DE3815993A1

DE3815993A1 - Zweistoff-turbinenanlage

Info

Publication number: DE3815993A1
Application number: DE19883815993
Authority: DE
Inventors: Rudolf Dr Wieser
Original assignee: WIESER DR RUDOLF
Current assignee: WIESER DR RUDOLF
Priority date: 1988-05-10
Filing date: 1988-05-10
Publication date: 1989-11-23

Description

Es wurden bereits in den USA Zweistoff-Turbinenanlagen bis zu 10 MW elektrischer Leistung für den Einsatz in Industriebetrieben geliefert. (Siehe Zeitschrift "Energie-Spektrum" vom August 1986).

Diese Anlagen, die auf die Initiative von Dr. Dah Yu Cheng hin entwickelt wurden, bestehen aus einem Gasturbinenaggregat - das einen Verbrennungsluftverdichter und eine Zweistoffturbine mit Brennkammer umfaßt - und einem Abhitzekessel, der von den Abgasen der Zweistoffturbine beheizt wird, wobei Wasser verdampft und überhitzt wird.

Der überhitzte Dampf wird in die Brennkammer der Zweistoffturbine in die dortigen Flammengasen eingeblasen, wodurch - bei gleichzeitiger Reduktion der NO_x-Bildung - ein Verbrennungsgas-Wasserdampfgemisch entsteht, das der Turbine mit einer Temperatur von 1000-1200°C zugeführt und in dieser entspannt wird. Der Turbineneintrittsdruck ist dabei 10-15 bar und der Gewichtsanteil des eingeblasenen Wasserdampfes beträgt etwa 15% des Gewichtes der verdichteten Verbrennungsluft.

Der von einer solchen Zweistoffturbine im Cheng-Prozeß bei reiner Stromerzeugung erreichte Nettowirkungsgrad beträgt im Auslegungspunkt 39% und gibt somit einen Wert, wie er von Industriedampfturbinenanlagen auch erreicht wird.

Vorteilhaft bei diesen Zweistoffanlagen ist es, daß sie - im Vergleich mit Kombianlagen - keine Dampfturbine mit Kondensator, Kühlturm und Kühlwasserpumpen benötigen.

Nachteilig ist die erforderlich große Wasseraufbereitungsanlage und der Wasserverbrauch (der z. B. bei reinen Gasturbinen nicht gegeben ist).

Der gegenständliche Erfindungsvorschlag stellt darauf ab, den Zweistoffprozeß auch für einen Einsatz in großen kalorischen Kraftwerken geeignet zu machen.

Dazu ist es erforderlich, den Nettowirkungsgrad bei reiner Stromerzeugung auf Werte von 47-55% anzuheben, den Einsatz von festen Brennstoffen zu ermöglichen und die Einheitsleistungen (Grenzleistungen) auf über 200 MWe zu steigern sowie den Wasserverbrauch zu vermindern.

Zur Erreichung dieser Ziele wird eine Zweistoff-Turbinenanlage vorgeschlagen, die aus einem Turbinenaggregat und den abgasbeheizten Wärmetauscherflächen besteht, wobei das Turbinenaggregat aus dem Verbrennungsluftverdichter, einer oder mehreren Brennkammern und der eigentlichen als Niederdruckturbine ausgelegten Zweistoffturbine gebildet wird. Die ND-Zweistoffturbine wird während des Betriebes von einem Gemisch aus Verbrennungsgasen, Luft und in den Dampferzeugerheizflächen produzierten Wasserdampf durchströmt, wobei die Dampferzeugerheizflächen vom Abgasstrom der Turbinenanlage beheizt sind.

Diese Zweistoff-Turbinenanlage ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß außer der ND-Zweistoffturbine noch mindestens eine ein- oder mehrgehäusige Vorschalt- Dampfturbine und/oder eine als Hochdruckturbine ausgebil dete zweite Zweistoffturbine vorgesehen ist bzw. sind, und daß während des Betriebes der in den Dampferzeugerheizflächen produzierte Dampf vor seinem Eintritt in die ND-Zweistoffturbine die Vorschalt-Dampfturbine und/oder die HD-Zweistoffturbine durchströmt.

Besitzt die Zweistoff-Turbinenanlage eine HD-Zweistoffturbine, so wird diese nicht nur vom Dampf, sondern auch von den Verbrennungsgasen durchströmt. In diesem Falle beträgt der Druck des Arbeitsmediums am Eintritt der HD-Zweistoffturbine 40-120 bar und die Temperaturen des Verbrennungsgas- Wasserdampfgemisches betragen vor der HD- und ND-Zweistoffturbine zwischen 1000-1200°C. Dabei wird die hohe Eintrittstemperatur des Verbrennungsgas-Wasserdampfgemisches an der ND-Zweistoffturbine durch Zwischenverbrennung (Zwischenüberhitzung) vor der ND-Turbine erreicht.

Durch diese Lösung ist es möglich, die eingangs genannten technischen Verbesserungen bei verhältnismäßig geringer Komplexität der Anlage zu erreichen.

Vor allem ist es gegenüber konventionellen Kombianlagen - mit nicht gesondert beheizten Dampferzeugern - möglich, die Grenzleistung etwa zu verdoppeln (und auch noch etwas günstigere Gesamtwirkungsgrade zu erreichen).

Diese Verdoppelung der Grenzleistung läßt eine Senkung der spezifischen Anlagekosten und auch eine Verminderung der Betriebskosten erreichen.

Gegenüber dem bekannten Zweistoffprozeß nach Dr. Cheng kann auch der spezifische Wasserverbrauch beachtlich reduziert werden (bei Anlagen mit HD-Zweistoffturbinen auf etwa die Hälfte).

Um für die Zweistoff-Turbinenanlage den Einsatz von festen Brennstoffen zu ermöglichen, kann die Brennkammer bzw. eine der Brennkammern der Zweistoffturbine(n) als Wirbel schichtfeuerung ausgebildet sein. Dadurch erübrigt sich eine Vergasung der festen Brennstoffe, die stets mit Wärmeverlusten verbunden ist. Durch den Einsatz der Wirbelschichtfeuerung - in welcher die Verbrennung bei etwa 950°C abläuft, wodurch eine feuerungsinterne Entschwefelung der Rauchgase ermöglicht und eine starke Verminderung der NO_x-Bildung er reicht wird - kann auch auf die Anschaffung gesonderter Einrichtungen für die Rauchgasentschwefelung und für die NO_x- Entfernung verzichtet werden.

In den Zeichnungen sind zwölf Schaltschemata von Zweistoff- Turbinenanlagen beispielhaft dargestellt und drei Temperatur-Entropie-Diagramme für charakteristische Prozesse enthalten.

