NL8701573A - Werkwijze en inrichting voor het opwekken van elektrische en/of mechanische energie uit tenminste een laagwaardige brandstof. - Google Patents

Description

• 4 875045 Iem/ki to*

Korte aanduiding: Werkwijze en inrichting voor het opwekken van elektrische en/of mechanische energie uit tenminste een laagwaardige brandstof.

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het opwekken van elektrische en/of mechanische energie uit tenminste een laagwaardige brandstof, waarbij in een gesloten kringloop stoom wordt gevormd met behulp van warmte afkomstig 5 van de laagwaardige brandstof, de gevormde stoom wordt geëxpandeerd onder het verrichten van arbeid, de geëxpandeerde stoom wordt gecondenseerd en het condensaat opnieuw wordt omgezet in stoom.

In de techniek wordt er naar gestreefd om het opwekken 10 van mechanische en/of elektrische energie uit brandstoffen met een zo hoog mogelijk rendement te doen plaatsvinden. Anderzijds stelt de economie grenzen, omdat de prijs van het eindprodukt de som is van voornamelijk kapitaalskosten en brandstofkosten.

15 Er dient een onderscheid gemaakt te worden tussen hoog waardige brandstoffen en laagwaardige brandstoffen. Laagwaardige brandstoffen leveren bij het opwekken van energie over het algemeen een lager rendement dan hoogwaardige brandstoffen, terwijl de investeringen in de installatie bij 20 laagwaardige brandstoffen meestal hoger zijn dan bij hoogwaardige brandstoffen. Tot de hoogwaardige brandstoffenbehoren de fossiele brandstoffen, zoals aardolie, kolen en aardgas.

Laagwaardige brandstoffen zijn bijvoorbeeld afvalstoffen en bij de huidige stand der techniek ook nucleaire brandstoffen.

25 De fossiele brandstoffen zoals aardolie, kolen en aardgas, hebben een eindige voorraad, maar zijn tegen relatief lage tot matige kapitaalskosten met een hoog rendement om te zetten in mechanische en/of elektrische energie.

Anderzijds zijn de wereldvoorraden van nucleaire 30 splijtstoffen veel groter dan die van de fossiele brandstoffen, doch het omzetten van nucleaire.brandstoffen in elektrische energie vereist momenteel hoge tot zeer hoge 8701573 <* - 2 - investeringen, terwijl het omzettingsrendement lager is dan het omzettings-rendement van fossiele brandstoffen.

De huidige samenleving produceert een grote hoeveelheid afvalstoffen, die calorisch gezien nog een redelijk 5 energiepotentieel hebben. Bij het omzetten van afvalstoffen in energie beperken chemische verontreinigingen echter de maximale procestemperatuur, zodat hierdoor het omzettingsrendement beperkt blijft, terwijl de investeringen in de omzettingsinstallaties hoog tot zeer hoog blijken te 10 zijn.

Bij de huidige stand der techniek staat er eigenlijk maar één weg open om mechanische en/of elektrische energie op te wekken uit afvalstoffen, namelijk het in een stoomketel vormen van stoom door verbranding van de afval-15 stoffen en deze stoom in een stoomturbine te laten expanderen. Afvalstoffen bevatten veelal kunststoffen zoals PVC, waarbij bij verbranding zoutzuur (HCl) vrijkomt. Deze stof kan in de stoomketel ernstige corrosie veroorzaken, met name in de hete delen, zoals de oververhitter. Om snelle corrosie van 20 dit onderdeel te voorkomen wordt de stoomtemperatuur beperkt tot circa 400°C. Daarnaast dient men om verbrandings-technische redenen de luchtovermaat groter te kiezen dan bij het verstoken van fossiele brandstoffen. Dit leidt weer tot een lager rendement van de stoomketel, hetgeen 25 ook het rendement van de gehele installatie nadelig bein--vloedt. Een en ander heeft weer tot gevolg dat de stoomdruk aan de inlaat van de stoomturbine beperkt moet worden teneinde te voorkomen dat het vochtpercentage in de uitlaat van de stoomturbine ontoelaatbaar hoog wordt. Een vochtpercentage 30 van meer dan 10 tot 13% levert ernstige erosieverschijnselen op bij de laatste trap(pen) van de stoomturbine. Bij een cyclus waarbij uitsluitend afvalstoffen worden verbrand, blijft het rendement bij het opwekken van electrische energie meestal beperkt tot ca. 25%. Stelt men daar de hoge tot zeer 35 hoge investeringen in de installatie naast, dan blijkt al gauw dat een dergelijke oplossing niet of nauwelijks kan con- 8701573 - 3 - curreren met de opwekking van elektrische energie in centrales die met hoogwaardige brandstoffen zoals aardgas, olie of kolen worden gestookt.

