DE2304783A1 - THERMAL POWER PLANT - Google Patents
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Description
WÄR}IEKRAFTANLAGE Die Erfindung betrifft eine Wärmekraftanlage und bezieht sich insbesondere auf eine Wärmekraftanlage der Art mit einer Gasturbine, einem elektrischen Generator, der durch die Gasturbine angetrieben ist, einem Kompressor zur Erzeugung von Druckluft, einem Druckluftmagazin zur aufnahme der Druckluft von dem Kompressor und zur Abgabe der Druckluft an die Gasturbine einem Wasserreservoirs welciies bei einem höheren Niveau als das Druckluftmagazin angeordnet ist und einer Wasserleitung zwischen dem Wasserreservoir und dem Druckluftmagazin, durch die Wasser von dem Wasserbehälter zum Druckluftmagazin geführt wird, während dieses entladen wird, und in umgekehrter Richtung, während das Druckluft magazin beladen wird. Der Kompressor zur Erzeumg der Druckluft kann durch eine Gas turbine angetrieben werden, kann aber alternativ auch durch einen separaten Motor angetrieben werden. Letzteres ist ratsam, wenn die Wärmekraftanlage nur während Spitzenbelastungszeiten im Betrieb sein soll, in welchem Fall der Kompressor kontinuierlich oder nur während Zeiten geringer Belastung angetrieben werden kann. HEAT POWER PLANT The invention relates to a thermal power plant and refers in particular to a thermal power plant of the type with a gas turbine, an electric generator driven by the gas turbine, a compressor for generating compressed air, a compressed air magazine for receiving compressed air from the compressor and a water reservoir to deliver the compressed air to the gas turbine welciies is arranged at a higher level than the compressed air magazine and one Water line between the water reservoir and the compressed air magazine, through which water is fed from the water tank to the compressed air magazine while it is being discharged is, and in the opposite direction, while the compressed air magazine is loaded. Of the Compressor for generating the compressed air can go through a gas turbine can be driven, but can alternatively be driven by a separate motor will. The latter is advisable if the thermal power plant is only used during peak periods should be in operation, in which case the compressor should be continuous or only during Can be driven at times of low load.
Es ist bekannt, daß in einer Wärmel;raftanlage der beschriebenen Art das Druckluftmagazin eine Felsenlcammer aufweisen kann, die in einer derart großen Tiefe angeordnet ist, daß der statische Druck, der infolge des Niveauunterschiedes zwischen dem Wasserbehälter und der Felsenkammer erhalten ist, dem gewünschten Luftdruck entspricht. Eine solche Felsenkammer ist aber normalerweise äußerst teuer, da sie bei einer derart großen Tiefe angeordnet sein muß.It is known that in a heat insulation system of the type described the compressed air magazine can have a Felsenlcammer, which in such a large Depth is arranged that the static pressure, which is due to the difference in level between the water tank and the rock chamber is obtained, the desired air pressure is equivalent to. Such a rock chamber is usually extremely expensive because it must be arranged at such a great depth.
Die Erfindung sorgt für eine Wärmekraftanlage, bei der das Druckluftmagazin nur in einer beachtlichen Tiefe unter dem Wasserreservoir angeordnet ist, in-dessen Druckluft enthält, deren Druck mindestens zweimal so hoch ist wie der statische Druck, der dem Niveauunterschied zwischen dem Druckluftmagazin und dem Wasserreservoir entspricht, vorzugsweise ein Vielfaches höher als dieser statische Druck ist. Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf eine Wärmekraftanlage, bei der der Druckluftbehälter lediglich bei einer solchen Tiefe gesprengt worden ist, daß der Felsen darüber ausreichend fest ist, um dem hohen Luftdruck zu widerstehen. Beispielsweise ist es für einen Luftdruck von 80 Atm ausreichend, die höchste Stelle der Felsenkammer bei einer Tiefe von 100 m angeordnet ist, gegenüber 800 m für eine in herkömmlicher Weise angeordnete Felsenkammer.The invention provides a thermal power plant in which the compressed air magazine is arranged only at a considerable depth under the water reservoir, in-whose Contains compressed air, the pressure of which is at least twice the static pressure Pressure, which is the difference in level between the compressed air magazine and the water reservoir corresponds, preferably many times higher than this static pressure. the The invention relates in particular to a thermal power plant in which the compressed air tank has only been blasted to such a depth that the rock above is sufficient fixed is to withstand the high air pressure. For example, it is for an air pressure of 80 Atm is sufficient, the highest point of the rock chamber at a depth of 100 m is arranged, compared to 800 m for a conventionally arranged one Rock chamber.
