Wärmekraftwerk

Abstract

 Ein Wärmekraftwerk mit einer Gasturbine (2), einer dieser Gasturbine (2) abgasseitig nachgeschalteten Einrichtung (7) zur Wärmerückgewinnung und einem dieser Einrichtung zugeordneten Energieumsetzer (3) mit zugeordnetem Kondensator (34) und über eine Kondensatleitung (37) nachgeschalteten Speisewasserbehälter (30) hat zur Verbesserung des Gesamtwirkungsgrades eine von der Kondensatleitung (37) abgehende Bypaßleitung (42) für Kondensat zum Speisewassereintritt eines Abgaswärmetauschers (14), während in einer Speisewasserhinführleitung (38) zum Abgaswärmetauscher (14) in Richtung des Speisewasserstromes gesehen vor der Anschlußstelle der Bypaßleitung (42) ein Regelventil (40) mit einem Temperaturmeßfühler in der Speisewasserhinführleitung (38) hinter der Anschlußstelle der Bypaßleitung (42) und mit einem zugeordneten Regler (46) angebracht ist, der die Speisewassereintrittstemperatur für den Abgaswärmetauscher (14) durch entsprechende Zufuhr von Speisewasser aus dem Speisewasserbehälter (30) in die Speisewasserhinführleitung (38) auf einen vorgegebenen Sollwert regelt.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Wärmekraftwerk mit einer Gasturbine, einer der Gasturbine abgasseitig nachgeschalteten Einrichtung zur Wärmerückgewinnung, insbesondere einem Abhitzedampferzeuger, einem der Einrichtung zur Wärmerückgewinnung zugeordneten Energieumsetzer, insbesondere einer Dampfturbine, mit zugeordnetem Kondensator und diesem über eine Kondensatleitung nachgeschalteten Speisewasserbehälter für die Einrichtung zur Wärmerückgewinnung, sowie mit einem der Einrichtung zur Wärmerückgewinnung abgasseitig nachgeschalteten Abgaswärmetauscher, der über eine Speisewasserhinführ- und eine Speisewasserrückführleitung unter Ausbildung eines geschlossenen Speisewasserkreislaufes am Speisewasserbehälter angeschlossen ist.

[0002] Ein derartiges Wärmekraftwerk ist bereits üblich. Bei einem solchen üblichen Wärmekraftwerk wird Wasserdampf aus dem aus einer Dampfturbine bestehenden Energieumsetzer direkt in den Speisewasserbehälter geleitet, um dort das Kondensat auf eine vorgegebene Speisewassertemperatur vorzuwärmen und zu entgasen. Der Dampfturbine wird also Dampf entzogen, der für die Energieumsetzung nicht mehr zur Verfügung steht.

[0003] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Gesamtwirkungsgrad eines Wärmekraftwerkes der eingang erwähnten Art zu verbessern.

[0004] Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1.

[0005] Mit dem über die Bypaßleitung in die Speisewasserhinführleitung geführten Kondensat kann die Eintrittstemperatur des Speisewassers in den Abgaswärmetauscher abgesenkt werden, so daß mehr Abgaswärme in den Speisewasserkreislauf übertragen und auf die Zufuhr von z.B. Wasserdampf aus dem Energieumsetzer in den Speisewasserbehälter verzichtet werden kann. Der vorgegebene Sollwert, auf den die Speisewassereintrittstemperatur mit Hilfe des Regelventils in der Speisewasserhinführleitung geregelt wird, kann höher als der Taupunkt von H₂0 oder auch von Säuren im Abgas gewählt werden, so daß Korrosion an den Wärmeübertragungsflächen des Abgaswärmetauschers vermieden wird.

[0006] Mit einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Kraftwerkes entsprechend Patentanspruch 2 wird gleichbleibender Druck im Speisewasserbehälter und damit gleichbleibende Temperatur des Speisewassers im Speisewasserbehälter erzielt, so daß die Entgasung des Speisewassers im Speisewasserbehälter stets bei einem Druck erfolgen kann, der genügend hoch ist, um die im Speisewasser gelösten Gase auszutreiben.

[0007] Mit einer anderen vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Wärmekraftwerkes entsprechend Patentanspruch 3 kann erreicht werden, daß bei Laständerung der Gasturbine und damit verbundenen Änderungen der Abgastemperatur der Sollwert der Speisewassertemperatur in der Speisewasserrückführleitung innerhalb des Bereiches zwischen dem vorgegebenen Maximalwert und dem vorgegebenen Minimalwert gehalten wird.

[0008] Die Erfindung und ihre Vorteile seien anhand der Zeichnung an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert:

In der Zeichnung ist das Prinzipschaltbild eines kombinierten Gas-Dampf-Wärmekraftwerkes dargestellt mit einer Gasturbine 2 und einer Dampfturbine 3 mit Hochdruckteil und Niederdruckteil.

