulsifying
    • B01F23/40—Mixing liquids with liquids; Emulsifying
    • B01F23/49—Mixing systems, i.e. flow charts or diagrams
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F25/00—Flow mixers; Mixers for falling materials, e.g. solid particles
    • B01F25/30—Injector mixers
    • B01F25/31—Injector mixers in conduits or tubes through which the main component flows
    • B01F25/313—Injector mixers in conduits or tubes through which the main component flows wherein additional components are introduced in the centre of the conduit
    • B01F25/3132—Injector mixers in conduits or tubes through which the main component flows wherein additional components are introduced in the centre of the conduit by using two or more injector devices
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F35/00—Accessories for mixers; Auxiliary operations or auxiliary devices; Parts or details of general application
    • B01F35/71—Feed mechanisms
    • B01F35/717—Feed mechanisms characterised by the means for feeding the components to the mixer
    • B01F35/71805—Feed mechanisms characterised by the means for feeding the components to the mixer using valves, gates, orifices or openings

Definitions

  • the invention relates to a method for operating a gas and steam turbine plant, which consists of both escaping with gas as well as oil operated gas turbine Flue gas is passed through a heat recovery steam generator whose heating surfaces in the water-steam cycle one one Number of steam turbine having pressure stages switched are, with preheated condensate in the heat recovery steam generator than compared to this feed water under high pressure heated and fed as steam to the steam turbine becomes.
  • the In a gas and steam turbine plant, the is relaxed Work equipment or flue gas contained in the gas turbine Heat to generate steam for use in a water-steam cycle switched steam turbine used.
  • the heat transfer takes place in a downstream of the gas turbine Heat recovery steam generator or boiler, in which heating surfaces in Form of tubes or tube bundles are arranged. This in turn are connected to the steam turbine water-steam cycle.
  • the water-steam cycle usually includes several, for example two or three, pressure levels, in each pressure stage as a heating surface and an evaporator and a superheater are provided.
  • a Such gas and steam turbine plant is, for example, out EP 0 523 467 B1.
  • the total amount of water in the water-steam cycle is dimensioned such that that leaving the heat recovery steam generator Flue gas due to heat transfer to a temperature is cooled from about 70 ° C to 100 ° C. this means especially that the heating surfaces exposed to the hot flue gas and pressure drums intended for water-steam separation are designed for full load or rated operation, at which currently achieves an efficiency of around 55% to 60% becomes.
  • the goal here is the temperature difference between that led over the individual heating surfaces Feed water and flue gas in every area of the To keep the heat recovery steam generator as low as possible.
  • a condensate preheater to warm up condensed water provided from the steam turbine.
  • the gas turbine of such a gas and steam turbine plant can be designed for operation with different fuels his. If the gas turbine is designed for heating oil and natural gas, heating oil is only used as fuel for the gas turbine for one short operating time, for example for 100 to 500h / a, than so-called backup to natural gas provided.
  • the gas and steam turbine plant usually primarily for natural gas operation the gas turbine designed and optimized. In order to with heating oil operation, especially when changing from gas operation on the oil operation, a sufficiently high entry temperature of the condensate flowing into the heat recovery steam generator ensure the necessary heat can be applied to different Way can be removed from the heat recovery steam generator itself.
  • One way is to completely preheat the condensate or partially to bypass and the condensate in one in the Water-steam cycle switched feed water tank heating by adding low pressure steam.
  • the method requires a large volume at low steam pressures and possibly multi-stage heating steam system in the Feed water tank, which is common for large heating ranges Degassing taking place in the feed water tank can endanger.
  • the invention has for its object a method for Operating a gas and steam turbine plant of the above Specify the way that at the same time low equipment and operating expenses in an effective way and in terms of system efficiency a convenient way of switching from Gas operation on oil operation of the gas turbine under cover wide temperature range of the inlet temperature of the in ensures the condensate flowing in the heat recovery steam generator. Furthermore, one should carry out the method particularly suitable gas and steam turbine plant specified become.
  • the object is achieved according to the invention by the features of claim 1. It is provided that that is under high pressure compared to the condensate and having a high temperature compared to the condensate Feed water via a pipe to the cold condensate is heat exchanger-free and is therefore mixed directly by when changing from gas to oil, a partial flow of heated feed water injected into the cold condensate and so that it is mixed.
  • the invention is based on the consideration that on one additional heat exchanger, which is the water-steam cycle withdrawn heated feed water or hot water before its pressure is reduced to the temperature level of the condensate system should cool, can be dispensed with if by injecting the hot water into the cold condensate targeted evaporation of the hot water and a subsequent one
  • the water-steam mixture that forms is condensed. This can cause the generation of steam, i. H. a Vapor formation can be allowed through the use of the additional Heat exchanger prevented after the pressure reduction shall be.
  • the removal depends essentially on the required Heating heat for the condensate and which system efficiency in the oil operation of the Gas turbine should at least be maintained.
  • the heated feed water or hot water is expedient in a two-printing system, i.e. H. in a two-pressure system from a high-pressure drum and a three-pressure system or in a three-pressure system from the high-pressure drum and / or from a medium pressure drum as Feed water partial flow removed.
  • a two-printing system i.e. H. in a two-pressure system from a high-pressure drum and a three-pressure system or in a three-pressure system from the high-pressure drum and / or from a medium pressure drum as Feed water partial flow removed.
  • the removal of the partial flow also at the outlet of the high-pressure economizer or the medium pressure economizer.
  • the pressure of the low-pressure system can also be used be raised to remove heat contained in the flue gas the low-pressure system downstream of the flue gas side
  • the water-steam cycle is in a suitable place withdrawn heated feed water in the form of a feed water partial flow without warming up beforehand, i.e. without heat exchange the cold condensate in an additional heat exchanger is added.
  • the system comprises a mixing device, about the cold condensate as a heating surface in the Heat recovery steam generator arranged condensate preheater supplied is.
  • a mixing device In the interior of the mixing device, via which Condensate flows, at least one spray head is arranged, via a hot water pipe from the water-steam cycle withdrawn heated feed water or hot water is feedable.
  • the first thing to avoid is in the hot water pipe under pressure, i.e. the partial flow of heated feed water by opening one Fitting upstream of the or each spray head for flow brought.
  • the result is a preferably spring-loaded Valve cone of a valve provided in the spray head Differential pressure between the partial flow and the over the The valve cone lifts the condensate from the mixing device Valve seat off, allowing water through different holes or valve channels to a number of spray nozzles.
  • the Flow through the narrow valve channels and spray nozzles leads to an increasing pressure reduction.
  • the advantages achieved with the invention are in particular in that one required when operating the gas turbine in oil and increased compared to gas operation of the gas turbine Water inlet temperature in the heat recovery steam generator too without additional heat exchanger or external condensate preheater by spraying from below high without heat exchanger Pressurized feed water into the cold condensate with special simple means is adjustable. It can by suitable design from within a provided Spray heads arranged one below the Boiling temperature of the preheated or preheated condensate lying mixing temperature of the with the cold condensate partial flow mixed with oil operation on particularly simple and be made effectively.
  • the capacity reserves can also be used in this way the high pressure feed water pump can be used because usually due to oil operation compared to gas operation a lower gas turbine output also lower Flow rates are required.
