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DE102004041275A1 - Dampfturbinenanordnung - Google Patents

Dampfturbinenanordnung Download PDF

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DE102004041275A1
DE102004041275A1 DE102004041275A DE102004041275A DE102004041275A1 DE 102004041275 A1 DE102004041275 A1 DE 102004041275A1 DE 102004041275 A DE102004041275 A DE 102004041275A DE 102004041275 A DE102004041275 A DE 102004041275A DE 102004041275 A1 DE102004041275 A1 DE 102004041275A1
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Germany
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steam
shaft
pressure
pressure steam
cylinder
Prior art date
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DE102004041275A
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English (en)
Inventor
Andreas Nowi
Wilhelm Reiter
Michael Dr. Sell
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General Electric Technology GmbH
Original Assignee
Alstom Technology AG
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Publication date
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    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01KSTEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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  • General Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract

Beschrieben wird eine Dampfturbinenanordnung mit wenigstens einem Hochdruckdampfzylinder (HPT), einem Mittel- (IPT) und/oder Niederdruckdampfzylinder (LPT), die über einen Dampfkreislauf miteinander verbunden sind und längs einer gemeinsamen Welle (W) zum Antrieb eines mit der Welle (W) verbundenen Generators (GE) vorgesehen sind, wobei die Welle (W) mit einer vom Generator (GE) abhängigen Nenndrehzahl angetrieben wird. DOLLAR A Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass ein mit dem Dampfkreislauf verbundener Höchstdruckdampfzylinder (VHPT) auf einer separaten Welle (WS) vorgesehen ist, die mit wenigstens einer Verbrauchereinheit (V) in Wirkverbindung steht, die nicht identisch mit dem Generator (GE) ist, und die mit einer Drehzahl angetrieben wird, die größer als die Nenndrehzahl der den Generator (GE) antreibenden Welle (W) ist.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die Erfindung bezieht sich auf eine Dampfturbinenanordnung mit wenigstens einem Hochdruckdampfzylinder, einem Mittel- und/oder Niederdruckdampfzylinder, die über einen Dampfkreislauf miteinander verbunden sind und längs einer gemeinsamen Welle zum Antrieb eines mit der Welle verbundenen Generators angeordnet sind, wobei die Welle mit einer vom Generator abhängigen Nenndrehzahl angetrieben wird.
  • Moderne Dampfturbinenanlagen, die zur elektrischen Energieerzeugung eingesetzt werden, weisen typischerweise einen Dampfkreislauf auf, der stark schematisiert in 2 illustriert ist. Typischerweise weisen moderne Dampfturbinenanlagen drei auf einer gemeinsamen Welle W sitzende Dampfturbinenmodule auf, nämlich einen Hochdruckdampfzylinder HPT, ein Mitteldruckdampfzylinder IPT sowie ein Niedrigdruckdampfzylinder LPT, die zum Antrieb eines mit der Welle W verbundenen Generators GE zur Erzeugung elektrischer Energie dienen. Zur Versorgung der einzelnen Dampfturbinenzylinder HPT, IPT, LPT mit vorzugsweise überkritischen Dampf dient ein Boiler B, der mit Speisewasser über eine Speisepumpe FP versorgt wird, die ihrerseits mit einer Kondensatoreinheit C verbunden ist, in der der aus dem Niederdruckdampfzylinder LPT austretende Abdampf zu Wasser kondensiert wird.
  • Um den thermodynamischen Wirkungsgrad des Kreisprozesses mit derartigen Dampfturbinenanlagen zu steigern gilt es, die aus dem Boiler B austretende Frischdampftemperatur und -druck möglichst zu steigern um letztlich höhere spezifische Arbeit im Hochdruckdampfzylinder sowie Mitteldruckdampfzylinder zu erhalten. Aus dem in 2 dargestellten Schaltungskonzept ist ersichtlich, dass der Hochdruckdampfzylinder HPT sowie der Mitteldruckdampfzylinder IPT mit aus dem Boiler B stammenden überkritischen Dampf gespeist werden, wohingegen der Niederdruckdampfzylinder mit dem abgekühlten und expandierten Abdampf des Mitteldruckdampfzylinders gespeist wird.
