LEHNER ANNEMARIE (AT)
DE2546361A1 | 1977-04-21 | |||
FR2122357A1 | 1972-09-01 | |||
DE2852944A1 | 1980-08-21 |
1. | Kombinierte GasDampfturbinenanlage zur Erzeugung elektrischer Energie, mit einer Gasturbinenanlage, welche aus einem Kompressor, einer Turbine und einem Generator auf einer Welle und einer zwischen Kompressor und Turbine angeordneten Brennkammer besteht, und einer Dampfturbine die mit einem Generator verbunden ist, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß die Verbrennungsgase der Gasturbine (1) in einer Zusatzfeuerung (2) erhitzt werden, und danach vor Austritt der Reihe nach durch mindestens zwei Verdampfer (3, 4) strömen, von denen der erste einen Überhitzer aufweist, und daß ein geschlossener Dampfkreislauf vorgesehen ist, in dem sich der Verdampfer (3) mit dem Überhitzer dem die Dampfturbine (5) folgt und ein Erhit¬ zer (6) eines vorzugsweise zur Erwärmung eines Fernwärme¬ mediums (7) vorgesehenen Zweikreiserhitzers (8) befinden, und daß der zweite Erhitzer (9) des Zweikreiserhitzers (8) in einem geschlossenen Wärmepumpenkreislauf (10) angeordnet ist, in welchem sich der zweite Verdampfer (4), ein von einem Motor (11) angetriebener Dampfkom pressor (12) und ein Ventil (13) befinden, und daß das Fernwärmemedium (7) zuerst den Erhitzer (9) im Wärme¬ pumpenkreislauf (10) und danach jenen im Dampfkreislauf durchströmt. |
2. | Kombinierte GasDampfturbinenanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Brennmaterial (14) für die Gasturbine (1) und für die Zusatzfeuerung (2) vor zugsweise Erdgas (14) ist. |
3. | Kombinierte GasDampf urbinenanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Ver¬ dampfer (3) mit Überhitzer und dem Verdampfer (4) im Wärmepumpenkreislauf (10) ein weiterer Verdampfer (15), durch den das Verbrennungsgas strömt, angeordnet ist, der ERSATZBLATT parallel zum Verdampfer (3) mit Überhitzer und der Dampfturbine (5) liegt. |
4. | Kombinierte GasDampfturbinenanlage nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet/ daß im Dampfkreislauf zwei Förderpumpen (16, 17) vorgesehen sind, von denen eine nach dem Erhitzer (6) und eine vor dem Verdampfer (3) mit Überhitzer angeordnet ist. |
5. | Kombinierte GasDampfturbinenanlage nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß im Dampfkreislauf vor der Turbine (5) ein Ventil (18) vorgesehen ist. ERSATZBLATT. |
Die Erfindung betrifft eine kombinierte Gas-Dampfturbi¬ nenanlage zur Erzeugung elektrischer Energie, mit einer Gasturbinenanlage, welche aus einem Kompressor, einer Turbine und einem Generator auf einer Welle und einer zwischen Kompressor und Turbine angeordneten Brennkammer besteht, und einer Dampfturbine die mit einem Generator verbunden ist.
Eine Kombination von Gas- und Dampfturbinenanlagen ist aufgrund der Verwertung des Wärmeinhaltes des Rauchgases durch die Dampfanläge die derzeit wirkungsvollste Wärme¬ kraftmaschine mit einem recht guten thermischen Wir¬ kungsgrad. Eine weitere Erhöhung des Wirkungsgrades ist nur durch Ausnutzung der Abdampfenthalpie der Dampftur¬ bine möglich.
Die Aufgabe der Erfindung besteht nun darin eine neuar¬ tige Gas-Dampfturbinenanlage zu schaffen, bei der eine Kraft-Wärmekupplung integriert ist.
Die Aufgabe wird durch die Erfindung gelöst. Diese ist dadurch gekennzeichnet, daS die Verbrennungsgase der Gasturbine in einer Zusatzfeuerung erhitzt werden, und danach vor Austritt der Reihe nach durch mindestens zwei Verdampfer strömen, von denen der erste einen Überhitzer aufweist, und daS ein geschlossener Dampfkreislauf vorgesehen ist, in dem sich der Verdampfer mit dem Überhitzer dem die Dampfturbine folgt und ein Erhitzer eines vorzugsweise zur Erwärmung eines Fernwärmemediums vorgesehenen Zweikreiserhitzers befinden, und daß der zweite Erhitzer des Zweikreiserhitzers in einem ge¬ schlossenen Wärmepumpenkreislauf angeordnet ist, in welchem sich der zweite Verdampfer, ein von einem Motor
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angetriebener Dampfkompressor und ein Ventil befinden, und daß das Fernwärmemedium zuerst den Erhitzer im Wärmepumpenkreislauf und danach jenen im Dampfkreislauf durchströmt. Durch die Erwärmung des Fernwärmemediums über den Dampfkreislauf und die Wärmepumpe wird ein Gesamtwirkungsgrad von über 80% erreicht. Weiters ist auch die Austrittstemperatur der Verbrennungsgase der Gasturbine von 90 * sehr gering, wodurch eine hohe ther¬ mische Ausnutzung dieser Verbrennungsgase erfolgt.