  • the circuitry in a particularly effective way extended operating range standardization is also possible.
  • the investment costs are particularly low.
  • the gas and steam turbine system 1 comprises a gas turbine system 1a and a steam turbine system 1b.
  • the gas turbine system 1 a comprises a gas turbine 2 with a coupling Air compressor 4 and one of the gas turbine 2 upstream Combustion chamber 6, which is connected to a fresh air line 8 of the Air compressor 4 is connected.
  • a fuel line 10 opens out, via which the combustion chamber 6 optionally gas or oil can be supplied as fuel B. This becomes compressed with the supply of compressed air L or Fuel gas burned for the gas turbine 2.
  • the gas turbine 2 and the air compressor 4 and a generator 12 sit on one common turbine shaft 14.
  • the steam turbine system 1b also includes a steam turbine 20 coupled generator 22 and in a water-steam cycle 24 one of the steam turbine 20 downstream capacitor 26 and a heat recovery steam generator 30.
  • the steam turbine 20 has a first pressure stage or a high pressure part 20a and a second pressure stage or a medium pressure part 20b and a third pressure stage or a low pressure part 20c on the generator via a common turbine shaft 32 22 drive.
  • Exhaust line 34 For supplying working fluid relaxed in the gas turbine 2 or flue gas AM in the heat recovery steam generator 30 is one Exhaust line 34 to an input 30a of the heat recovery steam generator 30 connected. That is along the heat recovery steam generator 30 as a result of indirect heat exchange with in the water-steam cycle 24 guided condensate K and feed water S cooling flue gas AM from the gas turbine 2 leaves the heat recovery steam generator 30 via its exit 30b in the direction of a fireplace, not shown.
  • the heat recovery steam generator 30 comprises one as heating surfaces Condensate preheater 36, the input side via a condensate line 38, into which a condensate pump 40 is connected, is fed with condensate K from the condenser 26.
  • the Condensate preheater 36 is on the outlet side to the suction side Feed water pump 42 out.
  • a mixing device 44 with a tubular hot water mixer 46 switched.
  • the feed water pump 42 is included as a high pressure feed pump Medium pressure extraction trained. It brings the condensate K to one for the high pressure part 20 a of the steam turbine 20 assigned high pressure stage 50 of the water-steam circuit 24 suitable pressure level from about 120 bar to 150 bar. About the The condensate K is removed by means of the feed water pump 42 to one for the medium pressure part 20b of the Steam turbine 20 associated medium pressure stage 70 suitable Pressure level from about 40 bar to 60 bar.
  • the feed water S is also partially with medium pressure via a non-return flap 71 and a downstream one Valve 72 a feed water preheater or medium pressure economizer 73 fed. This is on the output side via a valve 74 connected to a medium pressure drum 75. Analogous is part of the low pressure part 20c of the steam turbine 20 assigned low pressure level 90 of the water-steam cycle 24 of the condensate preheater 36 on the output side Valve 91 connected to a low pressure drum 92.
  • the medium pressure drum 75 is in the heat recovery steam generator 30 arranged medium pressure evaporator 76 for formation a water-steam circuit 77 connected. On the steam side is on the medium pressure drum 75 is connected to a reheater 78, the output side (hot ZÜ) to an input 79 of the medium pressure part 20b is guided and in the input side (cold ZÜ) one with an outlet 80 of the high pressure part 20a of the steam turbine 20 connected exhaust steam line 81 is.
  • the feed water pump 42 is on the high-pressure side via two valves 55, 56 and the first high-pressure economizer 51 and the downstream of this and on the feed water side of the heat recovery steam generator 30 upstream on the flue gas side second high-pressure economizer 52 and one if necessary provided further valve 57 to the high pressure drum 54 guided.
  • This is in turn with one in the heat recovery steam generator 30 arranged high pressure evaporator 58 to form a Water-steam circulation 59 connected.
  • For removing live steam F is the high pressure drum 54 to one in the heat recovery steam generator 30 arranged high pressure superheater 60 connected, the output side with an inlet 61 of the high pressure part 20a of the steam turbine 20 is connected.
  • a steam line 95 connected to an inlet 96 of the low pressure part 20c.
  • An outlet 99 of the low pressure part 20c is via a steam line 100 connected to the capacitor 26.
  • the gas turbine 2 of the gas and steam turbine system 1 is both can be operated with natural gas as well as with heating oil as fuel B.
  • the temperature TS of the partial flow is tS when it is withdrawn as heated feed water S 'from the high pressure drum 54, for example 320 ° C.
  • FIG. 2 shows a preferred embodiment of the mixing device 44 or the hot water mixer 46.
  • This instructs one the condensate line 38 connected inlet 111 for feeding the cold condensate K into the mixing device 44 and an outlet opening 112 through which the mixing device 44 connected to the condensate preheater 36 on the input side is.
  • the tubular heating water mixer 46 of the mixing device 44 is thus switched on in the condensate line 38.
  • In the interior 104 of the mixing device 44 are in Embodiment three spray heads 105 arranged. Depending on necessary amount of heating water and the temperature can do more or fewer such spray heads 105 within the hot water mixer 46 may be provided.
  • FIG. 3 is the respective spray head 105 via an installation flange 113 Welding end 114 into the interior through a flange opening 115 104 of the hot water mixer 46 out and in each desired position held.
  • the spray head 105 is executed self-opening and has a valve seat 116 and a valve cone 117 formed valve.
  • the valve cone 117 is a due to the spring force Sealing spring assembly 118 in the closed position of the valve led against the valve seat 116.
  • Hot water or heated feed water S ' i.e. the set Partial stream tS by opening one or each spray head 105 upstream shut-off valve 119 (FIG 2) for flow brought.
  • the valve cone 117 that is thereby spring-loaded
  • the existing differential pressure automatically lifts it from the valve seat 116 from. This causes what is referred to below as hot water HW to flow heated feed water S 'over one in the area of the valve seat 117 provided annulus 120 and thereby connected bores or valve channels 121 to a number of spray nozzles 122.
  • hot water HW to flow heated feed water S 'over one in the area of the valve seat 117 provided annulus 120 and thereby connected bores or valve channels 121 to a number of spray nozzles 122.
  • Four to six spray nozzles 122 distributed around the circumference of the spray head 105 arranged.
  • the flow of hot water HW through the narrow holes or valve channels 121 and spray nozzles 122 leads to an increasing Pressure reduction. If the boiling conditions are exceeded in the area of the spray nozzles 122 part of the hot water HW evaporates and the resulting mixture is finely distributed. In addition, the remaining hot water HW by evaporation cooled. Heated by the injection of the partial flow ts Feed water S 'or hot water HW and the effective Mixing with which the spray heads 105 in the interior 104 the cold condensate K surrounding the measuring device 44 resulting small vapor bubbles condense again and together brought to a mixing temperature with the hot water HW, those below the boiling temperature at this pressure lies.
  • the spray heads 105 are each via a supply or intermediate line 123 with the hot water pipe 101 on the outflow side the shut-off valve 119 connected. So depending on Number of spray heads 105 provided or required a corresponding number of intermediate lines 123 to the Hot water line 101 can be connected. This is both the constructive as well as the manufacturing or assembly technology Effort for the respective design of the mixing device 44.46 particularly low.