  • Neueste Entwicklungen im hochtemperierten Dampfturbinenbereich sehen darüber hinaus die Erzeugung von Frischdampftemperaturen von 700° und darüber vor, die mit geeignet konzipierten Boiler oder Überhitzungssystemen bereitgestellt werden können. Derartige Hochtemperaturdampfströme verfügen über sehr hohe Drücke und damit ist ihr spezifisches Volumen sehr viel kleiner als beim Durchtritt durch die Mittel- und Niederdruckdampfzylinder. Mit der heute üblichen und in 2 dargestellten Anordnung aller Dampfdruckzylinder HPT, IPT, LPT auf einer Welle, die zum Antrieb des Generators dienen, bedeutet der vorstehend beschriebene Umstand, dass die Schaufeln insbesondere des Hochdruckdampfzylinders sehr kurz auszubilden sind, wodurch jedoch erhebliche Wirkungsgradverluste hinzunehmen sind. Andererseits könnte der Rotordurchmesser reduziert werden, was jedoch zu einer erhöhten Anzahl von Expansionsstufen innerhalb der einzelnen Zylinder führen würde, will man den Wirkungsgrad der gesamten Dampfturbinenanordnung nicht beeinträchtigen, eine Konsequenz, die nicht zuletzt mit hohen Kosten verbunden wäre.
  • Um diese Nachteile beim Betrieb von Hochtemperaturdampfturbinen zumindest abzumindern, ist vorgeschlagen worden längs des Wellenstranges W ein, dem Hochdruckdampfzylinder HPT vorgeschalteter Höchstdruckdampfzylinder VHPT voranzuschalten, dessen spezifisches Dampfvolumen wesentlich kleiner ist als dasjenige, das durch den Hochdruckdampfzylinders HPT geleitet wird (siehe strichlierte Ergänzung in 2). Um die zwischen den Laufschaufeln und dem stationären Höchstdruckdampfturbinenzylindergehäuse auftretenden Leckageverluste möglichst gering zu halten, ermöglicht ein zwischen dem Höchstdruckdampfzylinder VHPT und dem Hochdruckdampfzylinder HPT vorgesehenes Getriebe G längs der Welle W eine kinematische Entkopplung zwischen dem Wellenstrang, der von dem Höchstdruckdampfzylinder VHPT angetrieben wird und dem übrigen, mit dem Generator verbundenen Wellenbereich. Durch das Getriebes G ist es möglich, dass der Höchstdruckdampfzylinder VHPT mit weitaus höheren Drehzahlen betrieben werden kann, als der mit dem Generator GE fest verbundenen Wellenstrang, der üblicherweise mit der ortsüblichen Netzfrequenz von 50 Hz bzw. 60 Hz betrieben wird. Durch die kinematische Entkopplung ist es möglichst, den Höchstdruckdampfzylinder VHPT mit einem kleineren Rotordurchmesser auszuführen und dennoch Stufen einzusparen. Nachteilhaft ist jedoch die leistungsreduzierende Auswirkung des im Wellenstrang W vorgesehenen Getriebes G, durch das Verluste erzeugt wird, die ca. 1% der übertragenen Leistung betragen. Darüber hinaus trägt das Getriebe G auch zu einer merklichen Kostenerhöhung bei.
  • Darstellung der Erfindung
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Dampfturbinenanordnung mit wenigstens einem Hochdruckdampfzylinder, einem Mittel- und/oder Niederdruckdampfzylinder, die über einen Dampfkreislauf miteinander verbunden sind und längs einer gemeinsamen Welle zum Antrieb eines mit der Welle verbundenen Generators angeordnet sind, wobei die Welle mit der vom Generator abhängige Nenndrehzahl angetrieben wird, derart weiterzubilden, dass eine Nutzung von Hochtemperaturdampf mit Dampftemperaturen von 700°C und darüber möglich wird ohne dabei die beim vorstehend beschriebenen Stand der Technik auftretenden Nachteile in Kauf nehmen zu müssen. So gilt es insbesondere nach Möglichkeiten der Nutzung von Energie zu suchen, die durch schnelldrehende Höchst- oder Hochdruckdampfzylinder zur Verfügung gestellt wird. Besondere Beachtung soll dabei die Vermeidung von Leckageströmen innerhalb der mit hohen Drehzahlen rotierenden Dampfzylinder haben.
