WO2014026832A1 - Gas and steam turbine system comprising a cooling tower - Google Patents

Gas and steam turbine system comprising a cooling tower Download PDF

Info

Publication number
WO2014026832A1
WO2014026832A1 PCT/EP2013/065576 EP2013065576W WO2014026832A1 WO 2014026832 A1 WO2014026832 A1 WO 2014026832A1 EP 2013065576 W EP2013065576 W EP 2013065576W WO 2014026832 A1 WO2014026832 A1 WO 2014026832A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
cooling tower
gas
exhaust gas
heat exchanger
steam turbine
Prior art date
Application number
PCT/EP2013/065576
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Uwe Juretzek
Original Assignee
Siemens Aktiengesellschaft
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 Siemens Aktiengesellschaft filed Critical Siemens Aktiengesellschaft
Publication of WO2014026832A1 publication Critical patent/WO2014026832A1/en

Links

Classifications

    • 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
    • F01K9/00Plants characterised by condensers arranged or modified to co-operate with the engines
    • F01K9/003Plants characterised by condensers arranged or modified to co-operate with the engines condenser cooling circuits
    • 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
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F22STEAM GENERATION
    • F22BMETHODS OF STEAM GENERATION; STEAM BOILERS
    • F22B1/00Methods of steam generation characterised by form of heating method
    • F22B1/02Methods of steam generation characterised by form of heating method by exploitation of the heat content of hot heat carriers
    • F22B1/18Methods of steam generation characterised by form of heating method by exploitation of the heat content of hot heat carriers the heat carrier being a hot gas, e.g. waste gas such as exhaust gas of internal-combustion engines
    • F22B1/1807Methods of steam generation characterised by form of heating method by exploitation of the heat content of hot heat carriers the heat carrier being a hot gas, e.g. waste gas such as exhaust gas of internal-combustion engines using the exhaust gases of combustion engines
    • F22B1/1815Methods of steam generation characterised by form of heating method by exploitation of the heat content of hot heat carriers the heat carrier being a hot gas, e.g. waste gas such as exhaust gas of internal-combustion engines using the exhaust gases of combustion engines using the exhaust gases of gas-turbines
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28CHEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA COME INTO DIRECT CONTACT WITHOUT CHEMICAL INTERACTION
    • F28C1/00Direct-contact trickle coolers, e.g. cooling towers
    • F28C1/003Direct-contact trickle coolers, e.g. cooling towers comprising outlet ducts for exhaust gases
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28CHEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA COME INTO DIRECT CONTACT WITHOUT CHEMICAL INTERACTION
    • F28C1/00Direct-contact trickle coolers, e.g. cooling towers
    • F28C1/14Direct-contact trickle coolers, e.g. cooling towers comprising also a non-direct contact heat exchange
    • 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
    • Y02BCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B30/00Energy efficient heating, ventilation or air conditioning [HVAC]
    • Y02B30/70Efficient control or regulation technologies, e.g. for control of refrigerant flow, motor or heating

Definitions

  • the invention relates to a gas and steam turbine plant with a cooling tower and relates to the introduction of exhaust gases into the cooling tower.
  • the invention further relates to a method for operating such a gas and steam turbine plant.
  • a condenser is part of the configuration. This must be cooled accordingly and the heat absorbed must be released to the environment. This is often done by cooling towers. In general, it can be used in wet, hybrid and dry cooling towers (i.e., with and / or without evaporative cooling) and in natural draft and forced air
  • Cooling towers can be distinguished. Which cooling principle (dry, wet, hybrid, etc.) is used depends essentially on the site conditions. In general, in most climatic zones with wet cooling towers, on average, lower cooling water temperatures or
  • Natural draft cooling towers represent the cheapest of all cooling tower variants in terms of operating costs, since they have no electrical and maintenance requirements for fans, the train is generated "naturally” only by the difference in density between warm air inside the cooling tower and colder ambient air is low, is to produce this "chimney effect" a correspondingly large height of
  • Cooling tower required which in Zurichkühlemen the required Invest compared to other cooling tower variants is highest. This leaves the application of this cooling As a rule, tower construction is reserved only for large fossil-fired steam power plants and nuclear power plants, which are to be operated in base load.
  • the natural draft cooling tower offers a number of other advantages:
  • the round cooling tower represents a compromise between reducing the height by using fans driven by motors and a reduction of the own demand by the natural train, which can not be ignored due to the average height
  • the cooling tower variant has already been used in gas and steam turbine plants and has thus demonstrated its competitiveness in comparison to pure forced-ventilated cell cooling towers.
  • An enhancement of the natural draft can be achieved, for example, by additionally heating the cooling tower exhaust air by means of exhaust gas, as described in US Pat. No. 3,965,672.
  • gas and steam power plants consisting of gas turbine,
  • Waste heat boiler and steam turbine without district heating economizer in the waste heat boiler, the waste gas leaves the waste heat boiler with a minimum temperature of approx. 80 ° C.
  • the exhaust gas temperature can also reach much higher values of up to 160 ° C.
  • the object of the invention is to provide a gas and steam turbine plant with improved recooling and a corresponding method.
  • the exhaust pipe is designed so that the previously discharged without further use to the environment hot exhaust gas from the heat recovery steam generator in a region between a heat exchange zone for water to be cooled and cooling tower air and an upper end of the cooling tower in the cooling tower can be introduced.
  • heat exchange zone means the area in which water to be cooled is sprayed into the air and trickled over with filler particles, thus removing heat of evaporation
  • heat exchange zone means the area in which water to be cooled is sprayed into the air and trickled over with filler particles, thus removing heat of evaporation
  • heat is transferred via convection heat exchanger to the air ,
  • the exhaust gas line is open into a device for distributing and mixing the exhaust gas with already heated cooling tower air.
  • the device is a distribution grate with a plurality of exhaust ports, which are directed substantially to the upper end of the cooling tower out and from which the exhaust gas exits and then mixes with the passing cooling tower air.
  • droplet catchers are arranged in the cooling tower and the exhaust gas between the drip and the upper end of the cooling tower can be introduced into the cooling tower.
  • the device for drying exhaust gas in the cooling tower (above the drip) is arranged and includes a heat exchanger, which is connected on the primary side in the exhaust pipe and the secondary side by a cooling tower exhaust air mass flow can be cooled.
  • the much larger cooling tower exhaust air mass flow cools the heat exchanger wall far enough that it comes locally to the dew point underrun and the resulting condensate can be removed.
  • the heat exchanger is arranged between the device for distribution and mixing of the flue gas with already heated cooling tower air and the drip catcher.
  • the device for drying exhaust gas prior to introduction into the cooling tower comprises a heat exchanger which is connected on the primary side into the exhaust pipe and on the secondary side into at least a partial flow of the already heated cooling water return from the condenser to the cooling tower. The dew point is only fallen below locally on the heat exchanger wall, since the heat transfer is determined by the water side, the exhaust gas itself is only slightly cooled.
  • the heat exchanger described in the preceding paragraph is not flowed through by a partial mass flow of the already heated cooling water, but by cold condensate from the Kondensatorhotwell.
  • the heat exchanger is connected on the secondary side in the cold condensate stream. This possibility exists when the condensate is sufficiently cold to keep the heat exchanger wall temperature over the entire heat exchange surface so far below the acid dew point that sufficient drying takes place.
  • the advantage would be that in this way the necessary condensate preheater surface in the heat recovery steam generator would be reduced, since the condensate already enters the condensate preheater of the heat recovery steam generator at a higher temperature.
  • the dew point can be helpful at higher sulfur levels in the exhaust gas, since with dew point undershoot the S0 2 contained in the exhaust gas is "washed out” and therefore no special materials or coatings for the cooling tower must be selected.
  • the object is achieved by a method for operating a combined cycle power plant, comprising a heat recovery steam generator and a cooling tower, in which hot exhaust gas from the heat recovery steam generator in the cooling tower is introduced and the exhaust gas is dried before being introduced into the cooling tower.
  • the hot exhaust gas is introduced into the cooling tower between a heat exchange zone for water to be cooled and cooling tower air and an upper end of the cooling tower.
  • the essence of the invention lies in the use of a device for drying the exhaust gas before it is introduced into the cooling tower (it is irrelevant how the train is generated or whether it is a dry / hybrid / wet cooling tower).
  • FIG. 1 shows a gas and steam turbine plant according to the invention with waste gas drying outside the cooling tower by means of cooling water return from the condenser to the cooling tower,
  • FIG. 2 shows a gas and steam turbine plant according to the invention with waste gas drying outside of the cooling tower by means of condensate and
  • FIG. 3 shows a gas and steam turbine plant according to the invention with exhaust gas drying within the cooling tower.
  • the gas turbine 2 comprises a turbine 3 with coupled air compressor 4 with compressor intake air line 5 and a turbine 3 upstream combustion chamber 6, which is connected to a compressed air line 7 of the compressor 4.
  • a gas turbine 2 comprises a turbine 3 with coupled air compressor 4 with compressor intake air line 5 and a turbine 3 upstream combustion chamber 6, which is connected to a compressed air line 7 of the compressor 4.
  • Fuel line 8 opens into the combustion chamber 6.
  • the turbine 3 and the air compressor 4 and a generator 9 sit in the embodiment of Figure 1 on a common shaft 10th
  • the hot and pressurized combustion gases from the combustion chamber 6 are supplied to the turbine 3 and there relaxed under the power of work.
  • An exhaust gas line 12 is connected to the heat recovery steam generator 11 for supplying working medium or exhaust gas expanded in the turbine 3 into the waste heat steam generator 11.
  • the hot exhaust gas releases part of its heat to the superheater, evaporator and preheater of the individual pressure stages of the water-steam cycle 13 of the steam turbine plant 14.
  • the steam is supplied to a steam generating and superheating the steam turbine 15, which is coupled via a shaft 16 to a generator 17, for relaxation and performing mechanical work.
  • the invention is suitable both for single and for multi-shaft systems.
  • the expanded steam is liquefied in the condenser 18, and the condensate is fed via a condensate pump 19 to the heat recovery steam generator 11 again.
  • the liquefaction of the vapor in the condenser 18 takes place in the heat exchange with cooling water.
  • the cooling water in turn is sprayed in the present example, a wet cooling in the air 20 in the cooling tower 21 and trickled over cooling tower internals 22. Evaporation removes heat from the cooling water and humidifies the air.
  • the cooling water is also cooled by contact with the air by convection. This warms the air, reducing the density of the air and increasing its buoyancy.
  • water droplets entrained by the draft are separated and thus returned to the cooled water mass flow falling into the cooling tower cup 24.
  • the cooled water is then in turn promoted by means of pump 25 to the condenser 18. ⁇
  • the cooled exhaust gas leaves the heat recovery steam generator 11 via the exhaust pipe 26 in the direction of the cooling tower 21 and there in a region between a heat exchange zone 27 for water to be cooled and cooling tower air and an upper end 28 of the cooling tower 21 via a device 29th for distributing and mixing the exhaust gas with already heated cooling tower air, for example, a distribution grille 30 with a plurality of exhaust ports 31, which are directed substantially to the upper end 28 of the cooling tower 21, introduced into the cooling tower 21.
  • FIG. 1 also shows an exhaust gas drying 32 in the exhaust gas line 26 outside the cooling tower 21 and before the exhaust gas is introduced into the cooling tower 21.
  • the heat exchanger 33 of the exhaust gas drying 32 is cooled with a partial amount of the already heated cooling water return from the condenser 18 to the cooling tower 21. Based on the subset of the cooling water mass flow, this is controlled by the valves 34 and 35, al- ternatively, the entire return of the secondary cooling water system can be passed through the heat exchanger 33 unregulated
  • FIG. 2 shows a detail of FIG. 1 with modified exhaust gas drying.
  • the exhaust gas cooling takes place by means of cold condensate, which is conducted via the condensate pump 19 to the heat exchanger 33.
  • a condensate amount control is not provided differently than in the embodiment of Figure 1.
  • the entire available condensate mass flow is passed through the heat exchanger 33.
  • FIG. 3 shows an alternative exhaust gas drying system 36 in the cooling tower 21, in which a heat exchanger 37 is arranged in the cooling tower 21 above the droplet catcher 23 for local undershooting of the exhaust gas dew point.
  • the cooling tower exhaust air mass flow which is substantially larger than that of the flue gas, cools the wall of the heat exchanger 37 to such an extent that it is exposed to the dew point. is coming. The resulting condensate is removed (not shown).

