[go: up one dir, main page]
More Web Proxy on the site http://driver.im/

DE102015209812A1 - Wasser-Dampf-Kreislauf einer Gas- und Dampfturbinenanlage - Google Patents

Wasser-Dampf-Kreislauf einer Gas- und Dampfturbinenanlage Download PDF

Info

Publication number
DE102015209812A1
DE102015209812A1 DE102015209812.5A DE102015209812A DE102015209812A1 DE 102015209812 A1 DE102015209812 A1 DE 102015209812A1 DE 102015209812 A DE102015209812 A DE 102015209812A DE 102015209812 A1 DE102015209812 A1 DE 102015209812A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
steam
low
pressure evaporator
heat recovery
water
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
DE102015209812.5A
Other languages
English (en)
Inventor
Uwe Juretzek
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
Original Assignee
Siemens AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
Priority to DE102015209812.5A priority Critical patent/DE102015209812A1/de
Priority to PCT/EP2016/058256 priority patent/WO2016188671A1/de
Publication of DE102015209812A1 publication Critical patent/DE102015209812A1/de
Ceased legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • 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
    • F01K23/00Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids
    • F01K23/02Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled
    • F01K23/06Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled combustion heat from one cycle heating the fluid in another cycle
    • F01K23/10Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled combustion heat from one cycle heating the fluid in another cycle with exhaust fluid of one cycle heating the fluid in another cycle
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • 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
    • F01K7/00Steam engine plants characterised by the use of specific types of engine; Plants or engines characterised by their use of special steam systems, cycles or processes; Control means specially adapted for such systems, cycles or processes; Use of withdrawn or exhaust steam for feed-water heating
    • F01K7/16Steam engine plants characterised by the use of specific types of engine; Plants or engines characterised by their use of special steam systems, cycles or processes; Control means specially adapted for such systems, cycles or processes; Use of withdrawn or exhaust steam for feed-water heating the engines being only of turbine type
    • F01K7/18Steam engine plants characterised by the use of specific types of engine; Plants or engines characterised by their use of special steam systems, cycles or processes; Control means specially adapted for such systems, cycles or processes; Use of withdrawn or exhaust steam for feed-water heating the engines being only of turbine type the turbine being of multiple-inlet-pressure type
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E20/00Combustion technologies with mitigation potential
    • Y02E20/16Combined cycle power plant [CCPP], or combined cycle gas turbine [CCGT]

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Wasser-Dampf-Kreislauf (1) einer Gas- und Dampfturbinenanlage (2) umfassend eine Dampfturbine (3) und einen Abhitzedampferzeuger (4) mit einer Niederdruck-Verdampferstufe (5) umfassend eine Niederdruck-Überhitzerheizfläche (6) und eine Niederdruck-Verdampferheizfläche (7), wobei im Abhitzedampferzeuger (4) eine Niederstdruck-Verdampferstufe (8) umfassend eine Niederstdruck-Verdampferheizfläche (9) in Strömungsrichtung von Gasturbinenabgasen nach der Niederdruck-Verdampferstufe (5) angeordnet ist. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Gas- und Dampfturbinenanlage (2) mit einem Wasser-Dampf-Kreislauf (1). Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betrieb einer Gas- und Dampfturbinenanlage (2)