In tegenstelling tot met afvalstoffen gestookte in-5 stallaties vindt in het stoomvormend gedeelte van een kerncentrale de vorming van stoom met behulp van nucleaire brandstoffen met een rendement van vrijwel 100% plaats. Doordat er bij dit proces geen corrosieve verbrandingsprodukten vrijkomen en kerncentrales uitsluitend grootschalige installaties 10 zijn, zijn er vele technieken beschikbaar om procesverfijningen aan te brengen in zulke installaties. Toch is er een ernstige restrictie bij kerncentrales, en wel de hoge warmte-flux die in de reactor optreedt. Bij de huidige stand der techniek kan deze warmteflux alleen worden weggekoeld door 15 water onder hoge druk, dan wel verdampend water. Stoom heeft een lagere warmte-overdrachtscoëfficiënt dan (verdampend) water, waardoor het niet bijzonder geschikt is om als koelmedium in een reactor te dienen. Bij de huidige kerncentrales komt uit het stoomvormend gedeelte van de reactor enkel ver-20 zadigde stoom, die na gedeeltelijke expansie in een stoomturbine opnieuw wordt verhit met verse stoom en dan verder tot condensordruk expandeert. Ondanks alle procesverfijningen en het rendement van vrijwel 100% in het stoomvormend gedeelte van de installatie, blijft het totale rendement van 25 de gehele installatie beperkt tot 30 tot 35%.

De onderhavige uitvinding beoogt een werkwijze te verschaffen voor het opwekken van elektrische en/of mechanische energie uit laagwaardige brandstoffen met een rendement dat hoger ligt dan bij de tot nu toe bekende werkwijze.

30 Dit oogmerk wordt bereikt door een werkwijze zoals aan het begin beschreven, welke tot kenmerk heeft dat de gevormde stoom eerst wordt oververhit met behulp van warmte afkomstig van een hoogwaardige brandstof en vervolgens wordt geëxpandeerd.

35 Door deze werkwijze worden de kenmerken van de omzet ting van afvalstoffen of nucleaire brandstoffen in elek- 8701573 - 4 - trische en/of mechanische energie met de daarmee verbonden hoge investeringen en het lage rendement gecombineerd met de kenmerken van de omzetting van dure fossiele brandstoffen in elektrische en/of mechanische energie met de daarmee ver-5 bonden lage investeringen en het hoge rendement. Het resultaat van deze gecombineerde brandstofinzet levert een combinatie waarbij met zeer lage incrementele investeringen een omzettingsrendement van de extra brandstof wordt verkregen dat aanzienlijk hoger ligt dan bij een direkte omzetting 10 van hoogwaardige brandstoffen in elektrische en/of mechanische energie. Dit omzettingsrendement dat gedefinieerd wordt als het extra nuttige vermogen gedeeld door de extra brandstofinzet kan oplopen tot ca. 60%, terwijl bij de omzetting van bijvoorbeeld aardgas in elektrische energie het rendement bij 15 de huidige stand der techniek tot ca. 50% beperkt blijft.

Naast een verbetering van het rendement heeft de werkwijze volgens de uitvinding tot gevolg dat bij de verbranding van afvalstoffen de stoom nu een temperatuur kan bereiken die beperkt wordt door het materiaal van de stoomturbine en niet 20 door de corrosieve eigenschappen van de in de stoomketel gevormde rookgassen. Daardoor kan de stoomdruk hoger worden gekozen dan zonder de maatregelen volgens de uitvinding.