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Abstract

Bei einem Verfahren zum Betreiben einer Gas- und Dampfturbinenanlage (1) mit einer sowohl mit Gas als auch mit Öl betreibbaren Gasturbine (2) wird bei einem Betriebswechsel von Gas auf Öl zur Kondensatvorwärmung ein Teilstrom (tS) von aufgeheiztem Speisewasser (S') in das kalte Kondensat (K) eingedüst. Dazu umfasst die Anlage (1) eine Mischeinrichtung (44,46), in der mindestens ein mit einer Heißwasserleitung (101) zum Zuführen des Teilstroms (tS) verbundener Sprühkopf (105) angeordnet ist.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Betreiben einer Gas- und Dampfturbinenanlage, bei dem das aus einer sowohl mit Gas als auch mit Öl betreibbaren Gasturbine austretende Rauchgas über einen Abhitzedampferzeuger geführt wird, dessen Heizflächen in den Wasser-Dampf-Kreislauf einer eine Anzahl von Druckstufen aufweisenden Dampfturbine geschaltet sind, wobei im Abhitzedampferzeuger vorgewärmtes Kondensat als im Vergleich zu diesem unter hohem Druck stehendes Speisewasser aufgeheizt und als Dampf der Dampfturbine zugeführt wird.
Bei einer Gas- und Dampfturbinenanlage wird die im entspannten Arbeitsmittel oder Rauchgas aus der Gasturbine enthaltene Wärme zur Erzeugung von Dampf für die in einen Wasser-Dampf-Kreislauf geschaltete Dampfturbine genutzt. Die Wärmeübertragung erfolgt dabei in einem der Gasturbine nachgeschalteten Abhitzedampferzeuger oder -kessel, in dem Heizflächen in Form von Rohren oder Rohrbündeln angeordnet sind. Diese wiederum sind in den Wasser-Dampf-Kreislauf der Dampfturbine geschaltet. Der Wasser-Dampf-Kreislauf umfaßt dabei üblicherweise mehrere, beispielsweise zwei oder drei, Druckstufen, wobei in jeder Druckstufe als Heizflächen ein Vorwärmer und ein Verdampfer sowie ein Überhitzer vorgesehen sind. Eine derartige Gas- und Dampfturbinenanlage ist beispielsweise aus der EP 0 523 467 B1 bekannt.
Die im Wasser-Dampf-Kreislauf geführte Gesamtwassermenge ist dabei derart bemessen, dass das den Abhitzedampferzeuger verlassende Rauchgas infolge der Wärmeübertragung auf eine Temperatur von ca. 70°C bis 100°C abgekühlt wird. Dies bedeutet insbesondere, dass die dem heißen Rauchgas ausgesetzten Heizflächen und für eine Wasser-Dampf-Trennung vorgesehene Druck-Trommeln für Volllast- oder Nennbetrieb ausgelegt sind, bei dem ein Anlagenwirkungsgrad von derzeit etwa 55% bis 60% erreicht wird. Aus thermodynamischen Gründen wird dabei auch angestrebt, dass die Temperaturen des in den einzelnen Heizflächen geführten und unter unterschiedlichem Druck stehenden Speisewassers möglichst nahe am Temperaturverlauf des sich entlang des Abhitzedampferzeugers infolge des Wärmetausches abkühlenden Rauchgases liegen. Ziel dabei ist, die Temperaturdifferenz zwischen dem über die einzelnen Heizflächen geführten Speisewassers und dem Rauchgas in jedem Bereich des Abhitzedampferzeugers möglichst gering zu halten. Um dabei einen möglichst hohen Anteil der im Rauchgas enthaltenen Wärmemenge umzusetzen, ist im Abhitzedampferzeuger zusätzlich ein Kondensatvorwärmer zum Aufwärmen von kondensiertem Wasser aus der Dampfturbine vorgesehen.
Die Gasturbine einer derartigen Gas- und Dampfturbinenanlage kann für den Betrieb mit verschiedenen Brennstoffen ausgelegt sein. Ist die Gasturbine für Heizöl und für Erdgas ausgelegt, so ist Heizöl als Brennstoff für die Gasturbine nur für eine kurze Betriebsdauer, beispielsweise für 100 bis 500h/a, als sogenanntes Backup zum Erdgas vorgesehen. Dabei wird die Gas- und Dampfturbinenanlage üblicherweise vordringlich für Erdgasbetrieb der Gasturbine ausgelegt und optimiert. Um dann bei Heizölbetrieb, insbesondere bei einem Wechsel vom Gasbetrieb auf den Ölbetrieb, eine ausreichend hohe Eintrittstem-peratur des in den Abhitzedampferzeuger einströmenden Kondensats sicherzustellen, kann die notwendige Wärme auf verschiedene Weise aus dem Abhitzedampferzeuger selbst entnommen werden.
Eine Möglichkeit besteht darin, den Kondensatvorwärmer ganz oder teilweise zu umführen und das Kondensat in einem in den Wasser-Dampf-Kreislauf geschalteten Speisewasserbehälter durch Zuführen von Niederdruck-Dampf aufzuheizen. Eine solche Methode erfordert jedoch bei geringen Dampfdrücken ein großvolumiges und unter Umständen mehrstufiges Heizdampfsystem im Speisewasserbehälter, was bei großen Aufheizspannen eine üblicherweise im Speisewasserbehälter stattfindende Entgasung gefährden kann.
Insbesondere um eine wirkungsvolle Entgasung des Kondensats sicherzustellen, wird die Kondensattemperatur im Speisewasserbehälter üblicherweise in einem Temperaturbereich zwischen 130°C und 160°C gehalten. Dabei wird in der Regel eine Vorwärmung des Kondensats über einen mit Niederdruck-Dampf oder Heißwasser aus einem Economizer bespeisten Vorwärmer vorgesehen, damit die Aufwärmspanne des Kondensats im Speisewasserbehälter möglichst klein gehalten wird. Dabei ist insbesondere bei Zwei- oder Dreidruckanlagen eine Heißwasserentnahme aus dem Hochdruck-Economizer erforderlich, um genügend Wärme zur Verfügung zu stellen. Dies hat jedoch insbesondere bei Drei-Druck-Anlagen oder -Schaltungen den erheblichen Nachteil, dass ein externer, zusätzlicher Kondensatvorwärmer benötigt wird, der für die hohen Drücke und hohen Temperaturen bzw. hohen Temperaturdifferenzen ausgelegt werden muss. Diese Methode ist daher schon aufgrund der erheblichen Kosten und des zusätzlichen Platzbedarfes für den Kondensatvorwärmer äußerst unerwünscht.
Auch besteht die Möglichkeit, bei Ölbetrieb der Gasturbine die Kondensataufheizung im Speisewasserbehälter oder im Entgaser mit einem Teilstrom von einem Zwischenüberhitzer zugeführtem Dampf vorzunehmen oder zu unterstützen. Jedoch ist auch diese Methode insbesondere bei modernen Anlagenschaltungen ohne Speisewasserbehälter oder ohne Entgaser nicht anwendbar, zumal entsprechende Vorrichtungen oder Apparate zur Mischvorwärmung fehlen.
