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DE19627425A1 - Verfahren zum Betrieb einer Hybrid-Solar-Kombianlage sowie eine Hybrid-Solar-Kombianlage - Google Patents

Verfahren zum Betrieb einer Hybrid-Solar-Kombianlage sowie eine Hybrid-Solar-Kombianlage

Info

Publication number
DE19627425A1
DE19627425A1 DE19627425A DE19627425A DE19627425A1 DE 19627425 A1 DE19627425 A1 DE 19627425A1 DE 19627425 A DE19627425 A DE 19627425A DE 19627425 A DE19627425 A DE 19627425A DE 19627425 A1 DE19627425 A1 DE 19627425A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
steam
solar
feed water
steam generator
line
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
DE19627425A
Other languages
English (en)
Inventor
Mircea Fetescu
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.)
General Electric Technology GmbH
Original Assignee
Asea Brown Boveri AG Switzerland
Asea Brown Boveri AB
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 Asea Brown Boveri AG Switzerland, Asea Brown Boveri AB filed Critical Asea Brown Boveri AG Switzerland
Priority to DE19627425A priority Critical patent/DE19627425A1/de
Publication of DE19627425A1 publication Critical patent/DE19627425A1/de
Ceased legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03G—SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS; MECHANICAL-POWER PRODUCING DEVICES OR MECHANISMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR OR USING ENERGY SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03G6/00—Devices for producing mechanical power from solar energy
    • F03G6/003—Devices for producing mechanical power from solar energy having a Rankine cycle
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K23/00—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids
    • F01K23/02—Plants 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
    • F01K23/06—Plants 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
    • F01K23/10—Plants 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
    • 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
    • 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
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/40—Solar thermal energy, e.g. solar towers
    • Y02E10/46—Conversion of thermal power into mechanical power, e.g. Rankine, Stirling or solar thermal engines

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
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  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer Hybrid-Solar-Kombianlage nach dem Oberbegriff des ersten Anspruches.
Sie betrifft ebenfalls eine Hybrid-Solar-Kombianlage nach dem Oberbegriff des unabhängigen Vorrichtungsanspruches.
Stand der Technik
Derartige Verfahren zum Betrieb einer Hybrid-Solar-Kombianlage sind bekannt aus "Solar Powered Combined Cycle Plant", K. Künstle et al., Siemens AG Power Generation Group (KWU), Power Gen Europe "94 Cologne" 17-19 May, 1994. In einer Kombianlage ist die Leistung der Gasturbine üblicherweise etwa zweimal höher als diejenige der Dampfturbine. Die Leistung der Dampfturbine kann durch zusätzlichen Dampf erhöht werden, welcher jedoch nicht durch die Abgase der Gasturbine erzeugt werden kann. Dazu werden beispielsweise Zusatzfeuerungen im Abhitzedampferzeuger, und/oder externe Dampfquellen wie beispielsweise solar erzeugter Dampf verwendet. Der solar erzeugte Dampf ist dabei sehr um­ weltschonend, da bei der Erzeugung des Dampfes keine Abgasemissionen ent­ stehen. Durch die Kombination einer Kombianlage mit einem Solar- Dampferzeuger kann bei Sonneneinstrahlung entweder der Brennstoffbedarf der Gasturbine bei gleichbleibender Gesamtleistung reduziert oder eine erhöhte Ge­ samtleistung bei gleichbleibendem Brennstoffbedarf der Gasturbine erzielt wer­ den.
Der Solar-Dampferzeuger besteht beispielsweise aus mindestens einem Parabol­ spiegel und einer im Brennpunkt des Parabolspiegels angeordneten Leitung. Durch die Leitung wird Öl geleitet, erhitzt und mittels des heißen Öles Dampf erzeugt. Die Dampfparameter sind dabei abhängig vom verwendeten Öl. Der so erzeugte Dampf weist beispielsweise eine Temperatur von 340°C und einen Druck von 100 bar auf. Der Dampf kann jedoch auch auf andere Arten erzeugt werden, beispielsweise indem das Wasser direkt durch die Leitungen im Brenn­ punkt der Parabolspiegel geleitet wird oder indem das Sonnenlicht über Spiegel auf einen Turm fokussiert wird, in dem das Wasser verdampft wird.
