DE4126037A1 - Gas- und dampfturbinenkraftwerk mit einem solar beheizten dampferzeuger - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Gas- und Dampfturbinenkraft­ werk mit einem an die Speisewasserversorgung des Dampfturbinen­ kraftwerks angeschlossenen solarbeheizten Dampferzeuger.

Durch die Zeitschrift BWK, Band 41 (1989), Nr. 6, Juni, Seite 288 ff, ist es durch den Aufsatz "194 MW Solarstrom mit Rinnen­ kollektoren" von M. Geyer und H. Klaiß bekannt, bei einem fos­ sil beheizten Dampfturbinenkraftwerk einen solar beheizten Dampferzeuger und Überhitzer an die Speisewasserversorgung des Dampfkraftwerks anzuschließen. Dort wird der solar erzeugte Dampf zusätzlich über einen fossil beheizten Überhitzer aufge­ heizt und sodann als Niederdruckdampf in eine separate Dampf­ turbine eingespeist, während der fossil erzeugte Dampf als Hochdruckdampf einer anderen Dampfturbine zugeleitet wird (vergleiche insbesondere Kreislaufdiagramm Bild 2b auf Seite 291). Es ist eine Eigenart dieser Schaltung, daß im solaren Dampfkreislauf nur Niederdruckdampf erzeugt wird, und daß somit der maximale Wirkungsgrad auf Seiten des solaren Dampf­ kreislaufs nur mäßig sein kann. Darüber hinaus ergibt sich bei verminderter solarer Heizleistung, dann wenn die Dampfmenge, die der Niederdruckdampfturbine im solaren Kreislauf zur Ver­ fügung gestellt wird, größenordnungsmäßig etwa 40% der Aus­ legungsmenge unterschreitet, ein überportional starker Wir­ kungsgradverlust im Bereich der Niederdruckdampfturbine. Schwankungen der Heizleistung im Bereich der solaren Dampfer­ zeugung um weit mehr als 50% kommen jedoch relativ häufig vor.

Durch die obengenannte Druckschrift ist es auf Seite 291 durch das Bild 2c auch bekannt, bei einem fossil beheizten Dampftur­ binenkraftwerk mit einer Hochdruck- und Niederdruckdampfturbine einen solar beheizten Dampferzeuger und Überhitzer am Speise­ wasserkreislauf des Dampfkraftwerks anzuschließen, um mit die­ sem Hochdruckdampf zu erzeugen. Bei dieser Schaltung sind der solar beheizte Dampferzeuger und der fossil beheizte Dampfer­ zeuger einander parallel geschaltet. Wenngleich bei dieser Kraftwerksschaltung bei voller solarer Leistung ein deutlich besserer Wirkungsgrad der solar zugeführten Heizleistung als bei der eingangs offenbarten Ausführungsform erreicht werden kann, so bleibt doch der Nachteil bestehen, daß bei nachlas­ sender solarer Heizleistung dem fossil erzeugten Hochdruck­ dampf solar erzeugter Hochdruckdampf geringerer Qualität bei­ gemischt wird. Bei nachlassender solarer Heizleistung läßt sich zwar eine gewisse Kompensation durch stärkeres Überhit­ zen des fossil erzeugten Hochdruckdampfes erreichen. Dieser Kompensation sind jedoch enge Grenzen gesetzt, weil fossil beheizte Dampferzeuger zur Erzielung eines größtmöglichen Wir­ kungsgrades ohnedies schon mit den materialbedingten höchst­ zulässigen Temperaturen gefahren werden. Beim Unterschreiten einer minimalen solaren Heizleistung, die bei etwa 70% der Nennleistung liegt, führt diese Schaltung zwangsweise zu einer nicht mehr kompensierbaren verminderten Dampfqualität sowohl im Hochdruck- als auch im Niederdrucksystem der Dampfturbine, die mit einem deutlichen Wirkungsgradverlust erkauft wird. Darüber hinaus ist die Gefahr einer vorzeitigen Auskondensa­ tion des Dampfes in der Turbine bei solchen Betriebszuständen nicht auszuschließen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Weg zu weisen, wie bei einem Gas- und Dampfturbinenkraftwerk zusätzlich sola­ re Heizleistung mit größtmöglichem Wirkungsgrad eingekoppelt werden kann, ohne daß sich der Wirkungsgrad des Kraftwerks allzusehr verschlechtert, wenn die solare Heizleistung stark abfällt. Zusätzlich soll unabhängig von der solaren Einstrah­ lung eine möglichst konstante elektrische Leistung ins Netz eingespeist werden können. Dabei soll aber die Lösung einen Weg weisen, der die Gefahr einer vorzeitigen Auskondensation des Dampfes in der Dampfturbine bei verminderter solarer Heiz­ leistung vermeidet.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den Ansprüchen 2 bis 10 zu entnehmen.