Es zeigen:

Fig. 1 das Schaltschema des bekannten Cheng-Zweistoffprozesses, bei der das Turbinenaggregat aus einem Verbrennungsluftverdichter, einer mit Gas oder Öl befeuerten Brennkammer und einer Zweistoffturbine besteht und der Dampferzeuger als ND-Dampferzeuger (für 10-15 bar Betriebsdruck) ausgeführt und von den Abgasen der Zweistoffturbine beheizt ist,

Fig. 2 das Schaltschema einer zweiten, verbesserten Ausführungsform, mit einem Verbrennungsluftverdichter, einer ND-Zweistoffturbine und einer Vorschalt- Dampfturbine,

Fig. 3 das Schaltschema einer dritten Ausführung, bei der die Vorschalt-Dampfturbine als Zwischenüber hitzungsturbine ausgebildet ist,

Fig. 4 das Schaltschema einer vierten Ausführung mit rekuperativ beheiztem Abdampf-Überhitzer und entnahmedampfbeheizter Vorwärmung eines Teilstromes des Speisewassers,

Fig. 5 das Schaltschema einer fünften Ausführung, mit isothermer Verbrennungsluftverdichtung, Vorwärmung der Verbrennungsluft durch Entnahmedampf und Abdampf aus der Vorschaltturbine und Ausbildung der Hauptbrennkammer als aufgeladener Wirbelschichtfeuerung,

Fig. 6 das Schaltschema einer sechsten Ausführung, für die zusätzliche Verwertung von Fremddampf, der in den Abhitze-Dampfkesseln eines Schmelzofens erzeugt wird, sowie die Anordnung einer Niedertemperatur- Entspannungsturbine am Ende der abgasbeheizten Wärme tauscherflächen,

Fig. 7 das Schaltschema einer siebenten Ausführung, bei der das Turbinenaggregat eine HD-Zweistoffturbine und eine ND-Zweistoffturbine sowie einen konventionellen ND-Verdichter und HD-Verdichter aufweist und mit Zwischenverbrennung und Zwischenkühlung arbei tet,

Fig. 8 das Schaltschema einer achten Ausführung, bei der das Turbinenaggregat eine HD-Zweistoffturbine und eine ND-Zweistoffturbine sowie einen isothermen ND-Verdichter und einen konventionellen HD-Verdichter aufweist und die HD-Brennkammer als fest stoffbefeuerte Wirbelschichtfeuerung ausgebildet ist,

Fig. 9 das Schaltschema einer neunten Ausführung, bei der das Turbinenaggregat eine HD-Zweistoffturbine und eine ND-Zweistoffturbine aufweist, die HD-Brennkammer als feststoffbefeuerte Wirbelschichtfeuerung ausgebildet ist und verbrennungsluftseitig zwischen ND- und HD-Verdichter ein ND-Dampferzeuger angeordnet ist,

Fig. 10 das Schaltschema einer zehnten Ausführung mit ND- und HD-Zweistoffturbine, bei der das Turbinenaggregat auch eine Vorschalt-Dampfturbine aufweist und der Dampferzeuger im Abgasstrom der Anlage als überkritischer Dampferzeuger ausgebildet ist,

Fig. 11 das Schaltschema einer elften Ausführung mit HD- und ND-Zweistoffturbine, mit isothermen HD- und ND-Verdichter, sowie mit dampfbeheizter Vorwärmung der Verbrennungsluft, bei der der HD-Überhitzer und der Entnahmedampf-Überhitzer des Dampfes in einem fremdbefeuerten Ofen angeordnet sind,

Fig. 12 das Schaltschema einer zwölften Ausführung mit HD- und ND-Zweistoffturbine, bei der die Überhitzung des HD-Dampfes und die Zwischenüberhitzung des Wasserdampf-Verbrennungsgasgemisches in einem fremdbefeuerten Ofen erfolgt und die Vorschalt- Dampfturbine einen eigenen Elektrogenerator an treibt,

Fig. 13 zeigt das Temperatur-Entropie-Diagramm einer Anlage mit ND-Zweistoffturbine und Vorschalt-Dampfturbine (Schaltung gemäß Fig. 4),

Fig. 14 zeigt das Temperatur-Entropie-Diagramm einer Anlage mit ND- und HD-Zweistoffturbine und verbrennungsluftseitiger Zwischenkühlung (Schaltung gemäß Fig. 7),

Fig. 15 zeigt das Temperatur-Entropie-Diagramm einer Anlage mit ND- und HD-Zweistoffturbine, verbrennungsluftseitiger Zwischenkühlung und Vorschalt-Dampf turbine (Schaltung gemäß Fig. 10).

Das in Fig. 1 dargestellte Schaltschema des bekannten Cheng-Prozesses zeigt das Zweistoff-Turbinenaggregat 1, das aus dem ND-Verbrennungsluftverdichter 2, der ND-Brennkammer 3 und der ND-Zweistoffturbine 4 sowie dem elektrischen Generator 5 besteht.

Im Abgaskanal 6 der ND-Zweistoffturbine 4 sind die Wärme tauscherheizflächen zur Dampferzeugung angeordnet, die aus dem Speisewasservorwärmer 7, der Verdampferheizfläche 8 mit Trommel 9 und Umwälzpumpe 10 sowie dem Überhitzer 11 beste hen.

Überdies ist ein Kaltwasserspeicherbehälter 12 mit Kalt wasserpumpe 13 und ein Speisewasserbehälter 14 mit Speisepumpe 15 sowie ein Kamin 16 vorgesehen.

Der Druck des Arbeitsmediums am Eintritt der ND-Zweistoffturbine 4 beträgt 10-15 bar. Dementsprechend besitzt auch der erzeugte Dampf, der mit einer Überhitzungstemperatur von 450-500°C in die ND-Brennkammer 3 eingeblasen wird, etwa diesen Druck.

Die ND-Zweistoffturbine 4 wird während des Betriebes von einem Verbrennungsgas-Wasserdampfgemisch beaufschlagt, das in der ND-Brennkammer 3 entsteht und am Turbineneintritt eine Temperatur von 1000-1200°C besitzt.

Der mit dieser Cheng-Zweistoffanlage erreichte Wirkungsgrad bei reiner Stromerzeugung beträgt etwa 39%. Die in die ND-Brennkammer 3 eingeblasene sekündliche Dampfrate beträgt etwa 15% der sekündlich verdichteten Verbrennungsluftrate.

Bei der in Fig. 2 als Schaltschema dargestellten verbesserten zweiten Ausführungsform der Zweistoff-Turbinenanlage besitzt das wieder als Einwellengerät ausgebildete Zweistoff-Turbinenaggregat 1 noch eine Vorschalt-Dampfturbine 17, die während des Betriebes von HD-Dampf mit einem Druck von 180-250 bar und 540°C Überhitzungstemperatur beaufschlagt wird. Durch diese Vorschalt-Dampfturbine 17 können Wirkungsgrad und Grenzleistung der Anlage gesteigert und der Wasserverbrauch gesenkt werden.

Die im Abgaskanal 6 der ND-Zweistoffturbine 4 angeordneten Wärmetauscherflächen sind ebenfalls für diesen Be triebsdruck von 180-250 bar ausgelegt und besteht aus dem Speisewasservorwärmer 7 und der Verdampferheizfläche 8, während der HD-Überhitzer 11′ in der Brennkammer 3 angeordnet ist und durch die Flammen eine Zufuhr von äußerer Wärme erfährt.

Der aus der Vorschalt-Dampfturbine 17 austretende Abdampf durchströmt mit einem Druck von 10-15 bar einen in der ND-Brennkammer 3 angeordneten Nachüberhitzer 18, aus dem er dann mit einer Temperatur von wenigstens 700°C, vorzugsweise aber von 800-850°C austritt und in die Flammengase eingeblasen wird. (Dadurch wird die Abkühlung der Flamme in zulässigen Grenzen gehalten).

Aus der Brennkammer 3 tritt das dort gebildete Verbrennungsgas-Luft gemisch mit einer Temperatur von 1000-1200°C in die Zweistoffturbine 4 ein, die es mit einer Turbinenabgastemperatur von 500-600°C verläßt. Die weitere Abkühlung der Abgase erfolgt in den Wärmetauscherflächen des Abgaskanals 6.

Die Wärmetauscherflächen 7, 8 und 11′ sind als Teile eines Zwangsdurchlauf-Dampferzeugers ausgebildet, für dessen An- und Abfahren ein Anfahrentspanner 19 mit Anfahrregelventil 20 vorgesehen ist.

Der größere finanzielle Aufwand für die für 180-250 bar Betriebsdruck ausgelegten Wärmetauscherflächen 7, 8 und 11′ ist durch die Erreichung eines höheren Wirkungsgrades und einer größeren Grenzleistung sowie einer Senkung des spezifischen Wasserverbrauches gerechtfertigt.