  • Die Lösung der der Erfindung zugrunde liegenden Aufgabe ist im Anspruch 1 angegeben. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche sowie den Ausführungen und Bezugnahme auf die Zeichnungen zu entnehmen.
  • Die Erfindung sieht eine Dampfturbinenanordnung gemäß den Merkmalen des Oberbegriffes des Anspruches 1 einen mit dem Dampfkreislauf verbundenen Höchstdruckdampfzylinder vor, der auf einer separaten Welle angeordnet ist, die mit wenigstens einer Verbrauchereinheit in Wirkverbindung steht, die nicht identisch ist mit dem Generator, der zur Stromerzeugung eingesetzt wird, und auch nicht gekoppelt ist an die Welle, die den Generator treibt, und die überdies mit einer Drehzahl angetrieben wird, die größer als die Nenndrehzahl der den Generator antreibenden Welle ist.
  • Der Erfindung liegt die Idee zugrunde wenigstens jenen Dampfdruckzylinder, der von Seiten der Erhitzereinheit mit dem heißesten Frischdampf, der unter hohem Druck steht, beaufschlagt wird, zum Antrieb einer Welle einzusetzen, längs der keinerlei die Drehzahl beschränkende Komponenten angeordnet sind.
  • Vielmehr ist darauf zu achten, dass der Strömungskanal des Höchstdruckdampfzylinder zusammen mit der Drehzahl der Welle so ausgelegt ist, dass bei dem gegebenen niedrigen Volumenstrom günstige Schaufellängen bzw. günstige Durchmesserverhältnisse zwischen Nabe und Gehäuse der Beschaufelung erreicht werden. In der Regel bedeutet dies dann eine wesentlich höhere Wellendrehzahl als 50 oder 60 Hz (übliche Wellendrehzahl im Generatorbetrieb ohne Getriebe). Insgesamt werden damit die aerodynamischen und die Leckageverluste im Dampfströmungskanal auf ein Minimum reduziert, wobei der Höchstdruckdampfzylinder mit einem maximalen Wirkungsgrad arbeiten kann. Da die geeignet gewählte Verbrauchereinheit direkt, d. h. ohne Getriebe mit der separaten Welle verbunden ist, können jedwede Getriebeverluste ausgeschlossen werden. Ferner passt sich die Drehzahl der separaten Welle variabel an die von der Verbrauchereinheit geforderten Last an, wobei die Last der Verbrauchereinheit ebenfalls unter der vorstehenden Massgabe der Vermeidung bzw. Reduzierung von Leckageströmen und optimalen Strömungskanalgestaltung und Wahl der Durchmesser entsprechend zu dimensionieren ist.
  • Die Wahl der mit der separaten Welle zu kombinierenden Verbrauchereinheit erfolgt grundsätzlich unter Beachtung der Forderung, dass die Verbrauchereinheit nicht der Erzeugung elektrischer Energie dient, die zur weiteren Nutzung in das Stromnetz eingespeist wird. Vielmehr eignen sich Verbrauchereinheiten, die als Verdichter arbeiten und bspw. zur Verdichtung technischer Gase dienen, wie sie bspw. in Industrieprozessen vorkommen, vornehmlich in der chemischen Industrie.
  • Ein weiteres, alternatives Anwendungsbeispiel für die Verbrauchereinheit sieht den Einsatz in einer Pumpstation vor, die der Aufrechterhaltung eines Leitungsdruckes innerhalb einer Förderpipeline, bspw. längs einer Gaspipeline dient. So vermag die erfindungsgemäß mit der durch den Höchstdruckdampfzylinder angetriebenen separaten Welle verbundene Verbrauchereinheit die bis anhin im Betrieb befindlichen Gasturbinen typischerweise der 30 MW-Klasse für den vorstehend beschriebenen Einsatz in einer Pipelinepumpstation ohne weiteres zu ersetzen.
