Wärmekraftwerk

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Wärmekraftwerk mit einer Gasturbine, einer der Gasturbine abgasseitig nachgeschalteten Einrichtung zur Wärmerückgewinnung, einem der Einrichtung zur Wärmerückgewinnung zugeordneten Energieumsetzer 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] Es ist bereits üblich, bei einem solchen Wärmekraftwerk Wasserdampf aus dem aus einer Dampfturbine bestehenden Energieumsetzer direkt in den Speisewasserbehälter zu leiten, um dort das Kondensat auf eine vorgegebene Speisewassertemperaturvorzuwärmen und zu entgasen. Der Dampfturbine wird also Dampf entzogen, der für die Energieumsetzung nicht mehr zur Verfügung steht.

[0003] Durch die DE-A3002615 und DE-A 1626151 ist es aber auch schon bekannt, in einem separaten Kreislauf Kondensat aus dem Speisewasserbehälter durch einen separaten, dem Energieumsetzer zugeordneten Wärmetauscher zu leiten und wieder zurück in den Speisewasserbehälter zu pumpen. Hierdurch findet eine Aufheizung des Speisewassers statt. Jedoch ist hierbei die rückgewinnbare Wärme durch die Temperatur des Speisewassers begrenzt.

[0004] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Gesamtwirkungsgrad eines Wärmekraftwerkes der eingangs erwähnten Art zu verbessern.

[0005] Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäss durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1.

[0006] 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 äus 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.

[0007] 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.

[0008] 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.

[0009] Die Erfindung und ihre Vorteile seien anhand der Zeichnung an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert:

[0010] In der Zeichnung ist das Prinzipschaltbild eines kombinierten Gas-Dampf-Wärmekraftwerkes dargestellt mit einer Gasturbine 2 und einer Dampfturbine 3 mit Hochdruckteil und Niederdruckteil.

[0011] 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.

[0012] Am Abführstutzen der Gasturbine 2 für Abgas ist ein Abhitzedampferzeuger 7 angeschlossen mit einem unmittelbar am Abführstutzen der Gasturbine 2 für Abgas angeschlossenen Hochdruckdampfüberhitzer 11 und zu diesem im Abgasstrom in der angegebenen Reihenfolge in Serie geschalteten Hochdruckverdampfer 13, Hochdruckeconomiser 15, Niederdruckdampfüberhitzer 17, Niederdruckverdampfer 9 und Niederdruckeconomiser 12.

[0013] 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.

[0014] 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 Niederdruckdampfüberhitzers 17 angeschlossen. 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.

[0015] 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 30 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.

[0016] 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.

[0017] 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 SO₂-Anteile im Abgas auf der Abgasseite des Abgaswärmetauschers 14 nicht unterschritten ist und deshalb Korrosion an den Wärmeübertragungsflächen des Abgaswärmetauschers 14 vermieden wird.

[0018] 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.

[0019] 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 (2), einer der Gasturbine abgasseitig nachgeschalteten Einrichtung zur Wärmerückgewinnung (11, 13, 15, 17, 9, 12), einem der Einrichtung zur Wärmerückgewinnung zugeordneten Energieumsetzer (3) mit zugeordnetem Kondensator (34) und diesem über eine Kondensatleitung (37) nachgeschaltetem Speisewasserbehälter (30) für die Einrichtung zur Wärmerückgewinnung, sowie mit einem der Einrichtung zur Wärmerückgewinnung abgasseitig nachgeschalteten Abgaswärmetauscher (14), der über eine Speisewasserhinführ- (38) und eine Speisewasserrückführleitung (39) unter Ausbildung eines geschlossenen Speisewasserkreislaufes am Speisewasserbehälter (30) 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.

Claims

1. Thermal power plant having a gas turbine (2), a heat recovery device (11, 13, 15, 17,9, 12) connected to the gas turbine on its exhaust gas side, an energy transducer (3) associated with the heat recovery device, with associated condenser (34) and feed water container (30) for the heat recovery device, connected to the condenser on the outlet side by means of a condensate line (37), and also having an exhaust gas heat exchanger (14) connected to the heat recovery device on its exhaust gas side, which exchanger is connected to the feed water container (30) by means of a feedwater supply line (38) and a feed water return line (39) forming a closed feed water circuit, characterised in that there is provided a bypass line (42) for condensate going from the condensate line (37) to the feed water inlet of the exhaust gas heat exchanger (14), and in that in the feed water supply line (38), in front of the connection point of the bypass line (42), seen in the direction of the feed water current, there is fitted a control valve (40) with a temperature sensor in the feed water supply line (38) behind the connection point of the bypass line (42), and with an associated regulator (46) which keeps the feed water inlet temperature for the exhaust gas heat exchanger (14) at a predetermined desired value by appropriate supply of feed water from the feed water container (30) into the feed water supply line (38).

