DE10236501A1

DE10236501A1 - Startverfahren für eine Kraftwerksanlage

Info

Publication number: DE10236501A1
Application number: DE10236501A
Authority: DE
Inventors: Velimir Bakran; Hermann Engesser; Peter Keller-Sornig; Ilja Tuschy
Original assignee: Alstom Schweiz AG
Current assignee: GE Vernova GmbH
Priority date: 2001-08-17
Filing date: 2002-08-09
Publication date: 2003-04-03
Also published as: US20030033814A1; US6715296B2

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Starten einer Kraftwerksanlage (1), insbesondere einer Gasspeicherkraftanlage, mit folgenden Schritten: DOLLAR A S1: Zünden einer Hilfsbrennkammer (19), DOLLAR A S2: Betreiben der Hilfsbrennkammer (19), derart, dass das damit erhitzte und in einen ersten Strömungspfad (13) eingeführte Gas eine Temperatur aufweist, die unterhalb einer Selbstentzündungstemperatur eines zum Starten einer Hauptbrennkammer (5) dieser zugeführten Brennstoff-Oxidator-Gasgemischs liegt, DOLLAR A S3: Betreiben der Hilfsbrennkammer (19) gemäß Schritt S2, solange, bis ein Rekuperator (12) eine vorbestimmte Vorwärmtemperatur aufweist, DOLLAR A S4: Starten einer Turbine (3) und Zünden der Hauptbrennkammer (5).

Description

Technisches Gebiet

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Starten einer Kraftwerksanlage mit wenigstens einer Turbogruppe und einem Rekuperator.

Stand der Technik

Eine Kraftwerksanlage umfaßt üblicherweise eine Turbogruppe mit wenigstens einer Turbine und mit wenigstens einer Hauptbrennkammer, der wenigstens ein Brenner zugeordnet ist und die stromauf der Turbine angeordnet ist und im Betrieb Heißgase erzeugt, mit denen die Turbine beaufschlagt wird. Mit dieser Turbogruppe kann ein Generator zur Stromerzeugung antriebsverbunden sein. Mit Hilfe eines Rekuperators, der einerseits in einem Abgas von der Turbogruppe abführenden ersten Strömungspfad und andererseits in einem Frischgas zur Turbogruppe hinführenden zweiten Strömungspfad angeordnet ist, wird im Normalbetrieb den Abgasen Wärme entzogen, um damit die Frischgase vorzuheizen. Zur Wirkungsgradsteigerung kann in dem die Abgase führenden ersten Strömungspfad im Inneren des Rekuperators außerdem eine Zusatzbefeuerungseinrichtung angeordnet sein, mit der das Temperaturniveau der vorgeheizten, der Turbogruppe zugeführten Frischgase zusätzlich erhöht werden kann.
Die Kraftwerksanlage kann bei Zeiten geringen Strombedarfs, z. B. nachts oder wochenends, oder für Wartungszwecke abgeschaltet werden. Hierdurch kühlen insbesondere die Turbogruppe und der Rekuperator mehr oder weniger ab. Dabei kühlt der Rekuperator in der Regel schneller ab als die Komponenten der Turbogruppe. Damit die Kraftwerksanlage bzw. die jeweilige Turbogruppe möglichst rasch ihre volle Leistung entfalten kann, ist es zweckmäßig, für einen Start der Anlage den Rekuperator vorzuwärmen. Insbesondere im Hinblick auf Gasspeicherkraftanlagen innerhalb eines sogenannten "Compressed-Air-Energy- Storage-Systems", kurz CAES-System, kommt es relativ häufig zu Startvorgängen. Denn die Grundidee eines CAES-Systems wird darin gesehen, überschüssige Energie, die von permanent betriebenen Kraftwerksanlagen während der Grundlastzeiten erzeugt wird, zu speichern und später etwa zur Spitzenlasterzeugung zu nutzen. Erreicht wird dies dadurch, dass mit Hilfe der überschüssigen Energie Luft oder ein anderes Gas unter einem relativ hohen Druck in einen Speicher gepumpt wird, aus dem die Luft bzw. das Gas bei Bedarf zur Stromerzeugung entnommen werden kann. Das bedeutet, dass die Energie in Form von potentieller Energie abrufbar bevorratet wird. Als Speicher dienen beispielsweise ausgediente Kohle- oder Salzbergwerke.
Für die Wirtschaftlichkeit von Kraftwerksanlagen, insbesondere von Gasspeicherkraftanlagen, ist daher die Verkürzung der Startprozedur von erheblichem Interesse.
Eine wichtige Maßnahme zur Verkürzung der Startprozedur wird im Vorwärmen des Rekuperators gesehen. Dabei ist es grundsätzlich möglich, den Rekuperator durch Inbetriebnahme der üblicherweise im Rekuperator angeordneten Zusatzbefeuerungseinrichtung vorzuwärmen. Hierbei kann es jedoch im Rekuperator, insbesondere bei der Zusatzbefeuerungseinrichtung, lokal zu heißen Zonen oder Stellen kommen, deren Temperatur oberhalb einer Selbstentzündungstemperatur eines Brennstoff-Oxidator-Gemischs liegt, das zum Starten der Turbogruppe der Hauptbrennkammer zur Verbrennung zugeführt wird. Derartige heiße Zonen oder Stellen sind dann von Nachteil, wenn bei vorgewärmtem Rekuperator ein Versuch zum Zünden der Hauptbrennkammer fehlschlägt, da dann das brennbare Brennstoff-Oxidator-Gemisch mit diesen heißen Zonen oder Stellen in Kontakt kommt und sich dort in unerwünschter Weise entzünden kann.

