NL1008162C2 - Warmtekrachtcentrale alsmede werkwijze voor het daaraan toevoeren van koelstoom. - Google Patents

Warmtekrachtcentrale alsmede werkwijze voor het daaraan toevoeren van koelstoom. Download PDF

Info

Publication number
NL1008162C2
NL1008162C2 NL1008162A NL1008162A NL1008162C2 NL 1008162 C2 NL1008162 C2 NL 1008162C2 NL 1008162 A NL1008162 A NL 1008162A NL 1008162 A NL1008162 A NL 1008162A NL 1008162 C2 NL1008162 C2 NL 1008162C2
Authority
NL
Netherlands
Prior art keywords
steam
high pressure
gas turbine
superheater
temperature
Prior art date
Application number
NL1008162A
Other languages
English (en)
Other versions
NL1008162A1 (nl
Inventor
Takayuki Nagashima
Original Assignee
Toshiba Kk
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Kk filed Critical Toshiba Kk
Publication of NL1008162A1 publication Critical patent/NL1008162A1/nl
Application granted granted Critical
Publication of NL1008162C2 publication Critical patent/NL1008162C2/nl

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01DNON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D15/00Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of engines with devices driven thereby
    • F01D15/10Adaptations for driving, or combinations with, electric generators
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01KSTEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K23/00Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids
    • F01K23/02Plants 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
    • F01K23/06Plants 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
    • F01K23/10Plants 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
    • F01K23/106Plants 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
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02CGAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C6/00Plural gas-turbine plants; Combinations of gas-turbine plants with other apparatus; Adaptations of gas- turbine plants for special use
    • F02C6/18Plural gas-turbine plants; Combinations of gas-turbine plants with other apparatus; Adaptations of gas- turbine plants for special use using the waste heat of gas-turbine plants outside the plants themselves, e.g. gas-turbine power heat plants
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02CGAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C7/00Features, components parts, details or accessories, not provided for in, or of interest apart form groups F02C1/00 - F02C6/00; Air intakes for jet-propulsion plants
    • F02C7/12Cooling of plants
    • F02C7/16Cooling of plants characterised by cooling medium
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05DINDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2220/00Application
    • F05D2220/70Application in combination with
    • F05D2220/72Application in combination with a steam turbine
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05DINDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2220/00Application
    • F05D2220/70Application in combination with
    • F05D2220/74Application in combination with a gas turbine
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05DINDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2260/00Function
    • F05D2260/20Heat transfer, e.g. cooling
    • F05D2260/232Heat transfer, e.g. cooling characterized by the cooling medium
    • F05D2260/2322Heat transfer, e.g. cooling characterized by the cooling medium steam
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E20/00Combustion technologies with mitigation potential
    • Y02E20/16Combined cycle power plant [CCPP], or combined cycle gas turbine [CCGT]
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E20/00Combustion technologies with mitigation potential
    • Y02E20/16Combined cycle power plant [CCPP], or combined cycle gas turbine [CCGT]
    • Y02E20/18Integrated gasification combined cycle [IGCC], e.g. combined with carbon capture and storage [CCS]

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)