De uitvinding heeft eveneens betrekking op een inrichting voor het opwekken van elektrische en/of mechanische 25 energie uit tenminste een laagwaardige brandstof, omvattende een gesloten kringloop waarin achtereenvolgens zijn opgenomen een stoomketel voor het vormen van stoom met behulp van warmte afkomstig van een laagwaardige brandstof, een stoomturbine, een condensor, een condensaatontgasser, alsmede een 30 of meer pompen, welke tot kenmerk heeft dat in de kringloop tussen de stoomketel en de stoomturbine tevens een overver-hitter is opgenomen voor het oververhitten van de uit de stoomketel komende stoom met behulp van warmte afkomstig van een warmtebron waarin hoogwaardige brandstof kan worden 35 verbrand.

Voorkeursuitvoeringen van de werkwijze volgens de uit- 8701573 % - 5 - vinding en voorkeursuitvoeringsvormen van de inrichting volgens de uitvinding zijn vervat in de onderconclusies en hierna beschreven aan de hand van de tekening, waarin:

Figuur 1 een schema is van een eerste uitvoeringsvorm 5 van de inrichting volgens de uitvinding.

Figuur 2 een schema is van een tweede uitvoeringsvorm van de inrichting volgens de uitvinding,

Figuur 3 een schema is van een derde uitvoeringsvorm van de inrichting volgens de uitvinding, 10 Figuur 4 een schema is van een voorkeursuitvoerings vorm van de met een hoogwaardige brandstof gestookte installatie waarin hoogwaardige brandstof kan worden verbrand in de vorm van een regeneratieve gasturbineinstallatie,

Figuur 5 het principe van een in de installatie van 15 figuur 4 toegepaste oververhitter weergeeft, en

Figuur 6 het principe van een in de inrichting volgens de uitvinding toegepaste hoge temperatuur-stoomturbine weergeeft.

De in fig. 1 schematisch weergegeven inrichting 20 volgens de uitvinding omvat een gesloten hoofdkringloop waarin tenminste zijn opgenomen een stoomketel 1, een stoomturbine 2, een condensor 3 en een condensaatontgasser 4. In de stoomketel 1 wordt warmte geproduceerd uit een laagwaardige brandstof, bijvoorbeeld door verbranding van 25 afvalstoffen of door een nucleaire reactie, en met behulp van deze warmte stoom gevormd. Deze stoom heeft.echter dusdanige condities, dat hiermee geen optimale condities voor de stoomturbine bereikt kunnen worden, doordat de stoomtemperatuur en de stoomdruk beperkt moeten blijven.

30 In de kringloop is daarvan tussen de stoomketel 1 en de stoomturbine tevens een oververhitter 5 opgenomen, waarin de in de stoomketel 1 gevormde stoom wordt oververhit met behulp van warmte afkomstig van een warmtebron waarin hoogwaardige brandstof wordt verbrand, die wordt toegevoerd via een brandstoftoe-35 voer 7. Door middel van een niet-getekende inspuiting van water in de stoom halverwege of na de oververhitter 5 kan de 8701573 - 6 - stoomtemperatuur worden geregeld. Deze regeling van de stoomtemperatuur is op zich bekend.

De genoemde warmtebron 6 kan bijvoorbeeld een brander-installatie, gasturbine-installatie of een verbrandingsmotor 5 zijn. In de laatste twee gevallen dient de uitlaatwarmte voor het oververhitten van de stoom. Indien de warmtebron 6 een krachtwerktuig is, kan daarmee een gedreven werktuig 8 zoals een generator worden aangedreven.

De oververhitte stoom van optimale condities wordt naar 10 de inlaat van de stoomturbine 2 gevoerd, die een gedreven werktuig 8 aandrijft, dat eveneens een generator kan zijn. Doordat de stoom nu een temperatuur kan bereiken die beperkt wordt door het materiaal van de stoomturbine en niet door de corrosieve eigenschappen van de rookgassen in de ketel 1 (in 15 het geval van verbranding van afvalstoffen) kan de stoomdruk hoger worden gekozen dan in het geval waarbij geen oververhitting plaatsvindt.