Darstellung der Erfindung

Hier will die Erfindung Abhilfe schaffen. Die Erfindung, wie sie in den Ansprüchen gekennzeichnet ist, beschäftigt sich mit dem Problem, für eine Kraftwerksanlage mit Turbogruppe und Rekuperator einen Weg aufzuzeigen, der ein verkürztes Startverfahren ermöglicht, bei dem der Rekuperator vorgewärmt wird, ohne dass dabei die Gefahr von kritischen, lokalen Hitzestellen im Rekuperator entsteht.

Dieses Problem wird durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.

Die vorliegende Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, den Rekuperator mit Hilfe einer Hilfsbrennkammer vorzuwärmen, der wenigstens ein Brenner zugeordnet ist und die außerhalb des ersten Strömungspfads, also insbesondere außerhalb des Rekuperators, angeordnet ist. Durch diese Maßnahme kann besonders einfach gewährleistet werden, dass im ersten und/oder im zweiten Strömungspfad und somit im Rekuperator an keiner Stelle die kritische Selbstentzündungstemperatur des Brennstoff-Oxidator-Gemischs erreicht wird. Die Erfindung ermöglicht es somit, für den Fall, dass ein Zündversuch der Hauptbrennkammer scheitert, die Gefahr einer unerwünschten Selbstentzündung des Brennstoff-Oxidator-Gemischs im Gesamtsystem zu reduzieren bzw. zu vermeiden.

Da die zum Vorwärmen des Rekuperators verwendete Hilfsbrennkammer außerhalb des ersten Strömungspfades angeordnet ist, kann die Temperatur im ersten Strömungspfad bzw. im Rekuperator an keiner Stelle höher als diejenige Temperatur sein, die das von der Hilfsbrennkammer erzeugte und in den ersten Strömungspfad eingespeiste Gas besitzt, wobei diese Temperatur relativ leicht kontrollierbar ist. Insbesondere ist es bei dieser extern angeordneten Hilfsbrennkammer unerheblich, ob darin lokal die kritische Selbstentzündungstemperatur überschritten wird oder nicht, da die externe Hilfsbrennkammer auch bei einer Fehlzündung der Hauptbrennkammer nicht mit dem explosiven Brennstoff-Oxidator-Gemisch in Kontakt kommen kann. Es kann sogar zweckmäßig sein, mit Hilfe der Zusatzbefeuerungseinrichtung zunächst Heizgase zu erzeugen, deren Temperatur oberhalb der kritischen Selbstentzündungstemperatur liegt, wobei vor der Einspeisung in den ersten Strömungspfad entsprechende Mengen an kalten Gasen zugemischt werden, um die Temperatur des letztlich dem ersten Strömungspfad zugeführten Gasgemischs unter die kritische Selbstentzündungstemperatur abzusenken. Vorzugsweise erfolgt diese Zumischung von kaltem Gas bereits innerhalb der Hilfsbrennkammer, beispielsweise durch eine entsprechende Sekundärgasversorgung.