Um eine tiefe Abgastemperatur - und damit einen besseren Wirkungsgrad - zu erreichen, ist im Abgaskanal 6 der ND- Zweistoffturbine 4 noch ein Kaltwasservorwärmer 21 angeordnet, dessen Rohre wegen der Taupunktgefahr aus chemisch resistentem Material bestehen.

Zur Vorschalt-Dampfturbine 17 ist dampfseitig ein Bypaßventil 22 angeordnet, über welches der Dampf in Ausnahmefällen (z. B. bei Störungen an der Dampfturbine) vom HD- Überhitzer 11′ direkt zum Nachüberhitzer 18 und dann in die Brennkammer 3 geleitet werden kann.

Bei dieser Schaltung beträgt die in die Brennkammer 3 eingeblasene und den Verbrennungsgasen zugemischte Dampfrate (in kg/sec) wenigstens das 0,2fache der aus der Endstufe des Verdichters 2 austretenden sekundlichen Luftrate. Dadurch ist, bei vorgegebenen maximalen Abmessungen des Verbrennungsluftverdichters 2, eine höhere Grenzleistung erreichbar.

Bei der dritten Ausführungsform gemäß Fig. 3 ist die Vorschalt-Dampfturbine 17′ als zweigehäusige Zwischenüber hitzungsturbine ausgebildet.

Dabei ist der Zwischenüberhitzer 23 der Vorschalt-Dampfturbine 17′ zusammen mit dem HD-Überhitzer 11′ und dem Nachüberhitzer 18 des Turbinenabdampfes in der Brennkammer 3 der ND-Zweistoffturbine 4 angeordnet (welche auch als Wirbel schichtfeuerung ausgebildet sein kann).

Bei dieser dritten Ausführungsform besitzt der Ver brennungsluftverdichter 2 Einrichtungen zum Einspritzen von Kaltwasser, um in Bedarfsfällen die Spitzenleistung der Anlage erhöhen zu können. Das Kaltwasser wird dabei dem Kaltwasser-Speicherbehälter 12 entnommen und über die Kaltwasserpumpe 13, die Kaltwasser-Druckerhöhungspumpe 24 und das Kaltwasser-Einspritzregelventil 25 zugeführt.

Die in Fig. 4 schematisch dargestellte vierte Ausführungsform erreicht - bei 180 bar Dampfturbinen-Eintrittsdruck, 540°C Dampfturbinen-Eintrittstemperatur, 10 bar Zweistoffturbinen-Eintrittsdruck und 1100°C Zweistoffturbinen- Eintrittstemperatur - einen Wirkungsgrad von über 48%. Ermöglicht wird dies durch Realisierung einer Abgastemperatur von weniger als 100°C und dadurch, daß ein Teilstrom des Speisewassers durch Anzapfdampf aus der Vorschalt-Dampfturbine 17 auf rekuperativem Wege vorgewärmt wird.

Um die tiefe Abgastemperatur von weniger als 100°C zu erreichen, wird der aus der Vorschalt-Dampfturbine 17 mit einer Temperatur von ca. 180°C austretende Abdampf in einem Abdampf-Überhitzer 26 erhitzt, der im Abgaskanal 6 der ND-Zweistoffturbine 4 angeordnet und vom Abgasstrom dieser ND-Zweistoffturbine 4 auf rekuperativem Wege beheizt ist. Dabei ist der Abdampf-Überhitzer 26 parallel zu einem Teil 7″ des HD-Speisewasservorwärmers 7 angeordnet und von einem Teilstrom der ND-Zweistoffturbinenabgase durchströmt. Die Austrittstemperatur des Abdampfes am Abdampfüberhitzer 26 beträgt 350-360°C.

Zu dem Teil 7″ des HD-Speisewasservorwärmers sind zwei rekuperative Speisewasservorwärmer 27 parallel geschaltet, die über das Dreiwege-Ventil 28 mit einem Teilstrom des Speisewassers beaufschlagt sind und durch Entnahmedampf aus der Vorschalt-Dampfturbine 17 beheizt werden.

Bei der vierten Ausführungsform erfolgt in den vom Abgasstrom der Zweistoffturbine 4 beheizten Vorverdampfer 8′ nur eine Teilverdampfung des Speisewassers, während die restliche Verdampfung in dem Restverdampfer 8″ stattfindet, der zusammen mit dem HD-Überhitzer 11′ in der Brennkammer 3 angeordnet ist.

Bei der fünften Ausführungsform gemäß Fig. 5 ist die Brennkammer der ND-Zweistoffturbine 4 als Wirbelschichtfeuerung 3′ ausgebildet, die die kombinierte Restverdampfer- HD-Überhitzerheizfläche 8″/11′ und den Nachüberhitzer 18 enthält und in der die Verbrennung bei ca. 950°C ab läuft.

Rauchgasseitig nachgeschaltet ist der Wirbelschichtfeuerung 3′ ein System von hochwirksamen Fliehkraftabscheidern 29 zur Rauchgasreinigung und eine ND-Zusatzbrennkammer 30, in der die Rauchgastemperatur zur Steigerung des Wirkungsgrades durch Verbrennung flüssiger oder gasförmiger Brennstoffe von 950°C auf 1100-1200°C angehoben wird und in die die Einblasung des Abdampfes der Vorschalt- Dampfturbine 17 erfolgt.

Der Verbrennungsluftverdichter des Zweistoff-Turbinenaggregates ist - ebenfalls zur Steigerung des Wirkungsgrades - als (angenäherter) Isothermverdichter 2′ ausgebildet. Die aus seiner letzten Verdichterstufe austretende komprimierte Verbrennungsluft wird in zwei rekuperativen Luft vorwärmern 31 durch Anzapfdampf und Abdampf der Vorschalt- Dampfturbine 17 auf ca. 270°C vorgewärmt. Diese Maßnahme erhöht ebenfalls den Wirkungsgrad, da die Leistungsaufnahme des Isothermverdichters 2′ erheblich kleiner ist als die eines konventionellen Verdichters und weil die rekuperative Luftvorwärmung durch Anzapfdampf eine Erhöhung des Dampfdurchsatzes der Vorschalt-Dampfturbine 17 ermöglicht. Dieser erhöhte Dampfdurchsatz bedingt auch eine Steigerung der Speisewassermenge, welche eine tiefere Abgastemperatur und damit eine weitere Steigerung des Anlagenwirkungsgrades erreichen läßt.

Die Luftvorwärmer 31 können für die Heizdampfströme teils als Enthitzer und teils als Oberflächen-Kondensatoren ausgebildet sein.

Bei der sechsten Ausführungsform gemäß Fig. 6 wird während des Betriebes der aus der Vorschalt-Dampfturbine 17 austretende Abdampf durch Entnahmedampf aus dieser Turbine 17 in zwei Abdampfvorwärmern 32 auf rekuperativem Wege auf ca. 270°C aufgeheizt. Die weitere rekuperative Aufheizung des Abdampfes der Vorschalt-Dampfturbine 17 erfolgt im abgasbeheizten Abdampf-Überhitzer 26.

Die Vorwärmung des Abdampfes der Vorschalt-Dampfturbine 17 mittels Entnahmedampf aus dieser Turbine, die in den Ab dampfvorwärmern 32 erfolgt, stellt eine Alternativmöglichkeit zur rekuperativen Vorwärmung des Speisewassers im Teilstrom dar und dient ebenfalls der Steigerung des Anlagen wirkungsgrades.