  • Eine besonders bevorzugte Anwendung bzw. ein besonders bevorzugter Einsatz sieht die Kombination der erfindungsgemäß ausgebildeten Dampfturbinenanordnung mit einer Gasturbinenanlage vor, wobei die als Verdichtereinheit ausgebildete Verbrauchereinheit eine Hochdruckverdichtereinheit ist, die als Teil der Gasturbinenanlage Verbrennungszuluft zur Einspeisung in eine Brennkammer zum Antrieb einer Gasturbinenkomponente komprimiert. Die im weiteren unter Bezugnahme auf die Figuren beschriebenen Ausführungsbeispiele beziehen sich auf verschiedene Ausbildungsformen einer kombinierten Dampf- und Gasturbinenanlage, in der jeweils das erfindungsgemäße Konzept verwirklicht ist, gemäß dem eine freidrehende, separate Welle vorgesehen ist, die von einem Höchstdruckdampfzylinder angetrieben wird, der mit dem Dampfkreislauf der Dampfturbinenanordnung verbunden ist. Längs der freidrehenden, von der Höchstdruckdampfzylinder angetriebenen separaten Welle sitzt eine die Drehzahl der separaten Welle nicht einschränkende Verbrauchereinheit in Form der Hochdruckverdichtereinheit einer Gasturbinenanlage.
  • Kurze Beschreibung der Erfindung
  • Die Erfindung wird nachstehend ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung exemplarisch beschrieben. Es zeigen:
  • 1 schematisiert dargestellte Schaltungsanordnung einer kombinierten Dampf- und Gasturbinenanordnung mit einer die Dampfzylinder mit Dampf versorgenden Überhitzungseinheit,
  • 2 schematisierter Dampfschaltkreislauf gemäß Stand der Technik,
  • 3 schematisierte Schaltungsanordnung einer kombinierten Dampf- und Gasturbinenanlage mit alternativer dampfseitiger Prozessführung sowie
  • 4 schematisierte Schaltungsanordnung einer kombinierten Dampf- und Gasturbinenanlage mit Höchstdruck- und Hochdruckdampfzylinder längs einer separaten Welle.
  • Wege zur Ausführung der Erfindung, gewerbliche Verwendbarkeit
  • Die in 1 dargestellte Schaltungsanordnung zeigt stark schematisiert den Dampfkreislauf einer erfindungsgemäß ausgebildeten Dampfturbinenanordnung mit jeweils auf einer gemeinsamen Welle W angeordneten Hochdruckdampfturbinenzylinder HPT, Mitteldruckdampfturbinenzylinder IPT, Niederdruckdampfturbinenzylinder LPT zum Antrieb eines Generators GE zur Erzeugung elektrischer Energie. Eine als Boiler B ausgebildete Erhitzungseinrichtung sorgt für die zur Verfügungstellung von Frischdampf, der bei einer Temperatur von ca. 750°C über eine entsprechende Zuleitung einem Höchstdruckdampfzylinder VHPT zugeleitet wird, der auf einer separaten Welle WS angeordnet ist, längs der eine Verbrauchereinheit V vorgesehen ist. Der aus dem Höchstdruckdampfzylinder VHPT austretende Abdampf gelangt erneut in den Boiler B und wird in erhitzter Form dem Hochdruckdampfzylinder HPT zugeführt, dessen Abdampf nochmals den Boiler B passiert. Schließlich gelangt der aus dem Boiler B zwischenerhitzte Abdampf in den Mitteldruckdampfzylinder IPT, dessen Abdampf zur weiteren Expansion dem Niederdruckdampfzylinder LPT zugeführt wird. Der expandierte Abdampf des Niederdruckdampfzylinders LPT gelangt schließlich in eine Kondensatoreinheit C, in der der Dampf kondensiert und in flüssiger Form einer Speisewasserpumpe FP zugeführt wird, die dem Boiler B einen Speisewasserstrom zur erneuten Erhitzung wieder zur Verfügung stellt. Durch die separate Wellenanordnung WS, längs der der Höchstdruckdampfzylinder VHPT angeordnet ist, vermag der Höchstdruckdampfzylinder VHPT mit einer variabel von der Last der Verbrauchereinheit V abhängigen Drehzahl zu rotieren, bei der der Höchstdruckdampfzylinder VHPT in einer höchsteffizienten Weise unter weitgehender Vermeidung von Leistungsverlusten, die sich bspw. durch Leckageströme einstellen, betrieben wird.