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)

Abstract

The invention relates to a gas and steam turbine system (1) comprising an exhaust heat producer (11) and a cooling tower (21), wherein an exhaust gas pipe (26) connects the exhaust heat producer (11) to the cooling tower (21). The invention further relates to a method for operating such a gas and steam turbine system.

Description

Beschreibung description
Gas- und Dampfturbinenanlage mit Kühltürm Die Erfindung betrifft eine Gas- und Dampfturbinenanlage mit Kühlturm und bezieht sich auf das Einleiten von Abgasen in den Kühlturm. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Betrieb einer solchen Gas- und Dampfturbinenanlage . Bei Kraftwerken mit Wasser-Dampf-Kreislauf ist ein Kondensator Teil der Konfiguration. Dieser ist entsprechend zu kühlen und die aufgenommene Wärme ist an die Umgebung abzugeben. Dies erfolgt oft über Kühltürme. Allgemein kann dabei in Nass-, Hybrid- und Trockenkühltürme (d.h. mit und/oder ohne Verdunstungskühlung) und in Naturzug und zwangsbelüfteteThe invention relates to a gas and steam turbine plant with a cooling tower and relates to the introduction of exhaust gases into the cooling tower. The invention further relates to a method for operating such a gas and steam turbine plant. For water-steam cycle power plants, a condenser is part of the configuration. This must be cooled accordingly and the heat absorbed must be released to the environment. This is often done by cooling towers. In general, it can be used in wet, hybrid and dry cooling towers (i.e., with and / or without evaporative cooling) and in natural draft and forced air
Kühltürme unterschieden werden. Welches Kühlprinzip (trocken, nass, hybrid, etc.) zum Einsatz kommt, hängt im Wesentlichen von den Standortrandbedingungen ab. Im Allgemeinen lassen sich in den meisten Klimazonen mit Nasskühltürmen durch- schnittlich niedrigere Kühlwassertemperaturen bzw. Cooling towers can be distinguished. Which cooling principle (dry, wet, hybrid, etc.) is used depends essentially on the site conditions. In general, in most climatic zones with wet cooling towers, on average, lower cooling water temperatures or
Kondensatordrücke erreichen und damit ein verbesserter Kraftwerkswirkungsgrad. Insoweit sind sie der in der Regel bevorzugte Kühlturmtyp, wenn nicht andere Gründe, wie z.B. die Nichtverfügbarkeit oder eingeschränkte Verfügbarkeit von Kühlturmzusatzwasser für den Einsatz von Trocken- oder Hybridkühlsystemen sprechen.  Achieve condenser pressures and thus an improved power plant efficiency. In that regard, they are the generally preferred type of cooling tower, unless other reasons, such as e.g. the unavailability or limited availability of additional cooling tower water for the use of dry or hybrid cooling systems.
Naturzugkühltürme stellen, bezogen auf die Betriebskosten, die günstigste aller Kühlturmvarianten dar, da sie keinen elektrischen Eigenbedarf sowie Instandhaltungsbedarf für Ventilatoren haben, der Zug wird „natürlich" nur über den Dichteunterschied zwischen warmer Luft im Kühlturminneren und kälterer Umgebungsluft erzeugt. Da aber der Temperaturunterschied vergleichsweise gering ist, ist zur Erzeugung dieses „Schornsteineffektes" eine entsprechend große Bauhöhe desNatural draft cooling towers represent the cheapest of all cooling tower variants in terms of operating costs, since they have no electrical and maintenance requirements for fans, the train is generated "naturally" only by the difference in density between warm air inside the cooling tower and colder ambient air is low, is to produce this "chimney effect" a correspondingly large height of
Kühlturmes erforderlich, wodurch bei Naturzugkühltürmen der erforderliche Invest im Vergleich zu anderen Kühlturmvarianten am höchsten ist. Damit bleibt die Anwendung dieser Kühl- turmbauart in der Regel nur großen fossil befeuerten Dampfkraftwerken und Kernkraftwerken vorbehalten, welche in Grundlast betrieben werden sollen. Cooling tower required, which in Naturzugkühltürmen the required Invest compared to other cooling tower variants is highest. This leaves the application of this cooling As a rule, tower construction is reserved only for large fossil-fired steam power plants and nuclear power plants, which are to be operated in base load.
Bei anderen Kraftwerkstypen wie Gas- und Dampfkraftwerken, wird der erforderliche Zug in der Regel „zwangsweise" durch saugend oder drückend angeordnete Ventilatoren erzeugt. Die Bauhöhe verringert sich damit radikal und der Kühlturm wird als sogenannter Zellenkühlturm ausgeführt. Dies führt zu einer signifikanten Verringerung des notwendigen Invests aber auch zu einer bedeutsamen Erhöhung des Kraftwerkseigenbedarfes und damit der laufenden Betriebskosten. In other types of power plants, such as gas and steam power plants, the required draft is usually generated "forcibly" by sucking or pushing fans, thus reducing the overall height radically and cooling the tower as a so-called cell cooling tower, resulting in a significant reduction of the necessary Invests but also to a significant increase in the power plant's own needs and thus the ongoing operating costs.
Gegenüber den zwangsbelüfteten Varianten bietet der Naturzug- kühlturm eine Reihe von weiteren Vorteilen: Compared with the forced-ventilated versions, the natural draft cooling tower offers a number of other advantages:
- die große Bauhöhe zwischen Lufteintritt und -austritt des Kühlturms verhindert zuverlässig jede - The large height between air inlet and outlet of the cooling tower reliably prevents each
Rezirkulation von Warmluft, die eine Leistungsminderung zur Folge hätte,  Recirculation of hot air, which would result in a reduction in performance,
- das weitgehende Fehlen beweglicher Teile führt zu hoher Betriebssicherheit und geringem Wartungsaufwand, the extensive absence of moving parts leads to high reliability and low maintenance,
- wegen Warmluftaustritt in größerer Höhe bleibt die unmittelbare Umgebung von Schwadeneinflüssen verschont,- because of hot air outlet at a higher altitude, the immediate environment is spared swath influences,
- falls mehrere Kühltürme am gleichen Standort errichtet werden sollen, können diese näher aneinander gebaut werden, wodurch sich der Platzbedarf verringert und- If several cooling towers are to be built at the same location, they can be built closer to each other, which reduces the space requirement and
- es sind weniger Schallschutzmassnahmen notwendig, da Ventilatoren als Schallquelle entfallen. - There are fewer soundproofing measures necessary because fans are omitted as a sound source.
Ein Problem stellen die bei Nasskühltürmen (unabhängig davon, wie der Zug erzeugt wird) bei entsprechenden Witterungsbedingungen auftretenden Kühlturmschwaden dar, welche je nach Standortrandbedingungen Ihren Einsatz verhindern können. A problem with wet cooling towers (regardless of how the train is produced) is the occurrence of cooling tower swells in the prevailing weather conditions, which can prevent their use depending on site conditions.
Eine Möglichkeit die Vorteile beider Kühlturmvarianten One possibility the advantages of both cooling tower variants
