DE10109336A1 - Verfahren zur Nachrüstung eines Dampfsystems - Google Patents

Abstract

Bei einem Verfahren zur Nachrüstung eines bestehenden Dampfsystems, welches wenigstens eine Dampferzeugungseinrichtung (14) sowie wenigstens einen Dampfverbraucher (18) aufweist, wird eine einfache und flexible Nachrüstung dadurch erreicht, dass eine Gasturbinenanlage (1) nachgerüstet wird, deren Abgas (6) in einem Abhitzekessel (7) zur Dampferzeugung verwendet wird, wobei der Abhitzekessel (7) mit einer Zusatzfeuerung (44) versehen wird, welche es erlaubt, die Dampfparameter des Abhitzekessels (7) den Parametern im Dampfsystem anzupassen.

Description

TECHNISCHES GEBIET

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Nachrüstung eines Dampfsystems sowie die Verwendung einer Gasturbinenanlage zur Nachrüstung eines Dampfsystems.

STAND DER TECHNIK

Alte oder nicht mehr der Bedarfsstruktur entsprechende Energieerzeugungsanlagen stellen ein Problem dar. Auf der einen Seite erhöhen sich die ökologischen als auch die ökonomi­ schen Anforderungen an bestehende Energieerzeugungsanlagen, auf der anderen Seite wachsen aber auch die Bedürfnisse hinsichtlich des dynamischen Verhaltens, d. h. diese An­ lagen müssen in immer verstärkterem Masse in der Lage sein, Lastschwankungen des Ver­ brauchernetzes, sei dies ein Stromnetz oder beispielsweise ein Wärmeversorgungssystem, schnell und möglichst kostengünstig auszugleichen.

Eine Erweiterung, ein Umbau oder ein Ersatz einer bestehenden Kraftwerks- oder Heizwerk­ sanlage oder von Teilen einer solchen Anlage drängt sich beispielsweise dann auf, wenn ein bestehender Dampferzeuger nicht mehr die geforderte Leistung erbringen kann (z. B. infolge Verschmutzung, Brennstoffumstellungen, eingeschränkter Betriebsgenehmigung, etc.), oder wenn ein Dampferzeuger, z. B. infolge zu hoher Emissionen, stillgelegt werden muss. Ebenfalls muss eine Erweiterung, ein Umbau oder ein Ersatz einer bestehenden Kraftwerks- oder Heizwerksanlage in Betracht gezogen werden, wenn sich der Bedarf an elektrischer und/oder Wärmeleistung verändert, wenn dieser signifikant gesteigert werden soll, oder wenn die Flexibilität eines Kraftwerks bzw. Heizwerks bzgl. Brennstoffeinsatz, Leistung und/oder Laständerungsgeschwindigkeit erhöht werden soll.

DARSTELLUNG DER ERFINDUNG

Der Erfindung liegt demnach die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Nachrüsten eines Dampfsystems, welches wenigstens eine Dampferzeugungseinrichtung sowie wenigstens einen Dampfverbraucher aufweist, zur Verfügung zu stellen.

Die Lösung dieser Aufgabe wird dadurch erreicht, dass eine Gasturbinenanlage nachgerüstet wird, deren Abgasstrom in einem Abhitzekessel zur Dampferzeugung verwendet wird, wobei der Abhitzekessel mit einer Zusatzfeuerung versehen wird, welche es erlaubt, die Dampfpa­ rameter des Abhitzekessels den Parametern im Dampfsystem anzupassen.

Unter einer Nachrüstung wird also der Zubau mindestens einer Gasturbinenanlage und min­ destens eines Abhitzekessels mit Zusatzfeuerung zu einem Dampfsystem verstanden. Dabei kann die mindestens eine Gasturbinenanlage und der mindestens eine Abhitzekessel die bestehenden Dampferzeugungseinrichtungen vollständig oder teilweise ersetzen. Es kann sich aber auch um einen reinen Zubau ohne Stillsetzung bestehender Dampferzeugungsein­ richtungen handeln. Auch ist es möglich, dass sich das Abgas einer Gasturbinenanlage auf mehrere Abhitzekessel aufteilt oder mehrere Gasturbinenanlagen auf einen gemeinsamen Abhitzekessel arbeiten.