Description

Warmtekrachtcentrale alsmede werkwijze voor het daaraan toevoeren van koelstoom.
Achtergrond van de uitvinding
De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een warmtekrachtcentrale die in staat 5 is om stoom, die wordt opgewekt in een warmteterugwinningsketel van de uitlaatgassen, op een juiste temperatuur te brengen en om de stoom toe te voeren aan een stoomturbine terwijl de stoom die wordt opgewekt in de warmteterugwinningsketel van de uitlaatgassen als koelstoom wordt toegevoerd aan een gasturbine.
Recentelijk is een studie verricht naar, en zijn ontwikkelingen gedaan om een hoog 10 vermogen en hoog warmterendement te verkrijgen in een warmtekrachtcentrale. Volgens de studie en de ontwikkeling is voorgenomen om de temperatuur van het verbrandingsgas van een deel van de gasturbine-inlaat te verhogen van 1300°C volgens de stand van de techniek tot 1500°C of hoger.
Wanneer de temperatuur van het verbrandingsgas van de gasturbine-inlaat wordt 15 verhoogd, is het bekend om staal met een hoog percentage chroom voor onderdelen van de gasturbine toe te passen en om een deel van de perslucht vanuit een compressor als koelmiddel aan het onderdeel van de gasturbine toe te voeren. De gegarandeerde sterkte van het onderdeel volgens de hierboven beschreven stand van de techniek ligt echter dicht bij zijn limiet. Om een koelmiddel te vinden dat de perslucht volgens de stand van de techniek 20 kan vervangen zijn pogingen gedaan om een nieuw koelmiddel te bestuderen en te / ontwikkelen dat kan worden toegevoerd aan de onderdelen van een gasturbine en waarbij stoom is gekozen als één van de koelmiddelen. Een warmtekrachtcentrale waarbij gebruik wordt gemaakt van stoomkoeling is reeds beschreven in bijvoorbeeld Japanse ter visie gelegde publicatienummers HEI 5-163960 en HEI 6-93879.
25 Stoom heeft een hogere soortelijke warmte dan perslucht en kan warmte opnemen die bij de hogere temperaturen van de gasturbine wordt gegenereerd in onderdelen zoals bijvoorbeeld stationaire en beweegbare schoepen in een gasturbine. Zowel stationaire als de beweegbare gasturbineschoepen hebben echter een structuur waarbij een gecompliceerde meanderende nauwe doorvoer in het inwendige van de schoepen is gevormd. Hierdoor kan 30 onregelmatige koeling optreden indien onzuiverheden zoals siliciumdioxide en dergelijke in de stoom, die door de bovengenoemde doorvoer stroomt, aanwezig zijn aangezien de doorvoer door het siliciumdioxide en dergelijke verstopt kan raken. Dientengevolge breken de bladen af vanwege de thermische spanningen ten gevolge van de ongelijkmatige koeling.
1008162» 2
Daarom moet een koelsysteem een hoge mate van zuiverheid hebben.
Verder is het, in het geval koelstoom aan onderdelen van een gasturbine wordt toegevoerd, noodzakelijk om een stoombron aan te brengen die stoom bij de juiste temperatuur kan leveren. Indien dit niet het geval is zou het onderdeel van de gasturbine-5 inrichting een excessieve thermische spanning ondergaan door het temperatuurverschil tussen het verbrandingsgas als een werkfluïdum en dit onderdeel waardoor de mogelijkheid bestaat dat dit onderdeel afbreekt. Dientengevolge is een stoombron die stoom bij de juiste temperatuur kan afgeven noodzakelijk als onderdeel van een gasturbine-inrichting.
Anderzijds is de temperatuur van de stoom die vanuit de warmteterugwinningsketel 10 van de uitlaatgassen naar de stoomturbine wordt toegevoerd eveneens hoog indi@n de temperatuur van de gasturbine-inrichting wordt verhoogd. In dit geval worden grote thermische spanningen in de stoomturbine-inrichting opgewekt indien de stoomtemperatuur te hoog is, waardoor het moeilijk is om de materiaalsterkte van de onderdelen van de stoomturbine te garanderen. Hierdoor is het noodzakelijk om in een stoomturbine een 15 stoombron aan te brengen die stoom kan leveren bij de juiste temperatuur.
Zoals hierboven is beschreven wordt in de warmtekrachtcentrale een eerste hoge drukoververhitter van de warmteterugwinningsketel van de uitlaatgassen gekozen en ingesteld als stoombron waarbij rekening wordt gehouden met de zuiverheid van de koelstoom, de toevoer van stoom bij de juiste temperatuur en andere technische zaken die 20 essentieel zijn voor de gasturbine en de stoomturbine-inrichting. Een warmtekrachtcyclus volgens Fig. 6 is bijvoorbeeld reeds voorgesteld.
De warmtekrachtcentrale volgens Fig. 6 heeft een opstelling waarbij een gasturbine-inrichting 1 en een stoomturbine-inrichting 2 zijn verbonden door een roterende as 3 en waarbij een warmtetemgwinningsketel 4 onafhankelijk van deze inrichtingen is opgesteld.
25 De gasturbine-inrichting 1 omvat een generator 5, een luchtcompressor 6, een brander 7 en een gasturbine 8. De lucht AR die door de luchtcompressor 6 wordt aangezogen wordt omgevormd tot perslucht bij een hoge druk en wordt naar de brander 7 geleid. In de brander 7 wordt brandstof aan de perslucht toegevoegd zodat een verbrandingsgas wordt gevormd, welk verbrandingsgas wordt geëxpandeerd door middel van de gasturbine 8 waardoor de 30 generator 5 door het op de hierboven beschreven wijze opgewekte vermogen wordt aangedreven.
De stoomturbine-inrichting 2 omvat een hoge drukturbine 9, een middendrukturbine 10 en een lage drukturbine 11 alsmede een condensor 12. Na te zijn geëxpandeerd in de 1008162*
> I
3 hoge drukturbine 9 wordt de uitlaatstoom naar een naveihitter 13 van de warmteterugwinningsketel 4 van de uitlaatgassen geleid en wordt daarin oververhit Vervolgens wordt de afgevoerde stoom naar de middendrukturbine 10 geleid en wordt deze als naverhitte stoom geëxpandeerd. Vervolgens wordt de afgevoerde stoom opnieuw 5 geëxpandeerd in de lage drukturbine 11 en vervolgens tot een condensaat gecondenseerd middels de condensor 12. Het condensaat wordt als voedingswater aangevoerd naar de warmteterugwinningsketel 4 van de uitlaatgassen via een pomp 100.
Verder is de gaswarmteterugwinningsketel 4 van de uitlaatgassen voorzien van een derde hoge drukoververhitter 14, een naverhitter 13, een tweede hoge drukoververhitter 15, 10 een eerste hoge drukoververhitter 16, een hoge drukverdamper 18 omvattende een hoge drukvat 17, een middendrukoververhitter 19, een hoge drukvoorverwarmer 20, een lage drukoververhitter 21, een middendrukverdamper 23 met een middendrukvat 22, een middendrukvoorverwarmer 24, een lage drukverdamper 26 met een lage drukvat 25 en een lage drukvoorverwarmer 27. Deze componenten of onderdelen zijn op volgorde van een 15 bovenstroomse zijde naar een benedenstroomse zijde van de stroming van een uitlaatgas G van de gasturbine-inrichting 1 geplaatst, waarbij stoom via waimteuitwisseling tussen iedere warmtewisselaar en het uitlaatgas G wordt opgewekt.
In het bijzonder wordt voedingswater, dat uit de condensor 12 van de stoomturbine-inrichting 2 via de pomp 100 wordt toegevoerd, in de warmteterugwinningsketel 4 van de 20 uitlaatgassen voorverhit door middel van de lage drukvoorverwarmer 27 en wordt dit naar / het lage drukvat 25 geleid. Vervolgens wordt onder invloed van de dichtheidsverschillen van het ketelwater het voedingswater door de lage drukverdamper 26 gecirculeerd om stoom op te wekken en wordt de opgewekte stoom aan de lage drukturbine 11 toegevoerd via de lage drukoververhitter 21.
25 De lage drukvoorverwarmer 27 leidt een deel van het verzadigde water dat wordt afgetakt verdeeld aan een afvoerzijde van de voorverhitter 27, naar het lage drukvat 22 via een lage drukpomp 28 en de middendrukvoorverwarmer 24. Door dichtheidsverschillen in het ketelwater wordt het verzadigde waterdeel door de lage drukverdamper 23 gecirculeerd om stoom op te wekken en wordt de gegenereerde stoom toegevoerd aan de gasturbine-30 inrichting 1 via de middendrukoververhitter 19 om de onderdelen van de gasturbine 8 te koelen.
Verder voert de lage drukvoorverwarmer 27 het overblijvende verzadigde water toe aan de hoge drukketel 17 via de hoge drukpomp 29 en de hoge drukvoorverwarmer 20.
1008l6gtf 4
Vervolgens wordt het overblijvende verzadigde water door de hoge drukverdamper 18 gecirculeerd om stoom op te wekken en wordt de gegenereerde stoom naar de eerste hoge drukoververhitter 16 geleid.
De eerste hoge drukoververhitter 16 omvat een stoomleiding 30 om de stoom naar de 5 tweede hoge drukoververhitter 15 te leiden en een omloopleiding 32 waartussen een omloopklep 31 is geplaatst. De stoom uit de omloopleiding 32 wordt aan de oververhitte stoom toegevoegd die is gegenereerd door de tweede hoge drukoververhitter 15, waarbij de stoom na tot de juiste temperatuur te zijn afgekoeld, via de hoge drukturbine 9 wordt toegevoerd aan de stoomturbine-inrichting 2 via de derde hoge drukoververhitter 14.