(Naturzug und zwangsbelüfteter Zellenkühlturm) zu nutzen und die jeweiligen Nachteile zumindest teilweise zu kompensieren, stellt der Rundkühltürm dar. Er stellt einen Kompromiss dar zwischen Reduzierung der Bauhöhe durch Einsatz von durch Motoren angetriebenen Ventilatoren und einer Verringerung des Eigenbedarfes durch den aufgrund der mittleren Bauhöhe vor- handenen nicht zu vernachlässigenden Naturzug dar. Diese(Natural draft and forced ventilated cell cooling tower) to use and compensate for the respective disadvantages, at least partially, The round cooling tower represents a compromise between reducing the height by using fans driven by motors and a reduction of the own demand by the natural train, which can not be ignored due to the average height
Kühlturmvariante ist bereits bei Gas- und Dampfturbinenanla- gen eingesetzt worden und hat damit seine Wettbewerbsfähigkeit gegenüber reinen zwangsbelüfteten Zellenkühltürmen unter Beweis gestellt. The cooling tower variant has already been used in gas and steam turbine plants and has thus demonstrated its competitiveness in comparison to pure forced-ventilated cell cooling towers.
Falls Schwadenfreiheit erforderlich war, wurde in der Vergangenheit ein Trocken- oder HybridkühlSystem zum Einsatz gebracht, mit entsprechender Kostenerhöhung und Verschlechterung von Wirkungsgrad und Leistung. If freedom from swells was required, a dry or hybrid cooling system has been used in the past, with a corresponding cost increase and deterioration of efficiency and performance.
Eine Verstärkung des Naturzugs kann beispielsweise erzielt werden, indem die Kühlturmabluft zusätzlich durch Abgas aufgewärmt wird, wie dies in der US 3,965,672 beschrieben ist. Bei Gas- und Dampfkraftwerken (bestehend aus Gasturbine,An enhancement of the natural draft can be achieved, for example, by additionally heating the cooling tower exhaust air by means of exhaust gas, as described in US Pat. No. 3,965,672. In gas and steam power plants (consisting of gas turbine,
Abhitzekessel und Dampfturbine) ohne Fernwärmeeconomizer im Abhitzekessel verlässt das Abgas den Abhitzekessel mit einer Minimaltemperatur von ca. 80 °C. Die Abgastemperatur kann in Abhängigkeit von Kreislaufkonfiguration, Schwefelgehalt im Abgas, etc. auch weit höhere Werte bis hin zu 160°C erreichen . Waste heat boiler and steam turbine) without district heating economizer in the waste heat boiler, the waste gas leaves the waste heat boiler with a minimum temperature of approx. 80 ° C. Depending on the circuit configuration, sulfur content in the exhaust gas, etc., the exhaust gas temperature can also reach much higher values of up to 160 ° C.
Unter ISO Umgebungsbedingungen erreicht man z.B. bei einer Abgastemperatur von 80 °C den gleichen Archimedischen Auftrieb mit einer um ca. 25% verringerten effektiven KühlturmhöheUnder ISO environmental conditions, e.g. At an exhaust gas temperature of 80 ° C, the same Archimedean buoyancy with an effective cooling tower height reduced by about 25%
(Höhe oberhalb des Lufteintritts) . Wird Abgas mit einer Temperatur von 160°C in den Kühlturm eingeleitet, verringert sich die notwendige effektive Kühlturmhöhe ungefähr auf die Hälfte . (Height above the air inlet). If exhaust gas with a temperature of 160 ° C is introduced into the cooling tower, the necessary effective cooling tower height is reduced by about half.
Der Nachteil dieser Maßnahme ist allerdings, dass bei höheren Schwefelgehalten im Abgas besondere Materialien oder Be- schichtungen für den Kühlturm gewählt werden müssen. Λ The disadvantage of this measure, however, is that at higher sulfur contents in the exhaust gas special materials or coatings for the cooling tower must be selected. Λ
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Gas- und Dampfturbinenan- lage mit verbesserter Rückkühlung sowie ein entsprechendes Verfahren anzugeben. The object of the invention is to provide a gas and steam turbine plant with improved recooling and a corresponding method.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch die Vorrichtung gemäß Anspruch 1 und das Verfahren gemäß Anspruch 10. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den jeweiligen abhängigen Ansprüchen definiert. Indem bei einer Gas- und Dampfturbinenanlage , umfassend einen Abhitzedampferzeuger und einen Kühlturm, eine Abgasleitung den Abhitzedampferzeuger mit dem Kühlturm verbindet und eine Einrichtung zur According to the invention this object is achieved by the device according to claim 1 and the method according to claim 10. Advantageous developments of the invention are defined in the respective dependent claims. In a gas and steam turbine plant, comprising a heat recovery steam generator and a cooling tower, an exhaust line connects the heat recovery steam generator with the cooling tower and means for
Trocknung von Abgas vor dessen Einleitung in den Kühlturm vorgesehen ist, kann bei der Trocknung das im Abgas enthalte- ne Schwefeldioxid (S02) mit dem Wasser „ausgewaschen" werden und insofern müssen keine besonderen Materialien oder Be- schichtungen für den Kühlturm gewählt werden. Drying of exhaust gas is provided prior to its introduction into the cooling tower during drying, the sulfur dioxide (S0 2 ) contained in the exhaust gas can be "washed out" with the water and therefore no special materials or coatings for the cooling tower must be selected.
In einer vorteilhaften Ausführungsform ist die Abgasleitung so ausgestaltet, dass das bisher ohne weitere Nutzung an die Umgebung abgegebene heiße Abgas aus dem Abhitzedampferzeuger in einem Bereich zwischen einer Wärmeaustauschzone für zu kühlendes Wasser und Kühlturmluft und einem oberen Ende des Kühlturms in den Kühlturm einleitbar ist. In an advantageous embodiment, the exhaust pipe is designed so that the previously discharged without further use to the environment hot exhaust gas from the heat recovery steam generator in a region between a heat exchange zone for water to be cooled and cooling tower air and an upper end of the cooling tower in the cooling tower can be introduced.
Bei der Nasskühlung ist mit „Wärmeaustauschzone" der Bereich gemeint, in dem zu kühlendes Wasser in die Luft versprüht und über Füllkörper verrieselt wird, wodurch ihm Verdunstungswärme entzogen wird. Bei Trockenkühlung wird in der Wärmeaus- tauschzone Wärme über Wärmetauscher durch Konvektion an die Luft abgegeben. In the case of wet cooling, "heat exchange zone" means the area in which water to be cooled is sprayed into the air and trickled over with filler particles, thus removing heat of evaporation In dry cooling, heat is transferred via convection heat exchanger to the air ,
Dabei ist es zweckmäßig, wenn die Abgasleitung in eine Einrichtung zur Verteilung und Vermischung des Abgases mit be- reits erwärmter Kühlturmluft mündet. Auf diese Art und Weise wird durch die zusätzliche Aufwärmung der Naturzug verstärkt. In einer vorteilhaften Ausführung ist die Einrichtung ein Verteilgitter mit einer Vielzahl von Abgasöffnungen, die im Wesentlichen zum oberen Ende des Kühlturms hin gerichtet sind und aus denen das Abgas austritt und sich im Anschluss mit der vorbeiströmenden Kühlturmluft mischt. It is expedient for the exhaust gas line to open into a device for distributing and mixing the exhaust gas with already heated cooling tower air. In this way, the natural draft is enhanced by the additional warming up. In an advantageous embodiment, the device is a distribution grate with a plurality of exhaust ports, which are directed substantially to the upper end of the cooling tower out and from which the exhaust gas exits and then mixes with the passing cooling tower air.