Im oben erwähnten Stand der Technik wird das Speisewasser direkt aus dem Speisewasserbehälter mit Entgaserdom dem Solar-Dampferzeuger zugeführt (Fig. 1) und der solar erzeugte Dampf an verschiedenen Orten in die Kombianlage eingespeist. So wird der solar erzeugte Dampf direkt in die Mitteldruck- Dampfturbine eingespiesen (Fig. 6(a)), oder in die Hochdruck-Trommel des Abhit­ zedampferzeugers eingespiesen und im Abhitzedampferzeuger überhitzt (Fig. 6(b)), oder in den Überhitzer des Abhitzedampferzeugers eingespiesen (Fig. 6(c)), oder der solar erzeugte Dampf wird mittels eines externen, mit fossilem Brennstoff betriebenen Überhitzer überhitzt (Fig. 6(d)). Alle diese Möglichkeiten zeigen jedoch einen Netto-Wirkungsgrad von maximal 71% des total verwendeten fossilen Brennstoffes beträgt. Da die Solar-Anlage jedoch hohe Kapitalkosten verursacht ist ein solche Anlage wirtschaftlich nur bedingt sinnvoll. Weiter ist die Anlage unflexibel, da bei einem Ausfall der Gasturbine die gesamte Anlage abge­ schaltet werden muß.
Darstellung der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Verfahren zum Betrieb einer Hybrid-Solar-Kombianlage der eingangs genannten Art einen möglichst hohen Wirkungsgrad zu erzielen, ein flexibles Betriebskonzept und eine hohe Leistungs­ verfügbarkeit zu ermöglichen.
Erfindungsgemäß wird dies durch die Merkmale des ersten Anspruches erreicht.
Kern der Erfindung ist es also, daß daß die Hybrid-Solar-Kombianlage zum Be­ trieb entweder in einem Hybrid-Solar-Kombibetrieb oder einem Solarbetrieb oder einem Kombibetrieb ausgelegt wird und daß insbesondere im Hybrid-Solar- Kombibetrieb über eine solare Speisewasserleitung vorgewärmtes Wasser aus dem Abhitzedampferzeuger in den Solar-Dampferzeuger eingeleitet wird, daß der solar erzeugte Dampf dem im Abhitzedampferzeuger erzeugten Dampf zu­ gemischt und das erzeugte Gemisch überhitzt wird und daß der so erzeugte Dampf zum Betrieb der Dampfturbine verwendet wird, und daß insbesondere im Solarbetrieb Dampf nur mittels des Solar- Dampferzeugers erzeugt wird, indem das Speisewasser in mindestens einen Speisewasser-Vorwärmer vorgewärmt und dem Solar-Dampferzeuger zugeführt wird und daß der solar erzeugte Dampf einer Dampfturbine zugeführt wird, und daß insbesondere im Kombibetrieb Dampf nur mittels des Abhitzedampfer­ zeugers erzeugt wird, indem das Speisewasser durch den Abhitzedampferzeuger geleitet wird und der erzeugte Dampf der Dampfturbine zugeführt wird.
Die Vorteile der Erfindung sind unter anderem darin zu sehen, daß das Verfah­ ren sehr flexibel ist, indem jederzeit die Kombianlage oder der solare Teil alleine betrieben werden kann. Dadurch steigt die Verfügbarkeit der Anlage und damit die Wirtschaftlichkeit. Fällt beispielsweise die Gasturbine aus, wird einfach die Dampfturbogruppe mit solar erzeugtem Dampf weiter betrieben oder umgekehrt, wodurch jederzeit elektrische Leistung bezogen werden kann. Mit dem erfin­ dungsgemäßen Verfahren können Fluktuationen der Sonneneinstrahlung sehr einfach ausgeglichen werden, indem die Menge des dem Solar-Dampferzeuger zugeführten erwärmten Wassers reguliert wird, und bei fehlender Sonneneinstrah­ lung das Wasser nur durch den Abhitzedampferzeuger geleitet wird. Der solar er­ zeugte Dampf wird somit jederzeit verwendet, wenn er zur Verfügung steht. Da­ durch wird wann immer möglich fossiler Brennstoff durch umweltfreundliche Son­ nenenergie ersetzt.
Ein weiterer Vorteil ist die hohe Temperatur des dem Solar-Dampferzeuger zuge­ führten Wassers, wodurch die Sonnenenergie optimal und maximiert zur Damp­ ferzeugung ausgenützt wird.