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Wasser-Dampf-Kreislauf einer Gas- und Dampfturbinenanlage sowie ein Verfahren zu dessen Betrieb.
  • Bei Gas- und Dampfkraftwerken sind die Brennstoffkosten und die Investitionskosten die Kostenblöcke mit dem größten Einfluss auf die Wirtschaftlichkeit. Demzufolge ist es Ziel jeder Anlagenoptimierung, einen möglichst hohen Gesamtanlagenwirkungsgrad bei möglichst niedrigen Investitionskosten zu erreichen. Die Lage des Optimums wird dabei maßgeblich von der Höhe des von dem Betreiber zu zahlenden spezifischen Brennstoffpreises bestimmt. Besondere Bedeutung kommt dabei dem Wasser-Dampf-Kreislaufkonzept für den mit der Abwärme der Gasturbine betriebenen Dampfteil der Gas- und Dampfkraftanlage zu. Hierbei geht es darum, die gegebene Abwärmemenge aus dem Abgas der Gasturbine möglichst gut aber auch kostensparend auszunutzen.
  • Üblicherweise kommt im Wasser-Dampf-Kreislauf, selbst bei niedrigen spezifischen Brennstoffpreisen, eine Niederdruck-Verdampferstufe zum Einsatz, da damit die Abgastemperatur am Abhitzedampferzeugeraustritt stark abgesenkt und damit die Abwärmenutzung bei vergleichsweise geringen Zusatzkosten stark verbessert werden kann. Bei hohen Brennstoffpreisen kommen ggf. noch weitere, z.T. stark kostentreibende Maßnahmen zur Wirkungsgradsteigerung, wie z.B. eine dritte Verdampferdruckstufe und/oder eine Zwischenüberhitzung, zum Tragen.
  • Diese niedrige Verdampferdruckstufe wird dabei immer im Bereich um die 4 bis ca. 10 bar angesiedelt und der dort erzeugte Dampf im Abhitzedampferzeuger im Anschluss deutlich überhitzt (Überhitzungen im Bereich von 50K bis 150K sind üblich) um die Dampfeinleitbedingungen der Dampfturbine zu erfüllen. Bei ISO-Bedingungen wurden so Abgastemperaturen am Abhitzedampferzeugeraustritt um die 85°C ermöglicht. Dies geschah im Hinblick auf eine Optimierung bezüglich Ausnutzung der Restabgaswärme (stromab von höheren Verdampferdruckstufen) auf einem ausreichend hohen Temperaturniveau auf der einen Seite und möglichst weitgehender Abkühlung des Abgasmassenstromes bei noch technisch/ökonomisch sinnvollen Niederdruckdampfvolumenströmen (die über eine entsprechende Dampfleitung und Ventile in die Dampfturbine einzubinden sind) auf der anderen Seite.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, einen Wasser-Dampf-Kreislauf für eine Gas- und Dampfturbinenanlage der eingangs genannten Art bereitzustellen, der eine verbesserte Wärmeausnutzung am kalten Ende des Abhitzedampferzeugers ermöglicht und der zugleich möglichst einfach und kostengünstig herzustellen ist. Ferner soll eine entsprechende Gas- und Dampfturbinenanlage bereitgestellt werden. Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, ein entsprechendes Verfahren zum Betrieb einer Gas- und Dampfturbinenanlage anzugeben.
  • Die Erfindung löst die auf einen Wasser-Dampf-Kreislauf gerichtete Aufgabe, indem sie vorsieht, dass bei einem derartigen Wasser-Dampf-Kreislauf einer Gas- und Dampfturbinenanlage umfassend eine Dampfturbine und einen Abhitzedampferzeuger mit einer Niederdruck-Verdampferstufe umfassend eine Niederdruck-Überhitzerheizfläche und eine Niederdruck-Verdampferheizfläche, im Abhitzedampferzeuger eine Niederstdruck-Verdampferstufe umfassend eine Niederstdruck-Verdampferheizfläche in Strömungsrichtung von Gasturbinenabgasen nach der Niederdruck-Verdampferstufe angeordnet ist.
  • Die bisherigen Wasser-Dampf-Kreislaufkonzepte mit einer Niederdruck-Verdampferstufe auf einem Druckniveau von ca. 4 bis ca. 10 bar mit anschließender deutlicher Überhitzung des dort erzeugten Dampfes sollen also gemäß der Erfindung um eine weitere Stufe, eine „Niederstdruck-Verdampferstufe“ ergänzt werden. Damit wird zum einen weiterhin wie bisher ein großer Teil der Restabgaswärme auf einem vergleichsweise hohen Temperaturniveau über die Niederdruck-Verdampferstufe genutzt und zum anderen die Wärmeausnutzung am „kalten Ende“ des Kessels über eine Niederstdruck-Verdampferstufe noch weiter gesteigert (bei „schwefelfreien“ Brennstoffen und einer daraus abgeleiteten Mindestkondensateintrittstemperatur von 55°C kann ohne Taupunktunterschreitung damit die Abgastemperatur von ca. 85°C bis auf ca. 65°C gesenkt werden).
