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DE4319732A1 - Gasturbinenanlage mit nachgeschaltetem Abhitzedampferzeuger - Google Patents

Gasturbinenanlage mit nachgeschaltetem Abhitzedampferzeuger

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Publication number
DE4319732A1
DE4319732A1 DE19934319732 DE4319732A DE4319732A1 DE 4319732 A1 DE4319732 A1 DE 4319732A1 DE 19934319732 DE19934319732 DE 19934319732 DE 4319732 A DE4319732 A DE 4319732A DE 4319732 A1 DE4319732 A1 DE 4319732A1
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DE
Germany
Prior art keywords
flue gas
gas turbine
heat recovery
steam generator
section
Prior art date
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Withdrawn
Application number
DE19934319732
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English (en)
Inventor
Alfred Dipl Ing Kessler
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Siemens Corp
Original Assignee
Siemens AG
Siemens Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG, Siemens Corp filed Critical Siemens AG
Priority to DE19934319732 priority Critical patent/DE4319732A1/de
Priority to PCT/DE1994/000616 priority patent/WO1994029643A1/de
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C6/00—Plural gas-turbine plants; Combinations of gas-turbine plants with other apparatus; Adaptations of gas-turbine plants for special use
    • F02C6/18—Plural gas-turbine plants; Combinations of gas-turbine plants with other apparatus; Adaptations of gas-turbine plants for special use using the waste heat of gas-turbine plants outside the plants themselves, e.g. gas-turbine power heat plants
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K11/00—Multiple-way valves, e.g. mixing valves; Pipe fittings incorporating such valves
    • F16K11/02—Multiple-way valves, e.g. mixing valves; Pipe fittings incorporating such valves with all movable sealing faces moving as one unit
    • F16K11/04—Multiple-way valves, e.g. mixing valves; Pipe fittings incorporating such valves with all movable sealing faces moving as one unit comprising only lift valves
    • F16K11/052—Multiple-way valves, e.g. mixing valves; Pipe fittings incorporating such valves with all movable sealing faces moving as one unit comprising only lift valves with pivoted closure members, e.g. butterfly valves
    • F16K11/0525—Multiple-way valves, e.g. mixing valves; Pipe fittings incorporating such valves with all movable sealing faces moving as one unit comprising only lift valves with pivoted closure members, e.g. butterfly valves the closure members being pivoted around an essentially central axis
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F22—STEAM GENERATION
    • F22B—METHODS OF STEAM GENERATION; STEAM BOILERS
    • F22B1/00—Methods of steam generation characterised by form of heating method
    • F22B1/02—Methods of steam generation characterised by form of heating method by exploitation of the heat content of hot heat carriers
    • F22B1/18—Methods of steam generation characterised by form of heating method by exploitation of the heat content of hot heat carriers the heat carrier being a hot gas, e.g. waste gas such as exhaust gas of internal-combustion engines
    • F22B1/1807—Methods of steam generation characterised by form of heating method by exploitation of the heat content of hot heat carriers the heat carrier being a hot gas, e.g. waste gas such as exhaust gas of internal-combustion engines using the exhaust gases of combustion engines
    • F22B1/1815—Methods of steam generation characterised by form of heating method by exploitation of the heat content of hot heat carriers the heat carrier being a hot gas, e.g. waste gas such as exhaust gas of internal-combustion engines using the exhaust gases of combustion engines using the exhaust gases of gas-turbines
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Gasturbinenanlage mit einem der Gasturbine über einen Rauchgaskanal nachgeschalteten Abhitzedampferzeuger zur Erzeugung von Dampf, insbesondere für eine Dampfturbine.
Bei einer derartigen Gasturbinenanlage wird die im entspannten Rauchgas aus der Gasturbine enthaltene Wärme zur Erzeugung von Dampf, z. B. für eine Dampftur­ bine oder einen anderen Wärmeverbraucher (Prozeßdampf, Fernwärme), genutzt. Die Wärmeübertragung erfolgt in dem der Gasturbine über den Rauchgaskanal nachgeschalteten Abhitzedampferzeuger. Dazu sind in dem Abhitzedampferzeuger Heizflächen in Form von Rohrbündeln angeordnet, die in einen üblicherweise aus mehreren Druckstufen aufgebauten Wasser-Dampf-Kreislauf geschaltet sind. In den Wasser-Dampf-Kreislauf ist der Wärmeverbraucher, d. h. bei einer Gas- und Dampfturbinenanlage die Dampfturbine, geschaltet.
Bei einer Gasturbinenanlage, insbesondere bei einer kombinierten Gas- und Dampfturbinenanlage, bei der in Strömungsrichtung des Rauchgases hinter der Gasturbine kein Bypasskamin vorhanden ist, besteht keine Möglichkeit, die Gas­ turbine im sogenannten "simple cycle-Betrieb" allein zu betreiben, weil das Rauch­ gas aus der Gasturbine über den Abhitzedampferzeuger abgeführt werden muß. Wird die Gasturbine abgeschaltet, z. B. betriebsbedingt oder zu Revisions- oder Re­ paraturzwecken, kühlt der Abhitzedampferzeuger zwangsläufig ab. Die Abkühlung erfolgt dabei sehr schnell, da nach dem Abfahren der Gasturbine diese noch meh­ rere Stunden im Drehbetrieb (turn-Betrieb) läuft und dabei über einen Ansaugkanal der Gasturbine strömende kühle Luft durch den Abhitzedampferzeuger geführt wird. Der mit dem Abkühlen des Abhitzedampferzeugers in der Stillstandsphase der Gasturbine verbundene große Temperaturwechsel führt zu einer erheblichen Bela­ stung der Bauteile des Abhitzedampferzeugers. Außerdem ist aufgrund der starken Abkühlung des Abhitzedampferzeugers die Aufwärmzeit beim erneuten Anfahren der Anlage besonders lang. Um dennoch den Abhitzedampferzeuger bei abgeschal­ teter Gasturbine zumindest auf der in einer Niederdruckstufe der Dampfturbine herrschenden Temperatur zu halten, wird häufig ein zusätzlicher Hilfskessel zur Er­ zeugung von Hilfsdampf bereitgestellt. Eine derartige Betriebsweise ist allerdings besonders unwirtschaftlich.