Jeder der drei Betriebsmodii zeichnet sich dabei durch einen hohen Wirkungs­ grad aus. Im kombinierten Modus Solar-Gasturbine kann ein Netto-Wirkungsgrad von ungefähr 75% des total verwendeten fossilen Brennstoffes erreicht werden, was eine deutliche Verbesserung des Gesamtwirkungsgrades des Solar-Dampf- /Rankine-Zykluses bedeutet.
Es ist besonders zweckmäßig, wenn die Dampfturbine eine mehrstufige Dampf­ turbine ist und daß der in einem Hochdruckteil der Dampfturbine teilentspannte Dampf bei Verwendung des Abhitzedampferzeugers in einem Zwischenüberhitzer des Abhitzedampferzeugers zwischenüberhitzt und den weiteren Stufen der Dampfturbine zugeführt wird.
Dadurch wird die Konfiguration vereinfacht und ein hoher thermischer Ausnüt­ zungsgrad der Abgase aus der Gasturbine erreicht, dies auch bei Teillast der Gasturbine.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Un­ teransprüchen.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
In der einzigen Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer schematischen Darstellung einer kombinierten Gas- und Dampfturbinenanlage kombiniert mit einem Solar-Dampferzeuger dargestellt.
Es sind nur die für das Verständnis der Erfindung wesentlichen Elemente gezeigt.
Weg zur Ausführung der Erfindung
Die Hybrid-Solar-Kombianlage besteht im wesentlichen aus einer Gasturbogruppe 40, 41, 46, einem Abhitzedampferzeuger 8, einer Dampfturbogruppe 1, 2 und ei­ nem Solar-Dampferzeuger 30.
Die Gasturbogruppe besteht im wesentlichen aus einem Verdichter 40, einer Turbine 41 und einem Generator 46, die über eine Welle 42 verbunden sind, so­ wie einer Brennkammer 43. Im Verdichter 40 wird Luft über eine Luftzuführung 44 angesaugt, komprimiert und die verdichtete Luft in die Brennkammer 43 geleitet. Dort wird der Verbrennungsluft Brennstoff 45 zugeführt und das Brennstoff-Luft- Gemisch verbrannt. Die entstandenen Rauchgase werden in die Turbine 41 ein­ geleitet, wo sie entspannt werden und ein Teil der Energie der Rauchgase in Drehenergie umgewandelt wird. Diese Drehenergie wird über die Welle 42 zum Antrieb des Generators 46 verwendet.
Die noch heißen Abgase werden über eine Abgasleitung 47 dem Abhitzedamp­ ferzeuger 8 zugeführt. Im Abhitzedampferzeiger 8 wird dem Abgas Wärmeener­ gie entzogen und damit Wasser verdampft. Nach Abgabe der Wärmeenergie wird das Abgas über einen Kamin 48 ins Freie geleitet. Das Wasser wird im Gegen­ strom, in einem Durchlauf durch den Abhitzedampferzeuger 8 geleitet, der Abhit­ zedampferzeuger 8 ist somit ein Einrohrkessel (eng. once through boiler).
Der Abhitzedampferzeuger 8 setzt sich im wesentlichen aus vier Zonen zusam­ men: einem Economizer 11, einem Verdampfer 12, einem Überhitzer 13 und ei­ nem Endüberhitzer 14, dem ein Zwischenüberhitzer 15 zugeordnet ist. Die Üb­ ergänge zwischen den Zonen sind dabei gleitend und von den Betriebsbedin­ gungen abhängig. Das Wasser wird in den Economizer 11 eingespeist und er­ wärmt, im Verdampfer 12 verdampft und im Überhitzer 13, im Endüberhitzer 14 und im Zwischenüberhitzer 15 wird der entstandene Dampfweiter erhitzt. Der Economizer 11 und der Endüberhitzer 14 werden dabei gegenüber herkömmli­ chen Abhitzedampferzeugern ausgelegt für verschiedene Betriebsarten: Hybrid- Solar-Kombibetrieb, nur Kombibetrieb oder nur Solarbetrieb. Dies ist nötig um die vom Solar-Dampferzeuger 30 benötigten Wassermengen genügend vorzuwärmen und die solar produzierten Dampfmengen zu überhitzen und zwischenüberhitzen. Der gebildete endüberhitzte Dampf wird über eine Dampfleitung 6, in der ein Ventil 6V angeordnet ist, einer Hochdruck-Dampfturbine 1a zugeführt. Der Dampf wird in der Dampfturbine 1a