NL8500058A

NL8500058A - Werkwijze voor het verrichten van een gekoppelde warmte- en krachtopwekking, in het bijzonder bij industriele krachtcentrales.

Info

Publication number: NL8500058A
Application number: NL8500058A
Authority: NL
Original assignee: Energiagazdalkodasi Intezet
Priority date: 1984-01-11
Filing date: 1985-01-10
Publication date: 1985-08-01
Also published as: DD232738A5; IT8519058A0; IT1183096B; US4677307A; GB2152592A; HU202958B; CH667898A5; IT8519058A1; HUT41490A; JPS60156914A; DE3447879A1; GB8500754D0; FR2557922A1; CS6285A2

Description

NL 32.594-dV/Vo/rvdv * — »

Werkwijze voor het verrichten van een gekoppelde warmte- en krachtopwekking, in het bijzonder bij industriële krachtcentrales

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het verrichten van een gekoppelde warmte- en krachtopwekking, indien nodig met een gelijktijdige warmteafgifte, in het bijzonder bij gecombineerde cyclus-krachtcentrales (gas-5 stoom-krachtcentrales).

De stoomkrachtcentrales voor gekoppelde warmte- en krachtopwekking (de zogenaamde gekoppelde krachtcentrales) zijn reeds uit de praktijk bekend. Deze bestaan uit met verschillende brandstoffen gestookte stoomketels alsmede uit te-10 gendruk- resp. extractie-condensatie-stoomturbogeneratoren.

Tevens is een toepassing van deze krachtcentrales bekend, waarbij de stoom door afvalwarmte-terugwinketels (afvalwarxn-teketels) van bijvoorbeeld industriële ovens, wordt genereerd en de krachtcentrale met een hoge effectiviteit zowel aan de 15 elektro-energie- als ook aan de warmtebehoefte van de industriële inrichting voldoet.

Bovendien zijn de zogenaamde gecombineerde cycluskrachtcentrales (gas-stoom-krachtcentrales) bekend, die uit een gasturbine, de afvalwarmte-terugwinketels daarvan en een 20 door de stoom van de laatstgenoemde aangedreven stoomturbine bestaan. Zowel de gasturbine als ook de stoomturbine drijven elk een elektrische generator met een hoge effectiviteit aan.

Deze krachtcentrales worden echter minder toegepast voor warmteafgifte.

25 Voor de genoemde oplossingen is het kenmerkend, dat bij de warmteafgifte het elektrische vermogen van de krachtcentrale juist in een dergelijk tijdsbestek afneemt, waar dit net ongewenst is. Een ander nadeel van dergelijke krachtcentrales is, dat ze de optimale verwerking van de stoom van de, 30 in de industriële inrichtingen vaak aanwezige afvalwarmte-terugwinketels niet kunnen oplossen en geen gebruik maken van de warmtetechnische en economische voordelen, die door het additioneel stoken bij afvalwarmte-terugwinketels kunnen worden bereikt.

35 De uitvinding beoogt derhalve een gecombineerde werkwijze te verschaffen, die in het belang van een economi- ! 8500058 - - - --- ; V -2- \ sche elektrische energie- en warmteopwekking in industriële krachtcentrales de voordelen van de gecombineerde cyclus, de koppeling en eventueel de afvalwarmteterugwinning met additioneel stoken in één systeem verenigt.

5 Dit wordt hierdoor bereikt, dat bij een gecombi neerde cyclus-krachtcentrale, die uit tenminte ëën door een gasturbine aangedreven generator, tenminste één afvalwarmte-terugwinketel en/of een andere stoomketel alsmede uit tenminste één door een stoomturbine aangedreven generator bestaat, 10 of bij een krachtcentrale, die slechts uit afvalwarmte-terug-winketels en/of andere stoomketels en tenminste een door een stoomturbine aangedreven generator bestaat, bij welke kracht-· centrales de stoomturbine in een tijdsbestek zonder warmtebehoefte met een koeltorenkoeling een bepaald vermogen N le-15 vert, terwijl in een tijdsbestek met warmtebehoefte de condensator volgens de uitvinding door een gedeeltelijke of volledige uitschakeling van de koeltoren bij een, voor de warm-teafgifte noodzakelijke, hogere temperatuur..wordt gebruikt, waarbij de hierdoor ontstane afname van de specifieke expan-20 sie en vermogen van de stoomturbine door de verhoging van de stoomparameters en -vermogen van de afvalwarmte-terugwinke-tels en/of de andere stoomketels met behulp van additioneel stoken wordt gecompenseerd.

