Turbinenanlage und Verfahren zum Betreiben einer Turbinenanlage

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Turbinenanlage mit einem Dampferzeuger und einer Dampfturbine, bei dem im Dampferzeuger Dampf erzeugt wird, welcher in die Dampfturbine geleitet wird, und die Dampfturbine durch den Dampf angetrieben wird. Außerdem betrifft die Erfindung eine Turbinenanlage mit einer Dampfturbine und einem mit der

Dampfturbine verbundenen Dampferzeuger, welcher dazu eingerichtet ist, Dampf zum Antreiben der Dampfturbine zu erzeu ^¬ gen .

Durch einen steigenden Anteil erneuerbarer Energien an der Stromerzeugung ändert sich der Strommarkt zunehmend. Besonders die Stromerzeugung aus Sonnenenergie und/oder Windenergie unterliegt starken Schwankungen, sodass von Wärmekraft- werken zur Kompensation der Schwankungen immer mehr eine an- gepasste, flexible Energieeinspeisung verlangt wird. Das be ^¬ deutet, bedingt durch eine immer höher werdende Flexibilität des Strommarktes wird in immer stärkerem Maße eine variable Leistungsabgabe von Kraftwerken verlangt. Hierfür werden Tur- binenanlagen der Wärmekraftwerke einem momentanen Leistungsbedarf nachgefahren. In diesem Zusammenhang ist beim Betreiben einer Turbinenanlage oftmals eine schnelle Steigerung der von der Turbinenanlage erzeugten Leistung gewünscht. Turbinenanlagen sind üblicherweise auf eine vorgegebene Leis ^¬ tung optimiert und haben nur beschränkte Fähigkeiten zum fle ^¬ xiblen Anpassen der Leistung. Ein bekanntes Verfahren zur Steigerung der von der Turbinenanlage erzeugten Leistung sieht vor, Ventile zwischen einem Dampferzeuger und einer Dampfturbine im Normalbetrieb zu drosseln und bei einer ge ^¬ wünschten Leistungssteigerung diese Ventile zu öffnen. Durch das Öffnen der Ventile kommt es zu einer Erhöhung eines

Dampfmassenstroms in der Dampfturbine, sodass die von der Turbinenanlage erzeugte Leistung gesteigert wird. Jedoch wirkt es sich negativ auf den Wirkungsgrad der Turbinenanlage aus, wenn die Turbinenanlage mit gedrosselten Ventilen be ^¬ trieben wird.

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Betreiben einer Turbinenanlage anzugeben, mit dem eine von der Turbinenanlage erzeugte Leistung effizient gesteigert werden kann.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren der eingangs genannten Art gelöst, bei dem erfindungsgemäß die Turbinenanlage einen mit dem Dampferzeuger verbundenen Arbeitsmittelspeicher aufweist und ein Dampfmassenstrom in der Dampfturbine erhöht wird, indem ein Arbeitsmittel aus dem Arbeitsmittelspeicher in die Dampfturbine geleitet wird.

Die Erfindung geht von der Überlegung aus, dass unter Verwendung des Arbeitsmittelspeichers der Dampfmassenstrom in der Dampfturbine erhöht werden kann, ohne dass zuvor Ventile zwi ^¬ schen dem Dampferzeuger und der Dampfturbine gedrosselt werden müssen. Dadurch kann ein höherer Wirkungsgrad der Turbinenanlage erreicht werden. Bei einer gewünschten Leistungs ^¬ steigerung kann der Arbeitsmittelspeicher als zusätzliche Dampfquelle für die Dampfturbine zur Verfügung stehen. Außer ^¬ dem ist der Arbeitsmittelspeicher, sofern er mit Arbeitsmittel befüllt ist, jederzeit einsatzbereit.

Die Erfindung geht weiterhin von der Überlegung aus, dass die Komponenten des Dampferzeugers ein möglichst kleines Volumen aufweisen sollten, um eine thermische Trägheit des Dampferzeugers gering zu halten. Der Arbeitsmittelspeicher dagegen kann prinzipiell beliebig groß ausgestaltet werden, insbeson ^¬ dere da der Arbeitsmittelspeicher vom Dampferzeuger abgekop- pelt werden kann und somit im abgekoppelten Zustand die thermische Trägheit der Turbinenanlage nicht beeinflusst. Durch die Verwendung des Arbeitsmittelspeichers könnte man den Dampferzeuger prinzipiell kleiner als bisher üblich ausge- stalten, was den Vorteil hat, dass die thermische Trägheit des Dampferzeugers verringert werden kann. Insbesondere ist es daher möglich, die Turbinenanlage schneller als bisher üblich anzufahren.

