DE10109336A1

DE10109336A1 - Process for retrofitting a steam system

Info

Publication number: DE10109336A1
Application number: DE2001109336
Authority: DE
Inventors: Erhard Liebig
Original assignee: Alstom Schweiz AG
Current assignee: GE Vernova GmbH
Priority date: 2001-02-27
Filing date: 2001-02-27
Publication date: 2002-09-12
Also published as: WO2002068801A1

Abstract

The invention relates to a method for retrofitting an existing steam system having at least one steam producing device (14) and at least one steam consumer (18). According to the invention, a simple and versatile retrofitting is accomplished by retrofitting a gas turbine system (1) whose exhaust gas (6) is used in a waste heat boiler (7) for producing steam. Said waste heat boiler (7) is provided with an additional furnace (44) that enables the steam parameters of the waste heat boiler (7) to be adapted to the parameters in the steam system.

Description

TECHNICAL AREA

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Nachrüstung eines Dampfsystems sowie die Verwendung einer Gasturbinenanlage zur Nachrüstung eines Dampfsystems.The present invention relates to a method for retrofitting a steam system and the use of a gas turbine system for retrofitting a steam system.

STATE OF THE ART

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.Place old energy generation plants or those that no longer meet the requirements structure is a problem. On the one hand, the ecological as well as the economic increase requirements on existing power generation plants, on the other hand but also the needs regarding dynamic behavior grow, d. H. this to increasingly have to be able to withstand fluctuations in the load consumer network, be it a power network or, for example, a heat supply system, compensate quickly and inexpensively.

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.An extension, conversion or replacement of an existing power plant or heating plant sanlage or parts of such a system, for example, then comes to mind when a existing steam generator can no longer provide the required performance (e.g. as a result of Pollution, fuel changes, restricted operating license, etc.), or if a steam generator, e.g. B. must be shut down due to excessive emissions. An extension, conversion or replacement of an existing power plant or heating plant should be considered if the need for electrical and / or heat output changed if this is to be increased significantly, or if the flexibility of a power plant or heating plant with regard to fuel use, performance and / or Load rate of change should be increased.

PRESENTATION OF THE INVENTION

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.The invention is therefore based on the object of a method for retrofitting a Steam system, which at least one steam generating device and at least has a steam consumer to provide.

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.The solution to this problem is achieved by retrofitting a gas turbine system is, the exhaust gas stream is used in a waste heat boiler for steam generation, wherein the waste heat boiler is provided with additional firing, which allows the steam pa Adapt the parameters of the waste heat boiler to the parameters in the steam system.

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.Under retrofitting, the addition of at least one gas turbine system and min understood a waste heat boiler with additional firing to a steam system. there can the at least one gas turbine system and the at least one waste heat boiler completely or partially replace existing steam generating equipment. It can but also a pure extension without stopping existing steam generation act directions. It is also possible that the exhaust gas from a gas turbine plant is on divides several waste heat boilers or several gas turbine plants on a common one Heat recovery boilers work.

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. A steam system is a system consisting of a steam generator device, a steam network and a steam consumer. A steam generator One or more steam generators of a heating plant or a thermal power station can direction or a power plant. For the invention, the steam generation process is the constructive design, the construction, the parameters, etc. of the individual steam generator and the interconnection of the steam generator within the steam generating device without Importance. This applies analogously to the steam network and steam consumers. In this context, there is a steam pipe system under a steam network from one or more pressure levels to supply different steam consumers to understand, for example, steam turbines, process engineering processes, etc. The Pressure levels of a steam network can be done via back pressure turbines, reducing stations and. like. be connected. A steam network can also be a steam busbar a power plant. The steam pipe system transports the steam from the steamer Generation device for the steam consumer.

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.The essence of the invention is therefore at least one gas turbine system and little retrofit a waste heat boiler with additional firing and the steam parameters of the Set the waste heat boiler by means of the additional firing so that the steam produced can be fed directly to the existing steam system. Retrofit problem of existing steam generators is the fact that the operation of a best one existing steam system, compliance with fixed parameters of the supplied steam fes such as steam pressure, and / or steam temperature, and / or steam mass flow. The Operating a gas turbine system with a waste heat boiler is not flexible enough for this. Überra Unfortunately, the required flexibility of the system can be achieved with additional firing for the waste heat boiler. In addition, the additional firing at a Gas turbine plant with waste heat boiler the required quick reactions to Bela Ensure fluctuations in the steam consumer.