Erfindungsgemäß kann dieser erhöhte Druck in der Felsenkammer dadurch erreicht werden, daß man eine Pumpe in der Wasserleitung anordnet, welche das Wasserreservoir mit der Felsenkammer verbindet. Wenn das Druckluftmagazin entladen wird, hält die Pumpe den Druck in der Kammer bei einem beachtlich höheren Nivem als der statische Druck, der infolge des Niveauunterschiedes zwischen dem Wasserreservoir und dem Druckluftmagazin erhalten werden kann.According to the invention, this increased pressure in the rock chamber can thereby be achieved that one arranges a pump in the water line, which the water reservoir connects with the rock chamber. When the compressed air magazine is unloaded, the Pump the pressure in the chamber at a considerably higher level than the static one Pressure due to the difference in level between the water reservoir and the Air magazine can be obtained.
Wenn das Druckluftmagazin entladen wird, muß daher Energie geopfert werden, um Wasser in das Druckluftmagazin zu pumpen.When the compressed air magazine is discharged, therefore, energy must be sacrificed to pump water into the compressed air magazine.
Man fand jedoch, daß dieser Energieverlust durch den Vorteil mehr als aufgewogen wird, den man dadurch gewinnt, daß man die Felsenkammer höher anordnen kann oder daß eine Felsenkammer gewisser Größe bei gewisser Tiefe eine beachtlich größere Luftmasse oder ein größeres Luftvolumen halten kann, als wenn nur der natürliche Niveauunterschied zwischen dem Wasserreservoir und der Felsenkammer benutzt worden war.It was found, however, that this energy loss was increased by the benefit than is outweighed by placing the rock chamber higher up can or that a rock chamber of a certain size at a certain depth is a considerable can hold larger air mass or a larger volume of air than if only the natural one The difference in level between the water reservoir and the rock chamber has been used was.
Der Energieverlust infolge des Betriebes der Pumpe kann teilweise dadurch wiedergewonnen werden, daß man das Wasser beim Laden des Druckluftmagazins zum Wasserreservoir unter Druckabfall fließen läßt, um eine Turbine anzutreiben, die ihrerseits beispielsweise einen elektrischen Generator antreibt.The energy loss due to the operation of the pump can be partially can be recovered by using the water when the compressed air magazine is loaded to the water reservoir under pressure drop lets flow to a turbine to drive, which in turn drives an electric generator, for example.
Alternativ kann die Wasserturbine an der Welle eines Kompressors derart angeschlossen sein, daß dadurch eine gewisse Kraft oder Leistung geschaffen wird, die zum Betrieb des Kompressors notwendig ist. Die Pumpe und die Wasserturbine können in getrennten Zweigen der Wasserleitung angeordnet sein. Eine andere Alternative für die Anordnung der Pumpe besteht darin, daß man sie als Wasserturbine antreiben kann.Alternatively, the water turbine can be attached to the shaft of a compressor in this way be connected to create a certain power or performance, which is necessary to operate the compressor. The pump and the water turbine can be arranged in separate branches of the water pipe. Another alternative for the arrangement of the pump consists in driving it as a water turbine can.
In diesem Falle braucht die Wasserleitung nur eine reversible Turbinen-Pumpeneinheit aufzuweisen. Mi-btels einer ersten Kupplung kann diese Turbinenpumpeneinheit an einen elektrischen Motor angeschlossen werden, und mittels einer zweiten Kupplung kann sie mit einem elektrischen Generator verbunden werden. Wie schon erwähnt, kann die Pumpe durch einen Elektromotor betrieben werden. Andererseits kann die Pumpe auf derselben Welle wie die Gas turbine angeordnet und somit durch diese angetrieben werden.In this case, the water line only needs a reversible turbine-pump unit to have. This turbine pump unit can be connected by means of a first coupling an electric motor can be connected, and by means of a second coupling it can be connected to an electrical generator. As already mentioned, can the pump can be operated by an electric motor. On the other hand, the pump can arranged on the same shaft as the gas turbine and thus driven by it will.
Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung im Zusammenhang mit den Zeichnungen. In vereinfachter Form zeigen: Fig. 1 eine Wärmekraftanlage gemäß der Erfindung und Fig. 2 eine andere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anlage.Other advantages, features and uses of the present Invention emerge from the following description in conjunction with the drawings. In simplified form: FIG. 1 shows a thermal power plant according to the invention and FIG Fig. 2 shows another embodiment of the system according to the invention.
Um das Verständnis der Zeichnungen zu erleichtern, sind die Fließrichtungen in den Leitungen durch rch zwei Arten von Pfeilen angezeigt. Die Pfeile der Art 16 zeigen den Fluß während Spitzenbelastungszeiten, und Pfeile der Art 17 zeigen den Fluß während anderer Zeiten. Die Energiekraftanlage weist eine Gasturbine 15 auf, die eine Mehrzahl von Turbinenstufen 7 enthält, die mit einer gemeinsamen Welle verbunden sind.To make the drawings easier to understand, the directions of flow are in the lines indicated by two types of arrows. The arrows of the kind 16 show the flow during peak periods, and arrows of type 17 show the river at other times. The power plant has a gas turbine 15 which contains a plurality of turbine stages 7, which with a common shaft are connected.
Jede Turbinenstufe hat ihre eigene Verbrennungskammer 6.Each turbine stage has its own combustion chamber 6.
Die hereinfließende Druckluft wird ihrerseits durch verschiedene Turbinenstufen geführt und wertet somit den hohen Druck der Druckluft vollständig aus. Der Abstrom von der letzten Stufe der Gas turbine wird durch einen regenerativen Wärmeaustauscher 13 geführt, wo er die hereinkonunende Druckluft erwärmen kann. Infolge des hohen Druckes der Druckluft führt diese Vorheizung zu einer beachtlichen Steigerung des Wirkungsgrades und zu einer begrenzten Extraanfangsausgabe der Kostenpunkte. Die Gasturbine 15 ist so angeordnet, daß sie einen elektrischen Generator 8 antreibt.The compressed air flowing in is in turn passed through various turbine stages and thus fully evaluates the high pressure of the compressed air. The drain The last stage of the gas turbine is passed through a regenerative heat exchanger 13 out, where he can heat the incoming compressed air. As a result of the high This preheating leads to a considerable increase in the pressure of the compressed air Efficiency and to a limited extra initial expense of the cost items. the Gas turbine 15 is arranged to drive an electric generator 8.
Die Druckluft wird in einem Kompressor 18 erzeugt, der eine Mehrzahl von Kompressorstufen Ii aufweist, die voll einem gF meinsamen Motor 5 angetrieben werden. Zwischen den verschiedenen Stufen und nach der Endstufe sind Içuhler 9 angeordnet.The compressed air is generated in a compressor 18 which has a plurality of compressor stages Ii, which are fully driven by a common engine 5 gF will. Içuhler 9 are arranged between the various stages and after the final stage.
Ein Druckluftmagazin 1 vorzugsweise eine Felsenkammer, ist zur Speicherung der Druckluft angeordnet. Eine Leitung 2 erstreckt sich vom Boden des Druckluftmagazins nach oben zum Wasserreservoir 3 vorzugsweise eina See. Die Leitung 2 ist, wie man aus Fig. 2 sieht, in zwei Zweige 21 und 22 geteilt. Der Zweig 21 enthält ein Ventil 19 und eine Pumpe 10, die durch einen nicht dargestellten Motor angetrieben wird. Der Zweig 22 enthält eine Wasserturbine 11, die für den Antrieb eines elektrischen Generators 14 angeordnet ist.A compressed air magazine 1, preferably a rock chamber, is for storage the compressed air arranged. One line 2 extends from the ground of the compressed air magazine up to the water reservoir 3 preferably a lake. the As can be seen from FIG. 2, line 2 is divided into two branches 21 and 22. The branch 21 includes a valve 19 and a pump 10, which by a not shown Motor is driven. The branch 22 contains a water turbine 11, which for the Drive of an electric generator 14 is arranged.