Bei der sechsten Ausführungsform der Zweistoff-Turbinenanlage stehen die im Abgaskanal 6 angeordneten Wärmetauscherflächen 8, 7, 21 rauchgasseitig unter einem Überdruck, der wenigstens doppelt so groß wie der umgebende Atmosphärendruck ist. Die Abgase entspannen in einer Niedertemperatur- Zweistoffturbine 33, die am Ende der Wärme tauscherflächen 8, 7, 21 angeordnet ist und einen eigenen Elektrogenerator 34 antreibt. Der Kaltwasservorwärmer 21 kann abgasseitig auch nach der Niedertemperatur-Zweistoffturbine 33 angeordnet sein.

Durch die Anordnung einer Niedertemperatur-Zweistoffturbine 33 sind besonders tiefe Abgastemperaturen erreichbar und es können durch sie die Größen der Wärmetauscherflächen 8, 7 und 21 verringert werden.

Die sechste Ausführungsform zeigt auch die Nutzung von Fremddampf, der in zwei Abhitzekesseln 35 und 36 eines Schmelzofens 37 erzeugt wird. Dieser Fremddampf wird dem im Abgasstrom der ND-Zweistoffturbine 4 erzeugten Dampf zugemischt und gemeinsam mit diesem in dem in der Brennkammer 3 angeordneten Überhitzer 11′ überhitzt und dann in die Brennkammer 3 eingeblasen.

Da der Dampfdruck im Abhitzekessel 36 niedriger ist als der Druck des in den Wärmetauscherflächen 7 und 8 erzeugten Dampfes, wird der im Abhitzekessel 36 erzeugte Fremddampf vor seiner Einleitung in den Dampfüberhitzer 11′ durch einen Dampfkompressor 38 auf höheren Druck verdichtet. Um den Bedarf an Antriebsleistung des Dampfkompressors 38 zu verringern, wird dieser mit Wassereinspritzung betrieben.

Gegebenenfalls kann der Fremddampf aus dem Abhitzekessel 36 auch nur auf den Druck der Gasturbinenbrennkammer 3 (10-15 bar) verdichtet und in diese eingeblasen werden.

Die Einschleusung von Fremddampf in eine Zweistoff- Turbinenanlage stellt eine sehr vorteilhafte Nutzung dieses Dampfes zur Elektrizitätserzeugung dar.

Bei der in Fig. 7 dargestellten siebenten Ausführungsform der Zweistoff-Turbinenanlage ist der ND-Zweistoffturbine 4 verbrennungsgas-/wasserdampfseitig eine HD-Zweistoffturbine 4 ^x vorgeschaltet und dem ND-Verbrennungsluftverdichter 2 luftseitig ein HD-Verbrennungsluftverdichter 2 ^x nachgeschaltet. Zwischen HD-Verdichter 2 ^x und der HD-Zweistoffturbine 4 ^x ist eine HD-Brennkammer 3 ^x angeordnet, während sich zwischen dem Austritt der HD-Zweistoffturbine 4 ^x und der ND-Zweistoffturbine 4 die ND-Brennkammer 3 für die Zwischenüberhitzung des Verbrennungsgas-Wasserdampfgemisches (durch Zwischenverbrennung) befindet.

Der Betriebsdruck in der HD-Brennkammer 3 ^x beträgt zwischen 40 und 120 bar und einen geringfügig höheren Druck besitzt der in den Wärmetauscherflächen 7 und 8 erzeugte Dampf. Dieser Dampf wird vor der HD-Zweistoffturbine 4 ^x in deren HD-Brennkammer 3 ^x in den Strom der Verbrennungsgase eingeblasen, nachdem er vorher den Überhitzer 11′ in der ND-Brennkammer 3 und den Überhitzer 11 ^x in der HD-Brennkammer 3 ^x durchströmt hat. Dabei ist der Überhitzer 11 ^x der HD-Brennkammer 3 ^x dem Überhitzer 11′ der ND-Brennkammer 3 dampfseitig nachgeschaltet. (Der Überhitzer 11′ kann teilweise auch als Restverdampfer 8″ wirken).

Für die Zwischenkühlung der aus dem ND-Verdichter 2 austretenden Verbrennungsluft ist in dem zum HD-Verdichter 2 ^x führenden Verbindungskanal 6 ^x ein gesonderter Speise wasservorwärmer 7 ^x und ein gesonderter Kaltwasservorwärmer 21 ^x angeordnet. Das in diesen Wärmetauscherflächen erhitzte Kaltwasser und Speisewasser wird in den Hauptstrom des Speisewassers eingeschleust.

Zweistoff-Turbinenanlagen nach Fig. 7 mit HD-Verbrennungsluft verdichter 2 ^x und mit HD-Zweistoffturbinen 4 ^x erreichen - bei HD-seitigem Turbineneintrittsdruck von 100 bar und bei HD- und ND-seitigen Turbineneintrittstemperaturen von 1100°C - Anlagenwirkungsgrade von über 54%. Ihr spezifischer Wasserverbrauch ist etwa nur halb so groß wie einer Ausführung gemäß Fig. 2 oder Fig. 3.

Bei der achten Ausführungsform gemäß Fig. 8 ist die HD-Brennkammer 3 ^x als Wirbelschichtfeuerung ausgebildet. In dieser sind der Dampfüberhitzer 11 ^x und der Zwischen überhitzer 39 für das Verbrennungsgas-Wasserdampfgemisch angeordnet. Letzterer ist arbeitsmedienseitig zwischen der HD-Zweistoffturbine 4 ^x und der ND-Turbine 4 bzw. der ND-Zusatzbrennkammer 30 angebracht. Durch die Anordnung des Zwischenüberhitzers 39 in der Wirbelschichtfeuerung 3 ^x kann ein größerer Anteil der von außen eingebrachten Wärme in Form festen Brennstoffes zugeführt werden.

Der Wirbelschichtfeuerung 3 ^x sind rauchgasseitig ein System von hochwirksamen Abscheidzyklonen 29 ^x und eine HD-Zusatzbrennkammer 30 ^x nachgeschaltet. In letzterer erfolgt die Aufheizung der Rauchgase von 950°C auf 1100-1200°C durch flüssige oder gasförmige Brennstoffe. In die HD-Zusatzbrennkammer 30 ^x wird auch der Dampf eingeblasen. Durch diese Art der Einblasung gelangt in die HD-Wirbelschichtfeuerung 3 ^x kein Dampf, und der Verbrennungsvorgang kann dort ungestört bei 950°C ablaufen.

Dem Zwischenüberhitzer 39 für das Verbrennungsgas- Wasserdampfgemisch ist die ND-Zusatzbrennkammer 30 nachgeschaltet, in welcher die Temperatur des Verbrennungsgas- Wasserdampfgemisches von ca. 850°C auf 1100-1200°C durch die Verbrennung flüssiger oder gasförmiger Brennstoffe angehoben wird.

Der ND-Verbrennungsluftverdichter 2′ ist bei der achten Ausführungsform zwecks Verringerung der erforderlichen Kompressionsarbeit als - angenäherter - Isothermverdichter ausgebildet, dessen Kompressionswärme an Kühlwasser abgegeben wird.

In Fig. 9 ist eine neunte Ausführungsform der Zweistoff- Turbinenanlage mit HD-seitiger Wirbelschichtfeuerung schematisch dargestellt, bei der in dem verbrennungsluftseitigen Verbindungskanal 6 ^x zwischen ND-Kompressor 2 und HD-Kompressor 2 ^x neben einem gesonderten Kaltwasservorwärmer 21 ^x und einem gesonderten Speisewasservorwärmer 7 ^x auch eine ND-Verdampferheizfläche 8 ^x (mit Trommel 9 ^x und Umwälzpumpe 10 ^x) angeordnet ist.