  • Ein erwünschter Effekt der Kombination Niederdruck-Verdampferstufe und Niederstdruck-Verdampferstufe ist, dass der in der Niederstdruck-Verdampferstufe erzeugte Dampfmassenstrom (und somit der dort entstehende Dampfvolumenstrom) durch die Einschränkung des verfügbaren Wärmeangebotes über die Niederdruck-Verdampferstufe begrenzt wird. Letzteres ist von Bedeutung, um die Dimensionierung der Rohrleitungen und Ventile, welche den in der Niederstdruck-Verdampferstufe erzeugten Dampf in die Dampfturbine einleiten, in einem „sinnvollen“ Rahmen zu halten (Bauvolumen, Kosten, etc.).
  • In einer vorteilhaften Ausführungsform ist unmittelbar zwischen der Niederstdruck-Verdampferheizfläche und der Niederdruck-Verdampferheizfläche zumindest ein erster Teil einer Kondensat-Vorwärmerheizfläche im Abhitzedampferzeuger angeordnet. Zur Einbindung des in der Niederstdruck-Verdampferstufe erzeugten Dampfes in die Dampfturbine muss in der Regel sichergestellt sein, dass der Dampf hinreichend überhitzt ist. Wie stark die Überhitzung sein muss, hängt dabei von der an der Dampfturbine nutzbaren Einbindestelle ab. Je niedriger der Druck an der Einbindestelle ist, umso geringer sind die Anforderungen an die Überhitzung. Der in der Niederstdruck-Verdampferstufe erzeugte Sattdampf soll dabei nicht im Abhitzedampferzeuger selbst über eine Überhitzerheizfläche überhitzt werden, um die daraus resultierenden Druckverluste zu vermeiden. Jeder Druckverlust muss durch einen höheren Dampfdruck in der Niederstdruck-Verdampferstufe kompensiert werden, was wiederum die zusätzlich nutzbare Wärme und damit die mögliche Dampfproduktion in der Niederstdruck-Verdampferstufe einschränkt.
  • Es ist zweckmäßig, wenn der Niederstdruck-Verdampferstufe ein zweiter Teil der Kondensat-Vorwärmerheizfläche in Strömungsrichtung von Gasturbinenabgasen nachgeschaltet ist.
  • Ferner ist es zweckmäßig, wenn eine erste Dampfleitung eine der Niederstdruck-Verdampferheizfläche zugeordnete Niederstdruck-Dampftrommel mit der Dampfturbine verbindet.
  • In einer vorteilhaften Ausführungsform ist in der ersten Dampfleitung ein Ventil zur Entspannung eines Dampfes angeordnet. Damit kann in der Niederstdruck-Verdampferstufe produzierter Sattdampf, der über eine separate Rohrleitung zur Dampfturbine geführt wird, vor Eintritt in die Dampfturbine leicht entspannt und dadurch ganz leicht überhitzt werden. Diese Art der Dampfeinbindung bietet sich bei Einbindedrücken an der Dampfturbine von ca. 0,5 bis 1,2 bar an.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform verbindet eine zweite Dampfleitung eine der Niederstdruck-Verdampferheizfläche zugeordnete Niederstdruck-Dampftrommel mit einem Überhitzer, welcher außerhalb des Abhitzedampferzeugers angeordnet ist, und eine dritte Dampfleitung zweigt vom Überhitzer ab und mündet in die Dampfturbine. Diese Art der Dampfeinbindung bietet sich bei Einbindedrücken von ca. 1 bis 3 bar an.
  • Zweckmäßigerweise ist der Überhitzer elektrisch, dampf-, speisewasser- oder kondensatbeheizt.
  • In noch einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform verbindet eine vierte Dampfleitung eine der Niederstdruck-Verdampferheizfläche zugeordnete Niederstdruck-Dampftrommel mit einem Dampfkompressor und der Dampfkompressor ist mit der Dampfturbine über eine fünfte Dampfleitung verbunden. Damit kann in der Niederstdruck-Verdampferstufe produzierter Dampf (ggf. nach einer leichten Überhitzung – diese kann z.B. durch Entspannung über ein Ventil dargestellt werden) verdichtet und damit gleichzeitig überhitzt werden, bevor er zur Dampfturbine geführt und in die Dampfturbine eingebunden wird. Diese Art der Dampfeinbindung bietet sich bei Einbindedrücken von ca. 1,5 bis 5 bar an. Wird der Druck dabei auf das Druckniveau der von der Niederdruck-Verdampferstufe versorgten Niederdruck-Frischdampfleitung angehoben, entfallen dabei die sonst notwendigen separaten Dampfleitungen/ Ventile zur Einbindung des in der Niederstdruck-Verdampferstufe erzeugten Dampfes in die Dampfturbine.
  • Zweckmäßigerweise ist der Dampfkompressor elektrisch angetrieben.