Erfindungsgemäß ist das Gas- und Dampfturbinenkraftwerk mit einer Hochdruck-, Mitteldruck- und Niederdruckdampfturbine mit einem an der Abgasleitung der Gasturbine angeschlossenen Ab­ hitzedampferzeuger und mit einer an der Speisewasserversorgung des Dampfturbinenkraftwerks angeschlossenen Anlage zur solaren Dampferzeugung mit einem Mitteldruckdampferzeuger ausgerüstet, dessen Dampfleitung an das Mitteldruckdampfsystem des Dampf­ turbinenkraftwerks angeschlossen ist. Hierdurch wird dafür ge­ sorgt, daß die Anforderungen an die Dampfqualität des Dampfes der Anlage zur solaren Dampferzeugung hinsichtlich Druck und Temperatur soweit angehoben sind, daß einerseits ein vertretba­ rer Wirkungsgrad erreicht wird und andererseits die geforderten Werte auch bei mittlerer solarer Heizleistung im wesentlichen ohne zusätzliche Maßnahmen erreicht werden können. Das hat zur Folge, daß der solar erzeugte Dampf bei normaler solarer Heiz­ leistung zusammen mit dem Abdampf der Hochdruckdampfturbine unmittelbar als Mitteldruckdampf genutzt werden kann. Darüber hinaus ist damit auch der Vorteil verbunden, daß bei geringerer solarer Heizleistung, bis hin zum völligen Versiegen derselben, das Gas- und Dampfturbinenkraftwerk über den vom Gasturbinen­ abgas geheizten Abhitzedampferzeuger mit voller Leistung und unveränderter Dampfqualität weiterbetrieben werden kann.

In weiterer zweckmäßiger Ausgestaltung der Erfindung kann die Dampfleitung der Anlage zur solaren Dampferzeugung an den Ein­ gang des Mitteldruckteils der Dampfturbine angeschlossen sein. Bei Einspeisung von solar erzeugten Dampf in die Mitteldruck­ dampfturbine kann die Leistung des Gasturbinenkraftwerks und folglich auch die Menge des im Abhitzedampferzeuger erzeugten Dampfes entsprechend zurückgefahren werden.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung kann dem Dampfaustritt der Hochdruckdampfturbine eine Rückschlagklappe zugeordnet sein. Dadurch wird eine Rückströmung bei voller so­ larer Heizleistung und zurückgenommener Gasturbinenleistung in die Hochdruckdampfturbine wirkungsvoll verhindert.

In besonders vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung kann die Dampfleitung der Anlage zur solaren Dampferzeugung an den Eingang der der Mitteldruckdampfturbine vorgeschalteten Zwi­ schenüberhitzerheizflächen des Abhitzedampferzeugers ange­ schlossen sein. Hierdurch wird es möglich, die Qualität des solar erzeugten Dampfes weitgehend unabhängig von Schwankungen der solaren Heizleistung durch zusätzliches Aufheizen im Ab­ hitzedampferzeuger auf einen höheren und relativ konstanten Wert zu bringen.

In besonders zweckmäßiger Weiterbildung der Erfindung können die Zwischenüberhitzerheizflächen des Abhitzedampferzeugers mit mindestens einem Einspritzkühler versehen sein. Durch diese Maßnahme wird erreicht, daß die Zwischenüberhitzerheiz­ flächen ausreichend groß dimensioniert werden können, um bei mäßiger solarer Heizleistung hinreichend überhitzten Mittel­ druckdampf liefern zu können. In Zeiten hoher solarer Heiz­ leistung können dann diese Überhitzerheizflächen durch Akti­ vierung des oder der Zwischenkühler gekühlt und auf diese Weise zusätzlich Mitteldruckdampf erzeugt werden.