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.A first embodiment of the method according to the invention is characterized in that the existing steam generator with the gas turbine system with waste heat boiler to replace at least partially in terms of performance. By an exact setting of the from Heat recovery steam generated steam to meet the needs of the steam consumer Lich that the gas turbine system with waste heat boiler the task of being replaced Steam generator can take over at least partially, possibly even completely. This is ins especially necessary if an old or no longer operational steam generator to be replaced completely.

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.A second embodiment is characterized in that the existing steam system has several pressure levels. For example, up to 6 pressure levels can be provided and pressures up to 120 ( 160 ) bar can occur. With such complex steam systems in particular, the additional firing comes in handy. As with the other embodiments, the existing steam consumer can be a steam turbine or a process engineering process.

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.In this context, a process is a process understand which is the heat of a steam mass flow, for example for heating purposes uses. A heat exchanger can be used for heat transfer. The steam mass flow can also go directly into the product.

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. Another preferred embodiment of the method uses one with a fresh Fan-provided additional firing of the waste heat boiler. This is how the waste heat boiler at Gastur standstill take over the function of an auxiliary boiler and thus independent of the loading drive the gas turbine system to be operated.

Weitere Ausführungsformen des erfindungsgemässen Verfahrens ergeben sich aus den ab hängigen Ansprüchen.Further embodiments of the method according to the invention result from the pending claims.

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.In addition, the described invention relates to the use of a gas turbine system for Retrofitting a steam system, which has at least one steam generating device and at least one steam consumer, the exhaust gas stream of the gas turbine is used in a waste heat boiler for steam generation, and the waste heat sel is equipped with an additional firing, which allows the steam parameters of the Abhit adapt the boiler to the parameters in the steam system.

Weitere bevorzugte Ausführungsformen der obigen Verwendung ergeben sich gemäss den abhängigen Ansprüchen.Further preferred embodiments of the above use result from the dependent claims.

BRIEF EXPLANATION OF THE FIGURES

Die Erfindung soll anfolgend anhand von Ausführungsbeispielen im Zusammenhang mit den Figuren näher erläutert werden. Es zeigen:The invention is intended to be based on exemplary embodiments in connection with the Figures are explained in more detail. Show it:

Fig. 1 eine Anlage einer Kraft-Wärme-Kopplung; Figure 1 shows a plant of a cogeneration.

Fig. 2 eine Anlage einer Kraft-Wärme-Kopplung nach der Umrüstung; Fig. 2 shows a plant of a cogeneration after the conversion;

Fig. 3 eine Anlage eines ausgedehnten Dampfsystems nach der Umrüstung; und Fig. 3 is a plant of an expanded vapor system after the conversion; and

Fig. 4 zwei Ausführungsformen der Zusatzfeuerung. Fig. 4 shows two embodiments of the additional firing.

WAYS OF CARRYING OUT THE INVENTION

Das erfindungsgemässe Verfahren wird nachfolgend anhand der in den Figuren gezeigten schematischen Darstellungen beschrieben.The method according to the invention is described below with reference to that shown in the figures schematic representations described.

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. Fig. 1 shows three conventional steam generators 15 which supply a steam consumer 18 with steam via a steam network 16 , in the specific case a steam bus bar 17 . The steam consumer 18 consists of a steam turbine system 19 and a procedural process 20 . The steam turbine system 19 drives the generator 5 and thus serves to generate electricity. In the present case, the steam turbine system 19 is a counter-pressure steam turbine, ie the exhaust steam from the counter-pressure steam turbine is used to supply a further steam consumer 18 , in the specific case a procedural process 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. In FIG. 2, in comparison to FIG. 1, one of the conventional steam generators 15 has been replaced by a gas turbine system 1 with a waste heat boiler 7 connected downstream on the exhaust gas side.

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.The heat of the exhaust gases 6 of the gas turbine 4 of the gas turbine system 1 is used for steam generation in a waste heat boiler 7 . The steam generated in the waste heat boiler 7 is fed to the steam turbine system 19 together with the steam from the remaining two conventional steam generators 15 via the steam busbar 17 . In the exhaust line 6 between the gas turbine system 1 and the waste heat boiler 7 there is an additional firing 44 which is supplied with fuel via the fuel line 45 . After flowing through the waste heat boiler 7 , the exhaust gas 6 finally reaches the outside via a chimney 43 .