10 Zoals hierboven is beschreven voor de bekende warmtekrachtcentrale, wordt de eerste hoge drukoververhitter 16 gebruikt als stoombron in het geval dat stoom wordt toegevoerd van de warmteterugwinningsketel 4 van de uitlaatgassen naar de hoge drukturbine 9.
Wanneer de stoom die in de eerste hoge druksuperverhitter is gegenereerd via de tweede hoge drukoververhitter tot oververhitterstoom wordt omgezet, wordt de stoomtemperatuur 15 verlaagd door middel van de omloopleiding 32 en de oververhitte stoom met de juiste temperatuur wordt vervolgens vanaf de derde hoge drukoververhitter 14 naar de hoge drukturbine 9 geleid.
Verder worden, indien koelstoom aan onderdelen van de gasturbine 8 wordt toegevoerd, verzadigde stoom die is gegenereerd in de middendrukoververhitter 19 en een 20 uitlaatstoom van de hoge drukturbine 9 in de warmteterugwinningsketel 4 van de / uitlaatgassen samengevoegd waarna de gemengde stoom aan de gasturbine 8 wordt toegevoerd zodat de sterkte van de onderdelen van de gasturbine gewaarborgd blijft en zodat deze zijn aangepast aan de hoge temperatuur van een verbrandingsgas aan de inlaatzijde van de gasturbine. Verder wordt de stoom die de onderdelen van de gasturbine 8 gekoeld heeft 25 naar de middendrukturbine 10 geleid, samen met de naverhittingsstoom van de naverhitter 13.
Verder wordt in de warmtekrachtcentrale volgens Fig. 6 gedurende het opstarten door de warmteterugwinningsketel van de uitlaatgassen geen stoom gegenereerd en daarom kan koelstoom niet door de middendrukoververhitter 19 en de hoge drukturbine 9 aan de 30 gasturbine 8 worden toegevoerd. Om de onderdelen van de gasturbine 8 dus te koelen wordt het volgende schema gevolgd om gebruik te maken van stoom die in het hoge drukvat 17 van de warmteterugwinningsketel 4 van de uitlaatgassen oveiblijft. Met name kan de warmteterugwinningsketel 4 van de uitlaatgassen in dit geval gebruikmaken van de tOQ8t 62· 5 restwarmte van de eerste hoge drukoververhitter 16, de tweede hoge drukoververhitter 15 en de derde hoge drukoververhitter 14. Daarom is, zoals getoond in Fig. 7, de aiVoerzijde van de eerste hoge drukoververhitter 16 voorzien van een koelstoomleiding 34 die parallel aan de omloopleiding 32 ligt en die een regelklep 33 omvat 5 De reststoom van het hoge drukvat 17 wordt naar de eerste hoge drukoververhitter 16 geleid om te worden oververhit waarna een deel van de reststoom naar de tweede hoge drukoververhitter 15 wordt toegevoerd en naar de eerste hoge drukoververhitter 14, terwijl de overblijvende stoom naar de koelstoomleiding 34 wordt geleid. Vervolgens worden de stoomstromen samengevoegd aan de aiVoerzijde van de derde hoge drukoververhitter 14 en 10 wordt een hoge drukdeel van de gasturbine 8 tijdelijk gekoeld door middel van de samengevoegde stoom. Wanneer de gasturbine-inrichting 1 zwaar wordt belast worden de onderdelen van de gasturbine 8 gekoeld door de samengevoegde stoom van de middendrukoververhitter 19 en de hoge drukturbine 9 zoals getoond in Fig. 6.
Zoals hierboven is beschreven voor de warmtekrachtcentrale die is getoond in Fig. 6, 15 is het hierboven gegeven bekende schema zodanig uitgevoerd dat tijdens bedrijf stoom met de juiste temperatuur van de warmteterugwinningsketel 4 van de uitlaatgassen aan de hoge drukturbine 9 wordt toegevoerd. Echter, wanneer de gasturbine-inrichting 1 gedeeltelijk wordt belast, neemt de temperatuur van het uitlaatgas G, dat door de gasturbine 8 wordt toegevoerd aan de warmteterugwinningsketel 4 van de uitlaatgassen, verder toe.
20 In het algemeen neemt de temperatuur van het uitlaatgas G toe wanneer de gasturbine- / inrichting 1 gedeeltelijk wordt belast, zoals wordt getoond door de gebroken lijn van Fig. 8.
In tegenstelling tot de toename van de temperatuur van het uitlaatgas G is de temperatuur van de stoom van de eerste hoge drukoververhitter 16 nagenoeg constant, zoals getoond door de streepstippellijn van Fig. 8. Anderzijds wordt de stoomtemperatuur van de tweede 25 hoge drukoververhitter 15 hoog zoals wordt getoond door de ononderbroken lijn van Fig. 6.
De stoomtemperatuur van de derde hoge drukoververhitter 14 neemt toe, evenals de temperatuur van de tweede hoge drukoververhitter 15, hetgeen niet is getoond. In dit geval brengt de warmteterugwinningsketel 4 van de uitlaatgassen de overhitte damp van de derde hoge drukoververhitter 14 op de juiste temperatuur en voert deze toe aan de hoge 30 drukturbine 9. Het debiet door de omloopstoomleiding neemt dus toe, zoals getoond door de ononderbroken lijn in Fig. 8, wanneer de oververhitte damp van de eerste hoge drukoverveihitter 16 naar de derde hoge drukoververhitter 14 wordt toegevoerd via de omloopleiding 32. Hierdoor wordt de warmteuitwisseling van de tweede hoge tQ08t6fli 6 drukoververhitter 15 verhoogd wanneer de uitlaatgastemperatuur toeneemt De hoeveelheid verhitte stoom neemt echter aanzienlijk af en gedurende de warmteuitwisseling worden excessieve thermische spanningen opgewekt door de ongelijkmatige temperatuurverdeling. Dientengevolge wordt een probleem veroorzaakt zodat de warmteoverdrachtleiding 5 verbrandt of af breekt
Anderzijds is de warmtekrachtcentrale die is getoond in Fig. 7 als volgt uitgevoerd.
De afvoerzijde van de eerste hoge drukoververhitter 16 is met name gedurende de opstartprocedure voorzien van koelstoomleiding 34 die parallel aan de omloopleiding 32 is gelegen. Door de stoom die in het hoge drukvat 17 achterblijft, wordt de stoom naar de 10 eerste hoge drukoververhitter 15 geleid die wordt toegepast als een toevoerbron van de koelstoom. Verder wordt een deel van de stoom aan de koelstoomleiding 34 toegevoerd terwijl het overblijvende deel via de tweede hoge drukoververhitter 15 wordt toegevoerd aan de derde hoge drukoververhitter 14. Vervolgens worden aan de afvoerzijde van de derde hoge drukoververhitter 14 beide stoomstromen samengevoegd en wordt de samengevoegde 15 stoom aan de gasturbine 8 toegevoerd om de onderdelen daarvan te koelen.
Zelfs gedurende het opstarten echter, bijvoorbeeld wanneer de gasturbine-inrichting zich in een hete of zeer hete starttoestand bevindt, kan de resthitte van iedere warmtewisselaar zeer groot zijn en kan dit daarom leiden tot de situatie waarbij de temperatuur van het koelsysteem de gewenste koelstoomtemperatuur van de gasturbine 8 te 20 boven gaat. Om de juiste temperatuur van de koelstoom te verkrijgen is het, zoals getoond in (
Fig. 7, noodzakelijk om een stoomopwekinrichting 35 aan de invoerzijde van de gasturbine 8 op te nemen voor het genereren van stoom met een relatief lage temperatuur. Dit is echter wat betreft de kosten van de inrichting niet voordelig.
In Fig. 7 is de afvoerzijde van de gasturbine 8 voorzien van een eerste omloopleiding 25 12a die is verbonden met de condensor 12. Verder is de inlaatzijde van de hoge drukturbine 9 voorzien van een tweede omloopleiding 12b die is verbonden met de condensor 12.
Zoals hierboven is beschreven werken de bekende warmtekrachtcentrales, die zijn getoond in Fig. 6 en 7, volgens het volgende schema. Met name wordt de eerste hoge drukoververhitter 16, die stoom met een constante temperatuur opwekt bij variabele 30 belasting zoals getoond in Fig. 8, als stoomtoevoefbron gebruikt, en wordt daarvandaan stoom met de juiste temperatuur aan de hoge drukturbine 9 toegevoerd terwijl koelstoom met de juiste temperatuur aan de gasturbine 8 wordt toegevoerd. Wanneer de details na worden beschouwd hebben de bekende warmtekrachtcentrales echter verschillende, 1008161· 7 hierboven beschreven problemen en is het noodzakelijk om verbeteringen door te voeren om de hoge temperatuur van de gasturbine-inrichting adequaat op te vangen.
Samenvatting van de uitvinding 5 Het is een hoofddoel van de onderhavige uitvinding om de fouten en de nadelen die optreden in de stand van de techniek, zoals hierboven zijn beschreven, grotendeels op te heffen en om een warmtekrachtcentrale te leveren die op stabiele wijze stoom met de juiste temperatuur van een warmteterugwinningsketel van de uitlaatgassen aan een stoomturbine-inrichting kan leveren, zelfs gedurende een gedeeltelijke belasting van de turbine-inrichting.
10 Een ander doel van de onderhavige uitvinding is om een warmtekrachtcentrale te leveren waarbij zelfs gedurende de opstartfase koelstoom met de juiste temperatuur door een warmteterugwinningsketel van de uitlaatgassen aan een gasturbine-inrichting wordt afgegeven.