Weitere Einzelheiten der Erfindung werden anhand von zwei in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispielen erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Gas- und Dampfturbinenkraftwerks mit einer direkt an der Mitteldruckdampfturbine angeschlossenen Anlage zur sola­ ren Dampferzeugung und

Fig. 2 eine schematische Darstellung eines anderen erfindungs­ gemäßen Gas- und Dampfturbinenkraftwerks mit einer an den Eingang der Zwischenüberhitzerheizflächen angeschlos­ senen Anlage zur solaren Dampferzeugung.

Die Fig. 1 zeigt in schematischer Darstellung ein erfindungs­ gemäßes Gas- und Dampfturbinenkraftwerk 1 bestehend aus einem Gasturbinenkraftwerk 2 sowie einem Dampfturbinenkraftwerk 4, welches einen an der Abgasleitung 6 des Gasturbinenkraftwerks 2 angeschlossenen Abhitzedampferzeuger 8 umfaßt und einer An­ ordnung 10 zur solaren Dampferzeugung, die an dem Dampfturbi­ nenkraftwerk 4 angeschlossen ist.

Das Gasturbinenkraftwerk 2 besteht aus einer Gasturbine 12, einem von der Gasturbine 12 angetriebenen Generator 14 und Luftverdichter 16 und einer zwischen Luftverdichter und Gas­ turbine geschalteten Brennkammer 18 mit Brennstoffleitung 20. Die Abgasleitung 6 des Gasturbinenkraftwerks ist an den Ab­ hitzedampferzeuger 8 des Dampfturbinenkraftwerks 4 angeschlos­ sen. Im Abhitzedampferzeuger 8 erkennt man in Strömungsrich­ tung des Gasturbinenabgases Hochdrucküberhitzerheizflächen 22, Hochdruckverdampferheizflächen 24, Hochdruckspeisewasservor­ wärmheizflächen 25, Niederdrucküberhitzerheizflächen 26, Nie­ derdruckverdampferheizflächen 28 und Speisewasservorwärmerheiz­ flächen 30.

Das Dampfturbinenkraftwerk 4 enthält eine Hochdruckdampfturbi­ ne 32, eine Mitteldruckdampfturbine 33 und eine Niederdruck­ dampfturbine 34, die beide gemeinsam einen Generator 36 an­ treiben. Die Niederdruckdampfturbine ist abdampfseitig an ei­ nen Kondensator 38 angeschlossen. Letzterem ist sekundärseitig ein hier nicht weiter dargestellter Kühlkreislauf zugeordnet. In der den Kondensator 38 verlassenden Kondensatleitung 45 sind eine Kondensatpumpe 46 in Serie zu den Speisewasservor­ wärmheizflächen 30 des Abhitzedampferzeugers 8 und einem Spei­ sewasserbehälter 48 geschaltet. An den Speisewasserbehälter 48 ist eine Niederdruckspeisewasserpumpe 50 angeschlossen. Diese versorgt das Wasser-Dampf-Trenngefäß 52 des Niederdruckver­ dampferkreislaufs 54 mit Speisewasser. Letzterer umfaßt eine am Wasser-Dampf-Trenngefäß 52 angeschlossene und in Serie zu den Niederdruckverdampferheizflächen 28 geschaltete Speisewas­ serumwälzpumpe 56. Die Niederdruckverdampferheizflächen 28 mün­ den dampfseitig wieder an das Wasser-Dampf-Trenngefäß 52. Was­ serseitig sind an dem Wasser-Dampf-Trenngefäß 52 des Nieder­ druckverdampferkreislaufs 54 außerdem die Niederdrucküberhit­ zerheizflächen 26 angeschlossen, die ihrerseits an den Eingang der Niederdruckdampfturbine 34 angeschlossen sind.