Es ist zweckmäßig, wenn Tropfenfänger im Kühlturm angeordnet sind und das Abgas zwischen Tropfenfänger und oberem Ende des Kühlturms in den Kühlturm einleitbar ist. It is expedient if droplet catchers are arranged in the cooling tower and the exhaust gas between the drip and the upper end of the cooling tower can be introduced into the cooling tower.
In einer vorteilhaften Ausführungsform ist die Einrichtung zur Trocknung von Abgas im Kühlturm (oberhalb der Tropfenfänger) angeordnet und umfasst einen Wärmetauscher, der primär- seitig in die Abgasleitung geschaltet ist und sekundärseitig durch einen Kühlturmabluftmassenstrom kühlbar ist. Dabei kühlt der wesentlich größere Kühlturmabluftmassenstrom die Wärmetauscherwand soweit ab, dass es an ihr lokal zur Tau- punktunterschreitung kommt und das entstandene Kondensat abgeführt werden kann. Durch diese Vortrocknung des Abgases und die Erwärmung der Kühlturmabluft kann eine Schwadenbildung am Kühlturmaustritt vermieden werden. Nachteil dieser Lösung ist der zunehmende Druckverlust im Kühltürm, welcher wiederum eine Vergrößerung der notwendigen Bauhöhe zur Folge hätte. Dabei ist es zweckmäßig, wenn der Wärmetauscher zwischen der Einrichtung zur Verteilung und Vermischung des Rauchgases mit bereits erwärmter Kühlturmluft und den Tropfenfängern angeordnet ist. In einer weiteren alternativen vorteilhaften Ausführungsform umfasst die Einrichtung zur Trocknung von Abgas vor Einleitung in den Kühlturm einen Wärmetauscher, der primärseitig in die Abgasleitung und sekundärseitig in zumindest einen Teil- strom des bereits erwärmten Kühlwasserrücklaufes vom Konden- sator zum Kühlturm geschaltet ist. Dabei wird der Taupunkt nur lokal an der Wärmetauscherwand unterschritten, da der Wärmeübergang durch die Wasserseite bestimmt wird, das Abgas selbst wird nur geringfügig abgekühlt. Auch hierbei treten zwar Druckverluste auf, diese schlagen aber nicht auf die erforderliche Kühlturmhöhe durch, sondern führen lediglich zu leichten Kraftwerkswirkungsgradverlusten, welche bezüglich der Kosten bei weitem unter denen eines alternativen Hybrid- oder TrockenkühlSystems liegen und ohnehin durch den verringerten Eigenbedarf des Naturzugkühlturmes überkompensiert werden. Ein Nebeneffekt der Abgastrocknung ist, dass auch eine gewisse Menge Flüssigkeit aus dem Abgas zurück gewonnen wird und damit hilft, den Wasserbedarf des Kraftwerkes zu de- cken. Auch anfallende Schwefelsäure kann ggf. wieder verwendet werden. In an advantageous embodiment, the device for drying exhaust gas in the cooling tower (above the drip) is arranged and includes a heat exchanger, which is connected on the primary side in the exhaust pipe and the secondary side by a cooling tower exhaust air mass flow can be cooled. In this case, the much larger cooling tower exhaust air mass flow cools the heat exchanger wall far enough that it comes locally to the dew point underrun and the resulting condensate can be removed. By this predrying of the exhaust gas and the heating of the cooling tower exhaust air swathing can be avoided at the cooling tower outlet. Disadvantage of this solution is the increasing pressure loss in the cooling tower, which in turn would result in an increase in the necessary height. It is expedient if the heat exchanger is arranged between the device for distribution and mixing of the flue gas with already heated cooling tower air and the drip catcher. In a further alternative advantageous embodiment, the device for drying exhaust gas prior to introduction into the cooling tower comprises a heat exchanger which is connected on the primary side into the exhaust pipe and on the secondary side into at least a partial flow of the already heated cooling water return from the condenser to the cooling tower. The dew point is only fallen below locally on the heat exchanger wall, since the heat transfer is determined by the water side, the exhaust gas itself is only slightly cooled. Again, join Although pressure drops on, but these do not beat on the required cooling tower height, but only lead to slight power plant efficiency losses, which are far below those of an alternative hybrid or dry cooling system in terms of cost and are overcompensated anyway by the reduced own use of Naturzugkühlturmes. A side effect of the exhaust gas drying is that a certain amount of liquid is recovered from the exhaust gas and thus helps to cover the water demand of the power plant. Also accumulating sulfuric acid may possibly be reused.
Bei noch einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform einer Abgastrocknung wird der im vorhergehenden Absatz beschriebene Wärmetauscher nicht durch einen Teilmassenstrom des bereits erwärmten Kühlwassers durchströmt, sondern durch kaltes Kondensat aus dem Kondensatorhotwell . Hierzu ist der Wärmetauscher sekundärseitig in den kalten Kondensatstrom geschaltet. Diese Möglichkeit besteht dann, wenn das Kondensat hinreichend kalt ist, um über die gesamte Wärmeaustauschfläche die Wärmetauscherwandtemperatur so weit unter dem Säuretaupunkt zu halten, dass eine ausreichende Trocknung erfolgt. Der Vorteil wäre, dass auf diese Art und Weise auch die notwendige Kondensatvorwärmerfläche im Abhitzedampferzeuger reduziert würde, da das Kondensat bereits mit einer höheren Temperatur in den Kondensatvorwärmer des Abhitzedampferzeugers eintritt. In still another advantageous embodiment of an exhaust gas drying the heat exchanger described in the preceding paragraph is not flowed through by a partial mass flow of the already heated cooling water, but by cold condensate from the Kondensatorhotwell. For this purpose, the heat exchanger is connected on the secondary side in the cold condensate stream. This possibility exists when the condensate is sufficiently cold to keep the heat exchanger wall temperature over the entire heat exchange surface so far below the acid dew point that sufficient drying takes place. The advantage would be that in this way the necessary condensate preheater surface in the heat recovery steam generator would be reduced, since the condensate already enters the condensate preheater of the heat recovery steam generator at a higher temperature.
Grundsätzlich kann die Taupunktunterschreitung bei höheren Schwefelgehalten im Abgas hilfreich sein, da mit Taupunktun- terschreitung das im Abgas enthaltene S02 „ausgewaschen" wird und insofern keine besonderen Materialien oder Beschichtungen für den Kühlturm gewählt werden müssen. Basically, the dew point can be helpful at higher sulfur levels in the exhaust gas, since with dew point undershoot the S0 2 contained in the exhaust gas is "washed out" and therefore no special materials or coatings for the cooling tower must be selected.