Zwar ist aus der DE 197 36 889 C1 ein im Vergleich zu den beschriebenen Methoden mit geringem apparativem und betrieblichem Aufwand durchführbares Verfahren bekannt, das auf einer Verschiebung von Abgaswärme in Richtung der Kondensatvorwärmung infolge eines Abbaus im Niederdruckbereich sowie auf einer Installation von wasserseitigen Economizer-Umführungen beruht. Jedoch stößt auch diese Methode bei bestimmten Anforderungen an Grenzen der Realisierung.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Betreiben einer Gas- und Dampfturbinenanlage der obengenannten Art anzugeben, das bei gleichzeitig geringem apparativen und betrieblichen Aufwand in effektiver und bezüglich des Anlagenwirkungsgrades günstiger Art und Weise einen Wechsel von Gasbetrieb auf Ölbetrieb der Gasturbine unter Abdeckung eines weiten Temperaturbereiches der Eintrittstem-peratur des in den Abhitzedampferzeuger einströmenden Kondensats gewährleistet. Des Weiteren soll eine zur Durchführung des Verfahrens besonders geeignete Gas- und Dampfturbinenanlage angegeben werden.
Bezüglich des Verfahrens wird die Aufgabe erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale des Anspruchs 1. Dazu ist vorgesehen, dass im Vergleich zum Kondensat unter hohem Druck stehendes und eine im Vergleich zum Kondensat hohe Temperatur aufweisendes Speisewasser über eine Rohrleitung dem kalten Kondensat wärmetauscherlos und damit direkt zugemischt wird, indem bei einem Betriebswechsel von Gas auf Öl ein Teilstrom von aufgeheiztem Speisewasser in das kalte Kondensat eingedüst und damit diesem zugemischt wird.
Die Erfindung geht dabei von der Überlegung aus, dass auf ei-nen zusätzlichen Wärmetauscher, der das dem Wasser-Dampf-Kreislauf entnommene aufgeheizte Speisewasser oder Heißwasser vor dessen Druckreduzierung auf das Temperaturniveau des Kondensatsystems abkühlen soll, verzichtet werden kann, wenn durch Eindüsung des Heißwassers in das kalte Kondensat eine gezielte Ausdampfung des Heißwassers und eine anschließende Kondensation des sich bildenden Wasser-Dampf-Gemisches erfolgt. Dadurch kann die Entstehung von Dampf, d. h. eine Dampfbildung zugelassen werden, die durch den Einsatz des zusätzlichen Wärmetauschers im Anschluss an den Druckabbau verhindert werden soll.
Dabei kann, insbesondere bei einem Drei-Druck-System, aufgeheiztes Speisewasser aus dem Mitteldruck-System, aus dem Hochdruck-System oder aus beiden Systemen entnommen werden. Die Entnahme hängt dabei im Wesentlichen von der benötigten Aufheizwärme für das Kondensat sowie davon ab, welcher An-lagenwirkungsgrad beim nur als Backup dienenden Ölbetrieb der Gasturbine mindestens aufrechterhalten werden soll.
Das aufgeheizte Speisewasser oder Heißwasser wird zweckmäßigerweise bei einem Zwei-Drucksystem, d. h. bei einer Zwei-Druck-Anlage aus einer Hochdruck-Trommel und bei einem Drei-Druck-System bzw. bei einer Drei-Druck-Anlage aus der Hochdruck-Trommel und/oder aus einer Mitteldruck-Trommel als Speisewasser-Teilstrom entnommen. Alternativ kann die Entnahme des Teilstroms auch am Austritt des Hochdruck-Econo-mizers bzw. des Mitteldruck-Economizers erfolgen.
Bedarfsweise kann zusätzlich der Druck des Niederdruck-Systems angehoben werden, um im Rauchgas enthaltene Wärme aus dem Niederdruck-System zum diesem rauchgasseitig nachgeordneten Kondensatvorwärmer hin zu verschieben. Wesentlich dabei ist, dass das dem Wasser-Dampf-Kreislauf an geeigneter Stelle entnommene aufgeheizte Speisewasser in Form eines Speiserwasser-Teilstroms ohne vorherige Aufwärmung, d.h. ohne Wärmetausch in einem zusätzlichen Wärmetauscher dem kalten Kondensat zugemischt wird.
Bezüglich der Anlage wird die Aufgabe erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale des Anspruchs 5. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der auf diesen rückbezogenen Unteransprüche.
Um bei einem Betriebswechsel von Gas auf Öl das aus dem Teilstrom von aufgeheiztem Speisewasser dem kalten Kondensat wärmetauscherlos zuzumischen, umfasst die Anlage eine Mischeinrichtung, über die kaltes Kondensat einem als Heizfläche im Abhitzedampferzeuger angeordneten Kondensatvorwärmer zugeführt ist. Im Innenraum der Mischeinrichtung, über den das Kondensat strömt, ist mindestens ein Sprühkopf angeordneten, dem über eine Heißwasserleitung aus dem Wasser-Dampf-Kreislauf entnommenes aufgeheiztes Speisewasser oder Heißwasser zuführbar ist.
Um beim Eindüsen des aufgeheizten Speisewassers oder Heißwassers unzulässige oder unerwünschte Kondensationsschläge - sogenanntes water hamer - zu vermeiden, wird zunächst das in der Heißwasserleitung unter Druck stehende Heißwasser, d.h. der Teilstrom aufgeheizten Speisewassers durch Öffnen einer dem oder jedem Sprühkopf vorgeschalteten Armatur zum Strömen gebracht. Der dadurch an einem vorzugsweise federbelasteten Ventilkegel eines im Sprühkopf vorgesehenen Ventils anstehende Differenzdruck zwischen dem Teilstrom und dem über die Mischeinrichtung geführten Kondensat hebt der Ventilkegel vom Ventilsitz ab, so dass Wasser durch verschiedene Bohrungen oder Ventilkanäle zu einer Anzahl von Sprühdüsen fließt. Die Strömung durch die engen Ventilkanäle und Sprühdüsen führt zu einem zunehmenden Druckabbau.
Bei Überschreiten der Siedebedingungen im Bereich der Sprühdüsen wird ein Teil des Heißwassers verdampft und damit das entstehende Gemisch fein verteilt sowie das verbleibende Heißwasser durch Verdampfung abgekühlt. Durch die Eindüsung und die sehr innige Vermischung mit dem umgebenden kalten Kondensat werden die anstehenden kleinen Dampfbläschen wieder kondensiert und zusammen mit dem Heißwasser auf eine Mischtemperatur gebracht, die unter der bei diesem Druck herrschenden Siedetemperatur liegt. Je nach der notwendigen Heißwassermenge und der Temperatur sind eine entsprechende Anzahl von Sprühköpfen vorgesehen, die dann in einem entsprechend erweiterten Rohrstück eines als Rohrleitung ausgeführten Heißwassermischer der Mischeinrichtung angeordnet sind.
Bei einer derartigen Ausgestaltung des oder jedes Sprühkopfes wird der durch Einleitung des Heißwassers infolge dessen Ausdampfung gebildete Dampf auf besonders viele kleine Öffnungen des jeweiligen Sprühkopfes verteilt, die innerhalb der Mischeinrichtung unterhalb des Kondensatspiegels liegen. Dadurch treten nur kleine Dampfbläschen in das durch das Kondensat gebildete Wasserbad ein.