2. Thermal power plant according to claim 1, characterised in that in the condensate line (37) behind the branch-off point of the bypass line (42), seen in the direction of the condensate stream, there is fitted a control valve (43) with a pressure sensor in the feed water container (30) and a regulator (45) which keeps the pressure in the feed water container (30) at a predetermined desired value by appropriate supply of condensate into the feed water container (30).

3. Thermal power plant according to claim 1, characterised in that a temperature sensor is fitted in the feed water return line (39) and connected to the regulator (46) of the control valve (40) in the feed water supply line (38) which, when a predetermined maximum value of the feed water temperature in the feed water return line (39) has been exceeded, and when a predetermined minimum value of the same has been fallen short of, keeps the feed water outlet temperature from the exhaust gas heat exchanger (14) at a predetermined desired value by appropriate supply of feed water:

Revendications

1. Centrale thermique comportant une turbine à gaz (2), un dispositif (11, 13, 15, 17, 9, 12) monté en aval de la turbine à gaz, sur le côté des gaz d'échappement, pour la récupération de la chaleur, un convertisseur d'énergie (3) associé au dispositif de récupération de chaleur et auquel est associé un condenseur (34), et un réservoir d'eau d'alimentation (30) qui est monté en aval du condenseur par l'intermédiaire d'une canalisation (37) de circulation du condensat et est prévu pour le dispositif de récupération de chaleur, ainsi qu'un échangeur de chaleur (14) à gaz d'échappement, qui est monté en aval du dispositif de récupération de chaleur, sur le côté de sortie du gaz d'échappement et est raccordé par l'intermédiaire d'une canalisation (38) d'amenée de l'eau d'alimentation et d'une canalisation (39) de retour de l'eau d'alimentation, au réservoir d'alimentation (30) en formant un circuit fermé de circulation de l'eau d'alimentation, caractérisée par le fait qu'il est prévu une canalisation de dérivation (42), qui part de la canalisation (37) de circulation du condensat, pour dériver le condensat en direction de l'entrée de l'eau d'alimentation de l'échangeur de chaleur à gaz d'échappement (14), et que dans la canalisation (38) d'amenée de l'eau d'alimentation il est prévu, en amont du point de raccordement de la canalisation de dérivation (42) dans la direction de l'écoulement de l'eau d'alimentation, une soupape de régulation (40) comportant un capteur de mesure de la température monté dans la canalisation (38) d'amenée de l'eau d'alimentation en aval du point de raccordement de la canalisation de dérivation (42), et un régulateur associé (46), qui règle la température d'entrée de l'eau d'alimentation pour l'échangeur de chaleur à gaz d'échappement (14) à une valeur de consigne prédéterminée, grâce à une amenée correspondante d'eau d'alimentation depuis le réservoir d'eau d'alimentation (30) dans la canalisation (38) d'amenée de l'eau d'alimentation.

2. Centrale thermique suivant la revendication 1, caractérisée par le fait que dans la canalisation (37) de circulation du condensat est montée, en aval du point d'embranchement de la canalisation de dérivation (42) dans la direction de circulation du condensat, une soupape de régulation (43) comportant un capteur de pression monté dans le réservoir d'eau d'alimentation (30) et un régulateur (45) qui règle la pression régnant dans le réservoir d'eau d'alimentation (30) à une valeur de consigne prédéterminée, grâce à un envoi correspondant de condensat dans le réservoir d'eau d'alimentation (30).

3. Centrale thermique suivant la revendication 1, caractérisée par le fait que dans la canalisation (39) de retour de l'eau d'alimentation se trouve disposé un capteur de température, qui est raccordé au régulateur (46) de la soupape de régulation (40) qui est située dans la canalisation (38) d'amenée de l'eau d'alimentation, régulateur qui, lorsque la température de l'eau d'alimentation située dans la canalisation (39) de retour de l'eau d'alimentation, dépasse une valeur maximale prédéterminée ou tombe au-dessous d'une valeur minimale prédéterminée, règle la température de sortie de l'eau d'alimentation sortant de l'échangeur de chaleur (14) à gaz d'échappement à une valeur de consigne prédéterminée, grâce à un apport correspondant d'eau d'alimentation.

Zeichnung