  • Auf die Beschreibung der Schaltungsanordnung gemäß 2, die eine an sich bekannte Dampfturbinenanordnung gemäß des Standes der Technik zeigt, wird auf die vorstehende Beschreibungseinleitung verwiesen.
  • 3 zeigt ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer kombinierten Dampf-Gasturbinenanlage, bei der, um Wiederholungen zu vermeiden, auf die unter Bezugnahme in 1 bereits beschriebenen Komponente des Dampfturbinenkreislaufes hingewiesen wird. Im Unterschied zu der in 1 dargestellten Schaltungsanordnung tritt anstelle der Verbrauchereinheit V die Hochdruckverdichterstufe HPC einer Gasturbinenanlage, die sich aus den nachfolgenden Komponenten zusammensetzt: Längs einer gemeinsamen Gasturbinenwelle WG ist ein elektrischer Generator GEGT zur Erzeugung elektrischer Energie angeordnet, der von einer zweistufigen Gasturbinenanordnung, bestehend aus einer Hochdruckgasturbinenstufe HPTG und einer Niederdruckgasturbinenstufe LPTG angetrieben wird. Längs der Gasturbinenwelle WG ist zur Verbrennungszuluftversorgung der Gasturbinenstufen ein Niederdruckluftverdichter LPCG vorgesehen. Für den Betrieb der Gasturbinenanordnung wird Zuluft L im Rahmen des Niederdruckluftverdichters LPCG vorverdichtet und gelangt über eine Zwischenkühlereinheit IP in die Hochdruckverdichterstufe HPC, von der aus die üblicherweise 30- 40-fach verdichtete Zuluft einer ersten Brennkammer B1 zugeführt wird, in der unter Beimischung von Brennstoff Heißgase entstehen, die zum Antrieb einer Hochdruckturbinenstufe HPTG dienen. Die aus der Hochdruckturbinenstufe HPTG austretenden, expandierten Heißgase werden in einer zweite sequentiellen Brennkammer B2 erneut einem Verbrennungsprozess zugeführt, bei dem erneut Heißgase entstehen, die eine Niederdruckgasturbinenstufe LPTG antreiben. Die letztlich aus der Niederdruckgasturbinenstufe LPTG austretenden Heißgase werden einer Wärmerückgewinnungseinheit HRSG zugeführt, in der Speisewasser, das über die Speisewasserpumpe FP und der Zwischenkühlereinheit IP der Wärmerückgewinnungseinheit HRSG zugeführt wird und einem Verdampfungsprozess unterliegt. Die die Wärmerückgewinnungseinheit HRSG passierenden Heissgase werden als Abgase E abgeführt. Der in der Wärmerückgewinnungseinheit HRSG entstehende Dampf wird einer Überhitzungseinheit SH zugeführt, die in der Regel brennstoffbefeuert den überhitzten Dampf sehr stark überhitzt, so dass Dampftemperaturen von bis zu 750°C erreicht werden und der zum Antrieb des Höchstdruckdampfzylinders VHPT der Dampfturbinenanordnung zugeführt wird. Da der auf 750°C überhitzte Frischdampf einen vergleichsweise geringen Volumenstrom aufweist, der jedoch über einen hohen Strömungsdruck verfügt, ist der Höchstdruckdampfzylinder VHPT mit einem kleinen Rotorradius und vorteilhaft dimensionierten Schaufelhöhen ausgebildet, um bei weitgehender Vermeidung von Leckageverlusten bei hohen Drehzahlen betrieben werden zu können. Dies wirkt sich nicht nur vorteilhaft auf einen verbesserten Wirkungsgrad des Höchstdruckdampfzylinders aus, darüber hinaus vermag der hochtourige Antrieb über die Welle WS eine Möglichkeit zu schaffen, mit der die Hochdruckverdichterstufe HPC in gleicher Weise effektiver betrieben werden kann. In herkömmlichen Gasturbinenanlagen erfolgt keineswegs eine Aufteilung der Verdichtereinheit in einem Niederdruck- und einen Hochdruckverdichterteil. Üblicherweise weisen derartige leistungsstarke Gasturbinenanordnungen Luftverdichtereinheiten auf, die über ein hohes Druckverhältnis zwischen 20 und 40 verfügen, d. h. die mit Atmosphärendruck vorliegende Zuluft L wird über die Verdichtereinheit bspw. bei einem Druckverhältnis von 30 auf 30 bar komprimiert bevor sie der Brennkammer zugeführt wird. Üblicherweise treten jedoch in Bereichen der über einen einzigen Wellenstrang angetriebenen Verdichtereinheit, in denen bereits sehr hohe Verdichtungsdrücke erreicht werden, hohe Leckageverluste an den Verdichterschaufelspitzen auf.