Deze en andere doelen kunnen volgens de onderhavige uitvinding worden bereikt 15 door enerzij ds te voorzien in een warmtekrachtcentrale omvattende: een gasturbine-inrichting; een stoomturbine-inrichting die op werkzame wijze is verbonden met de gasturbine-inrichting ; een warmteterugwinningsketel van de uitlaatgassen voor het genereren van stoom 20 voor het aandrijven van de stoomturbine-inrichting door middel van een uitlaatgas van / gasturbine-inrichting; een hoge druk verdampereenheid die is opgenomen in de warmteterugwinningsketel van de uitlaatgassen, welke verdampereenheid is onderverdeeld in een eerste hoge druk verdamper die aan een bovenstroomse zijde van een uitlaatgasstroom is gelegen en een 25 tweede hoge druk verdamper die aan een benedenstroomse zijde daarvan is gelegen; een hoge druk oververhittingseenheid omvattende eerste, tweede en derde oververhittingseenheden, op deze wijze in serie geplaatst vanaf benedenstrooms naar bovenstrooms ten opzichte van de uitlaatgasstroom, welke eerste hoge druk oververhittingseenheid is geplaatst op ten minste een tussenliggende positie tussen de eerste 30 hoge druk verdampereenheid en de tweede hoge druk verdampereenheid en een plaats aan de benedenstroomse zijde van de eerste hoge druk verdampereenheid ten opzichte van de uitlaatgasstroom; en een omloopleiding om de tweede hoge druk oververhittingseenheid te omlopen en om lQ08f6fg 8 de eerste hoge druk oververhittingseenheid te verbinden met de derde hoge druk oververhittingseenheid.
De verdamper is een hoge drukverdamper en de oververhitter is een hoge drukoververhitter. De oververhitter is in een deel gelegen waarbij een oververhitte damp met 5 een geringe hoeveelheid restwarmte wordt gegenereerd, in het tussenliggende deel tussen dp eerste en de tweede verdamper.
De warmtekrachtcentrale omvat tevens een andere oververhitter die aan de bovenstroomse zijde van de eerstgenoemde oververhitter is gelegen en een omloopleiding die is verbonden met de eerstgenoemde oververhitter en die is ingericht om oververhitte 10 damp die in de andere oververhitter is gegenereerd samen te voegen met de oververhitte damp die in de eerstgenoemde oververhitter is gegenereerd. De omloopleiding is voorzien van een omloopklep.
De oververhitter past oververhitte stoom, die voor een andere inrichting is opgewekt, toe als processtoom en past eveneens stoom toe als een koelmiddel voor de gasturbine die 15 een deel van een gasturbine-inrichting vormt.
In dit opzicht is de verdampereenheid onderverdeeld in twee verdampers en is het vat een hoge drukvat, waarbij de stoom die in het hoge drukvat overblijft wordt toegevoerd aan de oververhitter die op een tussenpositie tussen de onderverdeelde verdampers is gelegen en waarbij stoom die in de oververhitter is gegenereerd wordt toegevoerd aan de gasturbine-20 inrichting als koelstoom. /
De oververhitter voegt de stoom die daarin is gegenereerd samen met de stoom die is gegenereerd in een andere oververhitter die aan de bovenstroomse zijde van de eerstgenoemde oververhitter is gelegen wanneer de gegenereerde stoom als koelstoom via een omloopleiding wordt toegevoerd aan de gasturbine-inrichting.
25 Volgens de kenmerkende eigenschappen en constructies van de onderhavige uitvinding die hierboven zijn genoemd, is de hoge drukverdamper in twee hoge drukverdampers onderverdeeld en is de eerste hoge drukoververhitter op een positie gelegen waar oververhitte stoom met een relatief lage mate van restwarmte in het middendeel tussen deze twee hoge drukverdampers wordt gegenereerd. Verder wordt de oververhitte stoom die 30 in de eerste hoge drukoververhitter is gegenereerd, geregeld en wordt deze vervolgens aan de middendruktufbine toegevoerd. Daarom, zelfs bij bedrijf bij gedeeltelijke belasting, kan de oververhitte stoom naar de hoge drukturbine worden toegevoerd als aandrijfstoom met de juiste temperatuur zonder dat hiertoe speciale temperatuurverlagingsmiddelen hoeven te 1008162· 9 worden opgenomen.
Verder wordt volgens toevoermethode van koelstoom in de warmtekrachtcentrale volgens de onderhavige uitvinding door toepassing van de stoom van het hoge drukvat, een oververhitte damp gegenereerd met relatief weinig restwarmte, door middel van de eerste 5 hoge drukoververhitter, en wordt vervolgens de oververhitte damp geregeld en aan de gasturbine toegevoerd. Daardoor wordt, zelfs indien gedurende het opstarten niet door iedere warmtewisselaar van de warmteterugwinningsketel van de uitlaatgassen stoom wordt gegenereerd, koelstoom met de juiste temperatuur op bedrijfszekere wijze aan de onderdelen van de gasturbine toegevoerd.
10 Verder wordt in de warmtekrachtcentrale volgens de onderhavige uitvinding de oververhitte damp die in de hoge drukoververhitter is gegenereerd als processtoom naar andere inrichtingen toegevoerd zodat een hoog rendement van de warmte kan worden verkregen.
Verder past de oververhitter volgens de onderhavige uitvinding de gegenereerde 15 oververhitte stoom toe als koelstoom voor de gasturbine die deel uitmaakt van de gasturbine-inrichting.
De aard en verdere karakteristieke eigenschappen van de onderhavige uitvinding zullen duidelijk worden uit de hiernavolgende beschrijving onder verwijzing naar de bijgevoegde tekeningen.
20 ( Korte beschrijving van de tekeningen
Fig. 1 toont een schematisch diagram van het systeem waarin een warmtekrachtcentrale volgens een eerste uitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding wordt getoond; 25 Fig. 2 is een aanzicht om de positie duidelijk te maken waar de eerste hoge drukoververhitter volgens de onderhavige uitvinding is gelegen;
Fig. 3 is een grafiek waarin de stoomtemperatuur en de verdeling van het omloopstoomdebiet worden getoond, afhankelijk van de belasting, die kunnen worden verkregen volgens de onderhavige uitvinding; 30 Fig. 4 is een schematisch systeemdiagram om de toevoermethode van koelstoom in de warmtekrachtcentrale volgens de onderhavige uitvinding uit te leggen;
Fig. 5 is een schematisch systeemdiagram waarin een warmtekrachtcentrale volgens een tweede uitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding wordt getoond;
100816M
10
Fig. 6 is een schematisch systeemdiagram waarin een warmtekrachtcentrale volgens de stand van de techniek wordt getoond;
Fig. 7 is een schematisch systeemdiagram van een andere warmtekrachtcentrale volgens de stand van de techniek; en 5 Fig. 8 is een grafiek waarin de stoomtemperatuur en de verdeling van het omloopstoomdebiet bij variërende belasting volgens de stand van de techniek wordt getoond.
Beschrijving van de voorkeursuitvoeringsvormen 10 Een eerste uitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding zal hierna worden beschreven onder verwijzing naar Fig. 1 tot 3.
Onder verwijzing naar Fig. 1 heeft de warmtekrachtcentrale volgens de eerste uitvoeringsvorm een constructie waarbij een stoomturbine-inrichting 37 is gecombineerd met een gasturbine-inrichting 36 via een aandrijfas 38, zodat koelstoom aan de gasturbine-15 inrichting 36 wordt toegevoerd en waarbij onafhankelijk van deze inrichting is voorzien in een warmteterugwinningsketel 39 van de uitlaatgassen die een aandrijfstoom aan de stoomturbine-inrichting 37 toevoert.
De gasturbine-inrichting 36 omvat een generator 40, een luchtcompressor 41, een brander 42 en een gasturbine 43. De lucht AR die wordt aangezogen door de 20 luchtcompressor 41 wordt omgevormd tot perslucht bij hoge druk en wordt naar de brander { 42 geleid. In de brander 42 wordt brandstof aan de perslucht toegevoegd zodat een verbrandingsgas wordt gevormd en vervolgens wordt door middel van de gasturbine 43 het verbrandingsgas geëxpandeerd zodat de generator 40 wordt aangedreven door het op de hierboven beschreven wijze opgewekte vermogen.
25 De stoomtuibine-inrichting 37 omvat een hoge drukturbine 44, een middendrukturbine 45, een lage drukturbine 46 en een condensor 47. Na te zijn geëxpandeerd in de hoge drukturbine 44 wordt de afVoerstoom naar een navertiitter 48 van de warmteterugwinningsketel 39 van de uitlaatgassen geleid en wordt daarin opgewarmd.
Daarna wordt de afVoerstoom naar de middendrukturbine 45 geleid en wordt daarin 30 geëxpandeerd als naverhittingsstoom. Verder wordt de afVoerstoom weer geëxpandeerd door middel van de lage drukturbine 46 en wordt daarna gecondenseerd tot een condensaat, door middel van de condensor 47. Het condensaat wordt als voedingswater toegevoerd aan de warmteterugwinningsketel 39 van de uitlaatgassen via een pomp 49.
1008162e 11
Verder is de wannteterugwinningsketel 39 van de uitlaatgassen voorzien van een derde hoge drukoververhitter 50, een naverhitter 48, een tweede hoge drukover verhitter 51, een hoge drukverdamper 53 omvattende een hoge drukvat 52, een middendrukoververhitter 57, een hoge drukvoorverwarmer 58, een lage drukoververhitter 59, een 5 middendrukverdamper 61 met een middendrukvat 60, een middendrukvoorverwarmer 62, een lage drukverdamper 64 met een lage drukvat 63 en een lage drukvoorverwarmer 65.