Volgens een gunstige uitvoeringsvorm van de uitvin-25 ding worden voor de stoomtoevoer aan de stoomturbine en/of voor het voldoen aan de warmtebehoefte aan een warmtewisselaar naast de afvalwarmte-terugwinketel van de stoomturbine ook extra afvalwarmte-terugwinketels en andere stoomketels in het systeem ingeschakeld, waarvan de stoomparameters resp. de 30 stoomproduktie indien noodzakelijk door additioneel stoken worden verhoogd.

De uitvinding wordt hierna nader toegelicht aan de hand van de tekening, waarin een aantal uitvoeringsvoorbeelden zijn weergegeven.

35 Fig. 1 toont het principeschema van een, voor het verrichten van de werkwijze volgens de uitvinding geschikte gecombineerde cyclus-krachtcentrale;

Fig. 2 toont het principeschema van een met een afvalwarmte-terugwinketel of een andere stoomketel aangevulde 40 krachtcentrale volgens fig. 1, en 8500058 ♦ -3- *’ ............. 4

Fig. 3 toont het principeschema van een met de stoom van afvalwarmte-terugwinketels of andere stoomketels gebruikte stoomturbine-krachtcentrale.

In fig. 1 is het principeschema van een gas-stoom-5 krachtcentrale (gecombineerde cyclus-krachtcentrale) weergegeven, die geschikt is voor het verrichten van een mogelijke uitvoeringsvariant van de werkwijze volgens de uitvinding.

Deze krachtcentrale bestaat uit een gasturbine 1, die een elektrische generator 2 aandrijft, terwijl het ontstane uit-10 laatgas in een afvalwarmte-terugwinketel 3 wordt gebruikt voor de opwekking van stoom. Door deze stoom wordt een stoomturbine 4 aangedreven, die in een aangekoppelde elektrische generator 5 elektrische energie opwekt. De condensator 6 van de stoomturbine 4, die een bepaald vermogen N levert, wordt 15 in het tijdsbestek zonder warmtebehoefte door een koeltoren 7 gekoeld, terwijl hij in het tijdsbestek met een warmtebehoefte onder gedeeltelijke of volledige uitschakeling van de koeltoren 7 op een warmteverbruiker 9 wordt aangesloten en het verwarmingswater indien nodig in een stoom-water-warmte-20 wisselaar 10 verder wordt verwarmd. De condensator 6 wordt daarbij op gunstige wijze bij een, door de verwarming noodzakelijke hogere temperatuur gebruikt. De hierdoor ontstane vermindering van de expansie wordt in het tijdsbestek met warmtebehoefte (warmteafgifte) door een bij de afvalwarmte-25 terugwinketel 3 van de gasturbine 1 toegepast additioneel stoken 11 gecompenseerd, waardoor de ketel 3 meer stoom met hogere stoomparameters (druk, temperatuur) genereert, zodat het vermogen van de stoomturbine 4 niet afneemt.

Uit fig. 2 is een variant van de in het voorgaande 30 beschreven werkwijze zichtbaar, waarbij in het genoemde systeem aan de stoomzijde tevens een extra afvalwarmte-terugwinketel of een andere stoomketel 8 is ingeschakeld. Deze extra ketel 8 verbetert de stoombalans van het systeem en verhoogt ! de verwarmingscapaciteit. De in fig. 1 toegelichte schakeling 35 en wijze van functioneren verandert slechts in zoverre, dat in het geval van een groot stoomoverschot de mogelijkheid bestaat, tevens een extra stoomturbine 4’ en een extra elektrische generator 5* toe te passen, die in fig. 2 met gestippelde lijnen zijn aangeduid. In het tijdsbestek zonder warmtebe-40 hoefte kan de gasturbine 1 zelfs worden uitgeschakeld, waar- 8500058 i -- -4- door het stoomoverschot vermindert, waarbij het elektrische vermogen echter ook afneemt. Wanneer hierbij de mogelijkheid bestaat, de ontbrekende elektrische energie vanuit uitwendige bronnen aan te vullen, kan de gasturbine 1 als noodreserve 5 dienen. Het voldoen aan de verhoogde warmtebehoefte resp. de compensatie van de hieruit ontstane vermogensafname van de stoomturbine 4 kan ook hier door bij de afvalwarmte-terugwin-ketels en/of andere stoomketels 3, 8 toegepast additioneel stoken 11 worden gegarandeerd.