Unter einem Dampfsystem versteht man ein System bestehend aus einer Dampferzeugungs­ einrichtung, einem Dampfnetz und einem Dampfverbraucher. Eine Dampferzeugungsein­ richtung können ein oder mehrere Dampferzeuger eines Heizwerkes, eines Heizkraftwerkes oder eines Kraftwerkes sein. Für die Erfindung sind das Dampferzeugungsverfahren, die konstruktive Gestaltung, die Bauweise, die Parameter usw. des einzelnen Dampferzeugers sowie die Verschaltung der Dampferzeuger innerhalb der Dampferzeugungseinrichtung ohne Bedeutung. Dies gilt in analoger Weise auch für das Dampfnetz und die Dampfverbraucher. Unter einem Dampfnetz ist in diesem Zusammenhang ein Dampfleitungssystem bestehend aus einer oder mehreren Druckstufen zur Versorgung unterschiedlicher Dampfverbraucher beispielsweise von Dampfturbinen, verfahrenstechnischen Prozessen usw. zu verstehen. Die Druckstufen eines Dampfnetzes können über Gegendruckturbinen, Reduzierstationen u. dgl. miteinander verbunden sein. Ein Dampfnetz kann aber auch eine Dampfsammelschiene in einem Kraftwerk sein. Das Dampfleitungssystem transportiert den Dampf von der Dampfer­ zeugungseinrichtung zum Dampfverbraucher.

Der Kern der Erfindung besteht somit darin, wenigstens eine Gasturbinenanlage und wenig­ stens einen Abhitzekessel mit Zusatzfeuerung nachzurüsten und die Dampfparameter des Abhitzekessels mittels der Zusatzfeuerung derart einzustellen, dass der produzierte Dampf direkt dem bestehenden Dampfsystem zugeführt werden kann. Problem bei der Nachrüstung von bestehenden Dampferzeugern ist nämlich die Tatsache, dass der Betrieb eines beste­ henden Dampfsystems die Einhaltung fest vorgegebener Parameter des zugeführten Damp­ fes wie Dampfdruck, und/oder Dampftemperatur, und/oder Dampfmassenstrom verlangt. Der Betrieb einer Gasturbinenanlage mit Abhitzekessel ist dafür nicht genügend flexibel. Überra­ schenderweise lässt sich aber die geforderte Flexibilität der Anlage mit einer Zusatzfeuerung für den Abhitzekessel erreichen. Ausserdem lassen sich durch die Zusatzfeuerung bei einer Gasturbinenanlage mit Abhitzekessel die erforderlichen schnellen Reaktionen auf Bela­ stungsschwankungen des Dampfverbrauchers sicherstellen.

Eine erste Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens zeichnet sich dadurch aus, mit der Gasturbinenanlage mit Abhitzekessel die bestehende Dampferzeugungseinrichtung wenigstens teilweise leistungsmässig zu ersetzen. Durch eine genaue Einstellung des vom Abhitzekessel erzeugten Dampfes auf die Bedürfnisse des Dampfverbrauchers ist es mög­ lich, dass die Gasturbinenanlage mit Abhitzekessel die Aufgabe eines zu ersetzenden Dampferzeugers wenigstens teilweise, ggf. sogar vollständig übernehmen kann. Dies ist ins­ besondere dann notwendig, wenn ein alter oder nicht mehr betriebstauglicher Dampferzeuger vollständig ersetzt werden soll.

Eine zweite Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, dass das bestehende Dampfsy­ stem mehrere Druckstufen aufweist. Zum Beispiel können darin bis zu 6 Druckstufen vorge­ sehen sein und Drücke bis zu 120 (160) bar auftreten. Gerade bei derartig komplexen Dampfsystemen kommt die Zusatzfeuerung vorteilhaft zum Tragen. Beim bestehenden Dampfverbraucher kann es sich dabei, wie bei den anderen Ausführungsformen, um eine Dampfturbine, oder einen verfahrenstechnischen Prozess handeln.

Unter einem verfahrenstechnischen Prozess ist in diesem Zusammenhang ein Prozess zu verstehen, welcher die Wärme eines Dampfmassenstromes beispielsweise zu Heizzwecken nutzt. Zur Wärmeübertragung kann ein Wärmeübertrager dienen. Der Dampfmassenstrom kann aber auch direkt in das Produkt eingehen.