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, dass eine beim Ölbetrieb der Gasturbine erforderliche und im Vergleich zum Gasbetrieb der Gasturbine erhöhte Wassereintrittstemperatur in den Abhitzedampferzeuger auch ohne zusätzlichen Wärmetauscher oder externen Kondensatvorwärmer durch wärmetauscherloses Einsprühen von unter hohem Druck stehendem Speisewasser in das kalte Kondensat mit besonders einfachen Mitteln einstellbar ist. Dabei kann durch geeignete Ausgestaltung von innerhalb einer dazu vorgesehenen Mischeinrichtung angeordneten Sprühköpfen eine unterhalb der Siedetemperatur des vorgewärmten oder vorzuwärmenden Kondensats liegende Mischtemperatur des mit dem kalten Kondensat bei Ölbetrieb vermischten Teilstroms auf besonders einfache und effektive Weise hergestellt werden. Da zudem über das rückgeführte Speisewasser der Durchsatz im Kondensatvorwärmer entsprechend ansteigt, kann auf bisher erforderliche Kondensatumwälzpumpen verzichtet werden. Insbesondere ist ohne Schaltungsmodifikation die Abdeckung eines weiten Temperaturbereichs der Dampferzeuger- oder Kesseleintrittstemperatur möglich.
Erkanntermaßen können auf diese Weise auch die Kapazitätsreserven der Hochdruck-Speisewasserpumpe ausgenutzt werden, da üblicherweise bei Ölbetrieb im Vergleich zum Gasbetrieb aufgrund einer geringeren Gasturbinen-Leistung auch geringere Fördermengen erforderlich sind. Zudem ist keine Zumischung von kaltem Speisewasser notwendig, wodurch eine nur geringe Fördermenge von Speisewasser zur Erzeugung der entsprechenden Eintrittstemperatur erforderlich ist. Infolge des schaltungstechnisch in besonders effektiver Weise erweiterten Betriebsbereiches ist auch eine Standardisierung möglich. Ferner sind die Investitionskosten besonders gering.
Aufgrund der vergleichsweise weniger komplexen Regelungen und Umschaltungen ist einerseits eine vergleichsweise einfache-Betriebsweise und zudem auch eine vergleichsweise hohe Zuverlässigkeit erreicht, da insgesamt weniger aktive Komponenten notwendig sind. Wegen des vergleichsweise geringeren Komponentenumfangs sind vorteilhafterweise auch der Wartungsaufwand und die Ersatzteilhaltung reduziert.
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:
FIG 1
schematisch eine für einen Betriebswechsel von Gas auf Öl ausgelegte Gas- und Dampfturbinenanlage mit einer Heißwasser-Mischeinrichtung,
FIG 2
die Mischeinrichtung gemäß FIG 1 in größerem Maßstab mit einer Anzahl von Sprühköpfen, und
FIG 3
einen Ausschnitt III aus FIG 2 in größerem Maßstab mit einem ein Ventil aufweisenden Sprühkopf.
Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
Die Gas- und Dampfturbinenanlage 1 gemäß der Figur umfasst eine Gasturbinenanlage 1a und eine Dampfturbinenanlage 1b. Die Gasturbinenanlage 1a umfasst eine Gasturbine 2 mit angekoppeltem Luftverdichter 4 und eine der Gasturbine 2 vorgeschaltete Brennkammer 6, die an eine Frischluftleitung 8 des Luftverdichters 4 angeschlossen ist. In die Brennkammer 6 mündet eine Brennstoffleitung 10, über die der Brennkammer 6 wahlweise Gas oder Öl als Brennstoff B zuführbar ist. Dieser wird unter Zufuhr verdichteter Luft L zum Arbeitsmittel oder Brenngas für die Gasturbine 2 verbrannt. Die Gasturbine 2 und der Luftverdichter 4 sowie ein Generator 12 sitzen auf einer gemeinsamen Turbinenwelle 14.
Die Dampfturbinenanlage 1b umfasst eine Dampfturbine 20 mit angekoppeltem Generator 22 und in einem Wasser-Dampf-Kreislauf 24 einen der Dampfturbine 20 nachgeschalteten Kondensator 26 sowie einen Abhitzedampferzeuger 30. Die Dampfturbine 20 weist eine erste Druckstufe oder einen Hochdruckteil 20a und eine zweite Druckstufe oder einen Mitteldruckteil 20b sowie eine dritte Druckstufe oder einen Niederdruckteil 20c auf, die über eine gemeinsame Turbinenwelle 32 den Generator 22 antreiben.
Zum Zuführen von in der Gasturbine 2 entspanntem Arbeitsmittel oder Rauchgas AM in den Abhitzedampferzeuger 30 ist eine Abgasleitung 34 an einen Eingang 30a des Abhitzedampferzeugers 30 angeschlossen. Das sich entlang des Abhitzedampferzeugers 30 infolge indirekten Wärmetausches mit im Wasser-Dampf-Kreislauf 24 geführtem Kondensat K und Speisewasser S abkühlende Rauchgas AM aus der Gasturbine 2 verlässt den Abhitzedampferzeuger 30 über dessen Ausgang 30b in Richtung auf einen nicht dargestellten Kamin.
Der Abhitzedampferzeuger 30 umfasst als Heizflächen einen Kondensatvorwärmer 36, der eingangsseitig über eine Kondensatleitung 38, in die eine Kondensatpumpe 40 geschaltet ist, mit Kondensat K aus dem Kondensator 26 gespeist wird. Der Kondensatvorwärmer 36 ist ausgangsseitig an die Saugseite einer Speisewasserpumpe 42 geführt. In die Kondensatleitung 38 ist eine Mischeinrichtung 44 mit einem rohrförmigen Heißwassermischer 46 geschaltet.
Die Speisewasserpumpe 42 ist als Hochdruckspeisepumpe mit Mitteldruckentnahme ausgebildet. Sie bringt das Kondensat K auf ein für eine dem Hochdruckteil 20a der Dampfturbine 20 zugeordnete Hochdruckstufe 50 des Wasser-Dampf-Kreislaufs 24 geeignetes Druckniveau von etwa 120 bar bis 150 bar. Über die Mitteldruckentnahme wird das Kondensat K mittels der Speisewasserpumpe 42 auf ein für eine dem Mitteldruckteil 20b der Dampfturbine 20 zugeordnete Mitteldruckstufe 70 geeignetes Druckniveau von etwa 40 bar bis 60 bar.
Das über die Speisewasserpumpe 42 geführte Kondensat K, das auf der Druckseite der Speisewasserpumpe 42 als Speisewasser S bezeichnet wird, wird teilweise mit hohem Druck einem ersten Hochdruck-Economizer 51 oder Speisewasservorwärmer und über diesen einem zweiten Hochdruck-Economizer 52 zugeführt. Dieser ist ausgangsseitig über ein Ventil 57 an eine Hochdruck-Trommel 54 angeschlossen.