  • Alternativ kann der in der Niederstdruck-Verdampferstufe erzeugte Sattdampf auch ohne weitere Überhitzung in die Dampfturbine eingebunden werden, wenn an der Dampfturbine entsprechende besondere Nässeschutzmaßnahmen an der Einbindestelle vorgesehen werden oder bei so niedrigen Drücken eingebunden wird, das der in der Dampfturbine strömende Dampf bereits als Sattdampf/ Nassdampf vorliegt. Es ist daher vorteilhaft, wenn an einer Einbindestelle für den Sattdampf aus der Niederstdruck-Verdampferstufe des Abhitzedampferzeugers in die Dampfturbine Nässeschutzmaßnahmen vorgesehen sind.
  • Es ist vorteilhaft, wenn eine sechste Dampfleitung von der zweiten, dritten, vierten oder fünften Dampfleitung abzweigt und in ein Ansaugluftvorwärmsystem einer Gasturbinenanlage mündet. Immer dann, wenn nicht die volle Leistung des Kraftwerkes gefordert ist, kann der Dampf (teilweise oder ganz) statt in die Dampfturbine zum Ansaugluftvorwärmsystem der Gasturbinenanlage geleitet werden. Damit sinkt die Leistung der Gasturbinenanlage und damit auch der Gesamtanlage, ohne dass durch das teilweise Schließen der Vorleitstufen der Wirkungsgrad der Anlage stark absinkt. Die Verwendung des in der Niederstdruck-Verdampferstufe erzeugten Dampfes hat den Vorteil, dass für die Ansaugluftvorwärmung niederwertige Wärme (wegen vergleichsweise niedrigen Temperaturniveaus) verwendet wird. Damit wird eine deutliche Erhöhung des Teillastwirkungsgrades und außerdem eine sehr hohe Laständerungsgeschwindigkeit (nach oben wie nach unten) des Kraftwerkes sichergestellt wird. Die Laständerungsgeschwindigkeit ist besonders hoch, wenn ein direkt dampfbeheizter Ansaugluftvorwärmer verwendet wird. Ein direkt mit Niederstdruck-Dampf beheizter Ansaugluftvorwärmer hat neben der Reaktionsgeschwindigkeit auch den Vorteil, dass er über die Regelung des Dampfdruckes sehr exakt geregelt werden kann. Beides zusammengenommen ermöglicht es, die Ansauglufttemperatur bis nahe an die zulässige Grenze der jeweiligen Gasturbinenanlage zu erhöhen und bisher übliche große Sicherheitsmargen, welche die Trägheit eines üblichen mit Wasser bzw. Glykol befüllten Ansaugluftsystems berücksichtigen, zu verringern.
  • Ferner ist es vorteilhaft, wenn eine siebte Dampfleitung von der zweiten, dritten, vierten oder fünften Dampfleitung abzweigt und in einen Wärmeübertrager mündet, der in einem Hauptkondensatsystem vor Eintritt in den Abhitzedampferzeuger angeordnet ist. Im Wärmeübertrager kondensiert der Dampf aus der Niederstdruck-Verdampferstufe, wodurch die Hauptkondensattemperatur entsprechend angehoben wird. Das im Wärmeübertrager anfallende Kondensat wird über eine entsprechende Pumpe wieder in den Wasser-Dampf-Kreislauf eingebunden. Somit kann der in der Niederstdruck-Verdampferstufe erzeugte Dampf (oder ein Teil davon) bei wechselnden Schwefelgehalten im Brennstoff dazu benutzt werden, im Bedarfsfall (erhöhter Schwefelgehalt) die Kondensateintrittstemperatur in den Abhitzedampferzeuger zu erhöhen.
  • Es ist zweckmäßig, wenn die Niederstdruck-Verdampferstufe für Drücke zwischen 1 und 3,5 bar ausgelegt ist. Die Beschränkung des minimalen Druckniveaus im Gesamtsystem (von der Niederstdruck-Verdampferstufe bis zum Ventil am Eintritt der Dampfturbine) auf größer 1 bar (leichter Überdruck gegenüber Umgebungsdruck) hat den Vorteil der Begrenzung des Volumenstromes, vermeidet die Taupunktunterschreitung im Abgas und vermeidet auf einfache Weise den Lufteintrag in den Wasser-Dampf-Kreislauf und daraus resultierende Probleme mit der Kraftwerkschemie. Bei weiterer Absenkung des Verdampferdruckniveaus in den Unterdruckbereich verbessert sich die Wärmeausnutzung am kalten Ende des Abhitzedampferzeugers zwar noch weiter, allerdings nehmen auch die Probleme bezüglich Taupunktunterschreitung und der Aufwand bezüglich Dampfvolumenstrom sowie Vermeidung von Umgebungslufteintritt zu. Darüber hinaus wird das nutzbare Enthalpiegefälle immer kleiner.
  • Vorteilhafter Weise umfasst eine Gas- und Dampfturbinenanlage einen Wasser-Dampf-Kreislauf nach der Erfindung.
  • Die auf eine Verfahren gerichtete Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zum Betrieb einer Gas- und Dampfturbinenanlage mit einer Dampfturbine und einem Abhitzedampferzeuger umfassend eine Niederdruck-Verdampferstufe und eine in Strömungsrichtung eines Gasturbinenabgases nach der Niederdruck-Verdampferstufe angeordnete Niederstdruck-Verdampferstufe, bei dem in der Niederstdruck-Verdampferstufe erzeugter Sattdampf dem Abhitzedampferzeuger entnommen wird.