Die Wasserturbine 11 steht in Verbindung mit der Welle des Kompressors 18 mittels einer Kupplung 42, und die Pumpe 10 steht in Verbindung mit der Welle der Gas turbine 15 mittels einer Kupplung 43 Die Leitung 2 weist auch einen Fließmesser 23 und ein von diesem betätigtes Ventil 12 auf. Wenn die Strömungsgeschwindigkeit des Wassers in der Leitung 2 infole eines Rohrbruchs die zulässige Maximalgeschwindigkeit überschreitet, schließt das Ventil 12.The water turbine 11 is in communication with the shaft of the compressor 18 by means of a coupling 42, and the pump 10 is in connection with the shaft the gas turbine 15 by means of a coupling 43. The line 2 also has a flow meter 23 and a valve 12 actuated by this. When the flow rate of the water in line 2 as a result of a pipe rupture, the maximum permissible speed valve 12 closes.
Die Pumpe und die Wasserturbine können alternativ durch eine reversible Turbinen-Pumpeneinheit 40 ersetzt sein. Mittels einer ersten Kupplung 52 kann diese Turbinen-Pumpeneinheit 40 mit einem elektrischen Motor 55 in Verbindung stehen, und mittels einer zweiten Kupplung 53 kann sie mit einem elektrischen Generator 56 verbunden sein.The pump and the water turbine can alternatively be reversible Turbine pump unit 40 may be replaced. By means of a first coupling 52, this can Turbine-pump unit 40 are connected to an electric motor 55, and by means of a second coupling 53 it can be connected to an electrical generator 56 be connected.
Das Druckluftmagazin 1 steht in Verbindung mit dem Vorwärmer 13 und der Gasturbine 15 über eine Leitung 24. Die Hochdruckseite des Kompressors 18 steht über eine Leitung 25 mit der Leitung 24 in Verbindung.The compressed air magazine 1 is in connection with the preheater 13 and the gas turbine 15 via a line 24. The high pressure side of Compressor 18 is connected to line 24 via a line 25.
Die dargestellte Wärmekraftanlage arbeitet auf folgende Weiser Wenn maximaler Elektrizitätsbedarf vorhanden ist, wird der Kompressor 18 abgeschaltet und die Gasturbine 15 gestartet woraufhin Druckluft vom Magazin 1 genommen wird. Ein im wesentlicher konstanter Luftdruck wird in diesem Magazin durch Wasser gehalten, welches vom Wasserreservoir 3 über die Pumpe 10 und die Leitung 2 zugeführt wird.The thermal power plant shown works in the following way If When there is a maximum electricity demand, the compressor 18 is switched off and the gas turbine 15 is started, whereupon compressed air is taken from the magazine 1. An essentially constant air pressure is kept in this magazine by water, which is supplied from the water reservoir 3 via the pump 10 and the line 2.
Wenn die Spitzenbelastungszeit vorüber ist9 wird die Gasturbine 15 abgeschaltet und der Kompressor 18 gestartet, woraufhin die erzeugte Druckluft zum Druckluftmagazin 1 geführt wird, welches somit beladen wird. Das aus dem Druckluftmagazin gedrückte Wasser wird zum Wasserreservoir 3 durch die Leitung 2 und die 1rasserturbine 11 geführt, in der der Druckabfall des Wassers ausgewertet wird, um elektrische Energie im Generator 14 zu erzeugen.When the peak load time is over9 the gas turbine turns 15 switched off and the compressor 18 started, whereupon the generated compressed air to the Compressed air magazine 1 is performed, which is thus loaded. That from the compressed air magazine Pressed water is sent to water reservoir 3 through line 2 and the 1rasserturbine 11 led, in which the pressure drop of the water is evaluated, to electrical Generate energy in the generator 14.
Anstelle der inneren Verbrennung in den Verbrennungskammern 6 kann die Druckluft in Wärmekammern erwärmt werden, die von außen geheizt sinds beispielsweise mittels Öl oder durch ein heißes Wärmemedium9 das in einem Kernrealctor erwärmt worden ist, in dem es als Kühlmittel wirkt.Instead of the internal combustion in the combustion chambers 6 can the compressed air is heated in heating chambers that are heated from the outside, for example by means of oil or a hot heating medium9 that is heated in a core realctor in which it acts as a coolant.