Von Vorteil ist, daß das Brennmaterial für die Gasturbine und für die Zus tzfeuerung vorzugsweise Erdgas ist. Da das Erdgas relativ leicht von Schwefel gereinigt werden kann und einen hohen Wasserstoffgehalt hat, ergibt es bei der Verbrennung den geringsten COa-Ausstoß aller fossilen Brennstoffe.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist zwischen dem Verdampfer mit Überhitzer und dem Verdampfer im Wär e- pumpenkreislauf ein weiterer Verdampfer, durch den das Verbrennungsgas strömt, angeordnet, der parallel zum Verdampfer mit Überhitzer und der Dampfturbine liegt. Durch diesen weiteren Verdampfer werden die Verbren¬ nungsgase der Gasturbine noch besser ausgenützt.
Nach einer Ausgestaltung der Erfindung sind im Dampf¬ kreislauf zwei Förderpumpen vorgesehen, von denen eine nach dem Erhitzer und eine vor dem Verdampfer mit Über¬ hitzer angeordnet ist. Diese Pumpen dienen zum Transport des Kondensats im Dampfkreislauf.
Ein weiterer Vorteil liegt darin, daß im Dampfkreislauf vor der Turbine ein Ventil vorgesehen ist. Dieses Ventil dient zur Sicherheit.
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Die Erfindung wird nun an Hand der Zeichnung näher erläutert. Die Fig. 1 zeigt schematisch den Aufbau der erfindungsgemä en Gas-Dampfturbinenanlage.
In Fig. 1 ist die Gasturbineneinheit 1 bestehend aus Kompressor 19 und Turbine 20 dargestellt. Im Kompressor 19 wird die über ein Filter 21 gereinigte Umgebungsluft verdichtet, sodann der Brennkammer 22 zugeführt, in der das als Brennstoff 14 zugeführte Erdgas 14 verbrannt wird. Das erhitzte Verbrennungsgas wird der Gasturbine 20, die mit einem Generator 23 gekuppelt ist, zugeführt und in dieser abgearbeitet. Das aus der Gasturbine 20 austretende Verbrennungsgas wird in einer Zusatzfeuerung 2, bei der ebenfalls Erdgas als Brennstoff 14 verwendet wird, erhitzt. Danach wird es einem Verdampfer 3 mit
Überhitzer zugeführt, der sich im Dampfkreislauf befindet und den Hochdruckdampf für die Dampfturbine 5, die ebenfalls einen Generator 24 antreibt, aufbereitet. Zwischen diesem Verdampfer 3 und der Dampfturbine 5 ist noch ein Sicherheitsventil 18 eingebaut.
Das Verbrennungsgas durchströmt einen weiteren Verdampfer 15, der einen Dampf mittleren Druckes dem Abdampf der Dampfturbine 5 zuführt. Beide Verdampfer 3, 15 werden vom Kondensat im Dampfkreislauf versorgt, wobei vor dem Verdampfer 3 mit Überhitzer eine Förderpumpe 17 vorgese¬ hen ist. Der Dampfkreislauf schließt sich über einen Erhitzer 6 eines Zweikreiserhitzers 8, der den Abdampf der Dampfturbine 5 ausnützt. Das Kondensat nach dem Erhitzer 6 im Dampfkreislauf gelangt über die Förderpumpe 16 an den Verdampfer 15 und über die Förderpumpe 17 an den Verdampfer 3.
Anschließend an den Verdampfer 15 durchströmt das Ver¬ brennungsgas einen Verdampfer 4 im Wärmepumpenkreislauf 10 und entweicht danach mit nur einer Temperatur von 90 * C über den Schornstein 25 ins Freie.
Der Wärmepumpenkreislauf 10 besteht aus dem schon er¬ wähnten Verdampfer 4, dem ein von einem Motor 11
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angetriebener Dampfkompresεor 12 folgt. An diesem ist der zweite Erhitzer 9 des Zweikreiserhitzers 8 angeschlossen, über ein Druckreduzierventil 13 ist der Kreislauf zum Verdampfer 4 geschlossen. Durch die beiden Erhitzer 6, 9 fließt das flüssige Fernwärmemedium 7, wobei es zuerst im Erhitzer 9 von 100 * C auf 105, 7'C und im Erhitzer 6 weiter auf 140 * C erwärmt wird.
Wie erkennbar, wird mit der erfindungsgemäßen Gas-Dampf- turbinenanlage das Verbrennungsgas optimal ausgenützt und mit dem Wärmepumpenkreislauf 10 in Verbindung mit dem Dampfkreislauf auch ausreichend Energie zur Aufheizung eines Fernwärmemediums 7 bereitgestellt.
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