  • Vorteilhafter Weise wird der Sattdampf aus der Niederstdruck-Verdampferstufe des Abhitzedampferzeugers zur Überhitzung über ein Ventil entspannt, bevor er der Dampfturbine zugeführt wird.
  • Alternativ kann es vorteilhaft sein, wenn der Sattdampf aus der Niederstdruck-Verdampferstufe des Abhitzedampferzeugers mittels eines Abhitzedampferzeuger-externen Überhitzers überhitzt wird, bevor er der Dampfturbine zugeführt wird.
  • Ferner kann es vorteilhaft sein, wenn der Sattdampf aus der Niederstdruck-Verdampferstufe des Abhitzedampferzeugers mittels eines Dampfkompressors verdichtet wird, bevor er der Dampfturbine zugeführt wird.
  • Es ist zweckmäßig, wenn der Sattdampf aus der Niederstdruck-Verdampferstufe des Abhitzedampferzeugers bei Drücken der Dampfturbine zugeführt wird, bei denen ein in der Dampfturbine strömender Dampf bereits als Sattdampf oder Nassdampf vorliegt.
  • Weiterhin ist es zweckmäßig, wenn der Unterschied der Drücke der Niederdruck-Verdampferstufe und der Niederstdruck-Verdampferstufe kleiner als 10 bar ist.
  • Vorteilhafterweise wird der Sattdampf aus der Niederstdruck-Verdampferstufe des Abhitzedampferzeugers einem Ansaugluft-Vorwärmsystem einer Gasturbinenanlage zugeführt.
  • Ebenso vorteilhafterweise erwärmt der Sattdampf aus der Niederstdruck-Verdampferstufe des Abhitzedampferzeugers im Wärmetausch Kondensat vor dem Eintritt in den Abhitzedampferzeuger.
  • Die Erfindung wird beispielhaft anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen schematisch und nicht maßstäblich:
  • 1 eine Gas- und Dampfturbinenanlage nach dem Stand der Technik,
  • 2 eine erste Gas- und Dampfturbinenanlage nach der Erfindung,
  • 3 eine zweite Gas- und Dampfturbinenanlage nach der Erfindung und
  • 4 eine dritte Gas- und Dampfturbinenanlage nach der Erfindung.
  • Die 1 zeigt eine Gas- und Dampfturbinenanlage nach dem Stand der Technik. Sie umfasst eine Gasturbinenanlage 24 und eine Dampfturbinenanlage 28. Die Gasturbinenanlage 24 umfasst eine Gasturbine 29 mit angekoppeltem Luftverdichter 30 und eine der Gasturbine 29 vorgeschaltete Brennkammer 31, die an eine Druckluftleitung 32 des Verdichters 30 angeschlossen ist. Die Gasturbine 29 und der Luftverdichter 30 sowie ein Generator 33 sind auf einer gemeinsamen Welle 34 angeordnet. Die Brennstoffversorgung erfolgt über eine Brennstoffleitung 35.
  • Die Dampfturbinenanlage 28 umfasst eine Dampfturbine 3 mit angekoppeltem Generator 36 und in einem Wasser-Dampf-Kreislauf 45 einen der Dampfturbine 3 nachgeschalteten Kondensator 37 sowie einen Abhitzedampferzeuger 46. Die Dampfturbine 3 besteht bei Großanlagen üblicherweise aus mehreren Druckstufen (Hoch- 38, Mittel- 39 und Niederdruckstufe 40), die typischerweise über eine gemeinsame Welle 41 den Generator 36 antreiben.
  • Im Betrieb werden die noch etwa 550 bis 650°C heißen Abgase der Gasturbine 29 dem Abhitzedampferzeuger 46 über eine Abgasleitung 42 zugeführt, durchströmen diesen vom Abgaseingang 43 bis zum Abgasausgang 44 und verlassen den Abhitzedampferzeuger 46 in Richtung auf einen nicht näher dargestellten Kamin.
  • Auf ihrem Weg durch den Abhitzedampferzeuger 46 führen im Beispiel der 1 die heißen Abgase der Gasturbine 29 ihre Wärme einer dritten Hochdruck-Überhitzerheizfläche 47 zu, des weiteren einer dritten Mitteldruck-Überhitzerheizfläche 48, einer zweiten Hochdruck-Überhitzerheizfläche 49, einer zweiten Mitteldruck-Überhitzerheizfläche 50, einer ersten Hochdruck-Überhitzerheizfläche 51, einer Hochdruck-Verdampferheizfläche 52, einer dritten Hochdruck-Vorwärmerheizfläche 53, dann einer ersten Mitteldruck-Überhitzerheizfläche 54, einer zweiten Hochdruck-Vorwärmerheizfläche 55, einer Mitteldruck-Verdampferheizfläche 56, einer Niederdruck-Überhitzerheizfläche 6, einer Mitteldruck-Vorwärmerheizfläche 57, einer ersten Hochdruck-Vorwärmerheizfläche 58, dann einer Niederdruck-Verdampferheizfläche 7 und schließlich einem Kondensatvorwärmer 10.
  • Der Kondensatvorwärmer 10 ist über eine Kondensatleitung 59, in die eine Kondensatpumpeneinheit 60 geschaltet ist, mit Kondensat aus dem Kondensator 37 bespeisbar.