De stoom expandeert in de stoomturbine 2 en wordt daarna gecondenseerd in de condensor 3. Door middel van een 20 condensaatpomp 9 wordt het condensaat via een warmtewisselaar 10 naar de ontgasser 4 geleid, waar het condensaat met behulp van lagedrukstoom, die op een bepaalde plaats in de installatie wordt afgetapt, wordt ontgast.

Uit de ontgasser 4 komend voedingwater wordt via een 25 voedingswaterpomp 11 naar de ketel 1 gevoerd, waarmee de kringloop gesloten is.

Doordat na de oververhitter 5 de rookgasemperatuur nog hoog is, zou er veel energie verloren gaan. Daarom wordt een gedeelte van het uit de ontgasser 4 komende voedingwater via 30 een voedingwaterpomp 12 en de warmtewisselaar 10 naar een pijpenbundel 13 die in de rookgasstroom is opgesteld. In de pijpenbundel 13 wordt dit water dat onder druk staat met behulp van de restwarmte in de rookgassen zonder of eventueel met een geringe mate van verdamping opgewarmd zover als tech-35 nisch mogelijk is (dit laatste in verband met een noodzakelijk temperatuurverschil tussen de rookgassen en het water aan het 8701573 - 7 - einde van deze pijpenbundel).

Het verwarmde water stroomt dan naar een smoorklep of smoorplaat 15, waarin de druk verlaagd wordt. Het dan gevormde stoom- water-mengsel wordt in een ontspanvat 16 gescheiden in 5 verzadigde stoom en water. De stoom wordt via een leiding 17 daarna naar een tussentrap van de stoomturbine 5 gevoerd om verder te expanderen.

Het in het ontspanvat 16 afgescheiden water kan eventueel via een smoorklep 18 weer naar een volgend ontspanvat 19 10 gevoerd worden, waarbij het hierboven beschreven proces zich herhaalt.

In figuur 2 is een variant weergegeven van het schema van figuur 1. Het schema is identiek aan het schema van figuur 1 met uitzondering van een branderinstallatie 20, die 15 zich tussen de warmtebron 6 en de oververhitter 5 in de rookgasstroom bevindt. Deze branderinstallatie wordt gestookt met via toevoer 7 toegevoerde hoogwaardige brandstof.

Indien de warmtebron 6 een gasturbine of een dieselmotor is, bevatten de uitlaatgassen nog relatief veel zuur-20 stof, waarmee nog (hoogwaardige) brandstof kan worden verbrand. Indien een branderinstallatie 20 wordt toegepast kan de warmtebron 6 kleiner worden gekozen dan noodzakelijk is om bij maximale stoomproduktie van de ketel 1 alle in de ketel 1 gevormde stoom verder tot de gewenste temperatuur te overver-25 hitten. Door toepassing van de brander 20 wordt dus een extra regelmogelijkheid voor de stoomtemperatuur na de oververhitter 5 verschaft.

De toepassing van de brander 20 is ook om andere redenen van voordeel. Deze redenen zijn: 30 - gasturbines en dieselmotoren zijn standaardprodukten, zodat niet altijd een exemplaar met het juiste vermogen gekozen kan worden, atmosferische condities hebben met name bij gasturbines een grote invloed op de prestaties.

35 In figuur 3 is een tweede variant op het schema van figuur 1 getekend, waarbij tussen de oververhitter 5 en de 8701575 - 8 - pijpenbundel 13 een tweede stoomvormende pijpenbundel 21 in de rookgasstroom is opgenomen. Een stoomhouder 22 heeft hierbij de normale functie als in iedere stoomketel. De toepassing van een stoomvormende bundel 21 is uitermate zinvol 5 in het geval dat het noodzakelijk is voor de warmtebron 6 (gasturbine of dieselmotor) een groter vermogen te kiezen dan noodzakelijk is voor de minimale stoomproduktie van de ketel 1.