Entsprechend einer bevorzugten Ausführungsform kann beim Vorwärmen des Rekuperators der zweite Strömungspfad mit einer den Rekuperator durchströmenden Frischgasströmung beaufschlagt werden, derart, dass sich im Rekuperator eine vorbestimmte Temperaturverteilung ausbildet. Durch diese Vorgehensweise kann am Rekuperator eine Temperaturverteilung eingeregelt werden, die im wesentlichen derjenigen Temperaturverteilung entspricht, die sich nach dem Start der Turbogruppe im Nennbetrieb der Kraftwerksanlage im Rekuperator einstellt. Diese Maßnahme verhindert somit Beschädigungen von Komponenten des Rekuperators aufgrund thermischer Fehlbelastungen.

Bei einer zweckmäßigen Ausgestaltung kann diese Frischgasströmung stromab des Rekuperators dem zweiten Strömungspfad entnommen und über eine die Turbogruppe umgehende erste Umgehungsleitung stromauf des Rekuperators in den ersten Strömungspfad eingeleitet werden. Durch diese Maßnahme kann der Rekuperator unabhängig von der Turbogruppe erwärmt werden.

Von besonderem Vorteil ist eine Ausführungsform, bei der die zur Beaufschlagung des Rekuperators verwendete Frischgasströmung zum Spülen der Turbogruppe verwendet wird. Durch diese Maßnahme kann zum einen auch die Turbogruppe vorgewärmt werden, da die zugeführte Frischgasströmung im Rekuperator vorgewärmt wird. Zum anderen erfolgt dadurch auch eine permanente Spülung der Turbogruppe, insbesondere der Hauptbrennkammer, so dass auch hier vor dem Zündvorgang ein separater Spülvorgang entfallen kann.

Entsprechend einer besonders vorteilhaften Ausführungsform kann die Kraftwerksanlage als Gasspeicherkraftanlage mit Gasspeicher ausgebildet sein, wobei die zur Beaufschlagung des Rekuperators und/oder zum Spülen der Zusatzbefeuerungseinrichtung und/oder zum Spülen der Turbogruppe, insbesondere der Hauptbrennkammer, verwendete Frischgasströmung durch Frischgasentnahme aus dem Gasspeicher erzeugt wird. Durch diese Vorgehensweise wird somit die ohnehin gespeicherte Energie zur Erzeugung der erforderlichen Frischgasströmung verwendet, so dass zusätzliche Komponenten zur Bereitstellung des Gases entfallen.

Da die Hilfsbrennkammer entsprechend einer zweckmäßigen Ausführungsform vor dem Zünden der Hauptbrennkammer auf einen Minimalbetrieb heruntergefahren wird, kann das Vorwärmen des Rekuperators und insbesondere des gesamten gasführenden Systems auch bei einer Fehlzündung der Hauptbrennkammer aufrecht erhalten werden. Hierdurch können zeitliche Verzögerungen und Energieverluste aufgrund einer Fehlzündung der Hauptbrennkammer reduziert werden.

Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnung.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
Die einzige Fig. 1 zeigt eine schaltplanartige Prinzipdarstellung einer Kraftwerksanlage, für die das erfindungsgemäße Startverfahren vorgesehen ist.

