CH633610A5

CH633610A5 - Kombiniertes gas/dampfturbinenkraftwerk mit gegendruckturbine, insbesondere fuer industriezwecke.

Info

Publication number: CH633610A5
Application number: CH545878A
Authority: CH
Inventors: Joerg Kalt; Rolf Kehlhofer
Original assignee: Bbc Brown Boveri & Cie
Priority date: 1978-05-19
Filing date: 1978-05-19
Publication date: 1982-12-15
Also published as: FR2426158A1; DE2824321A1; US4274256A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein kombiniertes Gas/ Dampfturbinenkraftwerk mit Gegendruckturbine, insbesondere für Industriezwecke nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Bei Kraftwerken wird die Dampfturbine üblicherweise mit Festdruck betrieben. Dabei wird der Frischdampfdruck durch Beeinflussung der Kesselfeuerung konstant gehalten. Falls die Dampfturbine mit Gegendruck arbeitet, so wird letzterer mit den Einlassventilen der Turbine geregelt. Diese Betriebsart kann auch bei kombinierten Gas/Dampfturbinenanlagen angewendet werden. Wenn die Anlage aber relativ oft auf Teillast gefahren wird, so ist sie thermodyna-misch ungünstig, da dann die Kamintemperatur ziemlich stark ansteigt. Die zusätzliche Abgasmenge könnte zwar durch einen nachgeschalteten Niederdruckverdampfer, in dem Prozessdampf erzeugt wird, ausgenützt und damit der thermodynamische Wirkungsgrad verbessert werden, insgesamt ist aber der Gesamtwirkungsgrad trotzdem schlechter, da der erzeugte Niederdruckdampf geringwertig ist.

Der durch den Patentanspruch 1 gekennzeichneten Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die vorgenannten Mängel zu vermeiden und eine Verbesserung des thermodynami-schen Wirkungsgrades von Anlagen der genannten Art zu erreichen.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben. In dieser stellen dar:

Fig. 1 eine erste Ausführungsform und

Fig. 2 eine zweite Ausführungsform eines solches Kombinationskraftwerks.

Bei dem in Fig. 1 dargestellten Gas/Dampfturbinenkraftwerk für Industriezwecke bezeichnet 1 eine Gasturbine mit einem Verdichter 2, einer Brennkammer 3 und einem Turbinenteil 4. Die Gasturbine treibt einen Generator 5 zur

Stromerzeugung an. Die Abgase der Gasturbine strömen in einen Abhitzekamin 6, in dem die Heizflächen eines Dampfkessels 7 angeordnet sind, der von einem Speisewasser-Mischvorwärmer 8 über eine Speisewasserpumpe 9 mit Kesselwasser gespeist wird. Der Dampfkessel weist eine Dampftrommel 10, einen Ekonomiser 11, eine Umwälzpumpe 12, einen Verdampfer 13 und einen Überhitzer 14 auf. Aus letzterem gelangt der Dampf in eine Gegendruckdampfturbine 15 mit Generator 16, aus der er nach Arbeitsleistung in einem Dampfverbraucher 17 zur Ausführung eines technologischen Prozesses ausgenützt wird. Das dabei anfallende Kondensat gelangt dann wieder in den Speisewasser-Mischvorwärmer 8, von wo es durch die Speisewasserpumpe 9 wieder in den Kessel 7 zurückgeführt wird.

Um den technologischen Prozess im Dampfverbraucher 17 optimal durchführen zu können, muss ein bestimmter Dampfzustand aufrechterhalten werden. Bei den heute bekannten Anlagen erfolgt die Regelung des Gegendrucks nach der Turbine, indem zunächst die Einlassventile vor der Turbine verstellt werden, worauf die Brennstoffzufuhr zur Gasturbine entsprechend der gewünschten Beeinflussung des Gegendrucks erhöht oder verringert wird, um die Abwärme dem Prozessverbrauch anzupassen. Diese Art der Regelung bringt aber die eingangs genannten Nachteile mit sich.

Beim vorliegenden Kombinationskraftwerk erfolgt die Regelung des Prozessdampfdrucks immer bei voll geöffnetem Einlassventil 18. Geringe Schwankungen werden dabei allein durch Beeinflussung der Gasturbine ausgeglichen. Um grössere Druckschwankungen schnell ausgleichen zu können, sind vor dem Einlassventil 18 der Dampfturbine ein Nebenstromventil 19 und nach der Dampfturbine zwischen dem Nebenstromventil 19 mit Einspritzkühler 20 und dem Dampfverbraucher 17 ein Ablassventil 21 vorgesehen. Übersteigt der Druckabfall ein gewisses Mass, so wird das Nebenstromventil geöffnet und ein Teil des Frischdampfes vor der Turbine direkt in die Gegendruckdampfleitung 22 abgezweigt. Wird hingegen der Gegendruck vor dem Dampfverbraucher 17 zu hoch, so wird das Ablassventil geöffnet und damit der Druck sehr schnell auf das für den Prozess günstigste Niveau abgesenkt. Auf diese Weise erzielt man eine sehr schnell ansprechende Regelung des Prozessdampfdrucks.