[0009] An die Abtriebswelle der Gasturbine 2 ist die Antriebswelle eines Verdichters 4 für Verbrennungsluft und eines elektrischen Generators 5 angekoppelt. Ferner ist eine Brennkammer 8 vorgesehen, an der der Abluftstutzen des Verdichters 4 und der Zuführstutzen der Gasturbine 2 für Verbrennungsgas angeschlossen sind. An der Abtriebswelle der Dampfturbine 3 ist die Antriebswelle eines elektrischen Generators 6 angekoppelt.

[0010] Am Abführstutzen der Gasturbine 2 für Abgas ist ein Abhitzedampferzeuger 7 angeschlossen mit einem unmittelbar am Abführstutzen der Gasturbine 2 für Abgas ange_- schlossenen Hochdruckdampfüberhitzer 11 und zu diesem im Abgasstrom in der angegebenen Reihenfolge in Serie geschalteten Hochdruckverdampfer 13, Hochdruckeconomiser 15, Niederdruckdampfüberhitzer 7, Niederdruckverdampfer 9 und Niederdruckeconomiser 12.

[0011] Zum Abhitzedampferzeuger 7 gehören ferner eine Hochdruckdampftrommel 22 und eine Niederdruckdampftrommel 28. An der Hochdruckdampftrommel 22 ist der Speisewasseraustritt des Hochdruckeconomisers 15 und der Austritt des Hochdruckverdampfers 13 angeschlossen. Der Speisewasseraustritt der Hochdruckdampftrommel 22 ist über eine Umwälzpumpe 24 am Eintritt des Hochdruckverdampfers 13 angeschlossen. Der Dampfaustritt der Hochdruckdampftrommel 22 ist am Dampfeintritt des Hochdruckdampfüberhitzers 11 angeschlossen.

[0012] Der Austritt des Niederdruckeconomisers 12 und der Austritt des Niederdruckverdampfers 9 sind an der Niederdruckdampftrommel 28 angeschlossen. Der Speisewasseraustritt der Niederdruckdampftrommel 28 ist sowohl über eine Speisewasserpumpe 26 am Speisewassereintritt des Hochdruckeconomisers 15 als auch über eine weitere Umwälzpumpe 10 am Eintritt des Niederdruckverdampfers 9 angeschlossen. Der Dampfaustritt der Niederdruckdampftrommel 28 ist am Dampfeintritt des Niederdruckdampf- überhitzers 17 angeschlossen.

[0013] Der Frischdampfaustritt des Hochdruckdampfüberhitzers 11 ist am Dampfeintritt des Hochdruckteiles der Dampfturbine 3 und der Frischdampfaustritt des Niederdruckdampfüberhitzers 17 am Dampfeintritt des Niederdruckteils der Dampfturbine 3 angeschlossen. Von einem Speisewasserbehälter 30 führt eine eine Speisewasserpumpe 31 aufweisende Speisewasserleitung 32 zum Speisewassereintritt des Niederdruckeconomisers 12.

[0014] Dem Abdampfstutzen der Dampfturbine 3 ist über eine Abdampfleitung 33 ein Kondensator 34 nachgeschaltet, der auf der Kondensataustrittsseite einen Hotwell 35 aufweist. Dieser Hotwell 35 ist über eine eine Kondensatpumpe 36 mit nachgeschaltetem Regelventil 43 aufweisende Kondensatleitung 37 am Speisewasserbehälter ₃U angeschlossen. Ein Abgaswärmetauscher 14 ist an seiner Gasseite dem Niederdruckeconomiser 12 abgasseitig nachgeschaltet und an seiner Wasserseite über eine Speisewasserrückführleitung 39 mit dem Speisewasserbehälter 30 verbunden. Eine Speisewasserhinführleitung 38 mit einem Regelventil 40 und vorgeschalteter Umwälzpumpe 41 führt vom Speisewasserbehälter 30 ebenfalls zur Wasserseite des Abgaswärmetauschers 14.

[0015] Ferner führt eine Bypaßleitung 42 für Kondensat von einer Anschlußstelle an der Kondensatleitung 37 zwischen der Kondensatpumpe 36 und dem Regelventil 43 zu einer Anschlußstelle an der Speisewasserhinführleitung 38 zwischen dem Regelventil 40 und dem Speisewassereintritt des Abgaswärmetauschers 14. Das Regelventil 43 weist einen Regler 45 mit einem Druckfühler im Speisewasserbehälter 30 und das Regelventil 40 einen Regler 46 mit je einem Temperaturfühler in der Speisewasserrückführleitung 39 und in der Speisewasserhinführleitung 38 zwischen dem Speisewassereintritt in den Abgaswärmetauscher 14 und der Anschlußstelle der Bypaßleitung 42 auf.