Deze onderdelen zijn in de volgorde van een bovenstroomse zijde naar een benedenstroomse zijde van de stroming van een uitlaatgas G van de gasturbine-inrichting 43 opgesteld. Stoom wordt via de warmteuitwisselingstappen tussen iedere warmtewisselaar en het uitlaatgas G 10 gegenereerd. Verder geeft verwijzingscijfer 68 een lage drukpomp aan voor toevoer van een deel van het verzadigde water van de lage drukvoorverwarmer 65 aan de middendrukvoorverwarmer 62 en geeft verwijzingscijfer 69 een hoge drukpomp aan voor het toevoeren van het overblijvende deel van het verzadigde water van de lage drukvoorverwarmer 65 naar de hoge drukvoorverwarmer 58.
15 De hoge drukverdamper 53 omvat twee deelverdampers, dat wil zeggen, een eerste hoge drukverdamper 54 en een tweede hoge drukverdamper 55 en is verder voorzien van een eerste hoge drukoververhitter 56 die in het middendeel tussen de tweede hoge drukverdamper 54 en de eerste hoge drukverdamper 55 is opgesteld. De reden voor de bovengenoemde opstelling is als volgt.
20 Zoals getoond in Fig. 2 is het bekend dat het uitlaatgas G dat door de hoge l drukverdamper 53 treedt een verzadigmgstemperatuur van 170°C heeft aan de inlaatzijde van de hoge drukverdamper 53 en dat het verschil in verzadigmgstemperatuur klein wordt aan de benedenstroomse zijde van het centrale deel daarvan. Hierdoor is het in deze uitvoeringsvorm, indien de eerste hoge drukoververhitter 56 is aangebracht in een gebied A 25 waar het uitlaatgas een verzadigmgstemperatuur van 30°C tot 10°C heeft, mogelijk om de mate van oververhitting van de oververhitte damp die in de eerste hoge drukoververhitter 56 is gegenereerd, te beperken tot een relatief klein temperatuurgebied van 10°C tot 20°C. In dit geval bedraagt het afknijppunt van de oververhitte damp en het uitlaatgas G die in de eerste hoge drukoververhitter 56 zijn gegenereerd ongeveer 8°C volgens een testberekening.
30 Verder verdient het in het geval dat de stoomturbine-inrichting 37 oververhitte stoom benodigt met een geringe mate aan oververhitting, zoals 5°C tot 10°C, de voorkeur dat de eerste hoge drukoververhitter 56 is aangebracht aan de benedenstroomse zijde van de eerste hoge drukverdamper 55 welke deel uitmaakt van twee deelverdampers van de hoge 1008188* 12 drukverdamper 53.
De werking van de warmtekrachtcentrale volgens de eerste uitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding zal hierna worden beschreven.
Wanneer de warmtekrachtcentrale wordt bedreven bij gedeeltelijke belasting, neemt 5 de temperatuur van het uitlaatgas G, dat van de gasturbine-inrichting 36 wordt toegevoerd aan de warmteterugwinketel 39 van de uitlaatgassen, toe. Bij het toenemen van de temperatuur, neemt de temperatuur van de stoom die in de derde hoge drukoververhitter 50, de tweede hoge drukoververhitter 51 en de eerste hoge drukoververhitter 56 wordt gegenereerd eveneens toe, en wordt deze hoger dan een temperatuur die nodig is voor de 10 aandrijfstoom voor de hoge drukturbine 44 van de stoomturbine-inrichting 37.
Echter, in de onderhavige uitvoeringsvorm is de hoge drukverdamper 53 onderverdeeld in de tweede hoge drukverdamper 54 en de eerste hoge drukverdamper 55 en is verder de eerste hoge drukoververhitter 56 in het tussenliggende deel tussen de onderverdeelde tweede hoge drukverdampers 54 en 55 gelegen. Op deze wijze is de mate 15 van oververhitting van de oververhitte damp die in de eerste hoge drukoververhitter 56 wordt gegenereerd, binnen een bereik van 10°C tot 20°C beperkt, zoals getoond in Fig. 2. In het geval waarin een deel van de oververhitte stoom die in de eerste hoge drukoververhitter 56 is gegenereerd, wordt toegevoerd aan een omloopleiding 67 omvattende een omloopklep 66 als omloopstoom, kan het debiet van de stroom worden gereduceerd en wordt de 20 overgebleven oververhitte stoom aan de tweede hoge drukoververhitter 51 toegevoerd om / de temperatuur van de oververhitte stoom die in de tweede hoge drukoververhitter 51 is gegenereerd te verlagen. Volgens testberekeningen bedraagt de temperatuur van de oververhitte stoom die in de eerste hoge drukoververhitter 56 volgens de huidige uitvoeringsvorm is gegenereerd ongeveer 100°C, hetgeen lager is dan de temperatuur (400°C 25 of hoger) van de oververhitte damp die in de eerste hoge drukoververhitter 16 zoals getoond in Fig. 6 is opgewekt
Fig. 3 is een grafiek van de karakteristiek waarin een temperatuurverdelin g van het uitlaatgas G wordt getoond door de onderbroken lijn, waarbij de temperatuurverdeling van de oververhitte stoom die is gegenereerd in de tweede hoge drukoververhitter 51 wordt 30 getoond door de ononderbroken lijn, waarbij een temperatuurverdeling van de oververhitte stoom die is gegenereerd in de eerste hoge drukoververhitter 56 is getoond door een gestippelde lijn en waarin het debiet van de omloopstoom wordt getoond door een ononderbroken lijn bij lastvariaties van de gasturbine-inrichting 36.
1008162·
• I
13
Zoals kan worden gezien in Fig. 3 neemt de temperatuur van het uitlaatgas G toe met een toenemende last van de gasturbine-inrichting 1. De temperatuur van de oververhitte stoom die in de tweede hoge drukoververhitter 51 is gegenereerd neemt echter af ten opzichte van de temperatuurstijging van het uitlaatgas en het debiet van de omloopstoom 5 wordt eveneens verminderd. ;
Zoals hierboven is beschreven genereert de eerste hoge drukoververhitter 56 een oververhitte stoom met een relatief geringe mate aan oververhitting. De oververhitte stoom wordt grotendeels aan de tweede hoge drukoververhitter 51 toegevoerd en wordt vervolgens toegevoerd aan de omloopleiding 67 zodat het debiet van de omloopstoom relatief laag 10 wordt. Verder wordt de omloopstoomstroming toegevoegd aan de oververhitte damp die in de tweede hoge drukoververhitter 51 is gegenereerd om de temperatuur van de stoom te verlagen. Vervolgens wordt de samengevoegde stoom met lage temperatuur omgezet in aandrijfstoom met de juiste temperatuur die nodig is voor bedrijf bij gedeeltelijke last door middel van de derde hoge drukoververhitter 50 en wordt vervolgens toegevoerd aan de hoge 15 drukturbine 44 waardoor de hoge drukturbine 44 wordt aangedreven. De hoge drukturbine 44 expandeert de aandrijfstoom zodat de generator 40 wordt aangedreven, terwijl de uitlaatstoom wordt samengevoegd met stoom (damp) die is gegenereerd in de middendrukoververhitter 57, waarbij de samengevoegde stoom wordt toegevoerd aan de gasturbine 43. De samengevoegde stoom koelt de onderdelen van de gasturbine 43 af en , 20 wordt daarna samengevoegd met naverhittingsstoom die in de naverhitter 48 is gegenereerd. (
Verder wordt de samengevoegde stoom door middel van de middendrukturbine 45 geëxpandeerd en vervolgens naar de lage drukturbine 46 toegevoerd.
In de onderhavige uitvoeringsvorm is de hoge drukverdamper 53 onderverdeeld in twee, dat wil zeggen, een tweede hoge drukverdamper 54 en de eerste hoge drukverdamper 25 55 en is de eerste hoge drukoververhitter 56 op een tussenliggende positie tussen deze hoge drukverdampers 54 en 55 gelegen. Verder wordt de mate van oververhitting van de oververhitte stoom die in de eerste hoge drukoververhitter 56 is opgewekt verlaagd waardoor de oververhitte stoom grotendeels aan de tweede hoge drukoververhitter 51 wordt toegevoerd, zodat relatief weinig oververhitte stoom aan de omloopleiding 67 kan worden 30 toegevoerd en zodat aandrijfstoom met de juiste temperatuur aan de hoge drukturbine 44 kan worden toegevoerd zonder te voorzien in temperatuurverlagingsmiddelen in de derde hoge drukoververhitter 50.
Op dit moment is het, aangezien een grote hoeveelheid oververhitte stoom door de 1008162e 14 tweede hoge drukoververhitter 51 stroomt, mogelijk om een uniforme temperatuurverdeling te bewerkstelligen zodat gedurende de warmtewisseling nagenoeg geen thermische spanningen worden opgewekt. Daardoor kan de materiaalsterkte van de warmteoverdrachtsleiding gedurende lange tijd behouden blijven. Verder is het mogelijk, 5 aangezien in vergelijking met een gebruikelijke omloopleiding relatief weinig oververhitte damp door de omloopleiding 67 stroomt, om bij selectie van de omloopklep 66 een klep met een relatief kleine diameter te nemen hetgeen bij draagt aan een vermindering van de kosten.