Fig. 2 stellt eine leistungsfähigere Variante eines solchen Kombinationskraftwerks dar, bei dem der Abhitzekamin 23 des Gasturbogenerators 24 die Heizflächen eines Hochdruckkessels 25 und eines Niederdruckkessels 26 aufnimmt. Die Speisung dieser Kessel erfolgt aus einem Kondensatbehälter 27 über einen Speisewasser-Mischvorwärmer 28. Der im Niederdruckkessel 26 erzeugte Dampf dient zur Durchführung eines technologischen Prozesses in einem Dampfverbraucher 29. Das in diesem gebildete Kondensat wird in den Kondensatbehälter 27 zurückgeführt.

Auch bei dieser Anlage erfolgt der Ausgleich geringer Gegendruckschwankungen hinter dem Dampfturbogenerator 30 direkt durch Änderung der Brennstoffzufuhr für die Gasturbine. Zum Ausgleich grösserer Druckschwankungen gibt es aber zwei Möglichkeiten.

Die erste, vorwiegend benutzte, weist einen Ruths-Dampf-speicher 31 auf, dem aus einer Zwischenstufe der Dampfturbine über eine Anzapfdampfleitung 32, ein Absperrventil 33 und ein Regelventil 34 Anzapfdampf zugeführt wird, wenn der Gegendruck absinken soll. Soll der Gegendruck ansteigen, so wird dem Dampfspeicher 31 über ein Ventil 35 und eine Dampfleitung 36 Dampf entnommen und dem Prozesskreislauf nach der Turbine zugeführt. Das im Dampfverbraucher 37 entstehende Kondensat wird über eine Kondensatableitung 38 in den Kondensatbehälter 27 zurückgeführt. Sind die Druckschwankungen sehr gross oder ist die Dampf-

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turbine nicht in Betrieb, so wird der Frischdampf über eine Nebenstromleitung 41 und ein Regelventil mit Einspritzkühler direkt in den Dampfverbraucher 37 geleitet, wobei zwecks Abkühlung des Frischdampfes auf die für den Prozess erforderliche Temperatur über eine Speisewassereinspritzlei-tung 43 und ein Einspritzregelventil 44 Kondensat in das Regelventil 42 eingespritzt wird. Wie bei der Ausführung nach Fig. 1 gehört hiezu auch ein Ablassventil 45, um überschüssigen Dampf über einen Schalldämpfer 46 ins Freie abzulassen, wenn der Gegendruck zu hoch wird.

Der zuletzt beschriebene, aus den Elementen 41 bis 46 bestehende Regelkreis wird im allgemeinen nur dann benutzt, wenn im Regelkreis mit dem Ruths-Dampfspeicher eine Störung auftritt. Es wird ausserdem zur Regelung herangezogen, wenn ein extrem hoher Dampfbedarf auftritt und die Gasturbine bereits mit Höchstlast fährt. Dieser zusätz-5 liehe Dampfbedarf wird gedeckt durch Umgehung der Dampfturbine und Einspritzen von Kondensat in das Regelventil 42, wodurch zusätzlich Prozessdampf mit der gewünschten Temperatur erzeugt wird.

Bei der Anlage nach Fig. 2 ist am Überhitzeraustritt ein io Einspritzkühler 47 angeordnet, der aus dem Dampfspeicher 31 gespeist wird und zur Regelung der Frischdampftemperatur vor der Dampfturbine dient.

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2 Blatt Zeichnungen

Claims

633610 PATENTANSPRÜCHE

1. Kombiniertes Gas/Dampfturbinenkraftwerk mit Gegendruckturbine, insbesondere für Industriezwecke, mit Einrichtungen zur Regelung des Gegendrucks vor einem der Dampfturbine nachgeschalteten Dampfverbraucher zur Durchführung eines technologischen Prozesses, wobei die Regeleinrichtung zum Ausgleich kleiner Gegendruckschwankungen die Brennstoffzufuhr in die Brennkammer der Gasturbine beeinflusst, dadurch gekennzeichnet, dass zum Ausgleich grössere Gegendruckschwankungen Mittel (18,19; 31 bis 36,39,40,41,42) zur Zuführung von Frischdampf in den Dampfverbraucher sowie Mittel (20; 43,44) zur Konditionierung dieses Frischdampfes auf den für den technologischen Prozess erforderlichen Zustand vorgesehen sind.

2. Kraftwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur Zuführung von Frischdampf aus einer Nebenstromleitung mit einem Nebenstromventil (19) und die Mittel zur Konditionierung des Frischdampfes aus einem Einspritzkühler (20) bestehen.

3. Kraftwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur Zuführung von Frischdampf aus einem Dampfspeicher (31) und Umgehungsleitungen mit Absperrund Regelarmaturen (39,40 bzw. 35), einer von einer Stufe der Dampfturbine abzweigenden, in den Dampfspeicher (31) führenden Anzapfdampfleitung (32) mit Absperr- und Regelarmaturen (33,34) und einer Nebenstromleitung (41) mit einem Regel ventil (42) und dass die Mittel zur Konditionierung des Frischdampfes aus einer Speisewassereinspritzlei-tung (43) und einem Einspritzregelventil (44) bestehen.