Eine weitere bevorzugte Ausführungsform des Verfahrens verwendet eine mit einem Frisch­ lüfter versehene Zusatzfeuerung des Abhitzekessels. So kann der Abhitzekessel bei Gastur­ binenstillstand die Funktion eines Hilfskessels übernehmen und damit unabhängig vom Be­ trieb der Gasturbinenanlage betrieben werden.

Weitere Ausführungsformen des erfindungsgemässen Verfahrens ergeben sich aus den ab­ hängigen Ansprüchen.

Zusätzlich betrifft die beschriebene Erfindung die Verwendung einer Gasturbinenanlage zur Nachrüstung eines Dampfsystems, welches wenigstens eine Dampferzeugungseinrichtung sowie wenigstens einen Dampfverbraucher aufweist, wobei der Abgasstrom der Gasturbi­ nenanlage in einem Abhitzekessel zur Dampferzeugung verwendet wird, und der Abhitzekes­ sel mit einer Zusatzfeuerung versehen ist, welche es erlaubt, die Dampfparameter des Abhit­ zekessels den Parametern im Dampfsystem anzupassen.

Weitere bevorzugte Ausführungsformen der obigen Verwendung ergeben sich gemäss den abhängigen Ansprüchen.

KURZE ERLÄUTERUNG DER FIGUREN

Die Erfindung soll anfolgend anhand von Ausführungsbeispielen im Zusammenhang mit den Figuren näher erläutert werden. Es zeigen:

Fig. 1 eine Anlage einer Kraft-Wärme-Kopplung;

Fig. 2 eine Anlage einer Kraft-Wärme-Kopplung nach der Umrüstung;

Fig. 3 eine Anlage eines ausgedehnten Dampfsystems nach der Umrüstung; und

Fig. 4 zwei Ausführungsformen der Zusatzfeuerung.

WEGE ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG

Das erfindungsgemässe Verfahren wird nachfolgend anhand der in den Figuren gezeigten schematischen Darstellungen beschrieben.

Fig. 1 zeigt drei konventionelle Dampferzeuger 15, welche über ein Dampfnetz 16, im kon­ kreten Fall eine Dampfsammelschiene 17, einen Dampfverbraucher 18 mit Dampf versorgen. Der Dampfverbraucher 18 besteht aus einer Dampfturbinenanlage 19 und einem verfahren­ stechnischen Prozess 20. Die Dampfturbinenanlage 19 treibt den Generator 5 an und dient somit zur Stromerzeugung. Bei der Dampfturbinenanlage 19 handelt es sich im vorliegenden Fall um eine Gegendruckdampfturbine, d. h. der Abdampf der Gegendruckdampfturbine dient der Versorgung eines weiteren Dampfverbrauchers 18, im konkreten Fall eines verfahren­ stechnischen Prozesses 20.

In der Fig. 2 wurde im Vergleich zur Fig. 1 einer der konventionellen Dampferzeuger 15 durch eine Gasturbinenanlage 1 mit abgasseitig nachgeschaltetem Abhitzekessel 7 ersetzt.

Die Wärme der Abgase 6 der Gasturbine 4 der Gasturbinenanlage 1 dient dabei zur Damp­ ferzeugung in einem Abhitzekessel 7. Der im Abhitzekessel 7 erzeugte Dampf wird zusam­ men mit dem Dampf der verbliebenen beiden konventionellen Dampferzeuger 15 über die Dampfsammelschiene 17 wiederum der Dampfturbinenanlage 19 zugeführt. In der Abgaslei­ tung 6 zwischen Gasturbinenanlage 1 und Abhitzekessel 7 befindet sich eine Zusatzfeuerung 44, welche über die Brennstoffleitung 45 mit Brennstoff versorgt wird. Nach dem Durchströ­ men des Abhitzekessels 7 gelangt das Abgas 6 schliesslich über einen Kamin 43 ins Freie.