  • Ein erster Teil des erwärmten Kondensats wird der Niederdruck-Verdampferstufe 5 im Abhitzedampferzeuger 46 zugeführt, ein zweiter Teil wird mittels einer Speisewasserpumpe 61 auf ein geeignetes Druckniveau gebracht. Über die Mitteldruck- 62 bzw. Hochdruckentnahme 63 an der Speisewasserpumpe 61 wird das Speisewasser einer entsprechenden Druckstufe im Abhitzedampferzeuger 46 über einen Speisewasservorwärmer (Mitteldruck-Vorwärmerheizfläche 57, erste 58, zweite 55 und dritte Hochdruck-Vorwärmerheizfläche 53) zugeführt, der ausgangsseitig an eine Dampftrommel 65, 66 angeschlossen ist. Die Dampftrommeln 64, 65, 66 sind jeweils mit einer im Abhitzedampferzeuger 46 angeordneten Verdampferheizfläche 7, 56, 52 zur Bildung eines Wasser-Dampfumlaufs verbunden. Zum Abführen von Frischdampf sind die Dampftrommeln 64, 65, 66 jeweils an einen im Abhitzedampferzeuger 46 angeordneten Überhitzer mit gegebenenfalls mehreren Überhitzer-Heizflächen 6, 54, 50, 48 und 51, 49, 47 angeschlossen, der ausgangsseitig über Dampfleitungen 67, 68, 69 mit einem Dampfeinlass der Dampfturbine 3 verbunden ist.
  • Der im Abhitzedampferzeuger 46 überhitzte und der Dampfturbine 3 zugeführte Dampf wird dort unter Verrichtung mechanischer Arbeit entspannt. Der in der Dampfturbine 3 teilentspannte Hochdruckdampf wird einer Zwischenüberhitzung 70 im Abhitzedampferzeuger 46 zugeführt. Der übrige Dampf wird nach der Entspannung im Mittel- 39 und Niederdruckteil 40 der Dampfturbine 3 im Kondensator 37 kondensiert, und das so entstehende Kondensat wird wieder über die Kondensatpumpe 60 dem Abhitzedampferzeuger 46 zugeführt, so dass ein Wasser-Dampf-Kreislauf 45 gebildet wird.
  • 2 zeigt eine Gas- und Dampfturbinenanlage 2 nach der Erfindung. Der Wasser-Dampf-Kreislauf 1 umfasst erfindungsgemäß eine Niederstdruck-Verdampferstufe 8, umfassend eine Niederstdruck-Verdampferheizfläche 9, die in Strömungsrichtung von Gasturbinenabgasen nach der Niederdruck-Verdampferstufe 5 angeordnet ist. Ein zumindest erster Teil 10 einer Kondensat-Vorwärmerheizfläche ist unmittelbar zwischen der Niederstdruck-Verdampferheizfläche 9 und der Niederdruck-Verdampferheizfläche 7 angeordnet. Ein zweiter Teil 11 der Kondensat-Vorwärmerheizfläche ist in Strömungsrichtung von Gasturbinenabgasen der Niederstruck-Verdampferstufe 8 nachgeschaltet. Da auf eine Überhitzung des erzeugten Niederstdruck-Dampfes im Abhitzedampferzeuger 4 nach der Erfindung verzichtet wird, verbindet eineerste Dampfleitung 12 eine der Niederstdruck-Verdampferheizfläche 9 zugeordnete Niederstdruck-Dampftrommel 71 mit der Dampfturbine 3. In diese erste Dampfleitung 12 ist ein Ventil 13 zur Entspannung des Dampfes angeordnet.
  • Der Sattdampf aus der Niederstdruck-Verdampferstufe 8 kann auch ohne Überhitzung der Dampfturbine 3 zugeführt werden. Dann sollten an einer Einbindestelle 20 für den Sattdampf in die Dampfturbine 3 Nässeschutzmaßnahmen 21 vorgesehen sein.
  • 3 zeigt eine zweite Dampfleitung 14, welche die Niederstdruck-Verdampferheizfläche 9 bzw. die Niederstdruck-Dampftrommel 71 mit einem Überhitzer 15 verbindet, welcher außerhalb des Abhitzedampferzeugers 4 angeordnet ist. Eine dritte Dampfleitung 16 zweigt vom Überhitzer 15 ab und mündet in die Dampfturbine 3. Der Überhitzer 15 kann elektrisch, dampf-, speisewasser- oder kondensatbeheizt sein.
  • 4 zeigt eine weitere Überhitzungsvariante des Niederstdruck-Dampfes. Hier verbindet eine vierte Dampfleitung 17 die Niederstdruck-Verdampferheizfläche 9 bzw. die zugehörige Niederstdruck-Dampftrommel 71 mit einem Dampfkompressor 18, der wiederum mit der Dampfturbine 3 über eine fünfte Dampfleitung 19 verbunden ist. Der Dampfkompressor 18 ist typischerweise elektrisch angetrieben.
  • Ferner zeigen die 2 bis 4 eine sechste Dampfleitung 22, die von der zweiten 14, dritten 16, vierten 17 oder fünften Dampfleitung 19 abzweigt und in ein Ansaugluftvorwärmsystem 23 einer Gasturbinenanlage 24 mündet.
  • Eine weitere Anwendung für den in der Niederstdruck-Verdampferstufe 8 erzeugten Dampf ist in den 2 bis 4 ebenfalls gezeigt und zwar die Kondensatvorwärmung bei Brennstoffwechsel bzw. bei Änderung des Schwefelanteils im Brennstoff. Zu diesem Zweck zweigt eine siebte Dampfleitung 25 von der zweiten 14, dritten 16, vierten 17 oder fünften Dampfleitung 19 ab und mündet in einen Wärmeübertrager 26, der in einem Hauptkondensatsystem 27 angeordnet ist.