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.The gas turbine system 1 consists of a compressor 2 , a combustion chamber 3 and a gas turbine 4 . The gas turbine 4 , the compressor 2 and the generator 5 are arranged on a common shaft 8 . The gas turbine 4 drives both the compressor 2 and the generator 5 via this common shaft 8 . The gas turbine system 1 and the generator 5 are referred to as a gas turbine set. The air supplied to the compressor 2 via an intake air line 9 reaches the combustion chamber 3 as combustion air 10 after compression in the compressor 2 . In the combustion chamber 3 , fuel supplied via the fuel line 11 is burned. The hot gas 12 generated in the combustion chamber 3 reaches the gas turbine 4 and is relaxed there while performing work.

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.A gas turbine system can also have multiple combustion chambers and multiple gas turbines point. For example, in gas turbine plants with sequential combustion are one High pressure combustion chamber with high pressure turbine a low pressure combustion chamber with low downstream of the pressure turbine. A gas turbine system can also have several compressors 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.The steam turbine system 19 can consist of several steam turbines, for example high-pressure, medium-pressure and low-pressure steam turbines. The steam turbine system 19 can also be designed as a condensation turbine for pure electricity generation. The steam from this steam turbine is condensed in a condenser. Further Untervari anten. With regard to the steam turbine system 19 are conceivable in the form of extraction back pressure or Ent condensation turbines. In analogy to the gas turbine set (gas turbine system and generator), in a steam turbine system 19 with generator 5 one also speaks of the steam turbine set.

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. Fig. 3 shows a complex system with numerous steam steam generating means 14 in the form of waste heat boiler 7 and the conventional steam generator 15, steam with numerous consumers 18 in the form of steam turbine systems 19 and process engineering 20th The steam generating devices 14 and the steam consumers 18 are connected to one another on the steam side via the steam network 16 consisting of the pressure steam systems a to e and on the condensate side via the condensate system k. The individual pressure steam systems a to e can in turn be connected via steam turbine systems 19 or reduction stations 21 . Within such a complex steam system, there can be, to a certain extent, steam generators and steam consumers in the form of islands, with only little integration into the steam system.

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.In the present case, the condensates accumulating in the entire system are collected in the condensate system k, possibly cleaned and degassed and finally fed to the steam generating devices 14 again.

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.For various reasons, it may now be necessary to retrofit the steam system with an additional steam generating device 14 . Due to the need to cover a simultaneous increased power requirement and from the point of view of realizing a decisive increase in efficiency, a gas turbine system 1 with a downstream waste heat boiler 7 and an additional firing 44 can now be retrofitted.

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.The steam generated in the waste heat boiler 7 in several pressure stages is supplied to the individual pressure stages of the steam network via the respective live steam lines 30 , 37 , 42 . Feed water is conveyed from the condensate system k to a high-pressure economizer I 24, then flows to the high-pressure economizer II 25 , to the high-pressure economizer III 26 and from there to the high-pressure steam drum 27 . The high pressure steam drum 27 is connected to the high pressure evaporator 28 . The high-pressure steam drum 27 is followed by a high-pressure superheater 29 , to which the high-pressure fresh steam line 30 connects, which leads directly to the high-pressure steam system e and, via a reducing station 21, to the medium-pressure steam system d.

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.Feed water is conveyed from the condensate system k to a medium-pressure economizer I 32, then flows to the medium-pressure economizer II 33 and from there to the medium-pressure steam flow 34 . The medium pressure steam drum 34 is connected to the medium pressure evaporator 35 . Next follows the medium-pressure steam drum 34, a medium-pressure superheater 36 , to which the medium-pressure fresh steam line 37 connects, which leads directly to the medium-pressure steam system c and via a reducing station 21 to the medium-pressure steam system b.

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. Feed water is conveyed from the condensate system k to a low-pressure economizer 39 and flows from there to the low-pressure steam drum 40 . The low-pressure steam drum 40 is connected to the low-pressure evaporator 41 . At the low-pressure steam drum 40, the low-pressure fresh steam line 42 connects, which leads directly to the low-pressure steam system a.

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.The high pressure economizer I 24, the high pressure economizer II 25 , the high pressure economizer III 26 , the high pressure steam drum 27 , the high pressure evaporator 28 and the high pressure superheater 29 together form a high pressure system working at a first pressure stage.