Das Speisewasser S wird zudem teilweise mit mittlerem Druck über eine Rückschlagklappe 71 und ein dieser nachgeschaltetes Ventil 72 einem Speisewasservorwärmer oder Mitteldruck-Economizer 73 zugeführt. Dieser ist ausgangsseitig über ein Ventil 74 an eine Mittel-druck-Trommel 75 angeschlossen. Analog ist als Teil einer dem Niederdruckteil 20c der Dampfturbine 20 zugeordneten Niederdruckstufe 90 des Wasser-Dampf-Kreislaufs 24 der Kondensatvorwärmer 36 ausgangsseitig über ein Ventil 91 an eine Niederdruck-Trommel 92 angeschlossen.
Die Mitteldruck-Trommel 75 ist mit einem im Abhitzedampferzeuger 30 angeordneten Mitteldruck-Verdampfer 76 zur Bildung eines Wasser-Dampf-Umlaufs 77 verbunden. Dampfseitig ist an die Mitteldruck-Trommel 75 ein Zwischenüberhitzer 78 angeschlossen, der ausgangsseitig (heiße ZÜ) an einen Eingang 79 des Mitteldruckteils 20b geführt ist und in den eingangsseitig (kalte ZÜ) eine mit einem Ausgang 80 des Hochdruck-teils 20a der Dampfturbine 20 verbundene Abdampfleitung 81 geführt ist.
Hochdruckseitig ist die Speisewasserpumpe 42 über zwei Ventile 55, 56 sowie über den ersten Hochdruck-Economizer 51 und den diesem speisewasserseitig nachgeschalteten und innerhalb des Abhitzedampferzeugers 30 rauchgasseitig vorgeordneten zweiten Hochdruck-Economizer 52 sowie über ein bedarfsweise vorgesehenes weiteres Ventil 57 an die Hochdruck-Trommel 54 geführt. Diese ist wiederum mit einem im Abhitzedampferzeuger 30 angeordneten Hochdruck-Verdampfer 58 zur Bildung eines Wasser-Dampf-Umlaufs 59 verbunden. Zum Abführen von Frischdampf F ist die Hochdruck-Trommel 54 an einen im Abhitzedampferzeuger 30 angeordneten Hochdruck-Überhitzer 60 angeschlossen, der ausgangsseitig mit einem Eingang 61 des Hochdruckteils 20a der Dampfturbine 20 verbunden ist.
Die Hochdruck-Economizer 51, 52 und der Hochdruck-Verdampfer 58 sowie der Hochdruck-Überhitzer 59 bilden zusammen mit dem Hochdruckteil 20a die Hochdruckstufe 50 des Wasser-Dampf-Kreislaufs 24. Der Mitteldruck-Verdampfer 76 und der Zwischenüberhitzer 78 bildet zusammen mit dem Mitteldruckteil 20b die Mitteldruckstufe 70 des Wasser-Dampf-Kreislaufs 24. Analog bildet ein im Abhitzedampferzeuger 30 angeordneter und zur Bildung eines Wasser-Dampf-Umlaufs 93 mit der Niederdruck-Trommel 94 verbundener Niederdruck-Verdampfer 94 zusammen mit dem Niederdruckteil 20c der Dampfturbine 20 die Niederdruckstufe 90 des Wasser-Dampf-Kreislaufs 24. Dazu ist die Niederdruck-Trommel 92 dampfseitig über eine Dampfleitung 95 mit einem Eingang 96 des Niederdruckteils 20c verbunden. In die Dampfleitung 95 mündet eine mit einem Ausgang 97 des Mitteldruckteils 20b verbundene Überströmleitung 98. Ein Ausgang 99 des Niederdruckteils 20c ist über eine Dampfleitung 100 mit dem Kondensator 26 verbunden.
Die Gasturbine 2 der Gas- und Dampfturbinenanlage 1 ist sowohl mit Erdgas als auch mit Heizöl als Brennstoff B betreibbar. Beim Gasbetrieb der Gasturbine 2 weist das dem Abhitzedampferzeuger 30 zugeführte Arbeitsmittel oder Rauchgas AM eine vergleichsweise hohe Reinheit auf, wobei der Wasser-Dampf-Kreislauf 24 und die Anlagenkomponenten auf diesen Betriebszustand ausgelegt und hinsichtlich des Wirkungsgrades optimiert ist.
Beim Wechsel von Gasbetrieb auf Ölbetrieb der Gasturbine 2 wird über ein Teilstrom- oder Heißwasserleitung 101 ein mittels eines Ventils 102 mit vorgeschalteter Rückschlagklappe 103 einstellbarer Teilstrom tS aufgeheizten Speisewassers S' der Mischeinrichtung 44,46 zugeführt und in deren Innenraum 104 über eine Sprühkopfanordnung 105 dem kalten Kondensat K zugemischt. Der Teilstrom tS aufgeheizten Speisewassers S' wird über ein Ventil 106 vorzugsweise der Hochdruck-Trommel 54 wasserseitig entnommen. Alternativ kann das aufgeheizte Speisewasser S' als einstellbarer Teilstrom tS auch über ein Ventil 107 dem ersten Hochdruck-Economizer 51 oder über ein Ventil 108 dem zweiten Hochdruck-Economizer 52 ausgangsseitig entnommen werden.
Bei dem dargestellten Drei-Druck-System kann alternativ oder zusätzlich als einstellbarer Teilstrom tS auch dem Mitteldruck-Economizer 73 ausgangsseitig über ein Ventil 109 oder der Mitteldruck-Trommel 75 wasserseitig über ein Ventil 110 aufgeheiztes Speisewasser S' entnommen werden.
Die Zumischung des Teilstroms tS zum Kondensat K durch Eindüsung des über die Heißwasserleitung 101 geführten aufgeheizten Speisewassers S' in das kalte Kondensat K führt zu einer gezielten Ausdampfung und anschließenden Kondensation des sich dabei bildenden Wasser-Dampf-Gemisches in der Mischeinrichtung 44,46. Dabei beträgt die Temperatur TS des Teilstroms tS bei dessen Entnahme als aufgeheiztes Speise-wasser S' aus der Hochdruck-Trommel 54 beispielsweise 320°C. Durch die Eindüsung des Teilstroms tS und dessen innige Vermischung mit dem kalten Kondensat K kann innerhalb der Mischvorrichtung 44,46 - bei entsprechender Einstellung der Menge des Teilstroms tS mittels des Ventils 103 - eine Mischtemperatur eingestellt werden, die unterhalb der bei diesem Druck in der Mischeinrichtung 44,46 herrschenden Siedetemperatur liegt.
FIG 2 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform der Mischeinrichtung 44 bzw. des Heißwassermischers 46. Dieser weist eine an die Kondensatleitung 38 angeschlossene Eintrittsöffnung 111 zum Zuführen des kalten Kondensats K in die Mischeinrichtung 44 und eine Auslassöffnung 112 auf, über die die Mischeinrichtung 44 mit dem Kondensatvorwärmer 36 eingangsseitig verbunden ist. Der rohrförmige Heizwassermischer 46 der Mischeinrichtung 44 ist somit in die Kondensatleitung 38 eingeschaltet. Im Innenraum 104 der Mischeinrichtung 44 sind im Ausführungsbeispiel drei Sprühköpfe 105 angeordnet. Je nach notwendiger Heizwassermenge und der Temperatur können mehr oder weniger solcher Sprühköpfe 105 innerhalb des Heißwassermischers 46 vorgesehen sein.