Der Betriebsdruck in der ND-Verdampferheizfläche 8 ^x beträgt 2-3 bar und der dort erzeugte Dampf wird durch den Dampfkompressor 38 ^x auf einen Druck verdichtet, der geringfügig über dem Betriebsdruck der ND-Zusatzbrennkammer 30 liegt. Vom Dampfkompressor 38 ^x strömt der ND-Dampf über den in der HD-Wirbelschichtfeuerung 3 ^x befindlichen ND-Überhitzer 40 in die ND-Zusatzbrennkammer 30, wo die Vermischung mit dem von der HD-Zweistoffturbine 4 ^x kommenden Hauptarbeitsmedium erfolgt.

Durch die Anwendung eines ND-Verdampfers 8 ^x zur Zwischenkühlung der Verbrennungsluft ist eine tiefere Abgastemperatur der Anlage erreichbar als mit der in Fig. 7 angegebenen Lösung.

Bei der in Fig. 10 dargestellten zehnten Ausführungsform besteht das Zweistoff-Turbinenaggregat 1 aus ND-Kompressor 2, HD-Kompressor 2 ^x, HD-Zweistoffturbine 4 ^x, ND- Zweistoffturbine 4, Vorschalt-Dampfturbine 17 ^x und Elektro generator 5, die wieder ein Einwellen-Gerät bilden. In der ND-Brennkammer 3 erfolgt eine Zwischenüberhitzung des Verbrennungsluft-Wasserdampfgemisches durch Zwischen verbrennung.

Der aus der Vorschalt-Dampfturbine 17 ^x austretende Abdampf wird in der HD-Brennkammer 3 ^x in die Verbrennungsgase eingeblasen. Dabei wird ein Teil des Abdampfes in die austrittsseitige Hälfte der HD-Brennkammer 3 ^x eingeblasen, um den Verbrennungsvorgang nicht zu stark zu beeinflussen.

Die Wärmetauscherflächen 7 und 11′ sind zweckmäßig als Teile eines überkritischen Dampferzeugers ausgelegt, um in der Vorschalt-Dampfturbine 17 ^x noch eine ausreichende Arbeitsleistung zu erhalten. (Am Eintritt der Vorschalt-Dampfturbine 17 ^x kann der Dampf z. B. einen Druck von 350 bar und eine Temperatur von 540°C haben).

Der Überhitzer 11′ des überkritischen Dampfes ist in der ND-Brennkammer 3 und der Nachüberhitzer 18 ^x des Vorschaltturbinen-Abdampfes in der HD-Brennkammer 3 ^x ange bracht.

Für die Zwischenkühlung der Verbrennungsluft sind im Verbindungskanal 6 ^x zwischen dem ND-Kompressor 2 und dem HD-Kompressor 2 ^x wieder Wärmetauscherflächen 21 ^x und 7 ^x angeordnet. Das im Speisewasservorwärmer 7 ^x erhitzte Speisewasser wird in den Hauptspeisewasserstrom eingespeist.

Bei der elften Ausführungsform der Zweistoff-Turbinenanlage gemäß Fig. 11 sind sowohl der ND-Verdichter 2′ als auch der HD-Verdichter 2 ^x′ als - angenäherte - Iso thermverdichter ausgeführt.

Die aus dem HD-Verdichter 2 ^x′ austretende Verbrennungsluft wird in den beiden Luftvorwärmern 31 ^x durch Abdampf und Entnahmedampf aus der Vorschalt-Dampfturbine 17 ^x auf rekuperativem Wege bis auf ca. 270°C vorgewärmt.

Die Vorschalt-Dampfturbine 17 ^x ist zweigehäusig aus gebildet.

Der in der HD-Brennkammer 3 ^x einzublasende Dampf wird einer Entnahmestelle der Vorschalt-Dampfturbine 17 ^x (bei einem Entnahmedruck von 40-120 bar) entnommen. Hingegen beträgt der Gegendruck der Vorschalt-Dampfturbine 17 ^x etwa 5 bar.

Der aus der Vorschalt-Dampfturbine 17 ^x für die Ein blasung in die HD-Brennkammer 3 ^x entnommene Dampf wird in einem fremdbefeuerten Ofen 41 in einem Entnahmedampf-Überhitzer 26 ^x überhitzt.

In diesem fremdbefeuerten Ofen 41 ist auch der Überhitzer 11″ des Primärdampfes angeordnet, dessen Betriebsdruck bis 350 bar betragen kann.

Der Einsatz eines isothermen ND-Verdichters 2′ und eines isothermen HD-Verdichters 2 ^x′ dient in Verbindung mit der rekuperativen Vorwärmung der Verbrennungsluft durch Abdampf und Entnahmedampf aus der Vorschalt-Dampfturbine 17 ^x wieder der Steigerung des Anlagenwirkungsgra des.

Der fremdbefeuerte Ofen 41 ermöglicht es, in den Kreislauf der Zweistoff-Turbinenanlage zusätzliche Wärmeenergie von außen einzukoppeln. Dies ist deswegen von Bedeutung, weil mit der von beiden Verdichtern 2′ und 2 ^x′ komprimierten Verbrennungsluftmenge nur eine begrenzte Brennstoffmenge verbrannt werden kann.

Bei der in Fig. 12 dargestellten zwölften Ausführungsform der Zweistoff-Turbinenanlage treibt die Vorschalt-Dampfturbine 17 ^x einen geeigneten Elektrogenerator 42 an und bildet mit diesem ein gesondertes Dampfturbinenaggregat 43. Das gesamte Zweistoff-Turbinenaggregat ist also in an sich bekannter Weise als Zweiwellenaggregat 1′, 43 ausgeführt. Bei einem Schaden an der Vorschalt-Dampfturbine 17 ^x ist diese dadurch leichter zu reparieren.

Der Überhitzer 11″ des überkritischen Dampfes ist wieder in einem fremdbefeuerten Ofen 41 angeordnet. Besitzt die Vorschalt-Dampfturbine 17′ einen Zwischenüberhitzer 23, so kann auch dieser in dem fremdbefeuerten Ofen 41 untergebracht sein.

In Ausführungsform 12 ist auch der Zwischenüberhitzer 39 ^x für das aus der HD-Zweistoffturbine 4 ^x austretende Ver brennungsgas-Wasserdampfgemisch in dem fremdbefeuerten Ofen 41 angeordnet.

In Fig. 13 ist das Temperatur-Entropie-Diagramm für die vierte Ausführungsform der Zweistoff-Turbinenanlage gemäß Fig. 4 dargestellt. (Dieses Diagramm enthält die Zustandsänderungen des Speisewassers, des Dampfes, der Verbrennungsluft und des Verbrennungsgas-Wasserdampfgemisches).

Es bedeuten:

A-A₁
die Aufheizung des Kaltwassers im Kaltwasservorwärmer 21
A₁-B	die Aufheizung des Speisewassers in den Speisewasservorwärmern 7′ und 7″
B-C	die erste Teilverdampfung des Speisewassers im Vorverdampfer 8′
C-C₁	die zweite Teilverdampfung des Speisewassers im Restverdampfer 8″
C₁-D	die Überhitzung des Frischdampfes im Überhitzer 11′
D-E	die Entspannung des Frischdampfes in der Vorschalt-Dampfturbine 17
E-F	die rekuperative Überhitzung des Abdampfes im Abdampf-Überhitzer 26
F-F₃	die Aufheizung des Abdampfes im Nachüberhitzer 18
F₁-F₂	die Kompression der Verbrennungsluft im ND-Verdichter 2
F₂-F₃	die Umwandlung der Verbrennungsluft in Flammengas durch Verbrennung und gleichzeitige Erhitzung des Flammengases
F₃-G	die Aufheizung des Verbrennungsgas-Wasserdampfgemisches in der Brennkammer 3 (nach Einblasung des Dampfes)
G-H	die Entspannung des Verbrennungsgas-Wasserdampfgemisches in der ND-Zweistoffturbine 4
H-J	die Abkühlung des Abgases der ND-Zweistoffturbine 4 in den Wärmetauscherflächen 8′, 26, 7″, 7′ und 21.