Claims (23)

  1. Wasser-Dampf-Kreislauf (1) einer Gas- und Dampfturbinenanlage (2) umfassend eine Dampfturbine (3) und einen Abhitzedampferzeuger (4) mit einer Niederdruck-Verdampferstufe (5) umfassend eine Niederdruck-Überhitzerheizfläche (6) und eine Niederdruck-Verdampferheizfläche (7), dadurch gekennzeichnet, dass im Abhitzedampferzeuger (4) eine Niederstdruck-Verdampferstufe (8) umfassend eine Niederstdruck-Verdampferheizfläche (9) in Strömungsrichtung von Gasturbinenabgasen nach der Niederdruck-Verdampferstufe (5) angeordnet ist.
  2. Wasser-Dampf-Kreislauf (1) nach Anspruch 1, wobei unmittelbar zwischen der Niederstdruck-Verdampferheizfläche (9) und der Niederdruck-Verdampferheizfläche (7) zumindest ein erster Teil (10) einer Kondensat-Vorwärmerheizfläche im Abhitzedampferzeuger (4) angeordnet ist.
  3. Wasser-Dampf-Kreislauf (1) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei der Niederstdruck-Verdampferstufe (8) ein zweiter Teil (11) der Kondensat-Vorwärmerheizfläche in Strömungsrichtung von Gasturbinenabgasen nachgeschaltet ist.
  4. Wasser-Dampf-Kreislauf (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine erste Dampfleitung (12) eine der Niederstdruck-Verdampferheizfläche (9) zugeordnete Niederstdruck-Dampftrommel (71) mit der Dampfturbine (3) verbindet.
  5. Wasser-Dampf-Kreislauf (1) nach Anspruch 4, wobei in der ersten Dampfleitung (12) ein Ventil (13) zur Entspannung eines Dampfes angeordnet ist.
  6. Wasser-Dampf-Kreislauf (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei eine zweite Dampfleitung (14) eine der Niederstdruck-Verdampferheizfläche (9) zugeordnete Niederstdruck-Dampftrommel (71) mit einem Überhitzer (15) verbindet, welcher außerhalb des Abhitzedampferzeugers (4) angeordnet ist und eine dritte Dampfleitung (16) vom Überhitzer (15) abzweigt und in die Dampfturbine (3) mündet.
  7. Wasser-Dampf-Kreislauf (1) nach Anspruch 6, wobei der Überhitzer (15) elektrisch, dampf-, speisewasser- oder kondensatbeheizt ist.
  8. Wasser-Dampf-Kreislauf (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei eine vierte Dampfleitung (17) eine der Niederstdruck-Verdampferheizfläche (9) zugeordnete Niederstdruck-Dampftrommel (71) mit einem Dampfkompressor (18) verbindet und der Dampfkompressor (18) mit der Dampfturbine (3) über eine fünfte Dampfleitung (19) verbunden ist.
  9. Wasser-Dampf-Kreislauf (1) nach Anspruch 8, wobei der Dampfkompressor (18) elektrisch angetrieben ist.
  10. Wasser-Dampf-Kreislauf (1) nach Anspruch 4, wobei an einer Einbindestelle (20) für den Sattdampf aus der Niederstdruck-Verdampferstufe (8) des Abhitzedampferzeugers (4) in die Dampfturbine (3) Nässeschutzmaßnahmen (21) vorgesehen sind.
  11. Wasser-Dampf-Kreislauf (1) nach Anspruch 4, wobei eine sechste Dampfleitung (22) von der zweiten (14), dritten (16), vierten (17) oder fünften Dampfleitung (19) abzweigt und in ein Ansaugluftvorwärmsystem (23) einer Gasturbinenanlage (24) mündet.
  12. Wasser-Dampf-Kreislauf (1) nach Anspruch 4, wobei eine siebte Dampfleitung (25) von der zweiten (14), dritten (16), vierten (17) oder fünften Dampfleitung (19) abzweigt und in einen Wärmeübertrager (26) mündet, der in einem Hauptkondensatsystem (27) angeordnet ist.
  13. Wasser-Dampf-Kreislauf (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Niederstdruck-Verdampferstufe (8) für Drücke zwischen 1 und 3,5 bar ausgelegt ist.
  14. Gas- und Dampfturbinenanlage (2) mit einem Wasser-Dampf-Kreislauf (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
  15. Verfahren zum Betrieb einer Gas- und Dampfturbinenanlage (2) mit einer Dampfturbine (3) und einem Abhitzedampferzeuger (4) umfassend eine Niederdruck-Verdampferstufe (5) und eine in Strömungsrichtung eines Gasturbinenabgases nach der Niederdruck-Verdampferstufe (5) angeordnete Niederstdruck-Verdampferstufe (8), dadurch gekennzeichnet, dass in der Niederstdruck-Verdampferstufe (8) erzeugter Sattdampf dem Abhitzedampferzeuger (4) entnommen wird.
  16. Verfahren nach Anspruch 15, wobei der Sattdampf aus der Niederstdruck-Verdampferstufe (8) des Abhitzedampferzeugers (4) zur Überhitzung über ein Ventil (13) entspannt wird, bevor er der Dampfturbine (3) zugeführt wird.
  17. Verfahren nach Anspruch 15, wobei der Sattdampf aus der Niederstdruck-Verdampferstufe (8) des Abhitzedampferzeugers (4) mittels eines Abhitzedampferzeuger-externen Überhitzers (15) überhitzt wird, bevor er der Dampfturbine (3) zugeführt wird.
  18. Verfahren nach Anspruch 15, wobei der Sattdampf aus der Niederstdruck-Verdampferstufe (8) des Abhitzedampferzeugers (4) mittels eines Dampfkompressors (18) verdichtet wird, bevor er der Dampfturbine (3) zugeführt wird.
  19. Verfahren nach Anspruch 15, wobei der Sattdampf aus der Niederstdruck-Verdampferstufe (8) des Abhitzedampferzeugers (4) bei Drücken der Dampfturbine (3) zugeführt wird, bei denen ein in der Dampfturbine (3) strömender Dampf bereits als Sattdampf oder Nassdampf vorliegt.
  20. Verfahren nach Anspruch 15, wobei der Sattdampf aus der Niederstdruck-Verdampferstufe (8) des Abhitzedampferzeugers (4) über Nässeschutzmaßnahmen (21) in die Dampfturbine (3) eingeleitet wird.
  21. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 20, wobei der Unterschied der Drücke der Niederdruck-Verdampferstufe (5) und der Niederstdruck-Verdampferstufe (8) kleiner als 10 bar ist.
  22. Verfahren nach Anspruch 15, wobei der Sattdampf aus der Niederstdruck-Verdampferstufe (8) des Abhitzedampferzeugers (4) einem Ansaugluft-Vorwärmsystem (23) einer Gasturbinenanlage (24) zugeführt wird.
  23. Verfahren nach Anspruch 15, wobei der Sattdampf aus der Niederstdruck-Verdampferstufe (8) des Abhitzedampferzeugers (4) im Wärmetausch Kondensat vor dem Eintritt in den Abhitzedampferzeuger (4) erwärmt.
DE102015209812.5A 2015-05-28 2015-05-28 Wasser-Dampf-Kreislauf einer Gas- und Dampfturbinenanlage Ceased DE102015209812A1 (de)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102015209812.5A DE102015209812A1 (de) 2015-05-28 2015-05-28 Wasser-Dampf-Kreislauf einer Gas- und Dampfturbinenanlage
PCT/EP2016/058256 WO2016188671A1 (de) 2015-05-28 2016-04-14 Wasser-dampf-kreislauf einer gas- und dampfturbinenanlage