An den Speisewasserbehälter 48 ist außer der Niederdruckspei­ sewasserpumpe 50 auch eine Hochdruckspeisewasserpumpe 58 ange­ schlossen, die ihrerseits das Wasser-Dampf-Trenngefäß des Hochdruckverdampferkreislaufs 62 mit Speisewasser versorgt. Zwischen der Hochdruckspeisewasserpumpe 58 und dem Wasser- Dampf-Trenngefäß 60 sind die Hochdruckvorwärmheizflächen 25 geschaltet. Der Hochdruckverdampferkreislauf 62 umfaßt eine an das Wasser-Dampf-Trenngefäß 60 angeschlossene Speisewasser­ umwälzpumpe 64 mit hierzu in Serie geschalteten Hochdruckver­ dampferheizflächen 24, welche dampfseitig wiederum in das Was­ ser-Dampf-Trenngefäß 60 münden. Dampfseitig ist das Wasser- Dampf-Trenngefäß 60 des Hochdruckverdampferkreislaufs 62 über die Hochdrucküberhitzerheizflächen 22 an den Eingang der Hoch­ druckdampfturbine 32 angeschlossen. Letztere ist ausgangssei­ tig über eine Rückschlagarmatur 31 an den Eingang der Mittel­ druckdampfturbine 33 angeschlossen ist, die in Serie zur Nie­ derdruckdampfturbine 34 geschaltet ist. Außerdem ist die Nie­ derdruckdampfturbine 34 über eine Anzapfleitung 66 direkt mit einem Wärmetauscher 49 verbunden, der primärseitig in eine pa­ rallel zu den Speisewasservorwärmheizflächen 30 geschalteten Zweig 47 der Kondensatleitung 45 eingebaut ist. Der sekundär­ seitige Ausgang dieses Wärmetauschers ist über eine Wasserpum­ pe 43 mit dem Speisewasserbehälter 48 verbunden. Außerdem ist die an den Niederdrucküberhitzerheizflächen 26 zur Niederdruck­ dampfturbine 34 führende Niederdruckdampfleitung 67 mit einer Abzweigung 68 versehen, die über ein Drosselventil 69 in den Speisewasserbehälter 48 führt.

Die Anordnung 10 zur solaren Dampferzeugung umfaßt eine Viel­ zahl von Solarpanelen 70, vorzugsweise Rinnensolarkollektoren. Diese sind im Ausführungsbeispiel der Fig. 1 zu jeweils sechs Stück in Serie geschaltet. Diese Sechsergruppen 71, 72, 73, 74 sind parallel zueinander geschaltet. Die Solarpanele 70 werden von einem im Kreislauf geführten Wärmetransportmedium - vor­ zugsweise Thermoöl - durchströmt. Dieser Primärkreislauf 76 umfaßt in Strömungsrichtung hintereinandergeschaltet einen Dampfüberhitzer 78, einen Dampferzeuger 80, zwei in Serie ge­ schaltete Vorwärmer 82, 84, eine Primärkreisumwälzpumpe 86 und die parallel geschalteten Sechsergruppen 71, 72, 73, 74 der Solarpanele 70. Die beiden in Serie geschalteten Speisewasser­ vorwärmer 82, 84 sind sekundärseitig über eine Mitteldruck­ speisewasserpumpe 88 an den Speisewasserbehälter 48 des Dampf­ turbinenkraftwerks 4 angeschlossen. Ausgangsseitig sind sie sowohl im Primärkreislauf als auch im Sekundärkreislauf in Serie mit dem Dampferzeuger 80 und dem Dampfüberhitzer 78 ge­ schaltet. Der Dampfüberhitzer 78 ist ausgangsseitig direkt an den Eingang der Mitteldruckdampfturbine 33 angeschlossen. Parallel zu den Speisewasservorwärmern 82, 84 ist eine mit einer Umwälzpumpe 85 versehenen Rezirkulationsleitung 87 ge­ schaltet.

Beim Betrieb dieses Gas- und Dampfturbinenkraftwerks 1 mit einer vorgeschalteten Anordnung 10 zur solaren Dampferzeugung werden der Luftverdichter 16 und der Generator 14 von der Gasturbine 12 angetrieben. Der Luftverdichter drückt die Luft in die der Gasturbine vorgeschaltete Brennkammer 18, in der über die Brennstoffleitung 20 zugeführter Brennstoff, vorzugs­ weise Erdgas, mit der Verdichterluft verbrannt wird. Die so erzeugten heißen Verbrennungsabgase strömen durch die Gastur­ bine 12 und über die Gasturbine in die Abgasleitung 6 und in den Abhitzedampferzeuger 8 des Dampfturbinenkraftwerks 4. Im Abhitzedampferzeuger 8 geben die heißen Abgase der Gasturbine 12 ihre fühlbare Wärme an die diversen Heizflächen 22, 24, 25, 26, 28, 30 des Abhitzedampferzeugers 8 ab, bevor sie in hier nicht weiter dargestellter Weise ins Freie entlassen werden.