[0016] Aus dem Hotwell 35 strömt Kondensat über die Kondensatleitung 37, die Bypaßleitung 42 und die Speisewasserhinführleitung 38 durch den Abgaswärmetauscher 14 über die Speisewasserrückführleitung 39 in den Speisewasserbehälter 30. An der Anschlußstelle der Bypaßleitung 42 an die Speisewasserhinführleitung 38 wird das Kondensat mit über das Regelventil 40 geleitetem, wärmerem Speisewasser aus dem Speisewasserbehälter 30 vermischt, so daß die Eintrittstemperatur des Kondensats in den Abgaswärmetauscher 14 einen solchen Sollwert annimmt, z.B. 70°C, bei dem die Taupunkttemperatur des H₂0 und geringer S0₂-Anteile im Abgas auf der Abgasseite des Abgaswärmetauschers 14 nicht unterschritten ist und deshalb Korrosion an den Wärmeübertragungsflächen des Abgaswärmetauschers 14 vermieden wird.

[0017] Der Druck im Speisewasserbehälter 30 wird auf einen vorgegebenen Sollwert, z.B. 1.2 bar, mit Hilfe des Regelventils 43 geregelt, mit dem kaltes Kondensat aus der Kondensatleitung 37 direkt in den Speisewasserbehälter 30 geführt wird.

[0018] Wenn die Austrittstemperatur des Kondensats aus dem Abgaswärmetauscher 14 in der Speisewasserrückführleitung 39 z.B. durch Laständerungen der Gasturbine 2 oder der Dampfturbine 3 einen vorgegebenen Maximalwert überschreitet oder einen vorgegebenen Minimalwert unterschreitet, wird die Regelung der Eintrittstemperatur des Kondensats in den Abgaswärmetauscher 14 abgelöst und der über das Regelventil 40 in die Speisewasserhinführleitung 38 eingespeiste Speisewasserdurchsatz so eingestellt, daß die Austrittstemperatur des Speisewassers aus dem Abgaswärmetauscher 14 einen vorgegebenen Sollwert, z.B. 110°C, hat und die Regelung des Druckes im Speisewasserbehälter 30 auf den vorgegebenen Sollwert über das Regelventil 43 wirksam bleibt.

Ansprüche

1. Wärmekraftwerk mit einer Gasturbine, einer der Gasturbine abgasseitig nachgeschalteten Einrichtung zur Wärmerückgewinnung, insbesondere einem Abhitzedampferzeuger, einem der Einrichtung zur Wärmerückgewinnung zugeordneten Energieumsetzer, insbesondere einer Dampfturbine, mit zugeordnetem Kondensator und diesem über eine Kondensatleitung nachgeschaltetem Speisewasserbehälter für die Einrichtung zur Wärmerückgewinnung, sowie mit einem der Einrichtung zur Wärmerückgewinnung abgasseitig nachgeschalteten Abgaswärmetauscher, der über eine Speisewasserhinführ- und eine Speisewasserrückführleitung unter Ausbildung eines geschlossenen Speisewasserkreislaufes am Speisewasserbehälter angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß eine von der Kondensatleitung (37) abgehende Bypaßleitung (42) für Kondensat zum Speisewassereintritt des Abgaswärmetauschers (14) vorgesehen ist und daß in der Speisewasserhinführleitung (38) in Richtung des Speisewasserstromes gesehen vor der Anschlußstelle der Bypaßleitung (42) ein Regelventil (40) mit einem Temperaturmeßfühler in der Speisewasserhinführleitung (38) hinter der Anschlußstelle der Bypaßleitung (42) und mit einem zugeordneten Regler (46) angebracht ist, der die Speisewassereintrittstemperatur für den Abgaswärmetauscher (14) durch entsprechende Zufuhr von Speisewasser aus dem Speisewasserbehälter (30) in die Speisewasserhinführleitung (38) auf einen vorgegebenen Sollwert regelt.

2. Wärmekraftwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Kondensatleitung (37) in Richtung des Kondensatstromes gesehen hinter der Abzweigstelle der Bypaßleitung (42) ein Regelventil (43) mit einem Druckfühler im Speisewasserbehälter (30) und einem Regler (45) angebracht ist, der den Druck im Speisewasserbehälter (30) durch entsprechende Zufuhr von Kondensat in den Speisewasserbehälter (30) auf einen vorgegebenen Sollwert regelt.

3. Wärmekraftwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Speisewasserrückführleitung (39) ein Temperaturfühler angebracht und am Regler (46) des Regelventils (40) in der Speisewasserhinführleitung (38) angeschlossen ist, der bei Überschreiten eines vorgegebenen Maximalwertes und bei Unterschreiten eines vorgegebenen Minimalwertes der Speisewassertemperatur in der Speisewasserrückführleitung (39) die Speisewasseraustrittstemperatur aus dem Abgaswärmetauscher (14) durch entsprechende Zufuhr von Speisewasser auf einen vorgegebenen Sollwert regelt.

Zeichnung