Die Gasturbinenanlage 1 besteht aus einem Verdichter 2, einer Brennkammer 3 und einer Gasturbine 4. Die Gasturbine 4, der Verdichter 2 und der Generator 5 sind auf einer gemein­ samen Welle 8 angeordnet. Die Gasturbine 4 treibt über diese gemeinsame Welle 8 sowohl den Verdichter 2 als auch den Generator 5 an. Die Gasturbinenanlage 1 und der Generator 5 werden als Gasturbosatz bezeichnet. Die über eine Ansaugluftleitung 9 dem Verdichter 2 zugeführte Luft gelangt nach der Verdichtung im Verdichter 2 als Verbrennungsluft 10 in die Brennkammer 3. In der Brennkammer 3 wird über die Brennstoffleitung 11 zugeführter Brennstoff verbrannt. Das in der Brennkammer 3 erzeugte Heissgas 12 gelangt zur Gasturbi­ ne 4 und wird dort arbeitleistend entspannt.

Eine Gasturbinenanlage kann auch mehrere Brennkammern und mehrere Gasturbinen auf­ weisen. So sind beispielsweise bei Gasturbinenanlagen mit sequentieller Verbrennung einer Hochdruckbrennkammer mit Hochdruckturbine eine Niederdruckbrennkammer mit Nieder­ druckturbine nachgeschaltet. Auch kann eine Gasturbinenanlage mehrere Verdichter aufwei­ sen.

Auch die Dampfturbinenanlage 19 kann aus mehreren Dampfturbinen beispielsweise Hoch­ druck-, Mitteldruck- und Niederdruckdampfturbine bestehen. Die Dampfturbinenanlage 19 kann aber auch als Kondensationsturbine zur reinen Stromerzeugung ausgelegt sein. Wobei der Abdampf dieser Dampfturbine in einem Kondensator kondensiert wird. Weitere Untervari­ anten bzgl. der Dampfturbinenanlage 19 sind in Form von Entnahme-Gegendruck- oder Ent­ nahme-Kondensationsturbinen denkbar. In Analogie zum Gasturbosatz (Gasturbinenanlage und Generator) spricht man bei einer Dampfturbinenanlage 19 mit Generator 5 auch vom Dampfturbosatz.

Fig. 3 zeigt ein komplexes Dampfsystem mit zahlreichen Dampferzeugungseinrichtungen 14 in Form des Abhitzekessels 7 und der konventionellen Dampferzeuger 15, mit zahlreichen Dampfverbrauchern 18 in Form von Dampfturbinenanlagen 19 und verfahrenstechnischen Prozessen 20. Die Dampferzeugungseinrichtungen 14 und die Dampfverbraucher 18 sind dampfseitig über das Dampfnetz 16 bestehend aus den Druckdampfsystemen a bis e und kondensatseitig über das Kondensatsystem k miteinander verbunden. Die einzelnen Druck­ dampfsysteme a bis e können wiederum über Dampfturbinenanlagen 19 oder Reduzierstatio­ nen 21 verbunden sein. Innerhalb eines solchen komplexen Dampfsystems können sich ge­ wissermassen in Form von Inseln Dampferzeugungseinrichtungen und Dampfverbraucher mit nur geringer Verflechtung zum Dampfsystem befinden.

Im vorliegenden Fall werden die im gesamten System anfallenden Kondensate im Konden­ satsystem k gesammelt, möglicherweise gereinigt und entgast und schliesslich den Dampfer­ zeugungseinrichtungen 14 wieder zugeführt.

Aus den verschiedensten Gründen kann es nun erforderlich sein, das Dampfsystem mit einer zusätzlichen Dampferzeugungseinrichtung 14 nachzurüsten. Infolge der Notwendigkeit der Deckung eines gleichzeitigen erhöhten Strombedarfs sowie unter dem Gesichtspunkt der Realisierung einer entscheidenden Wirkungsgraderhöhung kann nun eben eine Gasturbinen­ anlage 1 mit nachgeschaltetem Abhitzekessel 7 sowie eine Zusatzfeuerung 44 nachgerüstet werden.

Der im Abhitzekessel 7 in mehreren Druckstufen erzeugte Dampf wird über die jeweiligen Frischdampfleitungen 30, 37, 42 den einzelnen Druckstufen des Dampfnetzes zugeführt. Vom Kondensatsystem k wird Speisewasser zu einem Hochdruckeconomizer I 24 gefördert, strömt danach zum Hochdruckeconomizer II 25, zum Hochdruckeconomizer III 26 und von diesem zur Hochdruckdampftrommel 27. Die Hochdruckdampftrommel 27 steht mit dem Hochdruck­ verdampfer 28 in Verbindung. Weiter folgt der Hochdruckdampftrommel 27 ein Hochdruck­ überhitzer 29, an welchem die Hochdruckfrischdampfleitung 30 anschliesst, welche unmittel­ bar zum Hochdruckdampfsystem e und über eine Reduzierstation 21 zum Mitteldruck­ dampfsystem d führt.