Zugleich wird vom Speisewasserbehälter 48 des Dampfturbinen­ kraftwerks Speisewasser über die Niederdruckspeisewasserpumpe 50 in das Wasser-Dampf-Trenngefäß 52 des Niederdruckverdampfer­ kreislaufs 54 gepumpt. Die wasserseitig an das Wasser-Dampf- Trenngefäß des Niederdruckverdampferkreislaufs 54 angeschlos­ sene Speisewasserumwälzpumpe 56 pumpt das Speisewasser durch die Niederdruckverdampferheizflächen 28 und von dort wiederum in das Wasser-Dampf-Trenngefäß 52 des Niederdruckverdampfer­ kreislaufs 54 zurück. Der sich im Wasser-Dampf-Trenngefäß des Niederdruckverdampferkreislaufs 54 ansammelnde Dampf strömt über die Niederdrucküberhitzerheizflächen in die Niederdruck­ dampfturbine 34.

Außerdem wird beim Betrieb über die Hochdruckspeisewasserpumpe 58 Speisewasser aus dem Speisewasserbehälter 48 über die Hoch­ druckvorwärmheizflächen 25 in das Wasser-Dampf-Trenngefäß 60 des Hochdruckverdampferkreislaufs 62 gepumpt. Von diesem Was­ ser- Dampf-Trenngefäß 60 wird wiederum das Speisewasser von der Speisewasserumwälzpumpe 64 durch die Hochdruckverdampfer­ heizflächen 24 und in das Wasser-Dampf-Trenngefäß 60 zurück­ gepumpt. Der sich im Wasser-Dampf-Trenngefäß ansammelnde Dampf gelangt über die Hochdrucküberhitzerheizflächen 22 in die Hochdruckdampfleitung 90 und in den Eingang der Hochdruckdampf­ turbine 32. Vom Ausgang der Hochdruckdampfturbine gelangt der Dampf über eine Rückschlagarmatur 31 in den Eingang der Mittel­ druckdampfturbine 33 und von dort direkt in die Niederdruck­ dampfturbine 34. Der Abdampf der Niederdruckdampfturbine ge­ langt über die Abdampfleitung 92 in den Kondensator 38 und wird dort kondensiert. Das Kondensat wird von der Kondensat­ pumpe 46 aus dem Kondensator in die Speisewasservorwärmheiz­ flächen 30 des Abhitzedampferzeugers 8 und von dort wiederum vorgewärmt in den Speisewasserbehälter 48 befördert.

An den Speisewasserbehälter 48 des Dampfturbinenkraftwerks 4 ist außerdem die weitere Mitteldruckspeisewasserpumpe 88 ange­ schlossen, die Speisewasser in die beiden Vorwärmer 82, 84 und von dort in den Dampferzeuger 80 und den Dampfüberhitzer 78 der Anordnung 10 zur solaren Dampferzeugung pumpt. Die beiden Vorwärmer 82, 84, der Dampferzeuger 80 und der Dampfüberhitzer 78 der Anordnung 10 zur solaren Dampferzeugung werden primär­ seitig von einem über die Umwälzpumpe 86 im Kreislauf gepump­ ten Wärmetransportmedium - vorzugsweise ein Thermoöl - durch­ strömt. Dieses wird in den Rinnen der Solarpanele 70 auf ca. 400°C aufgeheizt und gibt diese seine fühlbare Wärme zunächst in den Dampfüberhitzer 78, sodann in den Verdampfer 80 und schließlich in den beiden Speisewasservorwärmern 82, 84 an das Speisewasser bzw. den Dampf ab. Der den Dampfüberhitzer 78 verlassende Mitteldruckdampf gelangt über die Mitteldruckdampf­ leitung 90 als zusätzlicher Dampf direkt in den Eingang der Mitteldruckdampfturbine 32. Er ergänzt und/oder substituiert dort den im Abhitzedampferzeuger fossil erzeugten Mitteldruck­ dampf. Das hat zur Folge, daß die Gasturbinenleistung je nach solarer Heizleistung und Auslegung der Anlage bis auf einen Minimalwert, der bei etwa 40% der Gasturbinennennleistung liegt, zurückgenommen werden kann.