  • Um diese Leckageverluste zu vermeiden oder zumindest zu reduzieren bietet es sich an, den Hochdruckteil der Verdichtereinheit als separate Baueinheit auszubilden und in der erfindungsgemäßen Weise über die separate Welle WS mit weit höheren Drehzahlen anzutreiben als im Falle einer Verdichtereinheit, die längs derselben Welle angeordnet ist, auf der auch der Generator zur Wechselstromerzeugung mit Frequenzen von 50 bzw. 60 Hz sitzt.
  • Gleichsam der konstruktiven Auslegung des Höchstdruckdampfzylinders VHPT eignet sich auch eine entsprechend konstruktive Gestaltung der Hochdruckverdichtereinheit HPC mit einem kleineren Rotorradius und vorteilhaft an die höheren Drehzahlen angepasste Schaufelhöhen. Auf diese Weise ist es zusätzlich möglich, den Hochdruckverdichterwirkungsgrad durch den Betrieb bei höheren Betriebszahlen erheblich zu verbessern.
  • Im weiteren eröffnet sich in vorteilhafter Weise durch die Aufteilung der in der Gasturbinenanordnung vorgesehenen Verdichtereinheit in Nieder- LPCG und Hochdruckverdichtereinheit HPC die Möglichkeit, die durch die Niederdruckverdichtereinheit LPCG vorverdichtete Verbrennungszuluft, die durch die Kompression bereits über beträchtlich hohe Temperaturen verfügt, im Wege der zwischengeschalteten Zwischenkühlereinheit IP abzukühlen und nachfolgend nachzuverdichten. Durch die Zwischenkühlung IP verbessert sich einerseits der Gasturbinenkreislaufwirkungsgrad, zum anderen ist es möglich die Gasturbinendruckverhältnisse weiter zu steigern ohne am Austritt der Hochdruckverdichtereinheit HPC temperaturbedingte Materialprobleme zu erhalten. Ausserdem kann durch die Abspaltung der Hochdruckverdichtereinheit Baulänge eingespart werden was weitere Optimierungsmöglichkeiten eröffnet.
  • In 4 ist eine alternative Schaltungsvariante zu der in 3 abgebildet, bei der im Unterschied zu 3 der vom Dampferzeuger HRSG aufbereitete Dampf nicht zur weiteren Überhitzung einer Überhitzungseinheit zugeführt wird, sondern direkt dem Mitteldruckdampfzylinder IPT zugeleitet wird. Das Erhitzersystem, das Frischdampf dem Höchstdruckdampfzylinder VHPT zur Verfügung stellt, ist in der Ausführungsvariante gemäß 4 als Boilersystem B ausgebildet, das mit Speisewasser versorgt wird, das über eine zweistufige Speisewasserpumpe FP unmittelbar aus dem Kondensator C zur Verfügung gestellt wird. Bei entsprechender Druck- und Temperatureinstellung des aus dem Dampferzeuger HRSG austretenden Dampfes könnte eine weitere alternative zusätzliche Dampfversorgung des Hochdruckdampfzylinders HPT vorgesehen werden.
  • Ein weiteres Ausführungsbeispiel ist in 5 dargestellt, bei dem zusätzlich zum Höchstdruckdampfzylinder VHPT die Hochdruckdampfzylinder HPT auf der separaten Welle WS zum Antrieb des Hochdruckverdichters HPC der Gasturbinenanordnung vorgesehen ist. Auch der Hochdruckdampfzylinder HPT kann bei entsprechender Konfektionierung bei höheren Drehzahlen einen besseren Wirkungsgrad erzielen, insbesondere in Fällen, in denen der dem Hochdruckdampfzylinder HPT zugeführte Heißdampf unter sehr hohem Druck und verhältnismäßig kleinem Massenstrom zugeführt wird.