Fig. 14 zeigt das Temperatur-Entropie-Diagramm der siebenten Ausführungsform der Zweistoff-Turbinenanlage gemäß Fig. 7. (Die Zustandsänderungen des Kaltwassers, des Speisewassers und des Dampfes sind im Diagramm nicht ent halten).

Es bedeuten:

A-B
die Kompression der Verbrennungsluft im ND-Verdichter 2
B-C	die Zwischenkühlung der Verbrennungsluft in den Wärmetauscherflächen 7 ^x und 21 ^x
C-D	die Kompression der Verbrennungsluft im HD-Verdichter 2 ^x
D-D₁	die Umwandlung der Verbrennungsluft in Flammengas durch Verbrennung und gleichzeitige Erhitzung des Flammengases
D₁-E	Aufheizung des Verbrennungsgas-Wasserdampfgemisches in der HD-Brennkammer 3 ^x (nach der Einblasung des Dampfes)
E-F	die Entspannung des Verbrennungsgas-Wasserdampfgemisches in der HD-Zweistoffturbine 4 ^x
F-G	die Zwischenüberhitzung des Verbrennungsgas-Wasserdampfgemisches durch Zwischenverbrennung in der ND-Brennkammer 3
G-H	die Entspannung des Verbrennungsgas-Wasserdampfgemisches in der ND-Zweistoffturbine 4
H-J	die Abkühlung des Abgases der ND-Zweistoffturbine 4 in den Wärmetauscherflächen 8, 7, 21.

In Fig. 15 ist das Temperatur-Entropie-Diagramm der zehnten Ausführungsform der Zweistoff-Turbinenanlage gemäß Fig. 10 dargestellt.

Es bedeuten:

L-L₁
die Aufheizung des Kaltwassers im Kaltwasservorwärmer 21
L₁-M	die Aufheizung des Speisewassers im Speisewasservorwärmer 7
M-N	die Überhitzung des Frischdampfes im Überhitzer 11′
N-O	die Entspannung des Frischdampfes in der Vorschalt-Dampfturbine 17 ^x
O-O₁	die Aufheizung des Abdampfes im Nachüberhitzer 18 ^x
A-B	die Kompression der Verbrennungsluft im ND-Verdichter 2
B-C	die Zwischenkühlung der Verbrennungsluft in den Wärmetauscherflächen 7 ^x und 21 ^x
C-D	die Kompression der Verbrennungsluft im HD-Verdichter 2 ^x
D-O₁	die Umwandlung der Verbrennungsluft in Flammengas durch Verbrennung und gleichzeitige Erhitzung des Flammengases
O₁-E	Aufheizung des Verbrennungsgas-Wasserdampfgemisches in der HD-Brennkammer 3 ^x (nach der Einblasung des Dampfes)
E-F	die Entspannung des Verbrennungsgas-Wasserdampfgemisches in der HD-Zweistoffturbine 4 ^x
F-G	die Zwischenüberhitzung des Verbrennungsgas-Wasserdampfgemisches durch Zwischenverbrennung in der ND-Brennkammer 3
G-H	die Entspannung des Verbrennungsgas-Wasserdampfgemisches in der ND-Zweistoffturbine 4
H-J	die Abkühlung des Abgases der ND-Zweistoffturbine 4 in den Wärmetauscherflächen 7 und 21.

Die einfacheren Ausführungsformen der vorbeschriebenen verbesserten Zweistoff-Turbinenanlagen (z. B. gemäß Fig. 4) sind auch für die Stromerzeugung in Industrieanlagen im Leistungsbereich zwischen 10 und 100 MWe einsetzbar. Der mit ihnen erreichbare Anlagenwirkungsgrad bis 48% stellt gegenüber den Wirkungsgraden der derzeit in Industriebetrieben eingesetzten Gasturbinen, Cheng-Anlagen und Industriedampfturbinen eine erhebliche Verbesserung dar.

Claims

1. Zweistoff-Turbinenanlage, bestehend aus einem Turbinenaggregat, welches aus wenigstens einem Verbrennungsluftverdichter, einer oder mehreren Brennkammern und mindestens einer als Niederdruckturbine ausgelegten Zweistoffturbine gebildet wird, wobei diese ND-Zweistoffturbine während des Betriebes von einem Gemisch aus Verbrennungsgasen und in Dampferzeugerheizflächen erzeugtem Wasserdampf beaufschlagt wird und die Dampf erzeugerheizflächen vom Abgasstrom der ND-Zweistoffturbine beheizt sind, dadurch gekennzeichnet, daß außer der ND-Zweistoffturbine (4) noch mindestens eine ein- oder mehrgehäusige Vorschalt-Dampfturbine (17, 17′, 17 ^x) und/oder eine als Hochdruckturbine ausgebildete zweite Zweistoffturbine (4 ^x) vorgesehen ist bzw. sind, und daß während des Betriebes der in den Dampferzeugerheizflächen (7, 7′, 7″, 8, 8′, 8″, 11′, 11 ^x) produzierte Dampf - oder ein Teil desselben - vor seinem Eintritt in die ND-Zweistoffturbine (4) die Vorschalt-Dampfturbine (17, 17′, 17 ^x) und/oder die HD-Zweistoffturbine (4 ^x) durchströmt.

2. Zweistoff-Turbinenanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die ein- oder mehrgehäusige Vorschalt-Dampfturbine (17, 17′, 17 ^x) mit der ND-Zweistoffturbine (4) und dem ND-Verbrennungsluftverdichter (2) sowie gegebenenfalls mit der HD-Zweistoffturbine (4 ^x) und dem HD-Verdichter (2 ^x) ein Einwellen- Turbinenaggregat bildet.

3. Zweistoff-Turbinenanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck des in den abgasbeheizten Dampferzeugerheizflächen (7, 7′, 7″, 8, 8′, 8″) produzierten Wasserdampfes bei Nennlast wenigstens 50 bar, vorzugsweise aber 180-350 bar beträgt.

4. Zweistoff-Turbinenanlage nach wenigstens einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß während des Betriebes die in die Brennkammer(n) (3, 3 ^x) eingeblasene und den Verbrennungsgasen zugemischte Dampfrate (in kg/sec) wenigstens das 0,2fache der aus der Endstufe des Verdichters (2, 2 ^x) austretenden sekundlichen Ver brennungsluftrate beträgt.

5. Zweistoff-Turbinenanlage nach wenigstens einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß während des Betriebes der im Abgasstrom der ND-Zweistoffturbine (4) erzeugte Wasserdampf vor seinem Eintritt in die Vorschalt-Dampfturbine (17, 17 ^x) oder in die HD-Zweistoffturbine (4 ^x) in wenigstens einem Überhitzer (11′ 11 ^x) überhitzt wird, der in einer Brennkammer (3, 3 ^x) der HD-Zweistoffturbine (4 ^x) oder der ND-Zweistoffturbine (4) angeordnet ist, wobei diese Brennkammer auch als Wirbelschichtfeuerung (3′, 3 ^x) ausgebildet sein kann.

6. Zweistoff-Turbinenanlage nach wenigstens einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß während des Betriebes das Speisewasser in den vom Abgasstrom der ND-Zweistoffturbine (4) beheizten Wärmetauscherflächen (7′, 7″, 8′) vorgewärmt und teilweise verdampft wird und daß die restliche Verdampfung des Speisewassers und die Überhitzung des erzeugten Dampfes in den in der Brennkammer (3, 3 ^x) bzw. den Brennkammern der Zweistoffturbine (4, 4 ^x) angeordneten Heizflächen (8″, 11′) erfolgt.