Weil aber die Kapazität der Speisewasservorwärmheizflächen 30 auf den reinen Gas- und Dampfturbinenbetrieb ausgelegt ist, ist eine zusätzliche Aufheizung von Speisewasser für die Anla­ ge 10 zur solaren Dampferzeugung erforderlich. Dies kann da­ durch geschehen, daß über die Anzapfleitung 66 weitgehend ent­ spannter Dampf aus der Niederdruckdampfturbine 34 als Heizme­ dium in den Wärmetauscher 49 geleitet wird und dort zusätzli­ ches, über den Zweig 47 der Kondensatleitung 45 in den Speise­ wasserbehälter 48 gepumptes Kondensat aufheizt. Aus dem glei­ chen Grund kann beim Betrieb der Anlage 10 zur solaren Dampf­ erzeugung auch Niederdruckdampf aus der Niederdruckdampflei­ tung 67 abgezweigt und über ein Drosselventil 69 und die Ab­ zweigung 68 direkt in den Speisewasserbehälter 48 eingeblasen werden.

Es ist nun aber eine Eigenart jeder solaren Energieerzeugung, daß die jeweils verfügbare solare Energie starken kurz- und langzeitigen Schwankungen unterworfen ist. Dies würde bei ei­ ner Anlage zur solaren Dampferzeugung zu entsprechenden kurz- und langfristigen Schwankungen der solar erzeugten Dampfmenge und Dampftemperatur führen. Dabei ist insbesondere die nach­ lassende Dampftemperatur bzw. Dampfqualität in hohem Maße un­ erwünscht, weil sie zu Auskondensationen in der Dampfturbine führen kann. Um dies zu verhindern, kann in der Anordnung 10 zur solaren Dampferzeugung eine Rezirkulationsleitung 87 vor­ gesehen sein, die die Mitteldruckspeisewasserleitung 98 am Aus­ gang des Speisewasservorwärmers 84 mit der Mitteldruckspeise­ wasserleitung am Eingang des solaren Speisewasservorwärmers 82 verbindet. In dieser Rezirkulationsleitung 87 befindet sich ei­ ne drehzahlgeregelte Umwälzpumpe 85. Die Drehzahl dieser Umwälz­ pumpe 85 wird von einem Regler 102 geregelt, der seine Steuer­ signale von einem Temperatursensor 104 an der Mitteldruckdampf­ leitung 96 der Anlage 10 zur solaren Dampferzeugung empfängt.

Hierdurch wird erreicht, daß bei nachlassender solarer Heizlei­ stung und sich dabei verringernder Dampftemperatur der Regler 102 über den Temperatursensor 104 an der Dampfleitung 96 der­ art beeinflußt wird, daß die Drehzahl der Umwälzpumpe 88 stei­ gert. Dies hat zur Folge, daß in den beiden Speisewasservorwär­ mern 82, 84 vermehrt vorgewärmtes Speisewasser, das mit fri­ schem Speisewasser vermischt ist, rezirkuliert. Das führt letztendlich dazu, daß bei nachlassender solarer Heizleistung innerhalb eines gewissen Regelbereichs die Temperatur bzw. Qualität des Dampfes, der dem Dampfturbinenkraftwerk 4 zuge­ führt wird, auf Kosten der Quantität konstant gehalten werden kann. Die nunmehr verringert angebotene solar erzeugte Dampf­ menge kann aber durch gleichzeitiges Höherfahren des Gastur­ binenkraftwerks 2 und damit auch der Heizleistung im Abhitze­ dampferzeuger 8 kompensiert werden. Die Gefahr einer vorzei­ tigen Auskondensation von Dampf innerhalb der Dampfturbinen wird so weitgehend vermieden. Bei völligem Ausfall der solaren Dampferzeugung kann bei dieser Kraftwerkskonzeption die elek­ trische Energieerzeugung fossil erfolgen.

Die Fig. 2 zeigt eine andere erfindungsgemäße Variation der Ankopplung eines Gas- und Dampfturbinenkraftwerks an eine An­ ordnung 116 zur solaren Dampferzeugung. Bei diesem Kraftwerk 110 wird der Aufbau des Gasturbinenkraftwerks 12, bestehend aus einer Gasturbine 12, einem an der Gasturbine angekoppelten Luftverdichter 16 und Generator 14 und einer Brennkammer 18 identisch mit dem Aufbau des Gasturbinenkraftwerks 2 in der Fig. 1.