arbeitsleistend entspannt und die gewonnene Ener­ gie über eine Welle 3 im wesentlichen an einen Generator 2 abgegeben. Der tei­ lentspannte Dampf wird über eine Abdampfleitung 19, in der ein Ventil 19V ange­ ordnet ist, in den Abhitzedampferzeuger 8 eingeleitet und dort im Zwischenüber­ hitzer 15 wieder überhitzt. Der zwischenüberhitzte Dampf wird über eine Dampfzu­ leitung 20 in eine Mittel- und Niederdruck-Dampfturbine 1b eingeleitet, wo der Dampf arbeitsleistend entspannt und die gewonnen Energie ebenfalls über die Welle 3 im wesentlichen an den Generator 2 abgegeben wird. Der über eine Ab­ dampfleitung 4 aus der Mittel- und Niederdruck-Dampfturbine 1b austretende Ab­ dampf wird in einem Kondensator 5 kondensiert und im zugehörigen Hotwell zwi­ schengespeichert. Das kondensierte Wasser wird über eine Kondensat-Pumpe 10 und eine Kondensatleitung 9 zu einem Speisewasserbehälter 16 mit einem zuge­ hörigen Entgaserdom gefördert. Über eine Entnahmedampfleitung 21, in der ein Ventil 21V angeordnet ist, wird Entnahmedampf von der Dampfturbine 1b in den Entgaserdom geleitet und das Kondensat entgast. Das so erhaltene, entgaste Speisewasser wird über eine Speisewasserleitung 22, in der ein Ventil 22V ange­ ordnet ist, mittels einer Speisewasserpumpe 17 in den Abhitzedampferzeuger 8 eingespeist.
Ein Teil des im Economizer 11 vorgewärmten Speisewassers kann aus dem Eco­ nomizer mittels einer solaren Speisewasserleitung 23, in der ein Ventil 23V ange­ ordnet ist, dem Solar-Dampferzeuger 30 zugeführt werden. Weiter kann Speise­ wasser direkt dem Solar-Dampferzeuger 30 zugeführt werden. Dies kann direkt aus dem Speisewasserbehälter erfolgen, oder wie dargestellt mittels einer von der Speisewasserleitung 22 abzweigenden Speisewasser-Vorwärmerleitung 26 mit darin angeordnetem Ventil 26V, die in einen Speisewasservorwärmer 18 einmün­ det. Dort wird das Speisewasser vorgewärmt, wobei zur Vorwärmung von der Ab­ dampfleitung 19 eine Vorwärmdampfleitung 27 abzweigt, in der ein Ventil 27V an­ geordnet ist und die in den Speisewasser-Vorwärmer 18 einmündet. Der konden­ sierte Vorwärmdampf wird mittels einer Umwälz-Pumpe 29 in die Speisewasser- Vorwärmerleitung 26 eingespeist. Das aus dem Speisewasservorwärmer 18 aus­ tretende erwärmte Speisewasser wird mittels einer Speisewasser- Vorwärmerleitung 26′, in der ein Ventil 26′V angeordnet ist, in die solare Speise­ wasserleitung 23 eingeleitet, stromabwärts des Ventiles 23V. Der im Solar- Dampferzeuger 30 erzeugte Dampf kann über eine Solardampfzuleitung 24, in der ein Ventil 24V angeordnet ist, in die Dampfzuleitung 6 eingespeist werden, dies stromab des Ventiles 6V. Weiter zweigt stromaufwärts des Ventiles 24V von der Solardampfzuleitung 24 eine Solardampfableitung 25 ab, in der ein Ventil 25V angeordnet ist und mittels derer der solar erzeugte Dampf in den Endüberhitzer 14 des Abhitzedampferzeugers 8 eingespiesen werden kann.
Ein Dampf-Bypass 28 von der Dampfzuleitung 20 zur Abdampfleitung 4 und eine Verbindungsleitung 49 zwischen der Abdampfleitung 19 und der Dampfzuleitung 6 wird beim Anfahren oder Abstellen der Dampfturbine 1a, 1b benutzt, um Dampf mit ungenügenden Dampfparametern direkt in den Kondensator zu leiten. Beim Anfahren der Anlage wird beispielsweise ein Reduzierventil 49V in der Verbin­ dungsleitung 49 geöffnet, wodurch der Dampf durch den Zwischenüberhitzer 15 geleitet wird. Über den Dampf-Bypass 28 wird dann der Dampf bei einem geöff­ neten Ventil 28V unter Umgehung der Dampfturbine in den Kondensator 5 einge­ leitet. Wenn der Anfahrvorgang beendet ist, werden die Ventile 28V und 49V ge­ schlossen und der Dampf zur Dampfturbine geleitet.