Der Dampferzeuger kann einen oder auch mehrere Dampfkessel umfassen. Sinnvollerweise sind der Arbeitsmittelspeicher und der Dampferzeuger zwei separate Elemente der Turbinenanlage. Das heißt, der Arbeitsmittelspeicher ist zweckmäßigerweise kein Bestandteil des Dampferzeugers. Weiterhin ist es sinn ^¬ voller, wenn der Arbeitsmittelspeicher außerhalb des Dampferzeugers angeordnet ist. Beispielsweise kann der Dampferzeuger in einem abgeschlossenen Raum angeordnet sein und der Arbeitsmittelspeicher kann sich außerhalb dieses Raumes befin- den. Vorzugsweise ist der Arbeitsmittelspeicher mithilfe ei ^¬ nes oder mehrerer Ventile vom Dampferzeuger abkoppelbar. Als abgekoppelter Zustand kann ein solcher Zustand aufgefasst werden, bei dem ein Stoffaustausch zwischen Dampferzeuger und Arbeitsmittelspeicher verhindert wird.

Zweckmäßigerweise besteht das Arbeitsmittel zumindest im We ^¬ sentlichen aus Wasser. Der zuvor erwähnte Dampf kann folglich insbesondere Wasserdampf umfassen. Weiter kann das Arbeitsmittel neben Wasser auch Zusatzstoffe enthalten.

Vorteilhafterweise wird das Arbeitsmittel aus dem Arbeitsmit ^¬ telspeicher in den Dampferzeuger geleitet. Im Dampferzeuger, insbesondere in einem Überhitzer des Dampferzeugers, kann das Arbeitsmittel erhitzt werden. Ferner kann das Arbeitsmittel aus dem Dampferzeuger in die Dampfturbine geleitet werden.

Das Arbeitsmittel tritt vorzugsweise zumindest im Wesentli ^¬ chen in Form von Dampf aus dem Arbeitsmittelspeicher aus. Außerdem kann das gesamte in dem Arbeitsspeicher enthaltene Ar- beitsmittel oder nur ein Teil davon in die Dampfturbine ge ^¬ leitet werden. Zweckmäßigerweise wird durch die Dampfturbine ein Generator angetrieben, welcher eine elektrische Leistung erzeugt. Vorzugsweise wird durch die Erhöhung des Dampfmassenstroms in der Dampfturbine die vom Generator erzeugte elektrische Leis- tung erhöht.

Im Arbeitsmittelspeicher kann ein Kondensat oder ein Kondensat-Dampf-Gemisch gespeichert werden. Bei dem Kondensat handelt es sich sinnvollerweise um auskondensierten Dampf. In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird zum Auffüllen des Arbeitsmittelspeichers ein Kondensat aus dem Dampferzeuger in den Arbeitsmittelspeicher geleitet. Insbesondere kann zum Auffüllen des Arbeitsmittelspeichers das Kondensat aus einem Flüssigkeitsabscheider des Dampferzeugers in den Arbeitsmittelspeicher geleitet werden. Alternativ kann zum Auffüllen des Arbeitsmittelspeichers das Kondensat aus einem Vorwärmer, auch als Economiser bezeichnet, oder einem Verdampfer des Dampferzeugers in den Arbeitsmittelspeicher geleitet werden. Zweckmäßigerweise bildet das Kondensat das Arbeitsmittel aus. Prinzipiell kann das Kondensat aus einem beliebigen anderen Element der Turbinenanlage, welches ein Kondensat enthält, abgeführt werden.

Weiter ist es vorteilhaft, wenn das Kondensat gravitativ und/oder unter Zuhilfenahme einer Pumpe in den Arbeitsmittel ^¬ speicher geleitet wird.