In de schema's van fig. 1, 2 en 3 is aangegeven dat de oververhitter 5 en de pijpenbundel 13 en eventueel de pijpen-10 bundel 21 in een gemeenschappelijke rookgassenketel 24 zijn ondergebracht. De rookgassenketel 24 is via een schematisch aangegeven leiding 25 met de warmtebron 6 verbonden.

Het zal duidelijk zijn dat ook een combinatie van de schema's van figuur 2 en figuur 3 tot de mogelijkheden be-15 hoort. Een dergelijke combinatie is uitermate zinvol in het geval dat zeer grote fluctuaties optreden in de stoomproduktie van de ketel 1.

Naast de bovenbeschreven varianten zijn ook nog een tweetal ondergeschikte varianten mogelijk. Een eerste variant 20 die van toepassing is op elk van de drie in fig. 1 t/m 3 weergegeven schema's, is die waarbij stoom uit de ontspanvaten 16 en 19 wordt oververhit tot een gewenste temperatuur. Dit is in de fig. 1 t/m 3 aangegeven door de onderbroken lijn 23, die van het ontspanvat 16 door de rookgasstroom loopt en in de 25 naar de turbine 2 lopende leiding 17 eindigt. Het zal duidelijk zijn dat in dit geval de rechtstreekse verbinding tussen het ontspanvat 16 en de naar de turbine 2 lopende leiding 17 ontbreekt. Ook bij alle volgende ontspanvaten is deze mogelijkheid aanwezig. Het doel van een dergelijke oververhittingsstap 30 is naast een bescheiden rendementsverbetering, het beperken van het vochtpercentage aan het einde van de stoomturbine.

Opgemerkt wordt dat het aantal ontspanvaten niet wordt beperkt door technische restricties. Het aantal bedraagt tenminste één.

35 In de figuren 1 t/m 3 is ook een onderbroken lijn 26 getekend. Deze lijn geeft de mogelijkheid aan om stoom af te 8701573 » - 9 - tappen voor warmtelevering aan warmtegebruikers. Door de werkdrukken van de expansievaten aan te passen kan binnen het werkgebied op ieder gewenst niveau warmte geleverd worden.

In bepaalde gevallen kan het gewenst zijn het gas-5 turbinevermogen ten opzichte van het stoomturbinevermogen te verlagen, waardoor de besparingen hoger worden. Dit is mogelijk door als warmtebron een regeneratieve gasturbine-installatie toe te passen.

In figuur 4 is een dergelijke regeneratieve gasturbine-10 installatie schematisch weergegeven. Via toevoer 27 toegevoerde lucht wordt gecomprimeerd in een compressor 28 en vervolgens verder verwarmd in een regenerator 29. Deze voorverwarmde lucht wordt dan naar een oververhitter 22 gevoerd waarin de uit de ketel 1 komende stoom wordt oververhit.

15 Deze oververhitter 22 is in fig. 5 schematisch weergegeven.

In een verbrandingskamer 31 van de in fig. 4 weergegeven regeneratieve gasturbineinstallatie wordt de lucht met behulp van via brandstoftoevoer 32 toegevoerde hoogwaardige brandstof verhit tot de gewenste turbine-inlaattemperatuur, 20 waarna de rookgassen expanderen in een expansieturbine 33 en via de andere zijde van de regenerator 29 via de afvoer 34 naar de in de figuren 1 t/m 3 weergegeven rookgassenketel 24.

(De afvoer 34 in fig. 4 komt overeen met de leiding 25 in fig.

1 t/m 3). De oververhitter 5 in de rookgassenketel 42 kan nu 25 komen te vervallen.

In fig. 5 is het principe van de oververhitter 30 weergegeven. De via leiding 32 uit regenerator 29 komende lucht wordt hier in een brander 33 gemengd met via toevoer 34 toegevoerde hoogwaardige brandstof, waarna de brandstof verbrandt 30 tot een dusdanig hoge temperatuur dat hiermee de gewenste oververhitting van de uit de ketel 1 (via leiding 31) komende stoom bereikt kan worden. De stoom uit de ketel 1 treedt aan de ene zijde een pijpenbundel 34 binnen en verlaat deze pijpen-bundel aan de andere zijde via leiding 35 om vervolgens naar 35 de stoomturbine 2 te stromen (zie figuren 1 t/m 3).