10 Fig. 3 toont een uitvoeringsvoorbeeld van de werk wijze volgens de uitvinding, waarbij geen gasturbine in het systeem aanwezig is en waarbij de benodigde stoom door één of meerdere afvalwarmte-terugwinketels en/of andere stoomketels 8 wordt gegenereerd. De elektrische energie wordt door een op 15 een stoomturbine 4 aangesloten elektrische generator 5 opgewekt. De warmteafgifte geschiedt hier eveneens bij een hogere temperatuur via de condensator 6, tijdens een gedeeltelijke of volledige uitschakeling van de koeltoren 7. De afname van de expansie wordt ook hier door de verhoogde stoomproduktie 20 en verhoogde stoomparameters van de afvalwarmte-terugwinketels en/of andere stoomketels 8 gecompenseerd, waarbij deze verhoogde parameters indien noodzakelijk door het bij deze ketels 8 toegepaste additionele stoken 11 kan worden gegarandeerd. De overige elementen van het systeem komen overeen met 25 de elementen in fig. 1.

De belangrijkste voordelen van de werkwijze volgens de uitvinding zijn als volgt: - gunstig specifiek warmteverbruik - optimaal gebruik van de afvalwarmte, zowel in de winter als 30 ook in de zomer - daling van de investeringskosten door de toepassing van additioneel stoken - garantie van een stabiel elektrisch vermogen bij krachtcentrales met gekoppelde warmte- en krachtopwekking.

: r 8500058

Claims

1. Werkwij ze voor het verrichten van een gekoppelde warmte- en krachtopwekking, indien nodig met een gelijktijdige warmteafgifte, bij krachtcentrales met tenminste één door een gasturbine aangedreven elektrische generator, tenminste 5 één op de gasturbine aangesloten afvalwarmte-terugwinkete1, alsmede tenminste één door een stoomturbine aangedreven elektrische generator, waarbij de stoomturbine in het tijdsbestek zonder warmtebehoefte door de koeling van zijn condensator met behulp van een koeltoren een bepaald vermogen N levert, 10met het kenmerk, dat de condensator (6) in het tijdsbestek met warmtebehoefte bij een, voor de warmteafgifte noodzakelijke, hogere temperatuur wordt gebruikt, terwijl de koeltoren (7) gedeeltelijk of geheel is uitgeschakeld en de hieruit resulterende afname van de specifieke expansie en het 15 vermogen van de stoomturbine (4) wordt gecompenseerd door een verhoging van de stoomproduktie en de stoomparameters van de stoomturbine-afvalwarmte-terugwinketel (3) met behulp van additioneel stoken (11).

2. Werkwijze volgens conclusie 1,met het 20. e n m e r k, dat voor het voldoen aan de warmtebehoefte ter plaatse van de stoomturbine (4) en/of ter plaatse van een warmtewisselaar (10) tenminste één extra afvalwamte-terugwin-ketel en/of een andere stoomketel (8) in het systeem wordt ingeschakeld, waarvan de stoomproduktie respektievelijk 25 stoomparameters indien noodzakelijk door additioneel stoken (11) wordt verhoogd.

3. Werkwijze voor het verrichten van een gekoppelde warmte- en krachtopwekking, indien nodig met een gelijktijdige warmteafgifte, bij krachtcentrales met tenminste één af- 30 valwarmte-terugwinketel en/of een andere stoomketel, met ten- \ minste één stoomturbine en tenminste één door een stoomturbine aangedreven elektrische generator,, waarbij de stoomturbine in het tijdsbestek zonder warmtebehoefte door de koeling van zijn condensator met behulp van een koeltoren een bepaald 35 vermogen N levert, met het kenmerk, dat de condensator (6) in het tijdsbestek met warmtebehoefte bij een, voor de warmteafgifte noodzakelijke, hogere temperatuur wordt gebruikt, terwijl de koeltoren (7) gedeeltelijk of geheel is 8500058 , t -6- uitgeschakeld en de hieruit resulterende afname van de specifieke expansie en het vermogen van de stoomturbine (4)wordt gecompenseerd door een verhoging van de stoomproduktie en de stoomparameters van de afvalwarmte-terugwinketel en/of de an-5 dere stoomketel (8) met behulp van additioneel stoken (11). _ 8500058