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.The medium-pressure economizer I 32, the medium-pressure economizer II 33 , the medium-pressure steam drum 34 , the medium-pressure evaporator 35 and the medium-pressure superheater 36 together form a medium-pressure system working at a second pressure stage.

Der Niederdruckeconomizer 39, die Niederdruckdampftrommel 40 und der Niederdruckver dampfer 41 bilden zusammen ein bei einer dritten Druckstufe arbeitendes Niederdrucksy stem.The low-pressure economizer 39 , the low-pressure steam drum 40 and the low-pressure steamer 41 together form a low-pressure system working at a third pressure stage.

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.In the present case, a waste heat boiler 7 consisting of rotary drum evaporators has been described. Therefore, the feed water preheated by the economizer of the respective pressure level is conveyed into the steam drum. The drum water is circulated in the steam drum-evaporator system and partially evaporated. The separation of water and steam takes place in the steam drum. The water is fed back to the evaporator, while the steam reaches the steam turbine system directly or via a superheater that may be present.

Nach dem Durchstömen des Abhitzekessels 7 gelangt das Abgas 6 schliesslich über einen Kamin 43 ins Freie.After flowing through the waste heat boiler 7 , the exhaust gas 6 finally reaches the outside via a chimney 43 .

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.In the present case, an additional firing 44 with the corresponding fuel line 45 is located directly in the exhaust gas line 6 between the gas turbine 4 and the waste heat boiler 7 . By means of this additional firing 44 , the exhaust gas 6 of the gas turbine 4 can be reheated if necessary, the residual oxygen present in the exhaust gas 6 being used. Since the additional firing 44 is only in operation when the gas turbine system 1 is in operation, it initially does not require a fresh fan. However, according to the Fig. 4, the possi bility the supplemental 44 also to operate with a fresh air supply fan 46th

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.The additional firing 44 can also be arranged separately. The flue gas of Zusatzfeue tion 44 can in this case be mixed with the exhaust gas 6 of the gas turbine 4 either before entering the waste heat boiler 7 or at any point within the waste heat boiler 7 . In this case, however, a fresh fan 46 is essential for operating the additional firing 44 .

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.In addition to the illustrated embodiment with an additional firing 44 between Gastur bine 4 and waste heat boiler 7 , the additional firing 44 can also be arranged within the waste heat boiler 7 preferably in the direction of flow before a respective pressure stage. Several additional firing devices can also be arranged before the respective pressure levels.

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 sichThe structure of the steam system described, in particular the waste heat boiler 7 , the gas turbine system 1 and the steam turbine system 19 is only to be considered as an example, since, as is generally known, such components or systems can be designed very differently. For the idea of the invention it is only essential that

- zwischen Gasturbine 4 und Abhitzekessel 7, d. h. in der Abgasleitung 6,
- Between gas turbine 4 and waste heat boiler 7 , ie in the exhaust pipe 6 ,

- Inside the waste heat boiler 7 or
- Provided the waste heat boiler 7

eine Zusatzfeuerung an additional firing

4444

befindet.located.

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.The steam parameters of waste heat boilers behind larger gas turbine plants are in the load range of 5 bar / 210 ° C and 70 bar / 510 ° C for a two-pressure process or for example 4-8 bar / 150-320 ° C, 20-45 bar / 540-570 ° C and 80-160 bar / 540-570 ° C for a three-printing process. It should be noted that these parameters vary greatly depend on the gas turbine plant and its operating conditions.

Mittels des Betriebes der Zusatzfeuerung 44 ist es nun möglich
It is now possible to operate the auxiliary firing 44

- Adapt the parameters of the waste heat boiler 7 to the steam parameters in the steam system,
- to a different steam requirement within the individual pressure steam systems to react,
- to compensate for fluctuations in steam demand over time
to ensure a minimum steam generation when the gas turbine system 1 is at a standstill.

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.When building a chemical plant on a green field, for example, they can energy supply systems that are also to be erected are optimally tailored to the demand structure be true. However, this is more of an exception. In practice, need new energy supply systems rather within historically grown energy supply systems be erected. As mentioned at the beginning, this is the case, for example, in the event of changes to Needs structure but also in the case of underperformance or a necessary replacement on the Er manufacturer side necessary.