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102015209812.5A DE102015209812A1 (de) 2015-05-28 2015-05-28 Wasser-Dampf-Kreislauf einer Gas- und Dampfturbinenanlage

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102015209812A1 true DE102015209812A1 (de) 2016-12-01

Family

ID=55754284

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102015209812.5A Ceased DE102015209812A1 (de) 2015-05-28 2015-05-28 Wasser-Dampf-Kreislauf einer Gas- und Dampfturbinenanlage

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE102015209812A1 (de)
WO (1) WO2016188671A1 (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102021203730A1 (de) 2021-04-15 2022-10-20 Siemens Energy Global GmbH & Co. KG Erzeugung von elektrischer Energie aus Wasserstoff und Sauerstoff

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7059347B2 (ja) * 2020-12-24 2022-04-25 三菱重工業株式会社 排熱回収プラント、及びコンバインドサイクルプラント

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3616787A (en) * 1970-01-02 1971-11-02 Sulzer Ag Overflow valve for a steam plant
WO2002081870A1 (de) * 2001-04-06 2002-10-17 Alstom (Switzerland) Ltd Verfahren zur bereitschaftshaltung eines kombikraftwerkes
EP1162348B1 (de) * 2000-06-06 2006-07-26 Kabushiki Kaisha Toshiba Kombikraftwerk
DE102008003138A1 (de) * 2007-01-09 2008-07-10 General Electric Co. Verfahren und System zur Kernenergieerzeugung
DE102009043871A1 (de) * 2008-08-29 2010-03-04 General Electric Company System und Verfahren zur Wärmesteuerung eines Gasturbineneinlasses

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR1266810A (fr) * 1960-09-02 1961-07-17 Sulzer Ag Centrale thermique à vapeur avec machine motrice à plusieurs étages
US20030131601A1 (en) * 2002-01-07 2003-07-17 Parsons Energy & Chemicals Group, Inc. Sliding steam temperature for combined cycle power plants
US20130097993A1 (en) * 2011-10-19 2013-04-25 Himanshu Raja Heat recovery steam generator and methods of coupling same to a combined cycle power plant
US9500103B2 (en) * 2013-08-22 2016-11-22 General Electric Company Duct fired combined cycle system

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3616787A (en) * 1970-01-02 1971-11-02 Sulzer Ag Overflow valve for a steam plant
EP1162348B1 (de) * 2000-06-06 2006-07-26 Kabushiki Kaisha Toshiba Kombikraftwerk
WO2002081870A1 (de) * 2001-04-06 2002-10-17 Alstom (Switzerland) Ltd Verfahren zur bereitschaftshaltung eines kombikraftwerkes
DE102008003138A1 (de) * 2007-01-09 2008-07-10 General Electric Co. Verfahren und System zur Kernenergieerzeugung
DE102009043871A1 (de) * 2008-08-29 2010-03-04 General Electric Company System und Verfahren zur Wärmesteuerung eines Gasturbineneinlasses

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102021203730A1 (de) 2021-04-15 2022-10-20 Siemens Energy Global GmbH & Co. KG Erzeugung von elektrischer Energie aus Wasserstoff und Sauerstoff

Also Published As

Publication number Publication date
WO2016188671A1 (de) 2016-12-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102008037410B4 (de) Superkritischen Dampf verwendender kombinierter Kreisprozess und Verfahren
EP1934434B1 (de) Verfahren zum aufwärmen einer dampfturbine
DE3882794T2 (de) Wärmewiedergewinnungskessel vom Zwischenüberhitzertyp und diesen verwendende Krafterzeugungsanlage.
DE102009036064B4 (de) rfahren zum Betreiben eines mit einer Dampftemperatur von über 650°C operierenden Zwangdurchlaufdampferzeugers sowie Zwangdurchlaufdampferzeuger
EP2100010B1 (de) Verfahren zur Steigerung des Dampfmassenstroms einer Hochdruck-Dampfturbine eines Dampfkraftwerks während einer Hoch-Phase des Dampfkraftwerks
EP2101051A1 (de) Speicherung elektrischer Energie mit Wärmespeicher und Rückverstromung mittels eines thermodynamischen Kreisprozesses
DE102012102368A1 (de) Kombikraftwerk
WO2011006728A1 (de) Dampfkraftwerksanlage mit dampfturbineneinheit und prozessdampfverbraucher und verfahren zum betreiben einer dampfkraftwerksanlage mit dampfturbineneinheit und prozessdampfverbraucher
EP3420202B1 (de) Kondensatrezirkulation
EP2322768B1 (de) Dampfkraftanlage sowie Verfahren zum Betrieb einer Dampfkraftanlage
EP2611995B1 (de) Dampfturbinenanlage mit variabler dampfeinspeisung
DE102015209812A1 (de) Wasser-Dampf-Kreislauf einer Gas- und Dampfturbinenanlage
DE102012110579B4 (de) Anlage und Verfahren zur Erzeugung von Prozessdampf
EP0158629B1 (de) Dampfkreislauf für Dampfkraftanlagen
WO2007144285A2 (de) Dampfkraftanlage
DE102010009130A1 (de) Dampfkraftwerk umfassend eine Tuning-Turbine
DE3607210C2 (de)
EP2426337A1 (de) Einrichtung zur Brennstoffvorwärmung sowie Verfahren zur Brennstoffvorwärmung
DE29608816U1 (de) Anordnung zur Nutzung der Abwärme von Zementklinkerlinien
EP3365534B1 (de) Verfahren zur speisewasservorwärmung eines dampferzeugers eines kraftwerks und dampfkraftwerk zur durchführung des verfahrens
WO2015024886A1 (de) Dampfkraftwerk und verfahren zum betrieb eines dampfkraftwerks
EP2138677A1 (de) Gas- und Dampfturbinenanlage
DE102008057490B4 (de) Kombiniertes Gas- und Dampfturbinenkraftwerk und Verfahren zum Betrieb
DE102016212634A1 (de) Verfahren zur Sekundärfrequenzregelung einer fossil befeuerten Kraftwerksanlage
AT512176B1 (de) Abhitzedampferzeuger

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed
R002 Refusal decision in examination/registration proceedings
R003 Refusal decision now final