Bezogen auf das Verfahren wird die Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zum Betrieb einer Gas- und Dampfturbinenanlage , umfassend einen Abhitzedampferzeuger und einen Kühlturm, bei dem heißes Abgas aus dem Abhitzedampferzeuger in den Kühlturm eingeleitet wird und das Abgas vor dem Einleiten in den Kühl- turm getrocknet wird. Based on the method, the object is achieved by a method for operating a combined cycle power plant, comprising a heat recovery steam generator and a cooling tower, in which hot exhaust gas from the heat recovery steam generator in the cooling tower is introduced and the exhaust gas is dried before being introduced into the cooling tower.
Wie bereits bei der Vorrichtung ausgeführt, ist es zweckmä- ßig, wenn das heiße Abgas zwischen einer Wärmeaustauschzone für zu kühlendes Wasser und Kühlturmluft und einem oberen Ende des Kühlturms in den Kühlturm eingeleitet wird. As already stated in the device, it is expedient if the hot exhaust gas is introduced into the cooling tower between a heat exchange zone for water to be cooled and cooling tower air and an upper end of the cooling tower.
Dabei kann es vorteilhaft sein, das Abgas im Wärmetausch mit Kühlturmluft so weit abzukühlen, dass lokal ein Abgastaupunkt des Abgases an einer Wärmetauscherwand unterschritten wird. It may be advantageous to cool the exhaust gas in heat exchange with cooling tower air so far that locally a Abgastaupunkt the exhaust gas is fallen below on a heat exchanger wall.
Alternativ kann es vorteilhaft sein, das Abgas im Wärmetausch mit einem Teilstrom des bereits erwärmten Kühlwasserrücklau- fes vom Kondensator zum Kühlturm so weit abzukühlen, dass lokal ein Abgastaupunkt des Abgases an einer Wärmetauscherwand unterschritten wird. Alternatively, it may be advantageous to cool the exhaust gas in heat exchange with a partial flow of the already heated Kühlwasserrücklau- fes from the condenser to the cooling tower so far that an exhaust dew point of the exhaust gas is fallen below at a heat exchanger wall locally.
Schließlich kann es vorteilhaft sein, eine Wärmetauscherwand eines Wärmetauschers mittels eines Kondensatstroms so weit abzukühlen, dass ein Abgastaupunkt lokal unterschritten wird. Finally, it may be advantageous to cool a heat exchanger wall of a heat exchanger by means of a condensate flow so far that an exhaust dew point is locally undershot.
Der Kern der Erfindung liegt im Einsatz einer Einrichtung zur Trocknung des Abgases bevor es in den Kühlturm eingeleitet wird (dabei ist es unerheblich wie der Zug erzeugt wird oder ob es sich um einen Trocken-/ Hybrid-/ Nasskühlturm handelt) . The essence of the invention lies in the use of a device for drying the exhaust gas before it is introduced into the cooling tower (it is irrelevant how the train is generated or whether it is a dry / hybrid / wet cooling tower).
Mit dem Einsatz einer Einrichtung zur Trocknung des Abgases kann je nach Umgebungsbedingungen und Brennstoff neben der Verringerung der Schwefelproblematik vor allem Schwadenfreiheit am Kühlturmaustritt auch bei ungünstigen Bedingungen erreicht werden und damit dann eine der Vorraussetzungen zum Einsatz eines vorteilhafteren Nasskühlsystems anstelle eines Trocken-/Hybridkühlsystems geschaffen werden (vergleichsweise geringere Kosten und höherer Wirkungsgrad/Leistung) . With the use of a device for drying the exhaust gas can be achieved depending on environmental conditions and fuel in addition to the reduction of sulfur problems especially freedom from swirling at the cooling tower outlet even under unfavorable conditions and then one of the conditions for using a more advantageous wet cooling system instead of a dry / hybrid cooling system can be created (comparatively lower costs and higher efficiency / performance).
Durch die Erhöhung der Temperatur des gesamten Abluftmassenstromes wird in der Regel auch die Taupunktunterschreitung am Kühlturmaustritt und die damit zusammenhängende Kühlturmschwadenbildung vermieden. Das vergleichsweise feuchte Abgas aus dem Kessel (feucht insbesondere dann, falls als Brennstoff Erdgas zum Einsatz kommt) macht nur einen vergleichs- weise kleinen Anteil von ca. 15% am Gesamtabluftmassenstrom aus und fällt daher in der Regel nicht weiter ins Gewicht. By increasing the temperature of the total exhaust air mass flow is usually the dew point below the Cooling tower exit and the associated cooling tower swath formation avoided. The relatively humid exhaust gas from the boiler (humid, in particular, when natural gas is used as fuel) accounts for only a comparatively small proportion of approx. 15% of the total exhaust air mass flow and therefore generally lacks weight.
Ein weiterer Vorteil liegt in der Verdünnung des Abgases mit Kühlturmabluft. So können an sich gesetzlich zulässige Emis- sionen, deren Sichtbarkeit aber zu Fragen aus der Bevölkerung führen können (z.B. N02) , soweit verdünnt werden, dass Sie nicht mehr auffallen. Another advantage is the dilution of the exhaust gas with cooling tower exhaust air. Thus legally permissible emissions, whose visibility can however lead to questions from the population (eg N0 2 ), can be diluted to such an extent that you no longer notice them.
Die Erfindung wird beispielhaft anhand dreier Zeichnungen nä- her erläutert. Es zeigen schematisch und nicht maßstäblich: The invention will be explained in more detail by way of example with reference to three drawings. Shown schematically and not to scale:
Figur 1 eine Gas- und Dampfturbinenanlage nach der Erfindung mit Abgastrocknung außerhalb des Kühlturms mittels Kühlwasserrücklauf vom Kondensator zum Kühltürm, 1 shows a gas and steam turbine plant according to the invention with waste gas drying outside the cooling tower by means of cooling water return from the condenser to the cooling tower,
Figur 2 eine Gas- und Dampfturbinenanlage nach der Erfindung mit Abgastrocknung außerhalb des Kühlturms mittels Kondensat und  Figure 2 shows a gas and steam turbine plant according to the invention with waste gas drying outside of the cooling tower by means of condensate and
Figur 3 eine Gas- und Dampfturbinenanlage nach der Erfin- dung mit Abgastrocknung innerhalb des Kühlturms. FIG. 3 shows a gas and steam turbine plant according to the invention with exhaust gas drying within the cooling tower.
Die Figur 1 zeigt eine Gas- und Dampfturbinenanlage 1. Die Gasturbine 2 umfasst eine Turbine 3 mit angekoppeltem Luftverdichter 4 mit Verdichteransaugluftleitung 5 und eine der Turbine 3 vorgeschaltete Brennkammer 6, die an eine Druckluftleitung 7 des Verdichters 4 angeschlossen ist. Eine 1 shows a gas and steam turbine plant 1. The gas turbine 2 comprises a turbine 3 with coupled air compressor 4 with compressor intake air line 5 and a turbine 3 upstream combustion chamber 6, which is connected to a compressed air line 7 of the compressor 4. A