7. Zweistoff-Turbinenanlage nach wenigstens einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorschalt-Dampfturbine in an sich bekannter Weise als - vorzugsweise zweigehäusige - Zwischenüberhitzungsturbine (17′) ausgebildet ist.

8. Zweistoff-Turbinenanlage nach wenigstens einem der Ansprüche 1-7, bei der die Vorschalt-Dampfturbine Zwischenüberhitzung aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischenüberhitzer (23) der Vorschalt-Dampfturbine (17′) zusammen mit dem HD-Überhitzer (11′) und dem Nachüberhitzer (18) des Turbinenabdampfes in einer Brennkammer (3, 3 ^x) der ND-Zweistoffturbine (4) oder der HD-Zweistoffturbine (4 ^x) angeordnet ist, wobei diese Brennkammer auch als Wirbelschichtfeuerung ausgebildet sein kann.

9. Zweistoff-Turbinenanlage mit Vorschalt-Dampfturbine nach wenigstens einem der Ansprüche 1-8, dadurch gekennzeichnet, daß während des Betriebes der aus der Vorschalt-Dampfturbine (17) austretende Abdampf in einem ein- oder mehrteiligen Abdampf-Überhitzer (26) erhitzt wird, der im Abgaskanal (6) der ND-Zweistoffturbine (4) angeordnet und vom Abgasstrom dieser ND-Zweistoffturbine (4) auf rekuperativem Wege beheizt ist.

10. Zweistoff-Turbinenanlage nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der ein- oder mehrteilige Abdampfüberhitzer (26) im Abgaskanal (6) der ND-Zweistoffturbine (4) parallel zu einem Teil (7″) des HD-Speisewasservorwärmers (7) angeordnet ist und während des Betriebes von einem Teilstrom des ND-Zweistoffturbinenabgases durchströmt ist.

11. Zweistoff-Turbinenanlage mit Vorschalt-Dampfturbine nach wenigstens einem der Ansprüche 1-10, dadurch gekennzeichnet, daß während des Betriebes der aus der Vorschalt-Dampfturbine (17, 17′, 17 ^x) austretende Abdampf vor seiner Zumischung zu den Verbrennungsgasen in einem Nachüberhitzer (18) überhitzt wird, der in einer Brennkammer (3, 3 ^x) der Zweistoffturbine (4, 4 ^x) angeordnet ist.

12. Zweistoff-Turbinenanlage nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die den Nachüberhitzer (18) enthaltende Brennkammer (3′) der Zweistoffturbine (4) als Wirbelschichtfeuerung ausgebildet ist.

13. Zweistoff-Turbinenanlage nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß bei Nennlast der Anlage die Austrittstemperatur des Abdampfes am Nachüberhitzer (18) wenigstens 700°C, vorzugsweise aber 800-850°C beträgt.

14. Zweistoff-Turbinenanlage nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Nachüberhitzer (18) des Abdampfes der Vorschalt-Dampfturbine (17 ^x) oder der Entnahmedampf überhitzer (26 ^x) in einem fremdbefeuerten Ofen (41) angeordnet ist.

15. Zweistoff-Turbinenanlage nach wenigstens einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß der Überhitzer (11″) des in den abgasbeheizten Dampferzeuger heizflächen (7, 8) produzierten Dampfes in einem fremdbefeuerten Ofen (41) angeordnet ist.

16. Zweistoff-Turbinenanlage mit Vorschalt-Dampfturbine nach wenigstens einem der Ansprüche 1-15, dadurch gekenn zeichnet, daß der Zwischenüberhitzer (23) der Vorschalt-Dampfturbine (17 ^x) in einem fremdbefeuerten Ofen (41) angeordnet ist.

17. Zweistoff-Turbinenanlage mit Vorschalt-Dampfturbine nach wenigstens einem der Ansprüche 1-6, bei der der ND- oder HD-Verdichter als Isothermverdichter oder näherungsweiser Isothermverdichter ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß während des Betriebes die aus der letzten Verdichterstufe austretende komprimierte Verbrennungsluft in einem ein- oder mehrstufigen Luft vorwärmer (31, 31 ^x) mittels Anzapfdampf und/oder Abdampf der Vorschalt-Dampfturbine (17, 17 ^x) vorgewärmt wird.

18. Zweistoff-Turbinenanlage nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftvorwärmer (31, 31 ^x) für die Heizdampfströme in an sich bekannter Weise teils als Enthitzer und teils als Oberflächen-Kondensatoren ausgebildet sind.

19 Zweistoff-Turbinenanlage nach wenigstens einem der Ansprüche 1-18, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teilstrom des Speisewassers während des Betriebes in an sich bekannter Weise in einem oder mehreren dampfbeheizten Speisewasservorwärmern (27) durch Entnahmedampf und/oder Abdampf aus der Vorschalt-Dampfturbine (17) rekuperativ beheizt wird und daß die dampfbeheizten Speisewasservorwärmer (27) zu einem Teil (7″) des abgasbeheizten Speisewasservorwärmers (7) wasserseitig parallel geschaltet sind.

20. Zweistoff-Turbinenanlage mit Vorschalt-Dampfturbine nach mindestens einem der Ansprüche 1-19, dadurch ge kennzeichnet, daß während des Betriebes der aus der Vorschalt-Dampfturbine (17) austretende Abdampf durch Entnahmedampf aus dieser Turbine (17) in Abdampfvorwärmer (32) auf rekuperativem Wege aufgeheizt wird.

21. Zweistoff-Turbinenanlage nach wenigstens einem der Ansprüche 1-20, dadurch gekennzeichnet, daß die ein- oder mehrgehäusige Vorschalt-Dampfturbine (17 ^x) in an sich bekannter Weise einen eigenen Elektrogenerator (42) antreibt und mit diesem ein gesondertes Dampfturbinenaggregat (43) bildet.

22. Zweistoff-Turbinenanlage nach wenigstens einem der Ansprüche 1-21, bei der das Turbinenaggregat eine HD- Zweistoffturbine und eine ND-Zweistoffturbine aufweist und mit Zwischenverbrennung bzw. Zwischenüberhitzung arbeitet, dadurch gekennzeichnet, daß der in den abgasbeheizten Dampferzeugerheizflächen (7, 8) produzierte Dampf - zur Gänze oder teilweise - vor der HD- Zweistoffturbine (4 ^x), vorzugsweise in deren Brennkammer(n) (3 ^x) in den Strom der Verbrennungsgase eingeblasen wird.

23. Zweistoff-Turbinenanlage nach Anspruch 22, bei der das Turbinenaggregat eine HD-Zweistoffturbine und eine ND-Zweistoffturbine mit Zwischenverbrennung bzw. Zwischenüberhitzung aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Betriebsdruck des in den abgasbeheizten Dampferzeuger heizflächen (7, 8) produzierten Dampfes mit dem Druck der aus dem HD-Verdichter (2 ^x) austretenden Verbrennungsluft ungefähr übereinstimmt.

24. Zweistoff-Turbinenanlage nach wenigstens einem der Ansprüche 1-23, bei der das Turbinenaggregat eine HD- Zweistoffturbine und eine ND-Zweistoffturbine mit HD- Brennkammer(n) und ND-Brennkammer(n) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß alle Brennkammern (3, 3 ^x) von Dampf durchströmte Überhitzer (11′, 11 ^x) besitzen, und daß der Überhitzer (11 ^x) bzw. die Überhitzer der HD- Brennkammer(n) (3 ^x) dem Überhitzer (11′) bzw. den Überhitzern der ND-Brennkammer(n) (3) dampfseitig nachgeschaltet ist bzw. sind.