Aangezien de lucht en de rookgassen in de oververhitter 8701573 - 10 - 30 onder druk staan, is de buitenwand 35 van de oververhitter 30 als drukhouder uitgevoerd. Om er voor te zorgen dat de ontwerptemperatuur van de buitenwand 35 niet te hoog wordt, wordt de oververhitter 30 met een binnenwand 37 uitgevoerd.

5 Doordat de druk om de binnenwand 37 vrijwel gelijk is aan de druk binnen de binnenwand 37, kan deze wand 37 als een dun-wandige plaat uit hittebestendig staal (b.v. 12% chroomstaal of 18/8 chroomnikkelstaal) worden uitgevoerd.

Doordat de oververhitter zeer compact kan worden uit-10 gevoerd, is het mogelijk de oververhitting van de stoom tot een hoge temperatuur op te voeren zonder tot excessieve hoge materiaalkosten te komen. Zonder dat nieuwe legeringen behoeven te worden ontwikkeld kan de stoomtemperatuur opgevoerd worden tot 700 tot 800°C. Omdat hierbij een zeer hoge druk 15 hoort (ca. 150 bar) dient aandacht besteed te worden aan het ontwerp van de stoomturbine 2.

In figuur 6 is het principe van een dergelijke hoge temperatuur stoomturbine weergegeven. Hierbij wordt wederom gebruikgemaakt van het principe van een dubbele wand, zoals 20 ook in de oververhitter volgens figuur 5 is toegepast.

De stoomturbine bestaat uit een buitenwand 38, een binnenwand 39, een rotor 40 en een stator- en rotorbeschoe-ping 41.

Via de leiding 42 wordt stoom uit de stoomhouder van de 25 ketel 1 naar de ruimte tussen de buitenwand 38 en de binnenwand 39 gevoerd. De oververhitte stoom wordt toegevoerd via de leiding 43.

Als gevolg van het feit, dat de oververhitter steeds een zeker drukverlies oplevert, is de druk in de stoomhouder 30 iets hoger dan aan het uiteinde van de oververhitter. Anderzijds is de temperatuur aanzienlijk lager, aangezien de stoom in de stoomhouder verzadigd is (ca. 345°C bij 150 bar). Via een gecalibreerde smoorplaat 44 stroomt de verzadigde stoom uit de stoomhouder, die enigszins oververhit kan zijn om conden-35 satie te voorkomen, naar een kamer 45 tussen de buitenwand 38 en de binnenwand 39. Aangezien een aanzienlijke drukval 8701573 - 11 - tussen de inlaatschoepen en de uitlaatschoepen optreedt (globaal van 150 naar 25 bar) kan de druk tussen de binnen- en buitenwand niet overal gelijk zijn. Daarom is de ruimte tussen de binnenwand en de buitenwand verdeeld in meerdere kamers 45, 5 46 en 47, die weer via gecalibreerde openingen 48 en 49 met elkaar in verbinding staan om uiteindelijk de sperstoom via een opening 50 naar de uitlaat van de stoomturbine af te voeren. Door een hitteschild 51 wordt het achterschild van het drukhuis tegen een te hoge werktemperatuur beschermd. Bij het 10 "trippen" (al of niet automatisch uitschakelen) van de stoomturbine sluit een snelsluitklep 53, waardoor in de turbine snel een druk heerst, die niet veel hoger is dan de uitlaatdruk van de stoomturbine. Door tegelijkertijd een snelsluitklep 52 te sluiten, wordt een implosie van het 15 binnenhuis 39 voorkomen.

Een stoomturbine van het in fig. 6 weergegeven type wordt bij voorkeur toegepast in combinatie met een gasturbine— installatie volgens fig. 4 en 5. Een dergelijke stoomturbine kan echter ook algemeen worden toegepast in een installatie 20 volgens fig. 1 t/m 3.