Die Art der Erzeugung des Dampfes im Solar-Dampferzeuger 30 ist dabei belie­ big. Üblicherweise wird dabei mittels eines Parabolspiegels und einer im Brenn­ punkt des Parabolspiegels angeordneten Leitung Öl erhitzt und mittels des hei­ ßen Öles Dampf erzeugt. Der so erzeugte Dampf weist beispielsweise eine Temperatur von 340°C und einen Druck von 100 bar auf. Der Dampf kann jedoch auch auf andere Weise erzeugt werden.
Beim normalen Betrieb der Hybrid-Solar-Kombianlage, d. h. wenn solare Energie zur Verfügung steht, wird das Speisewasser direkt in den Economizer 11 einge­ spiesen. Das Ventil 26V in der Speisewasser-Vorwärmerleitung 26 ist dabei ge­ schlossen und das Ventil 22V in der Speisewasserleitung 22 geöffnet, wobei die Ventile 22V, 26V stromabwärts der Verzweigung der beiden Leitungen 22, 26 an­ geordnet sind. Das Ventil 23V in der solaren Speisewasserleitung 23 ist geöffnet, wodurch vorgewärmtes Speisewasser dem Solar-Dampferzeuger 30 zugeführt wird. Der solar erzeugte Dampf wird über die Solardampfzuleitung 24, Ventil 24V geschlossen, und die Solardampfableitung 25, Ventil 25V geöffnet, in den Endüberhitzer eingespiesen. Über die Dampfzuleitung 6, Ventil 6V geöffnet, wird der endüberhitzte Dampf der Dampfturbine 1a zugeführt. Der Abdampf wird über die Abdampfleitung 19, Ventil 19V geöffnet, in den Zwischenüberhitzer geleitet und dort zwischenüberhitzt. Das Ventil 27V der Vorwärmdampfleitung 27 ist dabei geschlossen, da der Speisewasser-Vorwärmer nicht in Betrieb ist. Der zwischen­ überhitzte Dampf wird über die Dampfzuleitung 20 der Dampfturbine 1b zugeführt, der Abdampf kondensiert, entgast und mittels der Speisewasserpumpe 17 wieder in den Economizer eingespiesen.
Das Speisewasser wird somit vor der Zuführung zum Solar-Dampferzeuger 30 im Abhitzedampferzeuger 8 vorgewärmt und der solar erzeugte Dampf im Abhitze­ dampferzeuger 8 überhitzt. Die Zwischenüberhitzung des aus der Hochdruck­ dampfturbine austretenden Dampfes erfolgt nur im Abhitzedampferzeuger 8. Fluktuationen der Sonneneinstrahlung können dabei durch Regelung des Ventiles 23V in der solaren Speisewasserleitung 23 ausgeglichen werden. Nimmt bei­ spielsweise die Sonneneinstrahlung ab, wird das Ventil 23V leicht geschlossen, da nicht mehr die gesamte Wassermenge im Solar-Dampferzeuger 30 verdampft werden kann.
Soll die Kombianlage ohne solare Unterstützung betrieben werden, wird das Ventil 23V in der solaren Speisewasserleitung 23 geschlossen, wie auch das Ventil 25V in der Solardampfableitung 25. Die Kombianlage arbeitet somit gleich wie oben, jedoch ohne die zusätzliche Produktion von solar erzeugtem Dampf. Der Wirkungsgrad der Kombianlage ohne solare Unterstützung ist dabei immer noch sehr hoch, dies infolge der Zwischenüberhitzung und durch die große Wärmeübergangsfläche des Endüberhitzers, der aufgrund des zusätzlichen sola­ ren Dampfes größer ausgelegt werden muß. Da der Economizer 11 aufgrund des solaren Speisewassers größer ausgelegt ist, entsteht beim alleinigen Kom­ bibetrieb bereits im Economizer Dampf.