Brennstoffleitung 8 mündet in die Brennkammer 6. Die Turbine 3 und der Luftverdichter 4 sowie ein Generator 9 sitzen im Ausführungsbeispiel der Figur 1 auf einer gemeinsamen Welle 10. Die heißen und unter Druck stehenden Verbrennungsgase aus der Brennkammer 6 werden der Turbine 3 zugeführt und dort unter Leistung von Arbeit entspannt. Zum Zuführen von in der Turbine 3 entspanntem Arbeitsmittel oder Abgas in den Abhitzedampferzeuger 11 ist eine Abgaslei - tung 12 an den Abhitzedampferzeuger 11 angeschlossen. Im Abhitzedampferzeuger 11 gibt das heiße Abgas einen Teil seiner Wärme an Überhitzer, Verdampfer und Vorwärmer der einzelnen Druckstufen des Wasser-Dampf-Kreislaufs 13 der Dampfturbinen- anlage 14 ab. Fuel line 8 opens into the combustion chamber 6. The turbine 3 and the air compressor 4 and a generator 9 sit in the embodiment of Figure 1 on a common shaft 10th The hot and pressurized combustion gases from the combustion chamber 6 are supplied to the turbine 3 and there relaxed under the power of work. An exhaust gas line 12 is connected to the heat recovery steam generator 11 for supplying working medium or exhaust gas expanded in the turbine 3 into the waste heat steam generator 11. In the waste heat steam generator 11, the hot exhaust gas releases part of its heat to the superheater, evaporator and preheater of the individual pressure stages of the water-steam cycle 13 of the steam turbine plant 14.
In der Dampfturbinenanlage 14 wird der Dampf nach einer - Dampferzeugung und Überhitzung der Dampfturbine 15, die über eine Welle 16 an einen Generator 17 gekoppelt ist, zur Entspannung und Verrichtung mechanischer Arbeit zugeführt. In the steam turbine plant 14, the steam is supplied to a steam generating and superheating the steam turbine 15, which is coupled via a shaft 16 to a generator 17, for relaxation and performing mechanical work.
Unabhängig vom beschriebenen Ausführungsbeispiel ist die Erfindung sowohl für Ein- als auch für Mehrwellenanlagen geeig- net. Regardless of the described embodiment, the invention is suitable both for single and for multi-shaft systems.
Der entspannte Dampf wird im Kondensator 18 verflüssigt, und das Kondensat wird über eine Kondensatpumpe 19 dem Abhitzedampferzeuger 11 wieder zuführt. Die Verflüssigung des Damp- fes im Kondensator 18 erfolgt im Wärmetausch mit Kühlwasser. The expanded steam is liquefied in the condenser 18, and the condensate is fed via a condensate pump 19 to the heat recovery steam generator 11 again. The liquefaction of the vapor in the condenser 18 takes place in the heat exchange with cooling water.
Das Kühlwasser wiederum wird im vorliegenden Beispiel einer Nasskühlung in die Luft 20 im Kühltürm 21 versprüht und über Kühlturmeinbauten 22 verrieselt. Durch Verdunstung wird dem Kühlwasser Wärme entzogen und die Luft befeuchtet. Das Kühlwasser wird aber auch durch den Kontakt mit der Luft durch Konvektion gekühlt. Dadurch erwärmt sich die Luft, wodurch die Dichte der Luft abnimmt und ihr Auftrieb zunimmt . Am Tropfenabscheider 23 werden durch den Luftzug mitgerissene Wassertröpfchen abgeschieden und damit dem in die Kühlturm- tasse 24 fallenden gekühlten Wassermassenstrom wieder zugeführt. Das gekühlte Wasser wird dann wiederum mittels Pumpe 25 zum Kondensator 18 gefördert. χ The cooling water in turn is sprayed in the present example, a wet cooling in the air 20 in the cooling tower 21 and trickled over cooling tower internals 22. Evaporation removes heat from the cooling water and humidifies the air. The cooling water is also cooled by contact with the air by convection. This warms the air, reducing the density of the air and increasing its buoyancy. At the mist eliminator 23, water droplets entrained by the draft are separated and thus returned to the cooled water mass flow falling into the cooling tower cup 24. The cooled water is then in turn promoted by means of pump 25 to the condenser 18. χ
Nach der Erfindung verlässt das abgekühlte Abgas den Abhitzedampferzeuger 11 über die Abgasleitung 26 in Richtung auf den Kühlturm 21 und wird dort in einem Bereich zwischen einer Wärmeaustauschzone 27 für zu kühlendes Wasser und Kühlturm- luft und einem oberen Ende 28 des Kühlturms 21 über eine Einrichtung 29 zur Verteilung und Vermischung des Abgases mit bereits erwärmter Kühlturmluft, beispielsweise ein Verteilgitter 30 mit einer Vielzahl von Abgasöffnungen 31, die im Wesentlichen zum oberen Ende 28 des Kühlturms 21 hin gerichtet sind, in den Kühlturm 21 eingeleitet. According to the invention, the cooled exhaust gas leaves the heat recovery steam generator 11 via the exhaust pipe 26 in the direction of the cooling tower 21 and there in a region between a heat exchange zone 27 for water to be cooled and cooling tower air and an upper end 28 of the cooling tower 21 via a device 29th for distributing and mixing the exhaust gas with already heated cooling tower air, for example, a distribution grille 30 with a plurality of exhaust ports 31, which are directed substantially to the upper end 28 of the cooling tower 21, introduced into the cooling tower 21.
Die Figur 1 zeigt weiterhin eine Abgastrocknung 32 in der Abgasleitung 26 außerhalb des Kühlturms 21 und bevor das Abgas in den Kühlturm 21 eingeleitet wird. Der Wärmetauscher 33 der Abgastrocknung 32 wird mit einer Teilmenge des bereits erwärmten Kühlwasserrücklaufs vom Kondensator 18 zum Kühlturm 21 gekühlt. Bezogen auf die Teilmenge des Kühlwassermassenstromes wird diese über die Ventile 34 und 35 geregelt, al- ternativ kann auch der gesamte Rücklauf des Nebenkühlwassersystems ungeregelt durch den Wärmetauscher 33 geleitet werden FIG. 1 also shows an exhaust gas drying 32 in the exhaust gas line 26 outside the cooling tower 21 and before the exhaust gas is introduced into the cooling tower 21. The heat exchanger 33 of the exhaust gas drying 32 is cooled with a partial amount of the already heated cooling water return from the condenser 18 to the cooling tower 21. Based on the subset of the cooling water mass flow, this is controlled by the valves 34 and 35, al- ternatively, the entire return of the secondary cooling water system can be passed through the heat exchanger 33 unregulated
Figur 2 zeigt einen Ausschnitt der Figur 1 mit geänderter Abgastrocknung. Im Beispiel der Figur 2 erfolgt die Abgasküh- lung mittels kalten Kondensats, welches über die Kondensatpumpe 19 zum Wärmetauscher 33 geleitet wird. Eine Kondensatmengenregelung ist anders als beim Ausführungsbeispiel der Figur 1 nicht vorgesehen. Der gesamte jeweils zur Verfügung stehende Kondensatmassenstrom wird durch den Wärmetauscher 33 geleitet. FIG. 2 shows a detail of FIG. 1 with modified exhaust gas drying. In the example of FIG. 2, the exhaust gas cooling takes place by means of cold condensate, which is conducted via the condensate pump 19 to the heat exchanger 33. A condensate amount control is not provided differently than in the embodiment of Figure 1. The entire available condensate mass flow is passed through the heat exchanger 33.
Figur 3 zeigt eine alternative Abgastrocknung 36 im Kühlturm 21, bei der zur lokalen Unterschreitung des Abgastaupunktes ein Wärmetauscher 37 im Kühltürm 21 oberhalb der Tropfenfän- ger 23 angeordnet ist. Der im Vergleich zum Rauchgas wesentlich größere Kühlturmabluftmassenstrom kühlt die Wand des Wärmetauschers 37 so weit ab, dass es an ihr zur Taupunktun- terschreitung kommt. Das entstandene Kondensat wird abgeführt (nicht gezeigt) . FIG. 3 shows an alternative exhaust gas drying system 36 in the cooling tower 21, in which a heat exchanger 37 is arranged in the cooling tower 21 above the droplet catcher 23 for local undershooting of the exhaust gas dew point. The cooling tower exhaust air mass flow, which is substantially larger than that of the flue gas, cools the wall of the heat exchanger 37 to such an extent that it is exposed to the dew point. is coming. The resulting condensate is removed (not shown).