Das Dampfturbinenkraftwerk 114 ist mit Ausnahme zusätzlicher Zwischenüberhitzerheizflächen 27 in gleicher Weise aufgebaut wie das anhand der Fig. 1 für das Dampfturbinenkraftwerk der Fig. 4 beschrieben worden ist. Insoweit kann auf die Beschrei­ bungsteile zu Fig. 1 verwiesen werden. Die zusätzlichen Zwi­ schenüberhitzerheizflächen 27 sind in der Dampfleitung 29 zwi­ schen Hochdruckdampfturbine 32 und Mitteldruckdampfturbine 33 geschaltet. Sie sind im Abhitzedampferzeuger 8 im Bereich der gleichen Rauchgastemperatur, das heißt in der gleichen Ebene, eingebaut wie die Hochdrucküberhitzerheizflächen. Die Zwischen­ überhitzerheizflächen 27 dienen der Wiederaufheizung des Ab­ dampfes der Hochdruckdampfturbine 32 vor dessen Einleitung in die Mitteldruckdampfturbine 33.

Die Anordnung 116 zur solaren Dampferzeugung besteht, abwei­ chend vom Ausführungsbeispiel der Fig. 1, aus Solarpanelen 117, die direkt vom Speisewasser durchströmt werden. Diese Solarpanele 117 sind nach dem Prinzip der Rinnenkollektoren aufgebaut. Sie sind jedoch so ausgestattet, daß das Speisewas­ ser in ihnen verdampfen und der Dampf auch überhitzt werden kann. In hier nicht weiter dargestellter Weise sind diese Pa­ nele mit Einrichtungen 119 und zusätzlichem Eindüsen von Spei­ sewasser ausgerüstet, die es ihnen ermöglichen, sich an un­ terschiedliche solare Heizleistung anzupassen. Schließlich ist das Rohrsystem dieser Solarpanele 117 an den Speisewasser- bzw. Dampfdruck angepaßt. Die Solarpanele 117 sind daher di­ rekt über die Mitteldruckspeisewasserpumpe 88 und Mitteldruck­ speisewasserleitung 98 an den Speisewasserbehälter 48 des Dampfturbinenkraftwerks 114 angeschlossen.

Abweichend vom Ausführungsbeispiel der Fig. 1 mündet jedoch die Mitteldruckdampfleitung 96 der Anlage 116 zur solaren Dampferzeugung nicht unmittelbar in die Mitteldruckdampftur­ bine 33, sondern in die Abdampfleitung 29 der Hochdruckdampf­ turbine 32, die an die Zwischenüberhitzerheizflächen 27 an­ geschlossen sind. Durch diese zusätzliche Maßnahme wird er­ reicht, daß sowohl kurzfristige Schwankungen als auch länger­ fristiges Abnehmen der Dampfqualität der Anordnung 116 zur solaren Dampferzeugung in den Zwischenüberhitzerheizflächen 27 ausgeglichen bzw. geglättet werden können. Dabei wirkt sich nicht nur die Vermischung mit dem fossil erzeugten Dampf, sondern vor allem die vermehrte Wärmeaufnahme der Zwischen­ überhitzerheizflächen 27 im Rauchgasstrom bei sinkender Rohr­ temperatur aus.

Beim Betrieb dieses erfindungsgemäßen Kraftwerks 110 werden bei nachlassender solarer Heizleistung die den Solarpanelen 17 zugeordneten, hier nicht weiter dargestellten Einrichtung 119 zum Eindüsen von Speisewasser, weniger stark mit Speisewasser beaufschlagt. Auch hierdurch kann die Dampfqualität bei nach­ lassender solarer Heizleistung in einem vorgegebenen Regelbe­ reich auf Kosten der Quantität konstant gehalten werden. Dar­ über hinaus führt eine weiter nachlassende solare Heizleistung auch zu einer merklichen Absenkung der Dampftemperatur in der Mitteldruckdampfleitung 96. Diese Absenkung der Dampftempera­ tur in der Mitteldruckdampfleitung 96 wird infolge des vor den Zwischenüberhitzerheizflächen 27 zugemischten Abdampfes der Hochdruckdampfturbine 32 teilweise ausgeglichen. Verstärkt ausgleichend wirkt sich jedoch der bei steigender Temperatur­ differenz zwischen Rauchgas und Dampf vermehrte Wärmeübergang in den Zwischenüberhitzerheizflächen 27 aus. Die Zwischenüber­ hitzerheizflächen sind so dimensioniert, daß ihre Heizleistung an den Betrieb mit mittlerer solarer Heizleistung angepaßt ist. Bei voller solarer Heizleistung kann daher an den Zwischenüber­ hitzerheizflächen angeschlossene Einspritzkühler 35 aktiviert werden. Durch sie kann auch bei diesem Betriebszustand die Dampfqualität zugunsten einer größeren Dampfmenge konstant ge­ halten werden. Auch dieses Kraftwerk 110 kann bei völligem Ausfall der solaren Dampferzeugung die elektrische Nennlei­ stung auch als rein fossil betriebenes Gas- und Dampfturbinen­ kraftwerk erbringen.

