DE2842983A1

DE2842983A1 - Kombiniertes gas/dampfturbinenkraftwerk mit aufladekompressor

Info

Publication number: DE2842983A1
Application number: DE19782842983
Authority: DE
Inventors: Alfred Dipl Ing Schwarzenbach
Original assignee: BBC BROWN BOVERI and CIE; BBC Brown Boveri AG Switzerland
Current assignee: BBC BROWN BOVERI and CIE; BBC Brown Boveri AG Switzerland
Priority date: 1978-09-18
Filing date: 1978-10-02
Publication date: 1980-03-27
Also published as: CH635402A5

Description

Kombiniertes Gas/Dampfturbinenkraftwerk mit Aufladekompressor
Die vorliegende Erfindung betrifft ein kombiniertes Gas/Dampfturbinenkraftwerk nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Die Nennleistung von Gasturbinen bezieht sich im allgemeinen auf den ISO-Normzustand, d.h., auf einen Luftzustand und einer Temperatur von 15 0C und einem Umgebungsluftdruck von 1,013 bar.
Gewöhnlich sind aber die Luftdrücke am Aufstellungsort tiefer und die Lufttemperatur zum Zeitpunkt des höchsten Leistungsbedarfs liegt sehr oft über 150C. Damit verbunden ist also ein oft erheblicher Leistungsabfall der Gasturbine gegenüber dem Normzustand.
Gleiche Einschränkungen der Leistung und des Wirkungsgrades wie bei einfachen Gasturbinen treten auch bei kombinierten Gas/ Dampfturbinenkraftwerken auf. Bei dieser wird der Dampf für einen Dampfturbogenerator in einem von den Abgasen der Gasturbine befeuerten Abhitzekessel erzeugt.
Die Leistungsfähigkeit solcher Anlagen wird also aus diesen Gründen meist nicht voll ausgenützt. Um bei einer kombinierten Anlage eine möglichst hohe Gesamtleistung herauszuholen, ist eine maximale Leistungsausbeute der Gasturbine anzustreben. Denn vom Durchsatz der Gasturbine hängt die Dampfleistung des Abhitzekessels und damit die Leistung der Dampfturbine ab. Mit der im Patentanspruch 1 gekennzeichneten Erfindung wird diese Aufgabe auf wirtschaftliche Weise mit bewährten Komponenten gelöst.
Die Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben. In dieser stellen dar: Fig. 1 ein Diagramm, das den Leistungsabfall bei Abweichungen von ISO-Bedingungen veranschaulicht, Fig. 2 das Schema einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemässen Anlage, Fig. 3 eine wahlweise vorsehbare Ergänzung der Anlage nach Fig. 2, Fig. 4 das Schema einer weiteren Variante der kombinierten Kraftwerksanlage.
Das Diagramm der Fig. 1 zeigt den starken Wirkungsgradabfall eines kombinierten Gas /Dampfturbinenkraftwerks mit zunehmender Meereshöhe des Aufstellungsortes und der Umgebungstemperatur. Die Ordinate H bedeutet darin die Höhe des Aufstellungsortes über dem Meeresspiegel, t die Umgebungstemperatur. Schon bei einer Zunahme der Temperatur auf Meereshöhe 0 von 150C auf 21 C ergibt sich ein Wirkungsgradverlust von 4ß.
Bei der gleichen Temperatur verliert die Anlage auf 500 m über dem Meer schon ca 7 % an Wirkungsgrad.
In Fig. 2 bezeichnet 1 eine Gasturbinenanlage mit einem Verdichter 2, einer Brennkammer 3 und einer Gasturbine 4, die einen elektrischen Generator 5 antreibt. Die Abgase der Gasturbine 4 gelangen über eine Abgasleitung 6 in einen Abhitzekessel 7, der hier als Eindruckkessel ausgeführt ist und über eine Hauptdampfleitung 8 einen Dampfturbogenerator 9 speist, bestehend aus einer Dampfturbine 10 und einem Generator 11.
Aus einer Zwischenstufe der Turbine 10 wird über eine Zapfdampfleitung 12 Vorwärmedampf in einen Speisewassermischvorwärmer 13 geleitet, wo das Speisewasser vorgewärmt und entgast wird.
Der in der Endstufe der Turbine 10 entspannte Dampf gelangt über die Abdampfleitung 14 in den Hauptkondensator 15, von wo das Kondensat von einer Kondensatpumpe 17 über Kondensatleitungen 16 und 18 in den Mischvorwärmer 13 gefördert wird.