Vom Kondensatsystem k wird Speisewasser zu einem Mitteldruckeconomizer I 32 gefördert, strömt danach zum Mitteldruckeconomizer II 33 und von diesem zur Mitteldruckdampftrom­ mel 34. Die Mitteldruckdampftrommel 34 steht mit dem Mitteldruckverdampfer 35 in Verbin­ dung. Weiter folgt der Mitteldruckdampftrommel 34 ein Mitteldrucküberhitzer 36, an welchem die Mitteldruckfrischdampfleitung 37 anschliesst, welche unmittelbar zum Mitteldruck­ dampfsystem c und über eine Reduzierstation 21 zum Mitteldruckdampfsystem b führt.

Vom Kondensatsystem k wird Speisewasser zu einem Niederdruckeconomizer 39 gefördert und strömt von diesem zur Niederdruckdampftrommel 40. Die Niederdruckdampftrommel 40 steht mit dem Niederdruckverdampfer 41 in Verbindung. An der Niederdruckdampftrommel 40 schliesst die Niederdruckfrischdampfleitung 42 an, welche unmittelbar zum Niederdruck­ dampfsystem a führt.

Der Hochdruckeconomizer I 24, der Hochdruckeconomizer II 25, der Hochdruckeconomizer III 26, die Hochdruckdampftrommel 27, der Hochdruckverdampfer 28 und der Hochdruck­ überhitzer 29 bilden zusammen ein bei einer ersten Druckstufe arbeitendes Hochdrucksy­ stem.

Der Mitteldruckeconomizer I 32, der Mitteldruckeconomizer II 33, die Mitteldruckdampftrom­ mel 34, der Mitteldruckverdampfer 35 und der Mitteldrucküberhitzer 36 bilden zusammen ein bei einer zweiten Druckstufe arbeitendes Mitteldrucksystem.

Der Niederdruckeconomizer 39, die Niederdruckdampftrommel 40 und der Niederdruckver­ dampfer 41 bilden zusammen ein bei einer dritten Druckstufe arbeitendes Niederdrucksy­ stem.

Im vorliegenden Fall wurde ein Abhitzekessel 7 bestehend aus Trommel-Umlaufverdampfern beschrieben. Daher wird das durch die Economizer der jeweiligen Druckstufe vorgewärmte Speisewasser in die Dampftrommel gefördert. Das Trommelwasser wird im System Dampf­ trommel-Verdampfer umgewälzt und dabei anteilig verdampft. In der Dampftrommel erfolgt die Separation von Wasser und Dampf. Das Wasser wird erneut dem Verdampfer zugeführt, während der Dampf direkt oder über einen möglicherweise vorhandenen Überhitzer zur Dampfturbinenanlage gelangt.

Nach dem Durchstömen des Abhitzekessels 7 gelangt das Abgas 6 schliesslich über einen Kamin 43 ins Freie.

Im vorliegenden Fall befindet sich unmittelbar in der Abgasleitung 6 zwischen Gasturbine 4 und Abhitzekessel 7 eine Zusatzfeuerung 44 mit der entsprechenden Brennstoffleitung 45. Mittels dieser Zusatzfeuerung 44 kann das Abgas 6 der Gasturbine 4 erforderlichenfalls nachbeheizt werden, wobei der im Abgas 6 vorhandene Restsauerstoff genutzt wird. Da die Zusatzfeuerung 44 nur in Betrieb ist, wenn die Gasturbinenanlage 1 in Betrieb ist, kommt diese zunächst ohne Frischlüfter aus. Entsprechend der Fig. 4 besteht jedoch die Möglich­ keit die Zusatzfeuerung 44 auch mit einem Frischlüfter 46 zu betreiben.