In het algemeen dient de eerste hoge drukoververhitter 5 6 om de zuiverheid van de verzadigde stoom te verbeteren, aangezien de eerste hoge drukoververhitter 56 zodanig is 10 uitgevoerd dat verontreinigingen zoals siliciumdioxide die in de verzadigde stoom die wordt toegevoerd vanuit het hoge drukvat 52 aan de warmtewisselingsleiding aanwezig zijn, daarvan hechten. Daarom kan stoom met een relatief hoge mate van zuiverheid worden toegevoerd wanneer koelstoom aan de onderdelen van een gasturbine 43 wordt toegevoerd zodat de onderdelen van de gasturbine 43 worden beschermd tegen verstopt raken met 15 siliciumdioxide en dergelijke.
Fig. 4 is een schematisch systeemdiagram waarin de werkwijze van de toevoer van koelstoom in een warmtekrachtcentrale volgens een andere uitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding wordt getoond. Voor een eenvoudige uitleg, zijn gelijke verwijzingscijfers gebruikt om dezelfde onderdelen aan te duiden als voor de onderdelen 20 van de warmtekrachtcentrale die is getoond in Fig. 1. /
Voor het toevoeren van koelstoom in een warmtekrachtcentrale volgens een uitvoeringsvorm zal hierna eerst de constructie worden beschreven.
De hoge drukverdamper 53 is in twee delen onderverdeeld, dat wil zeggen de tweede hoge drukverdamper 54 en de eerste hoge drukverdamper 55, en de eerste hoge 25 drukoververhitter 56 is in een tussenliggend deel tussen deze hoge drukverdampers 54 en 55 opgenomen. Een uitlaatzijde van de eerste hoge drukoververhitter 56 is voorzien van een koelstoomleiding 71 waartussen een regelklep 70 is opgenomen die is verbonden met een inlaatzijde van de gasturbine 43. Verder is de uitlaatzijde van de gasturbine 43 voorzien van een eerste omloopleiding 72 die is verbonden met de condensor 47, en anderzijds is de 30 inlaatzijde van de hoge drukturbine 44 voorzien van een tweede omloopleiding 73 die is verbonden met de condensor 47.
In de warmtekrachtcentrale wordt een dagelijkse start/stop-cyclus (DSS) veelvuldig uitgevoerd in tegenstelling tot gebruikelijke krachtcentrales. In het geval van het DSS- 1008162· 15 fr bedrijf zijn de derde hoge drukoververhitter 50, de tweede hoge drukoververhitter 51, de tweede hoge drukverdamper 54 en de eerste hoge drukverdamper 55 die de hoge drukverdamper 53 in tweeën verdeelt, ondergebracht in de warmteterugwinningsketel 39 van de uitlaatgassen, en worden deze onderdelen in hun respectieve verwarmingstoestand 5 gehouden voorafgaand aan het opstarten van de wannteterugwinningsketel 39 van de uitlaatgassen. Verder heelt de restwarmte van deze onderdelen een hoge temperatuur.
Het hoge drukvat 52, het middendrukvat 60, en het lagere drukvat 63 hebben een stoomdruk van respectievelijk ongeveer 60 kg/cm2,12 kg/cm2 en 4 kg/cm2.
In het geval dat koelstoom aan de onderdelen van de gasturbine 43 wordt toegevoerd, 10 dient de koelstoom volgens de testberekening waarin verschillende verliezen in aanmerking zijn genomen een stoomdruk van 20 kg/cm2 te hebben. Verder kan de eerste hoge drukoververhitter 56 de mate van oververhitting van de stoom die vanuit het hoge drukvat 52 wordt toegevoerd, tussen 10°C en 20°C verminderen. Aangezien de eerste hoge drukoververhitter 56 de koelstoom op een temperatuur van ongeveer 300°C kan brengen 15 gedurende de hete opstartstap, voldoet de koelstoom dus aan de eis van een temperatuur van 350°C of minder, hetgeen nodig is voor de onderdelen van de gasturbine 43. Daarom kan de koelstoom in voldoende mate aan de gasturbine worden toegevoerd.
De constructie van deze uitvoeringsvorm is gebaseerd op de testberekening zoals hierboven is beschreven en zal hieronder worden uiteengezet 20 Voorafgaand aan het opstarten van de warmtekrachtcentrale levert de hoge ( drukoververhitter 56 eerst stoom van het hoge drukvat 52 aan de condensor 47 via de tweede omloopleiding 73 door middel van de tweede hoge drukoververhitter 51 en de derde hoge drukoververhitter 50 om verontreinigingen zoals siliciumdioxide die in de respectieve hoge drukoververhitters 51 en 50 aanwezig zijn weg te blazen. Vervolgens wordt de 25 omloopklep 66 van de omloopleiding 67 gesmoord om de regelklep 70 van de koelstoomleiding 71 te openen en stoom uit het hoge drukvat 52 wordt vervolgens als koelstoom toegevoerd aan de gasturbine 43. Op dit moment wordt, in het geval dat thermische spanningen in de onderdelen van de gasturbine 43 worden opgewekt doordat de koelstoomtemperatuur te laag is, de regelklep 74 die aan de uitlaatzijde van de darde hoge 30 drukoververhitter 50 is aangebracht geopend zodat de koelstoom wordt samengebracht met de stoom van de derde hoge drukoververhitter 50 waardoor de temperatuur van de samengevoegde stoom wordt geregeld zodat de koelstoom de juiste temperatuur bereikt. De koelstoom koelt de onderdelen van de gasturbine 43 af en wordt daarna van de eerste 1008162· 16 omloopleiding 72 naar de condensor 47 toegevoerd of wordt via een schoorsteen (niet getoond) van de warmteterugwinningsketel 39 van de uitlaatgassen afgevoerd.
Wanneer het opstarten van de gasturbine 43 is voltooid en de stoomturbine-inrichting 37 wordt geventileerd, worden de uitlaatstoom van de hoge drukturbine 44 en de 5 oververhitte damp van de middendrukoververhitter 57 samengevoegd en wordt de bewerking voor het koelen van de componenten van de gasturbine 43 vervolgens uitgevoerd onder toepassing van de samengevoegde stoom.
Volgens deze werkwijze wordt de stoom die in het hoge drukvat 52 achterblijft toegepast en wanneer de stoom als koelstoom van de eerste hoge drukoververhitter 56 naar 10 de onderdelen van de gasturbine 43 wordt toegevoerd, wordt de koelstoom geregeld zodat deze de juiste temperatuur krijgt. Het is daarom mogelijk om de onderdelen van de gasturbine op bedrijfszekere wijze te koelen, zelfs wanneer de warmtewisselaar van de warmteterugwinningsketel 39 van de uitlaatgassen nog steeds geen stoom genereert, zodat een stabiel bedrijf van de turbine 43 plaats kan vinden.
15 Fig. 5 is een schematisch systeemdiagram waarin een warmtekrachtcentrale volgens een tweede uitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding wordt getoond. In deze tweede uitvoeringsvorm worden gelijksoortige verwijzingscijfers gebruikt om dezelfde onderdelen aan te geven als de onderdelen die in de eerste uitvoeringsvorm volgens Fig. 1 worden getoond.
20 In de tweede uitvoeringsvorm is de hoge drukverdamper 53 onderverdeeld in twee / delen, dat wil zeggen de tweede hoge drukverdamper 54 en de eerste hoge drukverdamper 55 en is de eerste hoge drukoververhitter 56 op een tussenliggende positie tussen deze verdampers 54 en 55 gelegen en is deze voorzien van een toevoerleiding 75 voor processtoom. Het is dus mogelijk om de stoom van de eerste hoge drukoververhitter 56 toe 25 te voeren aan een vergassingsoven zoals een kolenvergasser, een restolievergassingsinrichting en deigelijke.
In de warmtekrachtcentrale die geen koelstoom toevoert van de warmteterugwinningsketel 39 van de uitlaatgassen naar de onderdelen van de gasturbine 43 is, in het geval dat stoom van de derde hoge drukoververhitter 50 op de juiste temperatuur 30 wordt gebracht voor de aandrijfstoom en deze aan de hoge drukturbine 44 wordt toegevoerd, de afVoerzijde van de tweede hoge drukoververhitter 51 voorzien van een temperatuurverlagingsinrichting 76. De stoom uit de hoge drukvoorverwarmer 58 wordt van een temperatuur verlagende waterleiding 77 van de hoge drukoververhitter naar de 100816Se 17 temperatuurverlagingsiraichting 76 gebracht via een klep 78 die wordt geregeld in afhankelijkheid van de uitlaattemperatuur van de tweede of de derde hoge drukoververhitter 51 of 50. Verder wordt de temperatuur van de oververhitte damp van de tweede hoge drukoververhitter 51 verlaagd, en wordt de damp toegevoerd aan de derde hoge 5 drukoververhitter 50. Hierdoor heeft de oververhitte damp die in de eerste hoge drukoververhitter 56 wordt opgewekt een stuwdruk van 100 kg/cm2 en een temperatuur van ongeveer 350°C.
In deze uitvoeringsvorm wordt de oververhitte damp die in de eerste hoge drukoververhitter 56 wordt gegenereerd als processtoom naar een vergassingsoven, zoals
10 een kolenvergassingsinrichting toegevoerd, zodat de oververhitte damp die is gegenereerd in V
de warmteterugwinningsketel van de uitlaatgassen effectief kan worden gebruikt In het bijzonder wordt momenteel veel aandacht besteed aan vergassingskrachtcentrales en uit berekeningen van het thermisch rendement is het zeer voordelig gebleken dat een dergelijke inrichting oververhitte damp ontvangt die is gegenereerd in de warmteterugwinningsketel 15 van de uitlaatgassen.
Het dient duidelijk te zijn dat de onderhavige uitvinding niet beperkt is tot de beschreven uitvoeringsvormen en dat vele andere veranderingen en wijzigingen kunnen worden aangebracht zonder buiten de reikwijdte en uitvindingsgedachte van de bijgevoegde conclusies te treden.
/ 1008162e