  • Je nach Dimensionierung der Dampfturbinenanordnung wäre es ebenso denkbar, insbesondere bei kleineren Dampfturbinenanordnungen, die lediglich die konventionellen Dampfdruckstufen HPT, IPT und LPT vorsehen, erfindungsgemäß den Hochdruckdampfzylinder HPT für den Betrieb bei einer erhöhten Drehzahl auf einer separaten Welle WS zum Antrieb einer Verbrauchereinheit vorzusehen.
  • HPT
    Hochdruckdampfzylinder
    IPT
    Mitteldruckdampfzylinder
    LPT
    Niederdruckdampfzylinder
    VHPT
    Höchstdruckdampfzylinder
    GE
    Generator
    G
    Getriebe
    W
    Welle
    WS
    Separate Welle
    WG
    Welle der Gasturbinenanlage
    SH
    Überhitzereinheit
    B
    Boiler
    GEGT
    Generator
    LPCG
    Niederdruckverdichtereinheit
    HPC
    Hochdruckverdichtereinheit
    IP
    Zwischenkühler
    HPTG
    Hochdruckturbinenstufe
    LPTG
    Niederdruckturbinenstufe
    FP
    Speisewasserpumpe
    C
    Kondensator
    HRSG
    Wärmerückgewinnungserhitzer
    L
    Zuluft
    E
    Abgas
    B1, B2
    Brennkammer
    V
    Verbrauchereinheit

Claims (6)

  1. Dampfturbinenanordnung mit wenigstens einem Hochdruckdampfzylinder (HPT), einem Mittel- (IPT) und/oder Niederdruckdampfzylinder (LPT), die über einen Dampfkreislauf miteinander verbunden sind und längs einer gemeinsamen Welle (W) zum Antrieb eines mit der Welle (W) verbundenen Generators (GE) vorgesehen sind, wobei die Welle (W) mit einer vom Generator (GE) abhängigen Nenndrehzahl angetrieben wird, dadurch gekennzeichnet, dass ein mit dem Dampfkreislauf verbundener Höchstdruckdampfzylinder (VHPT) auf einer separaten Welle (WS) vorgesehen ist, die mit wenigstens einer Verbrauchereinheit (V) in Wirkverbindung steht, die nicht identisch mit dem Generator (GE) ist, und die mit einer Drehzahl angetrieben wird, die größer als die Nenndrehzahl der den Generator (GE) antreibenden Welle (W) ist.
  2. Dampfturbinenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbrauchereinheit (V) eine Verdichtereinheit ist.
  3. Dampfturbinenanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Verdichtereinheit (V) zur Kompression technischer Gase dient.
  4. Dampfturbinenanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Verdichtereinheit eine Hochdruckverdichtereinheit (HPC) ist, die als Teil einer Gasturbinenanlage Verbrennungszuluft zur Einspeisung in eine Brennkammer (B1) zum Antrieb einer Gasturbinenstufe (HPTG) komprimiert.
  5. Dampfturbinenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Höchst- (VHPT) und Hochdruckdampfzylinder (HPT) gemeinsam auf der separaten Welle (WS) angeordnet sind.
  6. Dampfturbinenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Dampfkreislauf eine Erhitzereinheit (B, SH) vorgesehen ist, die Frischdampf mit Temperaturen von größer 700°C, vorzugsweise 750°C, erzeugt, der zum Antrieb des Höchstdruckdampfzylinders (VHPT) diesem über eine Zuführleitung zuleitbar ist.
DE102004041275A 2004-03-30 2004-08-23 Dampfturbinenanordnung Withdrawn DE102004041275A1 (de)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105257344A (zh) * 2015-10-30 2016-01-20 山东电力研究院 一种汽轮机单流高压缸前汽封的密封方法
WO2017033028A1 (en) * 2015-08-27 2017-03-02 Doosan Babcock Limited Steam generation system and method

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