Claims

Gas- und Dampfturbinenanlage (1) umfassend einen Abhitzedampferzeuger (11) und einen Kühlturm (21) , wobei eine Abgasleitung (26) den Abhitzedampferzeuger (11) mit dem Kühltürm (21) verbindet, dadurch gekennzeichnet, dass eine Einrichtung (32, 36) zur Trocknung von Abgas vor dessen Einleitung in den Kühlturm (21) vorgesehen ist. Gas and steam turbine plant (1) comprising a heat recovery steam generator (11) and a cooling tower (21), wherein an exhaust pipe (26) connects the heat recovery steam generator (11) to the cooling tower (21), characterized in that means (32, 36) is provided for drying exhaust gas before its introduction into the cooling tower (21).
Gas- und Dampfturbinenanlage (1) nach Anspruch 1, wobei die Abgasleitung (26) so ausgestaltet ist, dass Abgas aus dem Abhitzedampferzeuger (11) in einem Bereich zwischen einer Wärmeaustauschzone (27) für zu kühlendes Wasser und Kühlturmluft (20) und einem oberen Ende (28) des Kühl- turms (21) in den Kühlturm (21) einleitbar ist. The combined cycle power plant (1) according to claim 1, wherein the exhaust pipe (26) is configured such that exhaust gas from the heat recovery steam generator (11) is disposed between a heat exchange zone (27) for water to be cooled and cooling tower air (20) and an upper one End (28) of the cooling tower (21) in the cooling tower (21) can be introduced.
Gas- und Dampfturbinenanlage (1) nach einem der AnsprücheGas and steam turbine plant (1) according to one of the claims
1 oder 2, wobei die Abgasleitung (26) in eine Einrichtung (29) zur Verteilung und Vermischung des Abgases mit bereits erwärmter Kühlturmluft (20) mündet. 1 or 2, wherein the exhaust pipe (26) in a device (29) for distribution and mixing of the exhaust gas with already heated cooling tower air (20) opens.
Gas- und Dampfturbinenanlage (1) nach Anspruch 3, wobei die Einrichtung (29) ein Verteilgitter (30) mit einer Vielzahl von Abgasöffnungen (31) ist, die im Wesentlichen zum oberen Ende (28) des Kühlturms (21) hin gerichtet sind . A gas and steam turbine plant (1) according to claim 3, wherein the means (29) is a distribution grate (30) having a plurality of exhaust ports (31) directed generally toward the top end (28) of the cooling tower (21).
Gas- und Dampfturbinenanlage (1) nach einem der AnsprücheGas and steam turbine plant (1) according to one of the claims
2 bis 4, wobei Tropfenfänger (23) im Kühlturm (21) angeordnet sind und das Abgas zwischen Tropfenfänger (21) und oberem Ende (28) des Kühlturms (21) in den Kühltürm (21) einleitbar ist. 2 to 4, wherein drip (23) in the cooling tower (21) are arranged and the exhaust gas between drip (21) and upper end (28) of the cooling tower (21) in the cooling tower (21) can be introduced.
Gas- und Dampfturbinenanlage (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Einrichtung (36) zur Trocknung von Abgas im Kühlturm (21) angeordnet ist und einen Wärmetauscher (37) umfasst, der primärseitig in die Ab- gasleitung (26) geschaltet ist und sekundärseitig durch Kühlturmluft (20) kühlbar ist. Gas and steam turbine plant (1) according to one of the preceding claims, wherein the device (36) for drying exhaust gas in the cooling tower (21) is arranged and a heat exchanger (37), the primary side in the Ab- Gas line (26) is connected and the secondary side by cooling tower air (20) is coolable.
7. Gas- und Dampfturbinenanlage (1) nach den Ansprüchen 3 und 6, wobei der Wärmetauscher (37) zwischen der Einrichtung (29) zur Verteilung und Vermischung des Rauchgases mit bereits erwärmter Kühlturmluft und den Tropfenfängern (23) angeordnet ist. 8. Gas- und Dampfturbinenanlage (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Einrichtung (32) zur Trocknung von Abgas einen Wärmetauscher (33) umfasst, der primärseitig in die Abgasleitung (26) und sekundärseitig in zumindest einen Teilstrom eines bereits erwärmten Kühlwasserrücklau- fes vom Kondensator (18) zum Kühlturm (21) geschaltet ist . 7. Gas and steam turbine plant (1) according to claims 3 and 6, wherein the heat exchanger (37) between the means (29) for distributing and mixing the flue gas with already heated cooling tower air and the drip traps (23) is arranged. 8. Gas and steam turbine plant (1) according to one of claims 1 to 5, wherein the means (32) for drying exhaust gas comprises a heat exchanger (33), the primary side in the exhaust pipe (26) and the secondary side in at least a partial flow of an already heated Kühlwasserrücklau- fes from the condenser (18) to the cooling tower (21) is connected.
9. Gas- und Dampfturbinenanlage (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Einrichtung (32) zur Trocknung von Ab- gas einen Wärmetauscher (33) umfasst, der primärseitig in die Abgasleitung (26) und sekundärseitig in einen kalten Kondensatstrom geschaltet ist. 9. Gas and steam turbine plant (1) according to one of claims 1 to 5, wherein the means (32) for drying exhaust gas comprises a heat exchanger (33), the primary side in the exhaust pipe (26) and the secondary side in a cold condensate stream is switched.
10.Verfahren zum Betrieb einer Gas- und Dampfturbinenanlage (1) umfassend einen Abhitzedampferzeuger (11) und einen10.Verfahren for operating a gas and steam turbine plant (1) comprising a heat recovery steam generator (11) and a
Kühltürm (21) , bei dem heißes Abgas aus dem Abhitzedampferzeuger (11) in den Kühlturm (21) eingeleitet wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Abgas vor dem Einleiten in den Kühltürm (21) getrocknet wird. Cooling tower (21), in which hot exhaust gas from the heat recovery steam generator (11) is introduced into the cooling tower (21), characterized in that the exhaust gas is dried before being introduced into the cooling tower (21).
11.Verfahren nach Anspruch 10, wobei das heiße Abgas zwischen einer Wärmeaustauschzone (27) für zu kühlendes Wasser und Kühlturmluft (20) und einem oberen Ende (28) des Kühlturms (21) in den Kühlturm (21) eingeleitet wird. 11.The method of claim 10, wherein the hot exhaust gas between a heat exchange zone (27) for water to be cooled and cooling tower air (20) and an upper end (28) of the cooling tower (21) is introduced into the cooling tower (21).
12.Verfahren nach einem der Ansprüche 10 oder 11, wobei eine Wärmetauscherwand eines Wärmetauschers (37) mittels der Kühlturmluft (20) soweit abgekühlt wird, dass ein Abgastaupunkt lokal unterschritten wird. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 oder 11, wobei eine Wärmetauscherwand eines Wärmetauschers (33) mittels eines Teilstroms eines bereits erwärmten Kühlwasserrücklaufes von einem Kondensator (18) zum Kühlturm (21) so weit abgekühlt wird, dass ein Abgastaupunkt lokal unterschritten wird . Verfahren nach einem der Ansprüche 10 oder 11, wobei eine Wärmetauscherwand eines Wärmetauschers (33) mittels eines Kondensatstroms so weit abgekühlt wird, dass ein Abgastaupunkt lokal unterschritten wird. 12.Verfahren according to any one of claims 10 or 11, wherein a heat exchanger wall of a heat exchanger (37) by means of Cooling tower air (20) is cooled down so far that an exhaust dew point is locally undercut. Method according to one of claims 10 or 11, wherein a heat exchanger wall of a heat exchanger (33) by means of a partial flow of an already heated cooling water return from a condenser (18) to the cooling tower (21) is cooled so far that a Abgastaupunkt locally falls below. Method according to one of claims 10 or 11, wherein a heat exchanger wall of a heat exchanger (33) is cooled by means of a condensate flow so far that a Abgastaupunkt locally falls below.
PCT/EP2013/065576 2012-08-14 2013-07-24 Gas and steam turbine system comprising a cooling tower WO2014026832A1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102012214444.7 2012-08-14
DE102012214444.7A DE102012214444A1 (en) 2012-08-14 2012-08-14 Gas and steam turbine plant with natural draft cooling tower