Das Füllen des Arbeitsmittelspeichers kann grundsätzlich er ^¬ folgen, während die Turbinenanlage bei Volllast oder bei Teillast betrieben wird. Der Arbeitsmittelspeicher wird idealer Weise gefüllt, während die Turbinenanlage bei einer hohen Last betrieben wird, beispielsweise bei einer Last, die min ^¬ destens 50% der Volllast entspricht, um das Arbeitsmittel mit einer hohen Energiedichte im Arbeitsmittelspeicher zu spei- ehern.

Der Arbeitsmittelspeicher kann grundsätzlich aus einem Mitteldruck- oder einem Niederdruckbereich des Dampferzeugers gefüllt werden. Vorteilhafterweise wird der Arbeitsmittel- Speicher aus einem Hochdruckbereich des Dampferzeugers gefüllt. Denn aufgrund eines höheren Druckes im Hochdruckbe ^¬ reich kann das Arbeitsmittel mit einer höheren Energiedichte im Arbeitsmittelspeicher gespeichert werden als beim Befüllen des Arbeitsmittelspeichers aus dem Mitteldruck- oder dem Nie ^¬ derdruckbereich .

Zweckmäßigerweise werden nach dem Füllen des Arbeitsmittel- Speichers, insbesondere auf einen vorgegebenen Druck, alle Ventile zwischen dem Arbeitsmittelspeicher und dem Dampferzeuger geschlossen. Wenn seitens eines Anlagenbetreibers eine Erhöhung des Dampfmassenstroms in der Dampfturbine gewünscht ist, wird zweckmäßigerweise mindestens eins der Ventile zwi- sehen dem Arbeitsmittelspeicher und dem Dampferzeuger geöffnet. Durch das Öffnen von mindestens eines dieser Ventile kann das Arbeitsmittel aus dem Arbeitsmittelspeicher in den Dampferzeuger und folgend in die Dampfturbine geleitet wer ^¬ den .

Es ist vorteilhaft, wenn das Kondensat, welches das Arbeits ^¬ mittel ausbildet, aus dem Arbeitsmittelspeicher verdampft, bevor das Arbeitsmittel aus dem Arbeitsmittelspeicher in die Dampfturbine geleitet wird. Insbesondere kann das gesamte im Arbeitsmittelspeicher enthaltene Arbeitsmittel verdampfen oder nur ein Teil davon. Zweckmäßigerweise verdampft das Ar ^¬ beitsmittel aufgrund einer Druckabsenkung im Arbeitsmittel- Speicher, beispielsweise wenn ein Ventil zwischen Arbeitsmit ^¬ telspeicher und Dampferzeuger geöffnet wird. Durch die Druck- absenkung wird zweckmäßigerweise auch die Siedetemperatur des Arbeitsmittels im Arbeitsmittelspeicher abgesenkt und das Ar ^¬ beitsmittel beginnt im Arbeitsmittelspeicher zu verdampfen bzw. „auszukochen". Es wird bevorzugt, wenn das Kondensat, welches in den Ar ^¬ beitsmittelspeicher eingeleitet wird, eine Temperatur aufweist, welche im Wesentlichen einer Sattdampftemperatur entspricht. Die Temperatur des eingeleiteten Kondensats liegt vorzugsweise bei der Sattdampftemperatur oder bis zu 5% unterhalb der Sattdampftemperatur . Ein Vorteil hiervon ist, dass das Arbeitsmittel mit einer hohen Energiedichte gespei ^¬ chert werden kann. Ferner ist es sinnvoll, wenn das Arbeits ^¬ mittel aus dem Dampferzeuger bei Nenndruck in den Arbeitsmittelspeicher geleitet wird. Unter Nenndruck kann derjenige Druck verstanden werden, der in demjenigen Element herrscht, aus welchem das Kondensat abgeführt wird. Eine vorteilhafte Ausführung der Erfindung sieht vor, dass das Arbeitsmittel bei einem Anfahrvorgang der Dampfturbine aus dem Arbeitsmittelspeicher in die Dampfturbine geleitet wird. Auch in diesem Fall wird der Dampfmassenstrom in der Dampfturbine erhöht. Auf diese Weise kann der Anfahrvorgang bzw. der Betriebsstart der Dampfturbine beschleunigt werden.