Voorbeeld

Hieronder volgt een vergelijking tussen een conventionele installatie en een installatie volgens de uitvinding volgens fig. 1, die is uitgevoerd met een gasgestookte regeneratieve 25 gasturbine-installatie volgens fg. 4 en 5 als warmtebron voor de oververhitting. Aangezien de stoom die in het vat 19 ontstaat niet voldoende is om de ontgasser 4 van stoom te voorzien, wordt stoom afgetapt uit de stoomturbine 2, die langs het ontspanvat 19 naar de ontgasser 4 stroomt. Met "temperatuur 30 aftap" en "debiet aftap" wordt de temperatuur resp. het debiet van deze aftapstoom bedoeld.

870 1 573 - 12 -

CONVENTIONEEL

Stoomdruk na ketel 1 40 bar

Stoom temperatuur na ketel 1 400 °C

Stoom debiet 38.4 t/h

Ontgasser druk 4 bar

Temperatuur aftap 165 °C

Debiet aftap 6.17 t/h

Condensor druk .08 bar

Geleverd electrisch vermogen 8265 kW

NIEUW SYSTEEM

Stoomdruk na ketel 1 150 bar

Stoom temperatuur na ketel 1 400 °C

Stoom temperatuur na 0V0 5 800 °C

Stoom debiet 42.23 t/h

Ontgasser druk 4 bar

Temperatuur aftap 303 °C

Debiet aftap 2.94 t/h

Condensor druk .08 bar

Luchtmassa gasturbine 21 kg/s

Maximale temperatuur 1000 °C

Gasverbruik 3143 Nm^/h

Debiet door pijpenbundel 13 14.58 t/h

Druk in ontspanvat 14 25 bar

Druk in ontspanvat 19 4 bar

Stoom uit ontspanvat 11 1.98 t/h

Stoom uit ontspanvat 19 2.11 t/h

BESPARINGS-ANALYSE

Vermogen stoomturbine 17710 kW

Vermogen gasturbine 6560 kW

Totaal vermogen 24270 kW

Conventioneel vermogen 8265 kW

Extra vermogen 16005 kW

Gasverbruik 27632 kJ/s "Extra" rendement 58 % 8701573 - 13 -

De procescondities zouden nog verder kunnen worden ge-optimaliserd. Verwacht mag worden dat na optimalisatie van de diverse procescondities het rendement van het extra gasverbruik boven 60% zal uitkomen.

8701 573

Claims (14)

1. Werkwijze voor het opwekken van elektrische en/of mechanische energie uit tenminste een laagwaardige brandstof, waarbij in een gesloten kringloop stoom wordt gevormd met 5 behulp van warmte afkomstig van de laagwaardige brandstof, de gevormde stoom wordt geëxpandeerd onder het verrichten van arbeid, de geëxpandeerde stoom wordt gecondenseerd en het condensaat opnieuw wordt omgezet in stoom met het kenmerk, dat de gevormde stoom eerst wordt verhit met behulp van 10 warmte afkomstig van een hoogwaardige brandstof en vervol^ïïl' geëxpandeerd.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de gevormde stoom wordt oververhit met behulp van uitlaatwarmte van een arbeid leverende installatie waarin een hoogwaardige 15 brandstof wordt verbrand en/of warmte die direkt wordt verkregen door verbranding van een hoogwaardige brandstof.

3. Werkwijze volgens conclusie 2, met het kenmerk dat de warmte die direkt wordt verkregen door verbranding van een hoogwaardige brandstof wordt gebruikt als aanvulling op de 20 uitlaatwarmte van de arbeid leverende installatie.

4. Werkwijze volgens een der conclusies 1-3, met het kenmerk dat na ontgassing een gedeelte van het condensaat wordt opgewarmd met behulp van een restgedeelte van de van de hoogwaardige brandstof afkomstige warmte.

5. Werkwijze volgens conclusie 4, met het kenmerk, dat het opgewarmde condensaat gedeeltelijk wordt omgezet in stoom met behulp van een gedeelte van de van de hoogwaardige brandstof afkomstige warmte en deze stoom wordt oververhit met behulp van de van de hoogwaardige brandstof afkomstige warmte.