25. Zweistoff-Turbinenanlage nach wenigstens einem der Ansprüche 1-24, bei der das Turbinenaggregat eine HD- Zweistoffturbine und eine ND-Zweistoffturbine aufweist und mit Zwischenverbrennung bzw. Zwischenüberhitzung arbeitet, dadurch gekennzeichnet, daß die HD-Brennkammer (3 ^x) der HD-Zweistoffturbine (4 ^x) als feststoffbefeuerte Wirbelschichtfeuerung ausgebildet ist.

26. Zweistoff-Turbinenanlage nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß in der HD-seitigen Wirbelschichtfeuerung (3 ^x) ein Zwischenüberhitzer (39) für das aus der HD-Zweistoffturbine (4 ^x) austretende Verbrennungsgas- Wasserdampfgemisch angeordnet ist, der arbeitsmedienseitig zwischen der HD-Zweistoffturbine (4 ^x) und der ND-Zweistoffturbine (4) bzw. der ND-Zusatzbrennkammer (30) angebracht ist.

27. Zweistoff-Turbinenanlage nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß dem Zwischenüberhitzer (39) für das aus der HD-Zweistoffturbine (4 ^x) austretende Verbrennungsgas- Wasserdampfgemisch arbeitsmedienseitig in an sich bekannter Weise wenigstens eine ND-Zusatzbrennkammer (30) nachgeschaltet ist.

28. Zweistoff-Turbinenanlage mit einer HD- und einer ND- Zweistoffturbine, nach wenigstens einem der Ansprüche 1-27, dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischenüberhitzer (39 ^x) für das aus der HD-Zweistoffturbine (4 ^x) austretende Verbrennungsgas-Wasserdampfgemisch in einem fremdbefeuerten Ofen (41) angeordnet ist.

29. Zweistoff-Turbinenanlage nach wenigstens einem der Ansprüche 1-28, dadurch gekennzeichnet, daß während des Betriebes ein Teil des im Abgasstrom erzeugten Dampfes in die austrittsseitige Hälfte der Brennkammer (3, 3 ^x) oder Zusatzbrennkammer (30, 30 ^x) bzw. in die austrittsseitigen Hälften der Brennkammern oder Zusatz brennkammern in die Verbrennungsgase eingeblasen wird.

30. Zweistoff-Turbinenanlage nach wenigstens einem der Ansprüche 1-29, bei der das Turbinenaggregat einen ND-Verdichter und einen HD-Verdichter mit Zwischenkühlung sowie eine HD-Zweistoffturbine und eine ND-Zweistoffturbine aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß in dem vom ND-Verdichter (2) zum HD-Verdichter (2 ^x) über tretenden Kanal (6 ^x) der Verbrennungsluft mehrere Wärme tauscherflächen (7 ^x, 8 ^x, 21 ^x) angeordnet sind, in denen während des Betriebes Kaltwasser und Speisewasser erhitzt und gegebenenfalls ND-Dampf erzeugt werden, die anschließend in den Strom der Hauptarbeitsmedien (HD-Speisewasser, Verbrennungsluft-Wasserdampfgemisch) eingespeist werden.

31. Zweistoff-Turbinenanlage nach wenigstens einem der Ansprüche 1-30, dadurch gekennzeichnet, daß das Turbinenaggregat (1) eine Vorschalt-Dampfturbine (17 ^x), eine HD-Zweistoffturbine (4 ^x) und eine ND-Zweistoffturbine (4) aufweist und verbrennungsluft-wasserdampfseitig mit Zwischenverbrennung bzw. Zwischenüberhitzung arbeitet.

32. Zweistoff-Turbinenanlage nach wenigstens einem der Ansprüche 1-31, bei der das Turbinenaggregat eine HD-Zweistoffturbine und eine ND-Zweistoffturbine sowie einen HD-Verdichter und einen ND-Verdichter und gegebenenfalls eine Vorschalt-Dampfturbine aufweist und mit Zwischenverbrennung bzw. Zwischenüberhitzung arbeitet, dadurch gekennzeichnet, daß das Turbinenaggregat in an sich bekannter Weise als geteiltes Zweiwellenaggregat (1′, 43) ausgeführt ist.

33. Zweistoff-Turbinenanlage nach wenigstens einem der Ansprüche 1-32, dadurch gekennzeichnet, daß der im Abgasstrom der ND-Zweistoffturbine (4) angeordnete Speisewasservorwärmer (8) sowie der in der Brennkammer (3, 3 ^x) bzw. einer Brennkammer der Zweistoffturbine(n) (4, 4 ^x) angeordnete Dampfüberhitzer (11′, 11 ^x) in an sich bekannter Weise als Teile eines Dampferzeugers für überkritischen Betriebsdruck ausgelegt sind.

34. Zweistoff-Turbinenanlage nach wenigstens einem der Ansprüche 1-33, dadurch gekennzeichnet, daß die Dampferzeugerheizflächen (7, 8) während des Betriebes von Abgas der ND-Zweistoffturbine (4) beaufschlagt sind, dessen Druck wenigstens doppelt so groß wie der umgebende Atmosphärendruck ist und daß dieses Abgas in an sich bekannter Weise in einer Niedertemperatur- Zweistoffturbine (33) entspannt, die am Ende der Wärmetauscherflächen (7, 8, 21) oder zwischen denselben angeordnet ist.

35. Zweistoff-Turbinenanlage nach Anspruch 34, dadurch gekennzeichnet, daß der Kaltwasservorwärmer (21) abgasseitig nach der Niedertemperatur-Zweistoffturbine (33) angeordnet ist.

36. Zweistoff-Turbinenanlage nach wenigstens einem der Ansprüche 1-35, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbrennungsluftverdichter (2) bzw. die Verbrennungsluftverdichter des Turbinenaggregates (1) in an sich bekannter Weise Einrichtungen zum Einspritzen von Kühlwasser aufweist bzw. aufweisen.

37. Zweistoff-Turbinenanlage nach wenigstens einem der Ansprüche 1-36, mit einer als Wirbelschichtfeuerung ausgebildeten Hauptbrennkammer, dadurch gekennzeichnet, daß während des Betriebes die Einblasung des Abdampfes der Vorschalt-Dampfturbine (17, 17′, 17 ^x) oder des Frischdampfes aus den Wärmetauscherflächen (7, 7′, 7″, 8, 8′, 8″, 11′, 11″, 11 ^x) in die ND-Zusatzbrennkammer (30) oder in die HD-Zusatzbrennkammer (30 ^x) erfolgt.

38. Zweistoff-Turbinenanlage nach mindestens einem der Ansprüche 1-37, dadurch gekennzeichnet, daß während des Betriebes Fremddampf von einer externen Quelle (z. B. den Abdampfkesseln 35, 36 eines Schmelzofens 37) dem im Abgasstrom der ND-Zweistoffturbine (4) erzeugten Dampf zugemischt und gemeinsam mit diesem in dem in einer Brennkammer (3) angeordneten Überhitzer (11′) überhitzt oder daß der Fremddampf auch direkt in die Brennkammer (3) eingeblasen wird.

39. Zweistoff-Turbinenanlage nach Anspruch 38, dadurch gekennzeichnet, daß der Fremddampf - oder ein Teil des selben - vor seiner Einleitung in den Dampfüberhitzer (11′) oder in die Brennkammer (3) durch einen Dampfkompressor (38) auf höheren Druck verdichtet wird.

40. Zweistoff-Turbinenanlage nach wenigstens einem der Ansprüche 1-39, dadurch gekennzeichnet, daß während des Betriebes aus der Vorschalt-Dampfturbine (17 ^x) Entnahmedampf angezapft und in die Brennkammer(n) (3 ^x, 3) der HD-Zweistoffturbine (4 ^x) oder der ND-Zweistoffturbine (4) eingeblasen wird.