Die Zusatzfeuerung 44 kann auch separat angeordnet sein. Das Rauchgas der Zusatzfeue­ rung 44 kann in diesem Fall dem Abgas 6 der Gasturbine 4 entweder vor dem Eintritt in den Abhitzekessel 7 aber auch an beliebiger Stelle innerhalb des Abhitzekessels 7 zugemischt werden. In diesem Fall ist jedoch ein Frischlüfter 46 zum Betreiben der Zusatzfeuerung 44 unerlässlich.

Neben dem dargestellten Ausführungsbeispiel mit einer Zusatzfeuerung 44 zwischen Gastur­ bine 4 und Abhitzekessel 7 kann die Zusatzfeuerung 44 auch innerhalb des Abhitzekessels 7 vorzugsweise in Strömungsrichtung vor einer jeweiligen Druckstufe angeordnet sein. Auch können mehrere Zusatzfeuerungen vor den jeweiligen Druckstufen angeordnet sein.

Der Aufbau des beschriebenen Dampfsystems insbesondere des Abhitzekessels 7, der Ga­ sturbinenanlage 1 und der Dampfturbinenanlage 19 ist lediglich als ein Beispiel zu betrach­ ten, da wie allgemein bekannt ist, derartige Komponenten bzw. Systeme sehr unterschiedlich ausgebildet sein können. Für den Erfindungsgedanken ist lediglich wesentlich, dass sich

- zwischen Gasturbine 4 und Abhitzekessel 7, d. h. in der Abgasleitung 6,

• - innerhalb des Abhitzekessels 7 oder
• - dem Abhitzekessel 7 beigestellt

eine Zusatzfeuerung

44

befindet.

Die Dampfparameter von Abhitzekesseln hinter grösseren Gasturbinenanlagen liegen im Be­ reich von beispielsweise 5 bar/210°C und 70 bar/510°C für einen Zweidruckprozess oder von beispielsweise 4-8 bar/150-320°C, 20-45 bar/540-570°C und 80-160 bar/540-570°C für einen Dreidruckprozess. Es sei darauf verwiesen, dass diese Parameter sehr stark von der Gasturbinenanlage und deren Einsatzbedingungen abhängen.

Mittels des Betriebes der Zusatzfeuerung 44 ist es nun möglich

• - die Parameter des Abhitzekessels 7 den Dampfparametern im Dampfsystem anzupas­ sen,
• - auf einen unterschiedlichen Dampfbedarf innerhalb der einzelnen Druckdampfsysteme zu reagieren,
• - zeitliche Dampfbedarfsschwankungen auszugleichen sowie
• - beim Stillstand der Gasturbinenanlage 1 eine Mindestdampferzeugung sicher zu stellen.

Beim Neubau beispielsweise eines Chemiebetriebes auf der grünen Wiese können die ebenfalls zu errichtenden Energieversorgungsanlagen optimal auf die Bedarfsstruktur abge­ stimmt werden. Dies ist jedoch eher ein Ausnahmefall. In der Praxis müssen neue Energie­ versorgungsanlagen eher innerhalb historisch gewachsener Energieversorgungssysteme errichtet werden. Das ist wie eingangs erwähnt beispielsweise im Fall von Änderungen der Bedarfsstruktur aber auch bei Minderleistungen oder einem erforderlichen Ersatz auf der Er­ zeugerseite notwendig.

Es zeigt sich, dass sich für diese Aufgabe eine Gasturbinenanlage 1 mit Abhitzekessel 7 ver­ wenden lässt. Eine nachzurüstende Gasturbinenanlage 1 mit Abhitzekessel 7 muss die Aus­ legungsparameter und möglichen Fahrweisen des bestehenden Dampfnetzes 16 berücksichtigen. Dem sind jedoch durch den Abgasmassenstrom und die Abgastemperatur der Gastur­ binenanlage 1 enge Grenzen gesetzt. Infolge des durch den Betrieb der Gasturbinenanlage 1 bestimmten Abgasmassenstrom mit einer ebenso bestimmten Abgastemperatur, welche zu­ sätzlich in erheblichem Masse von den Umgebungsbedingungen abhängen, lassen sich nur diesen Parametern entsprechende Wärmeleistungen zur Dampferzeugung im Abhitzekessel 7 nutzen. Zusätzliche Restriktionen können sich durch die ggf. notwendige Versorgung ver­ schiedener Druckstufen eines Dampfsystems ergeben. So sind z. B. bei grossen Chemieun­ ternehmen oder Raffinerien Dampfnetze mit bis zu 6 Druckstufen und Drücken von bis zu 120 (160) bar bekannt.