Die unterschiedlichen Anlagen zur solaren Dampferzeugung gemäß den Ausführungsbeispielen der Fig. 1 und 2 könnten auch gegeneinander ausgetauscht werden.

Claims (10)

1. Gas- und Dampfturbinenkraftwerk (1, 110) mit einer Hoch­ druck- (32), Mitteldruck- (33) und Niederdruckdampfturbine (34), mit einem an der Abgasleitung (6) der Gasturbine (12) angeschlossenen Abhitzedampferzeuger (8) und mit einer an der Speisewasserversorgung (48) des Dampfturbinenkraftwerks (4, 114) angeschlossenen Anlage (10, 116) zur solaren Dampferzeu­ gung mit mindestens einem Mitteldruckdampferzeuger (80, 117), dessen Dampfleitung (96) an das Mitteldruckdampfsystem des Dampfturbinenkraftwerks angeschlossen ist.

2. Gas- und Dampfturbinenkraftwerk nach Anspruch 1, da­ durch gekennzeichnet, daß die Dampflei­ tung (96) der Anlage (10) zur solaren Dampferzeugung an den Eingang des Mitteldruckteils (33) der Dampfturbine angeschlos­ sen ist.

3. Gas- und Dampfturbinenkraftwerk nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß dem Dampfaustritt der Hochdruckdampfturbine (32) eine Rückschlag­ klappe (31) zugeordnet ist.

4. Gas- und Dampfturbinenkraftwerk nach Anspruch 1, da­ durch gekennzeichnet, daß die Dampflei­ tung (96) der Anlage (116) zur solaren Dampferzeugung an den Eingang der der Mitteldruckdampfturbine (33) vorgeschalteten Zwischenüberhitzerheizflächen (27) des Abhitzedampferzeugers (8) angeschlossen ist.

5. Gas- und Dampfturbinenkraftwerk nach einem der Ansprüche 1 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenüberhitzerheizflächen (27) mit mindestens einem Einspritzkühler (35) versehen sind.

6. Gas- und Dampfturbinenkraftwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Solarpanele (117) der Anlage (116) zur solaren Dampferzeu­ gung direkt an die Speisewasserleitung (98) des Dampfturbinen­ kraftwerks (114) angeschlossen sind.

7. Gas- und Dampfturbinenkraftwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Solarpanele (70) der Anlage (10) zur solaren Dampferzeu­ gung an einer von einem separaten Wärmetransportmittel durch­ strömten Kreislaufleitung (76) angeschlossen und dabei in Se­ rie zu mindestens einem Wärmetauscher (78, 80, 82, 84) ge­ schaltet sind, der sekundärseitig an eine Speisewasserleitung (98) des Dampfturbinenkraftwerks (4) angeschlossen ist.

8. Gas- und Dampfturbinenkraftwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein vom Anzapfdampf der Niederdruckdampfturbine (34) heizbarer Wärmetauscher (49) in einer parallel zu den Speisewasservor­ wärmheizflächen (30) des Abhitzekessels (8) geschalteten Zweig (47) der Kondensatleitung (45) eingebaut ist.

9. Gas- und Dampfturbinenkraftwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Speisewasserleitung zum Wasser-Dampf-Trenngefäß (60) des Hochdruckverdampferkreislaufs (62) über separate Vorwärmheiz­ flächen (25) geführt ist, die im Abhitzekessel (8), in Strö­ mungsrichtung der Rauchgase, unmittelbar nach den Verdampfer­ heizflächen (24) des Hochdruckverdampferkreislaufs angeordnet sind.

10. Gas- und Dampfturbinenkraftwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Speisewasserbehälter (48) mit Niederdruckdampf heizbar ist.