Aus letzterem wird das vorgewärmte und entgaste Speisewasser von einer Speisewasserpumpe 20 über Speisewasserleitungen 19 und 21 in den Kesseikreislauf zurückgeführt.
Von der Hauptdampfleitung 8 zweigt vor dem Eintritt in die Hochdruckstufe der Dampfturbine 10 eine Hilfsdampfleitung 22 ab, die eine Hilfsdamprturbine 23 speist. Deren Abdampf gelangt in einen Hilfskondensator 24 und das darin gebildete Kondensat über eine Kondensatleitung 25 in den Hauptkondensator 15.
Die Hilfsdampfturbine 23 bildet den Antrieb eines Aufladekompressors 26 geeigneter Bauart, der der Ansaugleitung 27 des Verdichters 2 vorgeschaltet ist. Die Hilfsdampfturbine erlaubt den Antrieb des Aufladekompressors mit variabler Drehzahl und damit eine Anpassung der Gasturbinenleistung an den jeweiligen Bedarf, insbesondere zur Deckung von Lastspitzen.
Diese bei Bedarf möglichen Leistungssteigerungen der Anlage werden zwar mit einer Verschlechterung des Wirkungsgrades erkauft, doch spielt dies keine Rolle, da zur Deckung der Lastspitzen die Leistung entscheidend ist. Wegen der kurzen Spitzenlastzeiten, in der, auf den Tagesbedarf bezogen, sehr wenig Energie umgesetzt wird, ist diese Verschlechterung des Wirkungsgrades also belanglos.
Bei kombinierten Gas/Dampfturbinenkraftwerken ist dies, abgesehen von einer wirkungsgradmässig schlechten Zusatzfeuerung, die einzige Möglichkeit, Ueberlasten zu bewältigen, ohne die Gastubineneintrittstemperatur zu erhöhen. Damit erhöhen sich Lebensdauer und Zuverlässigkeit der Gasturbine.
Die Fig. 3 zeigt eine mit einer Zusatzfeuerung modifizierte Anlage nach Fig. 2, die im Falle höheren Grundleistungsbedarfs Anwendung finden kann. Die zusätzliche Wärmezufuhr erfolgt dabei durch einen Zusatzbrenner 28,der in die Abgasleitung 6 eingefügt werden kann, um bei Bedarf eine höhere Dampfleistung des Abhitzekessels 7 zw erzeugen.
Die in der Fig. 4 dargestellte Anlage ist in den Hauptteilen identisch mit der Variante nach Fig. 2. Der Unterschied besteht im Abhitzekessel, der als Zweidruckabhitzekessel 29 ausgeführt ist. Der in seinem Hochdruckteil erzeugte Dampf gelangt über eine Hochdruckdampfleitung 30 in die Hochdruckstufe der Dampfturbine 10, während der Niederdruckdampf über die Niederdruckdampfleitung 31 entweder über die HilSsdampfleitung 32 der Hiifsdampfturbine 23 zum Antrieb des Aufladekompressors 26 oder über die Niederdruckdampfleitung 33 einer Zwischenstufe der Dampfturbine 10 zugeführt werden kann. Auf diese Weise lässt sich die Regelung der Anlage verbessern. Ausserdem ist es damit möglich, bei guter Ausnutzung der Abgase im Abhitzekessel energiereicheren Frischdampf zu erzeugen.

Claims

Patentansprüche .4 Kombiniertes Gas/Dampfturbinenkraftwerk mit einem von den Abgasen der Gasturbine beheizbaren Abhitzekessel, der Dampf für die Dampfturbine liefert,sowie gegebenenfalls einer Zusatzfeuerung für den Abhitzekessel, dadurch gekennzeichnet, dass in der Ansaugleitung (27) vor dem Verdichter (2) der Gasturbine (4) ein Aufladekompressor (26) vorgesehen ist.
2. Gas/Dampfturbinenkraftwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zum Antrieb des Aufladekompressors (26) eine Hilfsdampfturbine (23) vorgesehen ist.
3. Gas/DampSturbinenkraftwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Hilfsdampfturbine aus dem als Eindruckkessel ausgeführten Abhitzekessel (7) mit Dampf von gleichem Zustand wie für die Dampfturbine (10) des Dampturbogenerators (9) gespeist wird.
4. Gas/Dampfturbinenkraftwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Abhitzekessel als Zweidruckabhitzekessel (29) mit einem Hochdruck- und einem Niederdruckteil ausgeführt ist und die Hilfsdampfturbine (23) aus dem Niederdruckteil gespeist wird.