Steht nur solare Energie zur Verfügung, beispielsweise bei Unterhaltsarbeiten an der Gasturbine, wird das Ventil 22V in der Speisewasserleitung 22 geschlossen und das Ventil 26V in der Speisewasser-Vorwärmerleitung 26 geöffnet. Dadurch fließt das gesamte Speisewasser durch den Speisewasser-Vorwärmer 18. Das Ventil 26′V in der Speisewasser-Vorwärmerleitung 26′ wird ebenfalls geöffnet, das Ventil 23V in der solaren Speisewasserleitung 23 ist geschlossen. Der im Solar- Dampferzeuger 30 erzeugte Dampf wird über die Solardampfzuleitung 24 in die Dampfzuleitung 6 eingespiesen, das Ventil 24V muß somit geöffnet sein, das Ventil 25V in der Solardampfableitung 25 ist geschlossen. In der Dampfzuleitung 6 ist das Ventil 6V geschlossen, wodurch der Dampf in die Dampfturbine 1a ein­ geleitet wird. Zwischen der Abdampfleitung 19 und der Dampfzuleitung 20 ist ein Zwischenüberhitzerbypass 7 mir einem Ventil 7V angeordnet. Das Ventil 7V, wel­ ches bei den beiden anderen Betriebsarten geschlossen ist, wird geöffnet, wo­ durch ein Teil des zum Teil entspannten Dampfes in die Dampfturbine 1b einge­ leitet wird. Der restliche, aus der Dampfturbine 1a austretende Dampf wird über die Abdampfleitung 19 und die Vorwärmdampfleitung 27 dem Speisewasser- Vorwärmer 18 zugeführt. Dazu ist das Ventil 19V geschlossen und das Ventil 27V geöffnet.
Das Speisewasser muß im Speisewasser-Vorwärmer 18 auf so hohe Temperatu­ ren wie möglich vorgewärmt werden, entsprechend der Vorwärmung im Economi­ zer, um eine hohe Dampfausbeute im Solar-Dampferzeuger zu erzielen und damit einen hohen Wirkungsgrad.
Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf das gezeigte und beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. Die Anzahl der Speisewasser-Vorwärmer 18 ist beliebig und muß den jeweiligen Erfordernissen angepaßt werden. Die Gastur­ bogruppe und die Dampfturbogruppe können auch als einwellige Kombianlage ausgebildet sein, wodurch nur ein Generator benötigt wird. Die Gasturbogruppe kann aus mehreren Verdichtereinheiten, Brennkammern und Gasturbinen beste­ hen. Der Abhitzedampferzeuger kann auch mit einer zusätzliche Feuerung betrie­ ben werden, oder es können zusätzlich weitere externe Dampfquellen verwendet werden.
Bezugszeichenliste
1a Hochdruck-Dampfturbine
1b Mittel- und Niederdruck-Dampfturbine
2 Generator
3 Welle
4 Abdampfleitung
5 Kondensator mit Hotwell
6 Dampfzuleitung zu 1a
7 Zwischenüberhitzer-Bypass
8 Abhitzedampferzeuger
9 Kondensatleitung
10 Kondensat-Pumpe
11 Economizer
12 Verdampfer
13 Überhitzer
14 Endüberhitzer
15 Zwischenüberhitzer
16 Speisewasserbehälter mit Entgaserdom
17 Speisewasserpumpe
18 Speisewasser-Vorwärmer
19 Abdampfleitung von 1a
20 Dampfzuleitung zu 1b
21 Entnahmedampfleitung
22 Speisewasserleitung
23 solare Speisewasserleitung von 11 zu 30
24 Solardampfzuleitung
25 Solardampfableitung zu 14
26 Speisewasser-Vorwärmerleitung zum Speisewasservorwärmer
26′ Speisewasser-Vorwärmerleitung vom Speisewasservorwärmer
27 Vorwärmdampfleitung zu 18
28 Dampf-Bypass zum Kondensator
29 Umwälz-Pumpe
30 Solar-Dampferzeuger
40 Verdichter
41 Turbine
42 Welle
43 Brennkammer
44 Luftzuführung
45 Brennstoff
46 Generator
47 Abgasleitung
48 Kamin
49 Verbindungsleitung von 6 zu 19

Claims (6)

1. Verfahren zum Betrieb einer Hybrid-Solar-Kombianlage, im wesentlichen bestehend aus einer Gasturbogruppe (40, 411, 43, 46), einer Dampfturbo­ gruppe (1a, 1b, 2), einem Abhitzedampferzeuger (8) und einem Solardamp­ ferzeuger (30), wobei durch die Abgase der Gasturbogruppe (40, 41, 43, 46) im Abhitzedampferzeuger (8) durch eine Speisewasserleitung (22) ein­ gespeistes Speisewasser verdampft wird und der Dampf über eine Dampf­ zuleitung (6) zum Betrieb mindestens einer Dampfturbine (1a) der Dampf­ turbogruppe verwendet wird, dadurch gekennzeichnet,