Wege zur Ausführung der Erfindung

Entsprechend Fig. 1 weist eine Kraftwerksanlage 1 wenigstens eine Turbogruppe 2 auf, die eine Turbine 3, eine Zusatzturbine 4 und eine Hauptbrennkammer 5umfasst, der wenigstens ein nicht gezeigter Brenner zugeordnet ist. Die dargestellte Kraftwerksanlage 1 ist dabei als Gasspeicherkraftanlage ausgebildet, die einen Gasspeicher 6 aufweist. Die gezeigte Kraftwerksanlage 1 bildet somit einen Bestandteil eines CAES-Systems, wobei ein derartiges CAES-System üblicherweise mit Luft als Speichermedium arbeitet.
Die Turbine 3 ist der Hauptbrennkammer 5 nachgeschaltet. Im Unterschied dazu ist die Zusatzturbine 4 der Hauptbrennkammer 5 vorgeschaltet. Sofern die Zusatzturbine 4 ausschließlich mit Luft beaufschlagt wird, kann diese auch als Luftturbine bezeichnet werden. Die Turbine 3 ist mit der Zusatzturbine 4 über eine gemeinsame Welle 7 antriebsverbunden. Des weiteren sind die Turbine 3 und die Zusatzturbine 4 ebenfalls über die Antriebswelle 7 mit einem Generator 8 antriebsverbunden, der zur Stromerzeugung dient. Die Hauptbrennkammer 5 ist in einem internen Strömungspfad 9 der Turbogruppe 2 angeordnet, der einen Ausgang 10 der Zusatzturbine 4 mit einem Eingang 11 der Turbine 3 verbindet. Die Brennstoffversorgung der Hauptbrennkammer 5 erfolgt in üblicher Weise, so dass auf eine Darstellung entsprechender Komponenten dieser Brennstoffversorgung hier verzichtet worden ist.
Die Kraftwerksanlage 1 umfasst außerdem einen der Turbogruppe 2 zugeordneten Rekuperator 12, der zum einen in einem ersten Strömungspfad 13 angeordnet ist, der die an einem Ausgang 14 der Turbine 3 austretenden Gase von der Turbine 3 abtransportiert und nach dem Rekuperator 12 bei 15 beispielsweise einer Abgasreinigungseinrichtung zuführt. Zum anderen ist der Rekuperator 12 in einem zweiten Strömungspfad 16 angeordnet, über den ein Eingang 17 der Zusatzturbine 4 mit Gas versorgt wird, wobei der zweite Strömungspfad 16 die Zusatzturbine 4 über den Rekuperator 12 mit dem Gasspeicher 6 verbindet. Der Rekuperator 12 arbeitet als Wärmeübertrager, wobei er im Normalbetrieb dem von der Turbine 3 stammenden Gas Wärme entzieht und diese dem für die Zusatzturbine 4 bestimmten Gas zuführt. Um das Temperaturniveau im Rekuperator 12 zu erhöhen, ist im Rekuperator 12 eine Zusatzbefeuerungseinrichtung 18 angeordnet, der wenigstens ein nicht gezeigter Brenner zugeordnet sein kann und mit der die Temperatur des von der Turbine 3 stammenden Gases erhöht werden kann. Durch den Betrieb des Rekuperators 12 erhöht sich dann auch die Temperatur des der Zusatzturbine 4 zugeführten Gases. Auch hier ist zur Wahrung der Übersichtlichkeit eine Brennstoffversorgung für die Zusatzbefeuerungseinrichtung 18 nicht dargestellt.
Erfindungsgemäß besitzt die Kraftwerksanlage 1 außerdem eine Hilfsbrennkammer 19, der wenigstens ein nicht gezeigter Brenner zugeordnet ist und die außerhalb der Strömungspfade 9, 13, 16 der Turbogruppe 2 angeordnet ist. Die Hilfsbrennkammer 19 ist ausgangsseitig über eine Zuführungsleitung 20 stromauf des Rekuperators 12 bzw. stromauf oder stromab der Zusatzbefeuerungseinrichtung 18 an den ersten Strömungspfad 13 angeschlossen. Ebenso ist es möglich, die Zuführungsleitung 20 innerhalb des Rekuperators 12 stromauf der Zusatzbefeuerungseinrichtung 18 an den ersten Strömungspfad 13 anzuschließen. Eingangsseitig ist die Hilfsbrennkammer 19 mit der Ausgangsseite eines Hilfsgebläses oder Hilfskompressors 21 verbunden, dessen Eingangsseite über eine Leitung 22 z. B. mit der Umgebung 23 verbunden ist.
Eine erste Umgehungsleitung 24 verbindet stromab des Rekuperators 12 den zweiten Strömungspfad 16 mit dem ersten Strömungspfad 13 stromauf des Rekuperators 12. Eine zweite Umgehungsleitung 25 verbindet den zweiten Strömungspfad 16 stromab des Rekuperators 12 mit dem internen Strömungspfad 9 stromauf der Hauptbrennkammer 5. Mit Hilfe von Ventilen 26, 27, 28 und 29 können die Umgehungsleitungen 24 und 25 aktiviert und deaktiviert werden.
Darüber hinaus kann ein Zusatzgebläse 30 vorgesehen sein, das stromauf des Rekuperators 12 an den ersten Strömungspfad 13 angeschlossen ist. Dieses Zusatzgebläse 30 kann über eine entsprechende Leitung 31 ebenfalls aus der Umgebung 23 Luft ansaugen.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Starten dieser Kraftwerksanlage 1 arbeitet wie folgt:
Nach einem Stillstand der Kraftwerksanlage 1, also insbesondere nach einem Abschalten der Hauptbrennkammer 5 und - soweit vorhanden - der Zusatzbefeuerungseinrichtung 18, soll die Kraftwerksanlage 1 wieder gestartet werden, um beispielsweise für Spitzenlastzeiten einen erhöhten Strombedarf abdecken zu können. Zunächst wird hierzu die Hilfsbrennkammer 19 gespült, indem das Hilfsgebläse 21 entsprechend aktiviert wird. Ein Spülvorgang vor dem Zünden eines Brenners ist erforderlich, um eine unkontrollierte Verbrennung oder Explosion eines Brennstoff-Oxidator-Gemischs zu verhindern, das sich während des Stillstands der Anlage im System, insbesondere im jeweiligen Brenner, z. B. durch Leckagen angesammelt hat. Dabei kann es durchaus zweckmäßig sein, vor dem Zünden der Hilfsbrennkammer 19 das komplette gasführende System, insbesondere die Hauptbrennkammer 5 bzw. die komplette Turbogruppe 2 und die Zusatzbefeuerungseinrichtung 18 bzw. den kompletten Rekuperator 12 zu spülen. Zum Spülen der Turbogruppe 2 bzw. deren Komponenten, nämlich Turbine 3, Zusatzturbine 4 und Hauptbrennkammer 5, kann beispielsweise eine Frischgasströmung über den zweiten Strömungspfad 16 zugeführt werden. Diese Frischgasströmung kann beispielsweise durch eine entsprechende Entnahme aus dem Gasspeicher 6 erzeugt werden. Über den ersten Strömungspfad 13 kann dann auch der Rekuperator 12 einschließlich der Zusatzbefeuerungseinrichtung 18 gespült werden. Zum Spülen des Rekuperators 12, bzw. der Zusatzbefeuerungseinrichtungs 18 kann zusätzlich oder alternativ auch das Zusatzgebläse 30 entsprechend aktiviert werden.
Nach dem Spülen der Hilfsbrennkammer 19 und der anderen gasführenden Komponenten der Kraftwerksanlage 1 wird die Hilfsbrennkammer 19 gezündet. Anschließend wird die Hilfsbrennkammer 19 so betrieben, dass das damit erhitzte und in den ersten Strömungspfad 13 eingeleitete Gas eine vorbestimmte Temperatur aufweist, wobei diese Temperatur unterhalb einer Selbstentzündungstemperatur des Brennstoff-Oxidator-Gemischs liegt, das zum Starten der Hauptbrennkammer 5 zugeführt wird. Da diese heißen Abgase der Hilfsbrennkammer 19 den Rekuperator 12 einschließlich der Zusatzbefeuerungseinrichtung 18 durchströmen, kann dadurch der Rekuperator 12 inklusive Zusatzbefeuerungseinrichtung 18 vorgewärmt werden. Die Hilfsbrennkammer 19 wird dann solange zur Erzeugung des gewünschten Heizgases betrieben, bis der Rekuperator 12 einschließlich der darin angeordneten Zusatzbefeuerungseinrichtung 18 eine vorbestimmte Vorwärmtemperatur erreichen. Da die Temperatur der von der Hilfsbrennkammer 19 erzeugten und in den ersten Strömungspfad 13 eingeleiteten Heizgase unterhalb der Selbstentzündungstemperatur liegt, können auch die einzelnen Komponenten des Rekuperators 12 nur bis zu Temperaturen erwärmt werden, die jedenfalls unterhalb dieser Selbstentzündungstemperatur liegen.
Beim Vorwärmen des Rekuperators 12 kann durch eine entsprechende Entnahme aus dem Gasspeicher 6 eine Frischgasströmung erzeugt werden, die den Rekuperator 12 im zweiten Strömungspfad 16 durchströmt. Hierdurch wird erreicht, dass sich beim Vorwärmen des Rekuperators 12 im Rekuperator 12 ein vorbestimmtes Temperaturprofil aufbauen kann, das die Gefahr von Beschädigungen aufgrund unerwünschter thermischer Spannungen reduziert. Diese Frischgasströmung kann stromab des Rekuperators 12 durch die erste Umgehungsleitung 24 und/oder durch die Turbogruppe 2 in den ersten Strömungspfad 13 gelangen und über diesen wieder durch den Rekuperator 12 hindurchströmen. Hierdurch wird die dem Rekuperator 12 bei der ersten Durchströmung entnommene Wärme bei der zweiten Durchströmung mehr oder weniger wieder zugeführt.
Wenn nur der Rekuperator 12 einschließlich der darin enthaltenen Zusatzbefeuerungseinrichtung 18 vorgewärmt werden sollen, werden die Ventile 26 und 27 so geschaltet, dass die genannte Frischgasströmung durch die erste Umgehungsleitung 24 die Turbogruppe 2 umgeht. Eine derartige Strömungsführung kann beispielsweise dann zweckmäßig sein, wenn die Turbogruppe 2 bereits eine für den Start geeignete Temperatur aufweist.