Die aus den Kühlern 9 erhaltene Wärme kann auf verschiedene Art und Weise verwendet wer<Icn. Beispielsweise kann sic in einer Kreiswärmeanlage für Wohnheizungen oder in aner Dampfanlage für die Umwandlung von Salzwasser in Prischwasser verwendet werden. Um in der Lage zu sein, den Wärmeverbraucher 31 mit einer kontinuierlichen Wärmezufuhr zu versehen, läßt man einen Teil der Wärme aus den Kühlern 9 vorzugsweise das Wasser in einem Heißwasserspeicher 30 erwärmen, von welchem Warme abgenommen werden kann, während der Kompressor 18 ausser Betrieb ist. Der Strom des Wassers vom Kompressor 18 zum Speicher 30 bzw. den Wärmeverbraucher 31 wird durch Ventile 32, 33, 35 bis 38 und eine Pumpe 34 gesteuerte Gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung weisen der Generator 8 und der Motor 5 eine Motor-Generatoreinheit aufs die alternativ als Generator und Motor betrieben werden kann.The heat obtained from the coolers 9 can be in various ways and Way who uses <Icn. For example, it can be used in a circuit heating system for Residential heating or in an aner steam system for the conversion of salt water into Prischwasser be used. In order to be able to supply the heat consumer 31 with a continuous To provide heat supply, one lets some of the heat out of the coolers 9 preferably heat the water in a hot water tank 30, from which heat is removed can be while the compressor 18 is out of operation. The stream of water from the compressor 18 to the memory 30 or the heat consumer 31 is through valves 32, 33, 35 to 38 and a pump 34 controlled according to another embodiment According to the invention, the generator 8 and the motor 5 have a motor-generator unit which can be operated alternatively as a generator and motor.
Diese Ebilieit steht dann mit der Gasturbine 15 und dem Kompressor 18 mittels Kupplungen so in Verbindungs daß sie erwünschtenfalls mit der einen oder anderen dieser Maschinen verbinden sein kann.This Ebilieit is then with the gas turbine 15 and the compressor 18 by means of couplings so in connection that they, if desired, with the one or other of these machines can be connected.
Claims (10)
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|---|---|---|---|
| DE2304783A DE2304783A1 (en) | 1973-02-01 | 1973-02-01 | THERMAL POWER PLANT |
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| DE2304783A DE2304783A1 (en) | 1973-02-01 | 1973-02-01 | THERMAL POWER PLANT |
Publications (1)
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| DE2304783A1 true DE2304783A1 (en) | 1974-08-08 |
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Family Applications (1)
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| DE2304783A Pending DE2304783A1 (en) | 1973-02-01 | 1973-02-01 | THERMAL POWER PLANT |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE2304783A1 (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2553024A1 (en) * | 1975-11-26 | 1977-06-02 | Bbc Brown Boveri & Cie | Gas turbine generator unit - has generator usable as motor, air expansion turbine, and heat exchangers in turbine and compressor outlets |
| DE3002892A1 (en) * | 1979-12-05 | 1981-06-11 | BBC AG Brown, Boveri & Cie., Baden, Aargau | COMPRESSED AIR STORAGE SYSTEM WITH WATER RESERVE FOR GAS TURBINE POWER PLANTS |
| EP0044581A1 (en) * | 1980-07-23 | 1982-01-27 | BBC Aktiengesellschaft Brown, Boveri & Cie. | System and means to avoid the blow-out of a water-lock of the constant-pressure air storage for a gas turbine power installation |
| EP0079624A2 (en) * | 1981-11-16 | 1983-05-25 | BBC Aktiengesellschaft Brown, Boveri & Cie. | Gas turbine power station with an air storage system |
-
1973
- 1973-02-01 DE DE2304783A patent/DE2304783A1/en active Pending
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| EP0079624A3 (en) * | 1981-11-16 | 1983-06-22 | BBC Aktiengesellschaft Brown, Boveri & Cie. | Gas turbine power station with an air storage system |
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