Die Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Gasturbinenanlage der ein­ gangs genannten Art mit einfachen Mitteln derart weiterzubilden, daß unabhängig vom Betriebszustand der Gasturbine eine wirtschaffliche Betriebsweise möglich ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Schieberanordnung zum Verschließen des Querschnitts des Rauchgaskanals bei gleichzeitigem Öffnen eines Bypassquerschnitts des Rauchgaskanals zum Abführen von durch die Gasturbine geführter Luft.
Zum Verschließen des Querschnitts des Rauchgaskanals ist zweckmäßigerweise ei­ ne Anzahl von jalousieartig angeordneten Rauchgasklappen vorgesehen. Zum Öff­ nen des Bypassquerschnitts des Rauchgaskanals ist zweckmäßigerweise mindestens eine Bypassklappe vorgesehen.
Um das gleichzeitige Öffnen und Schließen der beiden Kanalquerschnitte in einfa­ cher Weise zu ermöglichen, werden die Klappen mit einem gemeinsamen Antrieb betätigt. Dadurch ist sichergestellt, daß entweder der Querschnitt des Rauchgaska­ nals geöffnet und der Bypassquerschnitt geschlossen ist, oder daß umgekehrt der Bypassquerschnitt geöffnet und der Querschnitt des Rauchgaskanals geschlossen ist. Dazu sind die Klappen zweckmäßigerweise in einem ihnen gemeinsamen Klap­ pengehäuse angeordnet, dessen Länge etwa 5 bis 10% der Breite und/oder der Hö­ he beträgt.
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß der Ab­ hitzekanal durch Verschließen des Querschnitts des Rauchgaskanals beim Drehbe­ trieb der abgeschalteten Gasturbine nur langsam abkühlt, wobei die durch die Gas­ turbine strömende Luft über den Bypassquerschnitt des Rauchgaskanals abströmen kann. Durch die langsame Abkühlung des Abhitzedampferzeugers in der Still­ standsphase der Gasturbine sind die Wärmeverluste im Abhitzedampferzeuger und die Temperaturwechselbelastungen der Bauteile des Abhitzedampferzeugers be­ sonders gering. Der geringe Wärmeverlust ermöglicht kurze Betriebszeiten für ei­ nen eventuell bereitgestellten Hilfskessel, so daß bei gleichzeitig geringer Umwelt­ belastung niedrige Betriebskosten und eine lange Lebensdauer der Anlage erzielt werden.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand einer Zeichnung näher erläu­ tert. Sie zeigt eine vereinfachte Seitenansicht einer Gasturbinenanlage mit einer Klappenanordnung im Rauchgaskanal.
Die Gasturbinenanlage 1 umfaßt eine Gasturbine 2 und einen dieser über einen Rauchgaskanal 4 nachgeschalteten Abhitzedampferzeuger 6, an den über eine Dampfleitung 8 eine Dampfturbine 10 angeschlossen ist.
Beim Betrieb der Anlage 1 strömt heißes Rauchgas RG in Richtung des Pfeils 12 über den Rauchgaskanal 4 und durch den Abhitzedampferzeuger 6. Die im heißen Rauchgas RG enthaltene Wärme wird über innerhalb des Abhitzedampferzeugers 6 angeordneten Heizflächen 14 an einen (nicht dargestellten) Wasser-Dampf-Kreis­ lauf der Dampfturbine 10 übertragen. Das abgekühlte Rauchgas RG verläßt den Abhitzedampferzeuger 6 über dessen Kamin 16.
Innerhalb des Rauchgaskanals 4 sind zum Verschließen des gesamten Rauchgaska­ nalquerschnitts jalousieartig angeordnete Klappen 18 als Teil einer Schieberanord­ nung vorgesehen. Ein weiterer Teil der Schieberanordnung wird durch eine By­ passklappe 24 gebildet, die zum Verschließen des Querschnitts einer Bypassöffnung 26 dient. Die Schieberanordnung mit den Klappen 18 und 24 ist in einem gemein­ samen Klappengehäuse 28 angeordnet. Die Länge A des Klappengehäuses 28 be­ trägt bei einem z. B. 5 bis 8 m breiten und 5 bis 8 m hohen Klappengehäuse 28 etwa 0,25 bis 0,8 m.
Die Klappen 18 sind über ein ihnen gemeinsames Gestänge 30 mit einem elektrisch, hydraulisch oder pneumatisch betriebenen Antrieb 32 verbunden. Der Antrieb 32 ist über ein weiteres Gestänge 34 auch mit der Bypassklappe 24 verbunden, so daß die Klappen 18 und 24 stets gleichzeitig betätigt werden. Anstelle der Klappen 18 kann auch ein Schieber zum Verschließen des Rauchgaskanalquerschnitts verwendet werden.
Bei abgeschalteter Gasturbine 2, d. h. wenn diese im Drehbetrieb läuft, wird bei of­ fenem (nicht dargestelltem) Ansaugkanal über eine Zeitdauer von mehreren Stun­ den Luft L zum Abkühlen der Gasturbine 2 durch diese hindurchgeführt. Bei einer Drehzahl der Gasturbine von etwa 600 bis 700 U/min werden mittels des Antriebs 32 die Klappen 18 und gleichzeitig die Bypassklappe 24 betätigt, so daß der Quer­ schnitt des Rauchgaskanals 4 verschlossen und der Querschnitt der Bypassöffnung 26 geöffnet ist. Der Abhitzedampferzeuger 6 ist dann eingangsseitig verschlossen, so daß dort keine Zwangsabkühlung erfolgt. Die zur Kühlung der Gasturbine 2 die­ nende Luft L wird über die Bypassöffnung 26 in Richtung des Pfeils 36 abgeführt. Die Bypassöffnung 26 ist mit einem Deckel oder Dach 27 versehen und mündet in die freie Atmosphäre.