Wenn auch die Turbogruppe 2 bzw. deren Komponenten 3, 4, 5 vorgewärmt werden sollen, wird durch eine entsprechende Stellung der Ventile 26, 27 und 29 die erste Umgehungsleitung 24 ganz oder teilweise deaktiviert, so dass die aus dem Rekuperator austretende, erwärmte Frischgasströmung über den zweiten Strömungspfad 16 zur Turbogruppe 2 gelangt. Dabei kann über eine entsprechende Betätigung der Ventile 28 und 29 über die zweite Umgehungsleitung 25 die Strömungsführung auch so gewählt sein, dass die Zusatzturbine 4 umgangen wird. Bei dieser Strömungsführung wird eine Spülung der vom erwärmten Frischgas durchströmten Komponenten 3, 4, 5 erreicht, die während des Vorwärmvorgangs permanent erfolgt. Dementsprechend kann auch hier eine separate Spülung beim Zünden der Hauptbrennkammer 5 entfallen.
Wenn nach dem Vorwärmen der Rekuperator 12 und gegebenenfalls die Turbogruppe 2 die vorbestimmte Vorwärmtemperatur bzw. eine vorbestimmte Temperaturverteilung erreicht haben, erfolgt die Startfreigabe für die Turbogruppe 2. Zunächst wird die Hilfsbrennkammer 19 noch nicht ausgeschaltet, sondern lediglich auf einen Minimalbetrieb heruntergefahren. Sofern die Hauptbrennkammer 5 und die Zusatzbefeuerungseinrichtung 18 nicht bereits während des Vorwärmvorgangs (permanent) gespült wurden, wird noch ein zusätzlicher Spülvorgang zum Spülen der Hauptbrennkammer 5 und der Zusatzbefeuerungseinrichtung 18 durchgeführt. Wenn Hauptbrennkammer 5 und Zusatzbefeuerungseinrichtung 18 gespült sind, wird die Hauptbrennkammer 5 gezündet. Falls dieser Zündvorgang fehlschlägt, tritt aus der Hauptbrennkammer 5 ein zündfähiges Brennstoff-Oxidator-Gemisch aus, das über den ersten Strömungspfad 13 auch zum Rekuperator 12 gelangt und diesen sowie die Zusatzbefeuerungseinrichtung 18 durchströmt. Da jedoch die Vorwärmtemperatur wie oben beschrieben sicher unterhalb der Selbstentzündungstemperatur dieses Brennstoff-Oxidator-Gemischs liegt, kommt es dabei nicht zu einer Selbstentzündung. Da die Hilfsbrennkammer 19 außerhalb der Strömungspfade 9, 13, 16 der Turbogruppe 2 angeordnet ist, kann dieses Brennstoff-Oxidator-Gemisch auch nicht mit den heißen Zonen der Hilfsbrennkammer 19 in Kontakt kommen, deren Temperatur durchaus größer als die Selbstentzündungstemperatur des Brennstoff-Oxidator-Gemischs sein kann.
Nach erfolgreicher Zündung der Hauptbrennkammer 5, wird die Hilfsbrennkammer 19 ausgeschaltet. Das Hochfahren der Turbine 3 bzw. der Turbinen 3 und 4 sowie deren Synchronisation erfolgt dann in üblicher Weise und muß daher nicht näher erläutert werden.
Nach dem erfolgreichen Zünden der Hauptbrennkammer 5 wird die Zusatzbefeuerungseinrichtung 18 gezündet, um das Temperaturniveau des der Turbogruppe 2 zugeführten Frischgases zu erhöhen.
Obwohl bei der hier beschriebenen bevorzugten Ausführungsform die Kraftwerksanlage 1 als Gasspeicherkraftanlage ausgebildet ist, kann das erfindungsgemäße Startverfahren grundsätzlich auch bei einer herkömmlich ausgebildeten Kraftwerksanlage angewandt werden, wobei die Turbogruppe 2 dieser Kraftwerksanlage dann anstelle der Zusatzturbine 4 einen mit der Turbine 3 antriebsverbundenen Verdichter aufweist. Da durch das erfindungsgemäße Startverfahren das Startverhalten der Kraftwerksanlage 1 verbessert werden kann, eignet sich die Erfindung jedoch in besonderer Weise zur Anwendung bei einer Gasspeicherkraftanlage. Denn während eine herkömmliche Kraftwerksanlage relativ selten gestartet werden muss, kommt es entsprechend dem Grundgedanken eines CAES-Systems bei einer Gasspeicherkraftanlage relativ häufig, insbesondere täglich, zu einem Startvorgang, um so die Spitzenlasten des Strombedarfs zu bedienen. Ein verbessertes, insbesondere verkürztes, Startverhalten ist daher bei Gasspeicherkraftanlagen von besonderem Nutzen. Bezugszeichenliste 1 Kraftwerksanlage
2 Turbogruppe
3 Turbine
4 Zusatzturbine
5 Hauptbrennkammer
6 Gasspeicher
7 Antriebswelle
8 Generator
9 interner Strömungspfad
10 Ausgang von 4
11 Eingang von 3
12 Rekuperator
13 erster Strömungspfad
14 Ausgang von 3
15 Gasreinigungseinrichtung
16 zweiter Strömungspfad
17 Eingang von 4
18 Zusatzbefeuerungseinrichtung
19 Hilfsbrennkammer
20 Zuführungsleitung
21 Hilfsgebläse
22 Leitung
23 Umgebung
24 erste Umgehungsleitung
25 zweite Umgehungsleitung
26 Ventil
27 Ventil
28 Ventil
29 Ventil
30 Zusatzgebläse
31 Leitung