Claims (5)

1. Warmtekrachtecentrale omvattende: een gasturbine-inrichting; 5 een stoomturbine-inrichting die op werkzame wijze is verbonden met de gasturbine-inrichting ; een warmteterugwinningsketel van de uitlaatgassen voor het genereren van stoom voor het aandrijven van de stoomturbine-inrichting door middel van een uitlaatgas van gasturbine-inrichting; 10 een hoge druk verdampereenheid die is opgenomen in de waimtetmigwinningsketel van de uitlaatgassen, welke verdampereenheid is onderverdeeld in een eerste hoge druk verdamper die aan een bovenstroomse zijde van een uitlaatgasstroom is gelegen en een tweede hoge druk verdamper die aan een benedenstroomse zijde daarvan is gelegen; een hoge druk oververhittingseenheid omvattende eerste, tweede en derde 15 oververhittingseenheden, op deze wijze in serie geplaatst vanaf benedenstrooms naar bovenstrooms ten opzichte van de uitlaatgasstroom, welke eerste hoge druk oververhittingseenheid is geplaatst op ten minste een tussenliggende positie tussen de eerste hoge druk verdampereenheid en de tweede hoge druk verdampereenheid en een plaats aan de benedenstroomse zijde van de eerste hoge druk verdampereenheid ten opzichte van de 20 uitlaatgasstroom; en / een omloopleiding om de tweede hoge druk oververhittingseenheid te omlopen en om de eerste hoge druk oververhittingseenheid te verbinden met de derde hoge druk oververhittingseenheid.
2. Warmtekrachtcentrale volgens conclusie 1, verder omvattende: een lage druk verdamper en een middendruk verdamper geplaatst in de warmteterugwinningsketel van het uitlaatgas.
3. Warmtekrachtcentrale volgens conclusie 1 waarbij die omloopleiding is voorzien van 30 een omloopklep. 1 1008162« Warmtekrachtcentrale volgens conclusie 1, waarbij die hoge druk oververhittingseemheid oververhitte stoom die daarin wordt gegenereerd, toepast als » processtoomvoor een andere inrichting.
5. Warmtekrachtcentrale volgens conclusie 1, waarbij de oververhittingseenheid de gegenereerde oververhitte stoom als koelstoom toepast voor een gasturbine van een 5 gasturbine-inrichting.
6. Warmtekrachtcentrale volgens conclusie 1, verder omvattende: een leiding geplaatst voor het toevoeren van stoom vanuit de warmteterugwinningsketel van het uitlaatgas en stoom van de stoomturbine-inrichting als 10 koelstoom; en middelen geplaatst voor het controleren van de stoomtoevoer van de leiding van de gasturbine-inrichting. ******** / 100816*·
NL1008162A 1997-01-31 1998-01-30 Warmtekrachtcentrale alsmede werkwijze voor het daaraan toevoeren van koelstoom. NL1008162C2 (nl)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP01952897A JP3890104B2 (ja) 1997-01-31 1997-01-31 コンバインドサイクル発電プラントおよびその冷却用蒸気供給方法
JP1952897 1997-01-31