6. Inrichting voor het opwekken van elektrische en/of mechanische energie uit tenminste een laagwaardige brandstof, omvattende een gesloten kringloop waarin achtereenvolgens tenminste zijn opgenomen een stoomketel voor het vormen van stoom met behulp van warmte afkomstig van een laagwaardige 35 brandstof, een stoomturbine, een condensor en een condensaat-ontgasser, met het kenmerk dat in de kringlcop tussen de 870 1 573 & - 15 - stoomketel (1) en de stoomturbine (2) tevens een oververhitter (5) is opgenomen voor het oververhitten van de uit de stoomketel komende stoom met behulp van warmte afkomstig van een warmtebron (6; 20) waarin hoogwaardige brandstof kan worden 5 verbrand.

7. Inrichting volgens conclusie 6, met het kenmerk/ dat de inrichting tevens een eerste pijpenbundel (13) omvat waarvan de ingang is verbonden met de voedingwaterleiding tussen de ontgasser (4) en de stoomketel (1) en de uitgang is verbonden 10 met een ontspanvat (16) en waarin een gedeelte van het uit de ontgasser (4) komende voedingwater kan worden opgewarmd met behulp van een restgedeelte van de van de warmtebron (6; 20) afkomstige warmte.

8. Inrichting volgens conclusie 6 of 7, met het kenmerk 15 dat de inrichting tevens een tweede pijpenbundel (21) omvat waarvan de ingang is verbonden met de op de uitgang van de eerste pijpenbundel (13) aangesloten leiding en de uitgang is verbonden met de oververhitter (5) en waarin een gedeelte van het uit de eerste pijpenbundel (13) komende opgewarmde water kan 20 worden omgezet in stoom met behulp van een gedeelte van de van de warmtebron (6? 20) afkomstige warmte.

9. Inrichting volgens een der conclusies 6-8, met het kenmerk dat de warmtebron bestaat uit een arbeid leverende installatie (6)/ zoals een gasturbine-installatie of een 25 verbrandingsmotor, een brander-installatie (20) of een combinatie van beide.

10. Inrichting volgens conclusie 9, met het kenmerk, dat de warmtebron bestaat uit een arbeid leverende installatie (6) zoals een gasturbine-installatie of een verbrandingsmotor, 30 met een in het uitlaatkanaal (25) ervan opgenomen brander-installatie (20).

11. Inrichting volgens conclusie 9, met het kenmerk dat de warmtebron bestaat uit een gasturbine-installatie waarin tussen de uitgang van de compressor (27) en de verbrandings- 35 kamer, een oververhitter (30) is opgenomen waarin de uit de stoomketel (1) komende stoom met behulp van de uit de compres- 8701573 It - 16 - sor komende gecomprimeerde warme verbrandingslucht lucht en zo nodig aanvullend door verbranding van hoogwaardige brandstof kan worden verhit.

12. Inrichting volgens conclusie 11, met het kenmerk, dat de 5 gasturbine-installatie een regeneratieve gasturbine-installatie is waarin tussen de uitgang van de compressor (27) en de over-verhitter (30) een regenerator (29) is opgenomen waarin de door de compressor (27) gecomprimeerde warme verbrandingslucht verder kan worden verwarmd door de uitlaatgassen van de gas-10 turbine (33) alvorens deze naar de oververhitter wordt gevoerd.

13. Inrichting volgens conclusie 11 of 12, met het kenmerk, dat de oververhitter (30) is uitgevoerd als een dubbelwandige houder met een drukbestendige buitenwand (35) en een in de houder aangebrachte pijpenbundel (34) waarvan de ingang is verbonden met de 15 stoomketel en de uitgang is verbonden met de stoomturbine (5).

14. Inrichting volgens conclusie 11 of 12, met het kenmerk dat de stoomturbine dubbelwandig is uitgevoerd met een buitenwand (38), een binnenwand (39) en een binnen de binnenwand aangebrachte rotor (40), waarbij de statorschoepen aan de 20 binnenzijde van de binnenwand (39) zijn aangebracht. 8701573