Wie aus FIG 3 vergleichsweise deutlich ersichtlich ist, ist der jeweilige Sprühkopf 105 über einen Einbauflansch 113 mit Vorschweißende 114 durch eine Flanschöffnung 115 in den Innenraum 104 des Heißwassermischers 46 geführt und in der jeweils gewünschten Position gehalten. Der Sprühkopf 105 ist selbstöffnend ausgeführt und weist dazu ein durch einen Ventilsitz 116 und einen Ventilkegel 117 gebildetes Ventil auf. Dabei ist der Ventilkegel 117 infolge der Federkraft eines Federpaketes 118 in Schließstellung des Ventils abdichtend gegen den Ventilsitz 116 geführt.
Beim Wechsel von Gasbetrieb auf Ölbetrieb der Gasturbine 2 wird das in der Heißwasserleitung 101 unter Druck stehende Heißwasser oder aufgeheizte Speisewasser S', d.h. der eingestellte Teilstrom tS durch Öffnen einer dem oder jedem Sprühkopf 105 vorgeschalteten Absperrarmatur 119 (FIG 2) zum Strömen gebracht. Der dadurch am federbelasteten Ventilkegel 117 anstehende Differenzdruck hebt diesen automatisch vom Ventilsitz 116 ab. Dadurch strömt nachfolgend als Heißwasser HW bezeichnetes aufgeheiztes Speisewasser S' über einen im Bereich des Ventilsitzes 117 vorgesehenen Ringraum 120 und durch damit verbundene Bohrungen oder Ventilkanäle 121 zu einer Anzahl von Sprühdüsen 122. Dabei sind vorzugsweise vier bis sechs Sprühdüsen 122 am Umfang des Sprühkopfes 105 verteilt angeordnet.
Die Strömung des Heißwassers HW durch die engen Bohrungen oder Ventilkanäle 121 und Sprühdüsen 122 führt zu einem zunehmendem Druckabbau. Bei Überschreiten der Siedebedingungen im Bereich der Sprühdüsen 122 wird ein Teil des Heißwassers HW verdampft und damit das entstehende Gemisch fein verteilt. Außerdem wird das verbleibende Heißwasser HW durch Verdampfung abgekühlt. Durch die Eindüsung des Teilstroms ts aufgeheizten Speisewassers S' bzw. Heißwassers HW und die effektive Vermischung mit dem die Sprühköpfe 105 im Innenraum 104 der Messeinrichtung 44 umgebenden kalten Kondensats K werden entstehende, kleine Dampfbläschen erneut kondensiert und zusammen mit dem Heißwasser HW auf eine Mischtemperatur gebracht, die unterhalb der bei diesem Druck herrschenden Siedetemperatur liegt.
Die Sprühköpfe 105 sind über jeweils eine Zu- oder Zwischenleitung 123 mit der Heißwasserleitung 101 auf der Abströmseite der Absperrarmatur 119 verbunden. Somit können je nach Anzahl der vorgesehenen oder erforderlichen Sprühköpfe 105 eine entsprechende Anzahl von Zwischenleitungen 123 an die Heißwasserleitung 101 angeschlossen werden. Dadurch ist sowohl der konstruktive als auch der fertigungs- oder montagetechnische Aufwand für die jeweilige Auslegung der Mischeinrichtung 44,46 besonders gering.
Durch die infolge der Eindüsung des Speisewasser-Teilstroms tS in den Heißwassermischer 46 bewirkte Zumischung von Heißwasser S' zum kalten Kondensat K kann mit besonders einfachen Mitteln und insbesondere ohne Zwischenschaltung eines zusätzlichen Wärmetauschers eine beim Ölbetrieb der Gasturbine 2 erforderliche und im Vergleich zum Gasbetrieb erhöhte Wasser- oder Kesseleintrittstemperatur TK' von z.B. 120 bis 130°C eingestellt werden.

Claims (10)

  1. Verfahren zum Betreiben einer Gas- und Dampfturbinenanlage (1), bei dem das aus einer sowohl mit Gas als auch mit Öl betreibbaren Gasturbine (2) austretende Rauchgas (AM) über ei-nen Abhitzedampferzeuger (30) geführt wird, dessen Heizflächen in den Wasser-Dampf-Kreislauf (24) einer eine Anzahl von Druckstufen (20a,20b,20c) aufweisenden Dampfturbine (20) geschaltet sind, wobei im Abhitzedampferzeuger (30) vorgewärmtes Kondensat als im Vergleich zu diesem unter hohem Druck stehendes Speisewasser (S) aufgeheizt und als Dampf (F) der Dampfturbine (20) zugeführt wird,
    dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Betriebswechsel von Gas auf Öl ein Teilstrom (tS) von aufgeheiztem Speisewasser (S') in das kalte Kondensat (K) eingedüst wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Teilstrom (tS) einer Hochdruckstufe (50) und/oder einer Mitteldruckstufe (70) des Wasser-Dampf-Kreislaufs (24) entnommen wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Teilstrom (tS) einem als Heizfläche im Abhitzedampferzeuger (30) vorgesehenen Hochdruck-Economizer (51,52) oder Mitteldruck-Economizer (73) ausgangsseitig entnommen wird.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Teilstrom (tS) einer in den Wasser-Dampf-Kreislauf (24) geschaltenen Hochdruck-Trommel (54) oder Mitteldruck-Trommel (75) entnommen wird.
  5. Gas- und Dampfturbinenanlage (1) mit einer sowohl mit Gas als auch mit Öl betreibbaren Gasturbine (2) und mit einem dieser abgasseitig nachgeschalteten Abhitzedampferzeuger (30), dessen Heizflächen in den Wasser-Dampf-Kreislauf (24) einer mindestens eine Niederdruckstufe (20c) und eine Hochdruckstufe (20b) umfassenden Dampfturbine (20) geschaltet sind, gekennzeichnet durch eine einen Innenraum (104) aufweisende Mischeinrichtung (44,46) mit einer an eine Kondensatleitung (38) zum Zuführen von kaltem Kondensat (K) angeschlossenen Eintrittsöffnung (111) und mit einer mit einem als Heizfläche im Abhitzedampferzeuger (30) angeordneten Kondensatvorwärmer (36) eingangsseitig verbundenen Austrittsöffnung (112) sowie mit mindestens einem im Innenraum (104) angeordneten Sprühkopf (105), dem über eine mit diesem abströmseitig verbundene Heißwasserleitung (101), die zuströmseitig an eine in den Wasser-Dampf-Kreislauf (24) geschaltete Drucktrommel (54,75) wasserseitig und/oder an einen als Heizfläche im Abhitzedampferzeuger (30) angeordneten Economizer (51,52,73) ausgangsseitig geführt ist, ein aus der Drucktrommel (54,75) bzw. aus dem Economizer (51,52,73) entnommener einstellbarer Teilstrom (tS) aufgeheizten Speisewassers (S') zuführbar ist.
  6. Gas- und Dampfturbinenanlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass in Strömungsrichtung des Teilstroms (tS) vor der Mischeinrichtung (44,46) in die Heißwasserleitung (101) ein Ventil (103) zur Einstellung des Teilstroms (tS) geschaltet ist.