Wird nun aber der Abhitzekessel 7 mit einer Zusatzfeuerung 44 versehen, so lassen sich die Wärmeleistungen des Abgases 6 der Gasturbinenanlage 1 und somit die Dampferzeugung im Abhitzekessel 7 einfach und flexibel den aktuellen Bedingungen anpassen. Für eine derartige Verwendung geeignete Abhitzekessel 7 mit Zusatzfeuerung 44 sind z. B. aus der US 3,443,550 bekannt. Die Zusatzfeuerung 44 dient dort der Erhöhung der Wirtschaftlichkeit und der Optimierung der Dampfproduktion. Es kann mit anderen Worten durch eine entsprechen­ de konstruktive Ausführung resp. Anordnung der Zusatzfeuerung 44 den Parametern Tempe­ ratur, Druck, Massenstrom etc. der bereits bestehenden Erzeuger- und Verbraucherstruktur auf unterschiedlichen Temperatur- bzw. Druckniveaus (Heisswasser und/oder Dampf) ent­ sprochen werden.

Ausserdem ergibt sich weiterhin der Vorteil, dass durch einen dem Bedarf angepassten Be­ trieb der Zusatzfeuerung 44 dem zeitlichen Bedarf und schnellen Bedarfsänderungen von Strom und/oder Wärme Rechnung getragen werden kann.

So kann ein bestehender Dampferzeuger 15 teilweise oder gänzlich ersetzt werden, es kann aber auch einfach die Leistung einer bestehenden Anlage durch einen Zubau von Erzeuger­ leistung erhöht werden oder insbesondere die Flexibilität einer bestehenden Anlage bzgl. Brennstoffeinsatz, Leistung, Laständerungsgeschwindigkeiten u. dgl. vergrössert werden.

Wird ausserdem die Zusatzfeuerung 44 mit einem Frischlüfter 46 versehen, so kann der Ab­ hitzekessel 7 auch bei Stillstand der Gasturbinenanlage 1 die Funktion eines Hilfskessels übernehmen, bzw. unabhängig vom Strombedarf betrieben werden. Bei laufender Gasturbi­ nenanlage 1 ist der Betrieb des Frischlüfters 46 nicht zwingend notwendig.

Der alleinige Betrieb des Frischlüfters 46 der Zusatzfeuerung (ohne Betrieb der eigentlichen Zusatzfeuerung 44) kann aber auch aus Gründen der effizienteren Beherrschung ausserge­ wöhnlicher Betriebsbedingungen bzw. Betriebsweisen zweckmässig sein. Eine Kühlung der Abgase 6 der Gasturbinenanlage 1 durch Zumischung kalter Zuluft kann beispielsweise zur Vermeidung von Temperaturspitzen, beim unerwarteten Ausfall von Dampfverbrauchern, zum schnelleren Abkühlen der Gasturbinenanlage vor Revisionen u. dgl. zweckmässig sein.

BEZUGSZEICHENLISTE

1

Gasturbinenanlage (bestehend aus

2

,

3

,

4

)

2

Verdichter

3

Brennkammer

4

Gasturbine

5

Generator

6

Abgas, Abgasleitung

7

Abhitzekessel

8

(gemeinsame) Welle

9

Ansaugluftleitung

10

Verbrennungsluft

11

Brennstoffleitung (für Brennkammer

3

)

12

Heissgas

14

Dampferzeugungseinrichtung

15

(konventioneller) Dampferzeuger

16

Dampfnetz

17

Dampfsammelschiene

18

Dampfverbraucher

19

Dampfturbinenanlage

20

verfahrenstechnischer Prozess

21

Reduzierstation

24

Hochdruckeconomizer I

25

Hochdruckeconomizer II

26

Hochdruckeconomizer III

27

Hochdruckdampftrommel

28

Hochdruckverdampfer

29

Hochdrucküberhitzer

30

Hochdruckfrischdampfleitung

32

Mitteldruckeconomizer I

33

Mitteldruckeconomizer II

34

Mitteldruckdampftrommel

35

Mitteldruckverdampfer

36

Mitteldrucküberhitzer

37

Mitteldruckfrischdampfleitung

39

Niederdruckeconomizer

40

Niederdruckdampftrommel

41

Niederdruckverdampfer

42

Niederdruckfrischdampfleitung

43

Kamin

44

Zusatzfeuerung

45

Brennstoffleitung (für Zusatzfeuerung

45

)