Claims

1. Verfahren zum Starten einer Kraftwerksanlage (1), umfassend eine Turbogruppe (2) mit wenigstens einer Turbine (3) und einer Hauptbrennkammer (5), der wenigstens ein Brenner zugeordnet ist, einen Rekuperator (12), der einerseits in einem Abgas von der Turbogruppe (2) abführenden ersten Strömungspfad (13) und andererseits in einem Frischgas zur Turbogruppe (2) hinführenden zweiten Strömungspfad (16) angeordnet ist, und eine Hilfsbrennkammer (19), der wenigstens ein Brenner zugeordnet ist und die außerhalb des ersten Strömungspfads (13) angeordnet und ausgangsseitig am oder stromauf des Rekuperators (12) an den ersten Strömungspfad (13) angeschlossen ist, mit folgenden Schritten:
S1: Zünden der Hilfsbrennkammer (19),
S2: Betreiben der Hilfsbrennkammer (19), derart, dass das damit erhitzte und in den ersten Strömungspfad (13) eingeführte Gas eine Temperatur aufweist, die unterhalb einer Selbstentzündungstemperatur eines zum Starten der Hauptbrennkammer (5) dieser zugeführten Brennstoff-Oxidator-Gasgemischs liegt,
S3: Betreiben der Hilfsbrennkammer (19) gemäß Schritt S2, solange bis der Rekuperator (12) eine vorbestimmte Vorwärmtemperatur aufweist,
S4: Starten der Turbine (3) und Zünden der Hauptbrennkammer (5).

2. Startverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass beim Vorwärmen des Rekuperators (12) gemäß Schritt S3 der zweite Strömungspfad (16) mit einer den Rekuperator (12) durchströmenden Frischgasströmung beaufschlagt wird, derart, dass sich im Rekuperator (12) eine vorbestimmte Temperaturverteilung ausbildet.

3. Startverfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass diese Frischgasströmung stromab des Rekuperators (12) dem zweiten Strömungspfad (16) entnommen und über eine die Turbogruppe (2) umgehende erste Umgehungsleitung (24) stromauf des Rekuperators (12) in den ersten Strömungspfad (13) eingeleitet wird.

4. Startverfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zum Spülen der Turbogruppe (2) diese Frischgasströmung über den zweiten Strömungspfad (16) der Turbogruppe (2) zugeleitet wird.

5. Startverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zum Spülen der Hauptbrennkammer (5) diese mit einer Frischgasströmung beaufschlagt wird, die der Turbogruppe (2) über den zweiten Strömungspfad (16) zugeführt wird.

6. Startverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Hauptbrennkammer (5) vor dem Zünden der Hilfsbrennkammer (19) gespült wird.

7. Startverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass im ersten Strömungspfad (13) stromab der Hilfsbrennkammer (19) vor oder im Rekuperator (12) eine Zusatzbefeuerungseinrichtung (18) angeordnet ist, die vor dem Zünden der Hauptbrennkammer (5) gespült wird.

8. Startverfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Zusatzbefeuerungseinrichtung (18) erst nach einem erfolgreichen Zünden der Hauptbrennkammer (5) gezündet wird.

9. Startverfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Zusatzbefeuerungseinrichtung (18) vor dem Zünden der Hilfsbrennkammer (19) gespült wird.

10. Startverfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass zum Spülen der Zusatzbefeuerungseinrichtung (18) dieser mit einer Frischgasströmung beaufschlagt wird, die dem Rekuperator (12) über den ersten Strömungspfad (13) zugeführt wird.

11. Startverfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erzeugung der Frischgasströmung ein Zusatzgebläse (30) vorgesehen ist, das stromauf der Zusatzbefeuerungseinrichtung (18) an den ersten Strömungspfad (13) angeschlossen ist.

12. Startverfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Frischgasströmung zum Spülen der Zusatzbefeuerungseinrichtung (18) stromab des Rekuperators (12) dem zweiten Strömungspfad (16) entnommen und über eine die Turbogruppe (2) umgehende erste Umgehungsleitung (24) stromauf der Zusatzbefeuerungseinrichtung (18) in den ersten Strömungspfad (13) eingeleitet wird.

13. Startverfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass zum Spülen der Zusatzbefeuerungseinrichtung (18) die zum Spülen der Hauptbrennkammer (5) verwendete Frischgasströmung über den ersten Strömungspfad (13) von der Turbogruppe (2) zur Zusatzbefeuerungseinrichtung (18) geführt wird.

14. Startverfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftwerksanlage (1) als Gasspeicherkraftanlage mit Gasspeicher (6) ausgebildet ist, wobei die Frischgasströmung durch Frischgasentnahme aus dem Gasspeicher (6) erfolgt.

15. Startverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Hilfsbrennkammer (19) vor dem Zünden der Hauptbrennkammer (5) auf einen Minimalbetrieb heruntergefahren wird und erst nach einem erfolgreichen Zünden der Hauptbrennkammer (5) ausgeschaltet wird.