daß die Hybrid-Solar-Kombianlage zum Betrieb entweder in einem Hybrid- Solar-Kombibetrieb oder einem Solarbetrieb oder einem Kombibetrieb aus­ gelegt wird und daß insbesondere im Hybrid-Solar-Kombibetrieb über eine solare Speisewasserleitung (23) vorgewärmtes Wasser aus dem Abhitze­ dampferzeuger (8) in den Solar-Dampferzeuger (30) eingeleitet wird, daß der solar erzeugte Dampf dem im Abhitzedampferzeuger (8) erzeugten Dampf zugemischt und das erzeugte Gemisch überhitzt wird und daß der so erzeugte Dampf zum Betrieb der Dampfturbine (1a) verwendet wird und daß insbesondere im Solarbetrieb Dampf nur mittels des Solar- Dampferzeugers (30) erzeugt wird, indem das Speisewasser in mindestens einen Speisewasser-Vorwärmer (18) vorgewärmt und dem Solar- Dampferzeuger (30) zugeführt wird und daß der solar erzeugte Dampf ei­ ner Dampfturbine (1a) zugeführt wird,
und daß insbesondere im Kombibetrieb Dampf nur mittels des Abhitze­ dampferzeugers (8) erzeugt wird, indem das Speisewasser durch den Ab­ hitzedampferzeuger (8) geleitet wird und der erzeugte Dampf der Dampf­ turbine (1a) zugeführt wird.
2. Verfahren zum Betrieb einer Hybrid-Solar-Kombianlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dampfturbine eine mehrstufige Dampfturbine (1a, 1b) ist, und daß der in einem Hochdruckteil (1a) der Dampfturbine teilentspannte Dampf bei Verwendung des Abhitzedampferzeugers (8) in einem Zwi­ schenüberhitzer (15) des Abhitzedampferzeugers (8) zwischenüberhitzt und den weiteren Stufen (1b) der Dampfturbine zugeführt wird.
3. Verfahren zum Betrieb einer Hybrid-Solar-Kombianlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei alleinigem solaren Betrieb ein Teil des im Hochdruckteil (1a) der Dampfturbine teilentspannten Dampfes zur Vorwärmung des Speisewas­ sers im Speisewasser-Vorwärmer (18) verwendet wird und daß der restli­ che Dampf direkt den weiteren Stufen (1b) der Dampfturbine zugeführt wird.
4. Hybrid-Solar-Kombianlage, im wesentlichen bestehend aus einer Gastur­ bogruppe (40, 41, 43, 46), einer Dampfturbogruppe (1a, 1b, 2), einem Ab­ hitzedampferzeuger (8) und einem Solardampferzeuger (30), wobei durch die Abgase der Gasturbogruppe (40, 41, 43, 46) im Abhitzedampferzeuger (8) durch eine Speisewasserquelle (16, 22) eingespeistes Speisewasser verdampft wird und der Dampf über mindestens eine Dampfzuleitung (6) zum Betrieb einer Dampfturbine (1a, 1b) der Dampfturbogruppe verwendet wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Solardampferzeuger (30) über eine solare Speisewasserleitung (23) mit dem Abhitzedampferzeuger (8) und über eine Speisewasser- Vorwärmerleitung (26, 26′) mit der Speisewasserquelle (16, 22) verbunden ist, wobei an der Speisewasser-Vorwärmerleitung (26, 26′) mindestens ein Speisewasser-Vorwärmer (18) angeordnet ist und daß der Solardampfer­ zeuger (30) über eine Solardampfzuleitung (24) mit der Dampfturbine und über eine Solardampfableitung (25) mit dem Abhitzedampferzeuger ver­ bunden ist.
5. Hybrid-Solar-Kombianlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Speisewasserquelle ein Speisewasserbehälter (16) oder eine Speisewasserleitung (22) ist.
6. Hybrid-Solar-Kombianlage nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Abhitzedampferzeuger (8) ein Einrohrkessel ist.
DE19627425A 1996-07-08 1996-07-08 Verfahren zum Betrieb einer Hybrid-Solar-Kombianlage sowie eine Hybrid-Solar-Kombianlage Ceased DE19627425A1 (de)

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