Publications (2)

Publication Number Publication Date
NL1008162A1 NL1008162A1 (nl) 1998-08-03
NL1008162C2 true NL1008162C2 (nl) 2001-09-07

Family

ID=12001847

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
NL1008162A NL1008162C2 (nl) 1997-01-31 1998-01-30 Warmtekrachtcentrale alsmede werkwijze voor het daaraan toevoeren van koelstoom.
NL1018829A NL1018829C2 (nl) 1997-01-31 2001-08-27 Werkwijze voor het aan een warmtekrachtcentrale toevoeren van koelstoom.

Family Applications After (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
NL1018829A NL1018829C2 (nl) 1997-01-31 2001-08-27 Werkwijze voor het aan een warmtekrachtcentrale toevoeren van koelstoom.

Country Status (6)

Country Link
US (2) US6263662B1 (nl)
JP (1) JP3890104B2 (nl)
KR (1) KR100268611B1 (nl)
CN (2) CN100365247C (nl)
NL (2) NL1008162C2 (nl)
TW (1) TW368552B (nl)

Families Citing this family (32)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3890104B2 (ja) * 1997-01-31 2007-03-07 株式会社東芝 コンバインドサイクル発電プラントおよびその冷却用蒸気供給方法
US6499302B1 (en) * 2001-06-29 2002-12-31 General Electric Company Method and apparatus for fuel gas heating in combined cycle power plants
US6851265B2 (en) * 2002-02-19 2005-02-08 Siemens Westinghouse Power Corporation Steam cooling control for a combined cycle power plant
WO2004053300A2 (de) * 2002-12-09 2004-06-24 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zum betrieb eines gas- und dampfkraftwerks sowie gas- und dampfkraftwerk zur durchführung des verfahrens
DE102005054155A1 (de) * 2004-11-11 2006-05-24 Otag Gmbh & Co. Kg Vorrichtung zur Überführung eines Arbeitsmediums aus einem flüssigen in einen dampfförmigen Zustand
EP1701006B1 (en) * 2005-02-22 2016-10-05 Kabushiki Kaisha Toshiba Electric power-generating and desalination combined plant and operation method of the same
CN1948720B (zh) * 2006-10-31 2011-08-10 章祖文 永磁传动低温多级涡轮发电机
JP4814143B2 (ja) * 2007-03-29 2011-11-16 三菱重工業株式会社 コンバインド発電プラント
EP2199547A1 (de) * 2008-12-19 2010-06-23 Siemens Aktiengesellschaft Abhitzedampferzeuger sowie ein Verfahren zum verbesserten Betrieb eines Abhitzedampferzeugers
EP2305964A1 (de) * 2009-09-23 2011-04-06 Siemens Aktiengesellschaft Dampfkraftwerk
CN101787907B (zh) * 2010-01-29 2014-01-15 王世英 蒸汽冷凝水回收与做功系统及其方法
JP2012082971A (ja) * 2010-10-06 2012-04-26 Mitsubishi Heavy Ind Ltd ボイラ、ガスタービンコンバインドサイクルプラント、及び温度制御方法
JP5683321B2 (ja) * 2011-02-28 2015-03-11 三菱重工業株式会社 蒸気タービンシステム及びその暖機方法
US8726625B2 (en) * 2011-04-12 2014-05-20 General Electric Company Combined cycle power plant
ES2632543T3 (es) * 2011-11-03 2017-09-14 General Electric Technology Gmbh Método para hacer funcionar una central termoeléctrica a baja carga
EP2589761B1 (en) * 2011-11-03 2017-05-10 General Electric Technology GmbH Steam power plant with heat reservoir and method for operating a steam power plant
PL2599964T3 (pl) * 2011-12-02 2016-10-31 Układ turbiny parowej trójczłonowej turbiny parowej
US8955322B2 (en) * 2012-03-05 2015-02-17 Ormat Technologies Inc. Apparatus and method for increasing power plant efficiency at partial loads
EP2685066A1 (en) * 2012-07-13 2014-01-15 Alstom Technology Ltd Gas turbine power plant with flue gas recirculation and catalytic converter
JP5896885B2 (ja) * 2012-11-13 2016-03-30 三菱日立パワーシステムズ株式会社 発電システム及び発電システムの運転方法
WO2014146861A1 (en) * 2013-03-21 2014-09-25 Siemens Aktiengesellschaft Power generation system and method to operate
JP6484845B2 (ja) * 2013-06-25 2019-03-20 三菱重工コンプレッサ株式会社 ガスタービンコンバインドサイクル設備、水上設備
CN103363512B (zh) * 2013-08-07 2016-01-06 中国电力工程顾问集团华东电力设计院有限公司 一种提高锅炉启动进水温度的系统
US9404395B2 (en) * 2013-11-22 2016-08-02 Siemens Aktiengesellschaft Selective pressure kettle boiler for rotor air cooling applications
EP3077632B1 (en) * 2013-12-02 2022-08-03 General Electric Technology GmbH Combined cycle system
JP6516993B2 (ja) * 2014-09-26 2019-05-22 三菱日立パワーシステムズ株式会社 コンバインドサイクルプラント並びにボイラの蒸気冷却方法
KR101887971B1 (ko) * 2014-10-27 2018-08-13 지멘스 악티엔게젤샤프트 복합 화력 발전 설비들의 저 부하 턴다운
DE102014222682A1 (de) * 2014-11-06 2016-05-12 Siemens Aktiengesellschaft Regelungsverfahren zum Betreiben eines Durchlaufdampferzeugers
US10619519B2 (en) * 2017-12-06 2020-04-14 General Electric Company Bypass conduits for reducing thermal fatigue and stress in heat recovery steam generators of combined cycle power plant systems
JP6553271B1 (ja) * 2018-10-15 2019-07-31 三菱日立パワーシステムズ株式会社 発電プラントの制御装置及びその制御方法並びに制御プログラム、発電プラント
JP7190373B2 (ja) * 2019-03-07 2022-12-15 三菱重工業株式会社 ガスタービン排熱回収プラント
CN113931745B (zh) * 2021-09-18 2023-06-16 华电电力科学研究院有限公司 一种燃气蒸汽联合循环机组余热锅炉系统及其启动方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
BE857109A (fr) * 1977-07-25 1978-01-25 Sulzer Ag Generateur de vapeur a recuperation de chaleur perdue
EP0736669A2 (en) * 1995-04-05 1996-10-09 General Electric Company Steamed cooled gas turbine
EP0743425A1 (en) * 1995-05-16 1996-11-20 General Electric Company Combined cycle with steam cooled gas turbine

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4288979A (en) * 1979-09-21 1981-09-15 Combustion Engineering, Inc. Combined cycle power plant incorporating coal gasification
DE3804605A1 (de) * 1988-02-12 1989-08-24 Siemens Ag Verfahren und anlage zur abhitzedampferzeugung
JPH04298604A (ja) * 1990-11-20 1992-10-22 General Electric Co <Ge> 複合サイクル動力装置及び蒸気供給方法
JPH06264763A (ja) * 1993-03-11 1994-09-20 Hitachi Ltd コンバインドプラントシステム
JP3727668B2 (ja) * 1993-09-17 2005-12-14 三菱重工業株式会社 排ガスボイラ
US5428950A (en) 1993-11-04 1995-07-04 General Electric Co. Steam cycle for combined cycle with steam cooled gas turbine
US5491971A (en) * 1993-12-23 1996-02-20 General Electric Co. Closed circuit air cooled gas turbine combined cycle
DE4409196A1 (de) * 1994-03-17 1995-09-21 Siemens Ag Verfahren zum Betreiben einer Gas- und Dampfturbinenanlage sowie danach arbeitende Anlage
JP3890104B2 (ja) * 1997-01-31 2007-03-07 株式会社東芝 コンバインドサイクル発電プラントおよびその冷却用蒸気供給方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
BE857109A (fr) * 1977-07-25 1978-01-25 Sulzer Ag Generateur de vapeur a recuperation de chaleur perdue
EP0736669A2 (en) * 1995-04-05 1996-10-09 General Electric Company Steamed cooled gas turbine
EP0743425A1 (en) * 1995-05-16 1996-11-20 General Electric Company Combined cycle with steam cooled gas turbine

Also Published As

Publication number Publication date
US20010023577A1 (en) 2001-09-27
JPH10212908A (ja) 1998-08-11
NL1008162A1 (nl) 1998-08-03
TW368552B (en) 1999-09-01
US6393822B2 (en) 2002-05-28
NL1018829A1 (nl) 2001-10-05
US6263662B1 (en) 2001-07-24
KR19980070604A (ko) 1998-10-26
JP3890104B2 (ja) 2007-03-07
CN1191931A (zh) 1998-09-02
CN1154787C (zh) 2004-06-23
NL1018829C2 (nl) 2002-03-26
KR100268611B1 (ko) 2000-11-01
CN100365247C (zh) 2008-01-30
CN1529040A (zh) 2004-09-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
NL1008162C2 (nl) Warmtekrachtcentrale alsmede werkwijze voor het daaraan toevoeren van koelstoom.
KR100592144B1 (ko) 최종 사용처에 보조 증기를 공급하기 위한 장치 및 보조증기 생성 방법
US6269626B1 (en) Regenerative fuel heating system
EP0609037B1 (en) Combined combustion and steam turbine power plant
JP3883627B2 (ja) 排熱回収式蒸気発生装置および蒸気消費器に組み合わされたガスターボ群を運転するための方法
US8181463B2 (en) Direct heating organic Rankine cycle
US6560966B1 (en) Method for operating a power plant having turbine cooling
JPH094417A (ja) 複合サイクル・システム
JP2001271612A (ja) コンバインドサイクル発電装置においてガスタービン冷却蒸気及び高圧蒸気タービン排気蒸気を再熱する装置及び方法
US11719156B2 (en) Combined power generation system with feedwater fuel preheating arrangement
US20010049931A1 (en) Method for operating a combination power plant and combination power plant for executing the method
US9416685B2 (en) Auxillary steam generation arrangement for a combined cycle power plant
JPH06221113A (ja) ガス・蒸気タービン複合設備およびその運転方法
JP3925985B2 (ja) コンバインドサイクル発電プラント
JPH11173111A (ja) 火力発電プラント
GB1601832A (en) Internal combustion engine plant
JPH10292902A (ja) 主蒸気温度制御装置
JP2003329201A (ja) 排熱回収ボイラと複合発電方法と装置
JP2002021508A (ja) 復水供給システム
US3946566A (en) Turbine start-up system
JP2006063886A (ja) 火力発電プラント
JPH11200889A (ja) ガスタービン複合発電システム
KR102434628B1 (ko) 복합 발전 시스템 및 복합 발전 시스템의 구동 방법
KR102481490B1 (ko) 복합 발전 시스템 및 복합 발전 시스템의 구동 방법
JPH03282102A (ja) 排熱回収ボイラおよびそれに使用する減温器制御装置

Legal Events

Date Code Title Description
AD1A A request for search or an international type search has been filed
RD2N Patents in respect of which a decision has been taken or a report has been made (novelty report)

Effective date: 20010423

PD2B A search report has been drawn up
V1 Lapsed because of non-payment of the annual fee

Effective date: 20130801