  7. Gas- und Dampfturbinenanlage nach Anspruch 5 oder 6, gekennzeichnet durch eine Anzahl von Sprühköpfen (122), die über jeweils eine Zwischenleitung (123) mit der Heißwasserleitung (101) verbunden sind.
  8. Gas- und Dampfturbinenanlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass in Strömungsrichtung des Teilstroms (tS) vor der oder jeder Zwischenleitungen (123) in die Heißwasserleitung (101) eine Absperrarmatur (119) geschaltet ist.
  9. Gas - und Dampfturbinenanlage nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Sprühkopf (105) ein infolge der Druckdifferenz des Teilstroms (tS) gegenüber dem kalten Kondensat (K) selbstöffnendes Ventil (116,117) aufweist.
  10. Gas - und Dampfturbinenanlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil (116,117) über mindestens einen Ventilkanal (121) mit mindestens einer Sprühdüse (122) des Sprühkopfes (105) verbunden ist.
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TW090118999A TW541392B (en) 2000-09-29 2001-08-03 Method to operate a gas-and steam-turbine-device and the corresponding device
DE50106221T DE50106221D1 (de) 2000-09-29 2001-09-17 Verfahren zum betreiben einer gas- und dampfturbinenanlage sowie entsprechende anlage
ES01978376T ES2240527T3 (es) 2000-09-29 2001-09-17 Procedimiento para el acondicionamiento de una planta de turbinas de gas y de vapor asi como una planta correspondiente.
PCT/EP2001/010749 WO2002027154A1 (de) 2000-09-29 2001-09-17 Verfahren zum betreiben einer gas- und dampfturbinenanlage sowie entsprechende anlage
EP01978376A EP1320665B1 (de) 2000-09-29 2001-09-17 Verfahren zum betreiben einer gas- und dampfturbinenanlage sowie entsprechende anlage
US10/381,847 US6874322B2 (en) 2000-09-29 2001-09-17 Method for operating a gas and steam turbine system and a corresponding system

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2010042400A2 (en) 2008-10-09 2010-04-15 Alstom Technology Ltd Start-up system mixing sphere

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8321498B2 (en) * 2005-03-01 2012-11-27 Oracle International Corporation Policy interface description framework
US7934383B2 (en) * 2007-01-04 2011-05-03 Siemens Energy, Inc. Power generation system incorporating multiple Rankine cycles
US8596073B2 (en) * 2008-07-18 2013-12-03 General Electric Company Heat pipe for removing thermal energy from exhaust gas
US8186152B2 (en) * 2008-07-23 2012-05-29 General Electric Company Apparatus and method for cooling turbomachine exhaust gas
US8359824B2 (en) * 2008-07-29 2013-01-29 General Electric Company Heat recovery steam generator for a combined cycle power plant
US8157512B2 (en) * 2008-07-29 2012-04-17 General Electric Company Heat pipe intercooler for a turbomachine
US8425223B2 (en) * 2008-07-29 2013-04-23 General Electric Company Apparatus, system and method for heating fuel gas using gas turbine exhaust
US20100064655A1 (en) * 2008-09-16 2010-03-18 General Electric Company System and method for managing turbine exhaust gas temperature
US8240149B2 (en) * 2009-05-06 2012-08-14 General Electric Company Organic rankine cycle system and method
US9696027B2 (en) * 2009-12-21 2017-07-04 General Electric Technology Gmbh Economizer water recirculation system for boiler exit gas temperature control in supercritical pressure boilers
US9003763B2 (en) * 2012-10-04 2015-04-14 Lightsail Energy, Inc. Compressed air energy system integrated with gas turbine
CN105579774B (zh) * 2013-09-26 2018-05-22 努特埃里克森公司 用于热回收蒸汽发生器的热交换系统和方法
US10337357B2 (en) * 2017-01-31 2019-07-02 General Electric Company Steam turbine preheating system with a steam generator

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3702619A (en) * 1971-01-28 1972-11-14 Shell Oil Co In-line mixing apparatus for gases
EP0281151A2 (de) * 1987-03-05 1988-09-07 Babcock-Hitachi Kabushiki Kaisha Abhitzesystem
US4869595A (en) * 1983-08-01 1989-09-26 James M. Montgomery, Consulting Engineers, Inc. Hydraulic diffusion flash mixing
EP0523467B1 (de) 1991-07-17 1996-02-28 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zum Betreiben einer Gas- und Dampfturbinenanlage und Anlage zur Durchführung des Verfahrens
DE19512466C1 (de) * 1995-04-03 1996-08-22 Siemens Ag Verfahren zum Betreiben eines Abhitzedampferzeugers sowie danach arbeitender Abhitzedampferzeuger
DE19736889C1 (de) 1997-08-25 1999-02-11 Siemens Ag Verfahren zum Betreiben einer Gas- und Dampfturbinenanlage und Gas- und Dampfturbinenanlage zur Durchführung des Verfahrens

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3756023A (en) * 1971-12-01 1973-09-04 Westinghouse Electric Corp Heat recovery steam generator employing means for preventing economizer steaming
DE3804605A1 (de) * 1988-02-12 1989-08-24 Siemens Ag Verfahren und anlage zur abhitzedampferzeugung
EP0582898A1 (de) * 1992-08-10 1994-02-16 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zum Betreiben einer Gas- und Dampfturbinenanlage sowie danach arbeitende Gud-Anlage
DE4333439C1 (de) * 1993-09-30 1995-02-02 Siemens Ag Vorrichtung zur Kühlmittelkühlung einer gekühlten Gasturbine einer Gas- und Dampfturbinenanlage
PT1076761E (pt) * 1998-05-06 2004-02-27 Siemens Ag Instalacao de turbina de gas e vapor

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3702619A (en) * 1971-01-28 1972-11-14 Shell Oil Co In-line mixing apparatus for gases
US4869595A (en) * 1983-08-01 1989-09-26 James M. Montgomery, Consulting Engineers, Inc. Hydraulic diffusion flash mixing
EP0281151A2 (de) * 1987-03-05 1988-09-07 Babcock-Hitachi Kabushiki Kaisha Abhitzesystem
EP0523467B1 (de) 1991-07-17 1996-02-28 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zum Betreiben einer Gas- und Dampfturbinenanlage und Anlage zur Durchführung des Verfahrens
DE19512466C1 (de) * 1995-04-03 1996-08-22 Siemens Ag Verfahren zum Betreiben eines Abhitzedampferzeugers sowie danach arbeitender Abhitzedampferzeuger
DE19736889C1 (de) 1997-08-25 1999-02-11 Siemens Ag Verfahren zum Betreiben einer Gas- und Dampfturbinenanlage und Gas- und Dampfturbinenanlage zur Durchführung des Verfahrens

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2010042400A2 (en) 2008-10-09 2010-04-15 Alstom Technology Ltd Start-up system mixing sphere
WO2010042400A3 (en) * 2008-10-09 2011-01-27 Alstom Technology Ltd Start-up system mixing sphere
CN102177315A (zh) * 2008-10-09 2011-09-07 阿尔斯托姆科技有限公司 启动系统混合球
US8230686B2 (en) 2008-10-09 2012-07-31 Banas John M Start-up system mixing sphere
CN102177315B (zh) * 2008-10-09 2014-12-24 阿尔斯托姆科技有限公司 启动系统混合球

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