Claims (4)

1. Gasturbinenanlage mit einem der Gasturbine (2) über einen Rauchgaskanal (4) nachgeschalteten Abhitzedampferzeuger (6) zur Erzeugung von Dampf, insbeson­ dere für eine Dampfturbine (10), gekennzeichnet durch eine Schie­ beranordnung (18, 24) zum Verschließen des Querschnitts des Rauchgaskanals (4) bei gleichzeitigem Öffnen eines Bypassquerschnitts (26) zum Abführen von durch die Gasturbine geführter Luft (L).
2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum Verschließen des Querschnitts des Rauchgaskanals (4) eine Anzahl von jalousieartig angeordneten Rauchgasklappen (18) vorgesehen sind, und daß zum Öffnen des Bypassquerschnitts (26) mindestens eine Bypassklappe (24) vorgesehen ist.
3. Anlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bypassklappe (24) und die Rauch­ gasklappen (18) mit einem gemeinsamen Antrieb (32) gleichzeitig betätigbar sind.
4. Anlage nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Bypassklappe (24) und die Rauch­ gasklappen (18) in einem ihnen gemeinsamen Klappengehäuse (28) angeordnet sind, wobei die Länge (A) des Klappengehäuses (28) etwa 5 bis 10% der Breite und/oder der Höhe beträgt.
DE19934319732 1993-06-15 1993-06-15 Gasturbinenanlage mit nachgeschaltetem Abhitzedampferzeuger Withdrawn DE4319732A1 (de)

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