46

Frischlüfter
a Niederdruckdampfsystem (6 bar)
b Mitteldruckdampfsystem (20 bar)
c Mitteldruckdampfsystem (60 bar)
d Mitteldruckdampfsystem (100 bar)
e Hochdruckdampfsystem (160 bar)
k Kondensatsystem

Claims (11)

1. Verfahren zur Nachrüstung eines Dampfsystems, welches wenigstens eine Dampfer­ zeugungseinrichtung (14) sowie wenigstens einen Dampfverbraucher (18) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Gasturbinenanlage (1) nachgerüstet wird, deren Abgas (6) in wenigstens einem Abhitzekessel (7) zur Dampferzeugung verwendet wird, wobei der wenigstens eine Abhitzekessel (7) mit einer Zusatzfeuerung (44) versehen wird, welche es erlaubt, die Dampfparameter des Abhitzekessels (7) den Parametern im Dampfsystem anzupassen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Ga­ sturbinenanlage (1) mit Abhitzekessel (7) die bestehende Dampferzeugungseinrichtung (14) wenigstens teilweise leistungsmässig ersetzt.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das bestehende Dampfsystem mehrere Druckdampfsysteme (a bis e) aufweist, und dass insbe­ sondere darin bis zu 6 Druckstufen vorgesehen sind und Drücke bis zu 120 (160) bar auftre­ ten können.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass es sich beim bestehenden Dampfverbraucher (18) um eine Dampfturbinenanlage (19), oder einen verfahrenstechnischen Prozess (20) handelt.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zusatzfeuerung (44) in Strömungsrichtung des Abgases (6) der Gasturbinenanlage (1) vor dem Abhitzekessel (7) und/oder innerhalb des Abhitzekessels (7) angeordnet ist.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Zu­ satzfeuerung (44) des wenigstens einen Abhitzekessels (7) mit einem Frischlüfter (46) verse­ hen wird.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zusatzfeuerung (44) ausserhalb des Abgasstromes (6) angeordnet ist, über einen Frischlüfter (46) verfügt, und das Rauchgas der Zusatzfeuerung (44) mit dem Abgas (6) der Gasturbinenanlage (1) gemischt wird.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Mischung des Abga­ ses (6) der Gasturbinenanlage (1) und des Rauchgases der Zusatzfeuerung (44) in Strö­ mungsrichtung des Abgases (6) der Gasturbinenanlage (1) vor dem Abhitzekessel (7) und/oder innerhalb des Abhitzekessels (7) erfolgt.

9. Verwendung wenigstens einer Gasturbinenanlage (1) zur Nachrüstung eines Dampfsystems, welches wenigstens eine Dampferzeugungseinrichtung (14) sowie wenig­ stens einen Dampfverbraucher (18) aufweist, wobei das Abgas (6) der wenigstens einen Ga­ sturbinenanlage (1) in wenigstens einem Abhitzekessel (7) zur Dampferzeugung verwendet wird, und der Abhitzekessel (7) mit einer Zusatzfeuerung (44) versehen ist, welche es erlaubt, die Dampfparameter des Abhitzekessels (7) den Parametern im Dampfsystem anzupassen.

10. Verwendung wenigstens einer Gasturbinenanlage (1) nach Anspruch 9, dadurch ge­ kennzeichnet, dass die Gasturbinenanlage (1) mit Abhitzekessel (7) die Dampferzeugungs­ einrichtung (14) wenigstens teilweise leistungsmässig ersetzt, und dass es sich beim Dampf­ verbraucher (18) um eine Dampfturbinenanlage (19) oder einen verfahrenstechnischen Pro­ zess (20) handelt.

11. Verwendung wenigstens einer Gasturbinenanlage (1) nach einem der Ansprüche 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Zusatzfeuerung (44) des wenigstens einen Abhit­ zekessels (7) mit einem Frischlüfter (46) versehen ist.