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.It can be seen that a gas turbine system 1 with a waste heat boiler 7 can be used for this task. A gas turbine system 1 to be retrofitted with a waste heat boiler 7 must take into account the design parameters and possible modes of operation of the existing steam network 16 . However, this is limited by the exhaust gas mass flow and the exhaust gas temperature of the gas turbine system 1 . As a result of the exhaust gas mass flow, which is determined by the operation of the gas turbine installation 1 , and which also has an exhaust gas temperature which also depends to a considerable extent on the ambient conditions, it is only possible to use heat outputs corresponding to these parameters to generate steam in the waste heat boiler 7 . Additional restrictions may arise due to the need to supply various pressure levels in a steam system. So z. B. at large Chemieun companies or refineries steam networks with up to 6 pressure levels and pressures of up to 120 ( 160 ) bar known.

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.However, if the waste heat boiler 7 is provided with an additional firing 44 , the heat outputs of the exhaust gas 6 of the gas turbine system 1 and thus the steam generation in the waste heat boiler 7 can be easily and flexibly adapted to the current conditions. For such a use suitable waste heat boiler 7 with additional firing 44 are z. B. from US 3,443,550. The additional firing 44 serves to increase the economy and to optimize the steam production. In other words, it can by a corresponding de constructive execution resp. Arrangement of the additional firing 44, the parameters temperature, pressure, mass flow etc. of the already existing generator and consumer structure at different temperature or pressure levels (hot water and / or steam) can be spoken accordingly.

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.In addition, there is also the advantage that the additional firing 44 can be adjusted to meet the demand for time and rapid changes in the demand for electricity and / or heat.

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.So an existing steam generator 15 can be partially or completely replaced, but it can also be simply increased the performance of an existing system by adding power or in particular the flexibility of an existing system with regard to fuel use, performance, load change speeds and. Like. Be enlarged.

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.In addition, if the auxiliary firing 44 is provided with a fresh fan 46 , the heat boiler 7 can take over the function of an auxiliary boiler even when the gas turbine system 1 is at a standstill, or can be operated independently of the power requirement. With the gas turbine system 1 running, the operation of the fresh fan 46 is not absolutely necessary.

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. The sole operation of the fresh fan 46 of the auxiliary firing (without operating the actual auxiliary firing 44 ) can also be appropriate for reasons of more efficient control of unusual operating conditions or modes of operation. A cooling of the exhaust gases 6 of the gas turbine system 1 by admixing cold supply air can, for example, to avoid temperature peaks, in the event of an unexpected failure of steam consumers, for faster cooling of the gas turbine system before revisions and the like. Like. be appropriate.

LIST OF REFERENCE NUMBERS

11

Gasturbinenanlage (bestehend aus Gas turbine plant (consisting of

22

, .

33

, .

44

)
)

22

Verdichter
compressor

33

Brennkammer
combustion chamber

44

Gasturbine
gas turbine

55

Generator
generator

66

Abgas, Abgasleitung
Exhaust gas, exhaust pipe

77

Abhitzekessel
waste heat boiler

88th

(gemeinsame) Welle
(common) wave

99

Ansaugluftleitung
intake air line

1010

Verbrennungsluft
combustion air

1111

Brennstoffleitung (für Brennkammer Fuel line (for combustion chamber

33

)
)