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2014026832A1 true WO2014026832A1 (en) 2014-02-20

Family

ID=48746435

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2013/065576 WO2014026832A1 (en) 2012-08-14 2013-07-24 Gas and steam turbine system comprising a cooling tower

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE102012214444A1 (en)
WO (1) WO2014026832A1 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3115718A1 (en) * 2015-07-09 2017-01-11 Siemens Aktiengesellschaft Cooling device

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3456622A (en) * 1967-07-24 1969-07-22 Lummus Co Stack gas cleaning process
US3965672A (en) 1974-05-23 1976-06-29 Westinghouse Electric Corporation Wet cooling tower with plume eliminator
DE2752288A1 (en) * 1977-08-26 1979-05-31 Saarberg Hoelter Power station cooling tower - with waste gas purification section within the tower
EP0129775A1 (en) * 1983-06-18 1985-01-02 Heinz Dipl.-Ing. Hölter Apparatus for diverting combustion gases from a desulfurization plant into the atmosphere
DE4422595C1 (en) * 1994-06-28 1995-09-21 Saarbergwerke Ag Gas=distribution system from power station cooling tower

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FI106223B (en) * 1996-06-07 2000-12-15 Valmet Corp Heat exchanger
DE10333009B3 (en) * 2003-07-18 2004-08-19 Gea Energietechnik Gmbh Steam condensation device for steam turbine power generation plant uses cooling tower with natural air draught with upper condensers above cooling units supplied with heated cooling water from surface condenser
WO2007121670A1 (en) * 2006-04-21 2007-11-01 Tsinghua University An environment protecting and water saving cooling tower
HU228665B1 (en) * 2009-12-03 2013-05-28 Gea Egi Energiagazdalkodasi Zrt Hybrid cooling system

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3456622A (en) * 1967-07-24 1969-07-22 Lummus Co Stack gas cleaning process
US3965672A (en) 1974-05-23 1976-06-29 Westinghouse Electric Corporation Wet cooling tower with plume eliminator
DE2752288A1 (en) * 1977-08-26 1979-05-31 Saarberg Hoelter Power station cooling tower - with waste gas purification section within the tower
EP0129775A1 (en) * 1983-06-18 1985-01-02 Heinz Dipl.-Ing. Hölter Apparatus for diverting combustion gases from a desulfurization plant into the atmosphere
DE4422595C1 (en) * 1994-06-28 1995-09-21 Saarbergwerke Ag Gas=distribution system from power station cooling tower

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
"SECOND DECADE OF COAL-USE INNOVATIONS GETS UNDERWAY", POWER, MCGRAW-HILL COMPAGNY, NEW YORK, NY, US, vol. 135, no. 9, 1 September 1991 (1991-09-01), pages 33 - 34,36, XP000213681, ISSN: 0032-5929 *

Also Published As

Publication number Publication date
DE102012214444A1 (en) 2014-02-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE602004011762T2 (en) METHOD FOR OPERATING A GAS TURBINE GROUP
DE69833500T2 (en) ACCESSORIES FOR ENERGY EFFORT BY GAS TURBINE AND AIR HUMIDIFIER
EP0695860B1 (en) Gasturbine power station with air storage system
DE102012011294B4 (en) Method for cooling a gas turbine plant and gas turbine plant for carrying out the method
EP0526816B1 (en) Power plant with gas and steam turbines with solar steam generator
DE3213837C2 (en) Exhaust steam generator with degasser, in particular for combined gas turbine-steam power plants
DE102012009314B4 (en) internal combustion engine
DE1806656A1 (en) Process for removing the waste heat generated in industrial plants, in particular in power plants
DE102011054744A1 (en) Heat exchanger for a combined cycle power plant
DE10330859A1 (en) Operating emission-free gas turbine power plant involves feeding some compressed circulated gas directly to combustion chamber, cooling/humidifying some gas before feeding to combustion chamber
CH702602A2 (en) Gas turbine power augmentation system with inlet air cooling.
EP3420202B1 (en) Condensate recirculation
WO2000004285A2 (en) Gas and steam turbine installation
EP1801363A1 (en) Power plant
EP1425079B1 (en) Method and device for thermal de-gassing of the active substance of a two-phase process
DE19943782C5 (en) Gas and steam turbine plant
EP1208294B1 (en) Method and device for increasing the pressure of a gas
WO2014026832A1 (en) Gas and steam turbine system comprising a cooling tower
WO2003024559A1 (en) Method and device for thermal de-gassing
EP1512905A1 (en) Once-through steam generator and method of operating said once-through steam generator
DE69829870T2 (en) DEVICE FOR COOLING GASES
CH682357A5 (en)
DE102012108992A1 (en) Method for operating air-cooled condensing system of steam turbine plant, involves determining that majority of steam pipe system of air-cooled condensing system contains external gas
EP0180093B1 (en) Thermal power plant
DE4441324C1 (en) Heat utilisation system in coal=fired steam generator flue

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 13745010

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 13745010

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1