1212

Heissgas
hot gas

1414

Dampferzeugungseinrichtung
Steam generator

1515

(konventioneller) Dampferzeuger
(conventional) steam generator

1616

Dampfnetz
steam power

1717

Dampfsammelschiene
Steam main

1818

Dampfverbraucher
steam consumer

1919

Dampfturbinenanlage
steam turbine plant

2020

verfahrenstechnischer Prozess
process engineering process

2121

Reduzierstation
Reducing

2424

Hochdruckeconomizer I
High pressure economizer I

2525

Hochdruckeconomizer II
High pressure economizer II

2626

Hochdruckeconomizer III
High pressure economizer III

2727

Hochdruckdampftrommel
High-pressure steam drum

2828

Hochdruckverdampfer
High pressure evaporator

2929

Hochdrucküberhitzer
High-pressure superheater

3030

Hochdruckfrischdampfleitung
High-pressure steam line

3232

Mitteldruckeconomizer I
Medium pressure economizer I

3333

Mitteldruckeconomizer II
Medium pressure economizer II

3434

Mitteldruckdampftrommel
Medium pressure steam drum

3535

Mitteldruckverdampfer
Medium-pressure evaporator

3636

Mitteldrucküberhitzer
Medium pressure superheater

3737

Mitteldruckfrischdampfleitung
Medium pressure steam line

3939

Niederdruckeconomizer
Niederdruckeconomizer

4040

Niederdruckdampftrommel
Low-pressure steam drum

4141

Niederdruckverdampfer
Low-pressure evaporator

4242

Niederdruckfrischdampfleitung
Low-pressure steam line

4343

Kamin
stack

4444

Zusatzfeuerung
supplementary firing

4545

Brennstoffleitung (für Zusatzfeuerung Fuel line (for additional firing

4545

)
)

4646

Frischlüfter
a Niederdruckdampfsystem (6 bar)
b Mitteldruckdampfsystem (20 bar)
c Mitteldruckdampfsystem (60 bar)
d Mitteldruckdampfsystem (100 bar)
e Hochdruckdampfsystem (160 bar)
k Kondensatsystem
Aeration
a low pressure steam system (6 bar)
b Medium pressure steam system (20 bar)
c medium pressure steam system (60 bar)
d medium pressure steam system (100 bar)
e high pressure steam system (160 bar)
k condensate system

Claims

1. A method for retrofitting a steam system which has at least one steam generating device ( 14 ) and at least one steam consumer ( 18 ), characterized in that at least one gas turbine system ( 1 ) is retrofitted, the exhaust gas ( 6 ) in at least one waste heat boiler ( 7 ) is used for steam generation, the at least one waste heat boiler ( 7 ) being provided with additional firing ( 44 ) which allows the steam parameters of the waste heat boiler ( 7 ) to be adapted to the parameters in the steam system.

2. The method according to claim 1, characterized in that the at least one gas turbine system ( 1 ) with waste heat boiler ( 7 ) replaces the existing steam generating device ( 14 ) at least partially in terms of performance.

3. The method according to any one of claims 1 or 2, characterized in that the existing steam system has a plurality of pressure steam systems (a to e), and that in particular up to 6 pressure levels are provided and pressures up to 120 ( 160 ) bar can occur ,

4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the existing steam consumer ( 18 ) is a steam turbine system ( 19 ), or a process engineering process ( 20 ).

5. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the additional firing ( 44 ) is arranged in the flow direction of the exhaust gas ( 6 ) of the gas turbine system ( 1 ) in front of the waste heat boiler ( 7 ) and / or within the waste heat boiler ( 7 ).

6. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the batch firing ( 44 ) of the at least one waste heat boiler ( 7 ) with a fresh fan ( 46 ) will hen verses.

7. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the auxiliary firing ( 44 ) is arranged outside the exhaust gas flow ( 6 ), has a fresh fan ( 46 ), and the flue gas of the auxiliary firing ( 44 ) with the exhaust gas ( 6 ) Gas turbine system ( 1 ) is mixed.

8. The method according to claim 7, characterized in that the mixture of the Abga ses ( 6 ) of the gas turbine system ( 1 ) and the flue gas of the additional combustion ( 44 ) in the flow direction of the exhaust gas ( 6 ) of the gas turbine system ( 1 ) in front of the waste heat boiler ( 7 ) and / or within the waste heat boiler ( 7 ).

9. Use of at least one gas turbine system ( 1 ) for retrofitting a steam system which has at least one steam generating device ( 14 ) and at least one steam consumer ( 18 ), the exhaust gas ( 6 ) of the at least one gas turbine system ( 1 ) in at least one waste heat boiler ( 7 ) is used to generate steam, and the waste heat boiler ( 7 ) is provided with additional firing ( 44 ), which allows the steam parameters of the waste heat boiler ( 7 ) to be adapted to the parameters in the steam system.

10. Use of at least one gas turbine system ( 1 ) according to claim 9, characterized in that the gas turbine system ( 1 ) with waste heat boiler ( 7 ) replaces the steam generating device ( 14 ) at least partially in terms of performance, and that it is the steam consumer ( 18 ) a steam turbine system ( 19 ) or a process engineering process ( 20 ).

11. Use of at least one gas turbine system ( 1 ) according to one of claims 9 or 10, characterized in that the additional firing ( 44 ) of the at least one Abhit zekessel ( 7 ) is provided with a fresh fan ( 46 ).