Eine weitere vorteilhafte Ausführung der Erfindung sieht vor, dass das Arbeitsmittel, insbesondere in Form eines Konden ^¬ sats, aus einem ersten Element des Dampferzeugers, in welchem ein erster Druck vorherrscht, in den Arbeitsmittelspeicher geleitet wird. Zur Erhöhung des Dampfmassenstroms in der Dampfturbine kann das Arbeitsmittel aus dem Arbeitsmittel ^¬ speicher in ein zweites Element des Dampferzeugers geleitet werden, in welchem ein zweiter Druck vorherrscht. Dieser zweite Druck ist zweckmäßigerweise niedriger als der erste Druck. Das erste Element kann z.B. ein Flüssigkeitsabschei ^¬ der, ein Verdampfer oder ein Vorwärmer des Dampferzeugers sein. Das zweite Element kann z.B. ein anderer Flüssigkeits ^¬ abscheider, ein Überhitzer, ein anderer Verdampfer oder ein anderer Vorwärmer des Dampferzeugers sein.

Das erste Element kann z.B. im Hochdruckbereich des Dampferzeugers angeordnet sein. In diesem Fall ist es zweckmäßig, wenn das zweite Element im Mitteldruck- oder im Niederdruckbereich des Dampferzeugers angeordnet ist. Beispielhaft be ^¬ deutet das, dass zunächst der Arbeitsmittelspeicher mit dem Arbeitsmittel aus dem Hochdruckbereich des Dampferzeugers befüllt werden kann. Anschließend kann das Arbeitsmittel aus dem Arbeitsmittelspeicher in den Mitteldruckbereich oder in den Niederdruckbereich des Dampferzeugers entlassen werden. Es ist auch denkbar, dass das erste Element in dem Mittel ^¬ druckbereich angeordnet ist. Im letztgenannten Fall ist das zweite Element vorteilhafterweise im Niederdruckbereich ange ^¬ ordnet .

Weiterhin sieht eine vorteilhafte Ausführungsvariante der Er ^¬ findung vor, dass das Arbeitsmittel, insbesondere in Form ei- nes Kondensats, aus einem Element des Dampferzeugers über ei ^¬ ne Verbindungsleitung in den Arbeitsmittelspeicher eingeleitet wird, während die Turbinenanlage unter einer vorgegebenen ersten Last betrieben wird. Das Element ist vorzugsweise ein Flüssigkeitsabscheider, ein Verdampfer oder ein Vorwärmer des Dampferzeugers.

Vorzugsweise wird das Arbeitsmittel wieder in dasselbe Ele ^¬ ment des Dampferzeugers eingeleitet, während die Turbinenan ^¬ lage unter einer zweiten vorgegebenen Last betrieben wird. Hierbei ist es zweckmäßig, wenn das Arbeitsmittel über die ^¬ selbe Verbindungsleitung in dasselbe Element des Dampferzeu ^¬ gers eingeleitet wird. Besonders bevorzugt ist es, wenn das Arbeitsmittel unmittelbar in dasselbe Element des Dampferzeu ^¬ gers eingeleitet wird. Die zweite Last ist zweckmäßig niedri- ger als die erste Last. Wurde der Arbeitsmittelspeicher bei ^¬ spielsweise beim Volllastbetrieb der Turbinenanlage über eine Verbindungsleitung aus einem Element des Hochdruckbereichs des Dampferzeugers gefüllt, kann das Arbeitsmittel aus dem Arbeitsmittelspeicher beim Teillastbetrieb wieder über die- selbe Verbindungsleitung zurück in dasselbe Element des Hochdruckbereichs entlassen werden.

Grundsätzlich ist es auch möglich, dass das Arbeitsmittel in denselben Druckbereich des Dampferzeugers geleitet wird, je- doch in ein anderes Element. Es ist jedoch vorteilhaft, das

Arbeitsmittel eingangsseitig eines Überhitzers des jeweiligen Druckbereichs einzuleiten, sodass das Arbeitsmittel im Über ^¬ hitzer erhitzt werden kann. Prinzipiell könnte das Arbeitsmittel aus dem Arbeitsmittel ^¬ speicher auch direkt in die Dampfturbine eingeleitet werden. Dies hätte jedoch den Nachteil, dass der Dampf dann als Satt- dampf in die Turbine eingeführt würde. Ein solcher Dampf kann zu Korrosion und Materialbeanspruchung in der Dampfturbine führen. Durch die geringere Temperatur des Sattdampfes (auf ^¬ grund der fehlenden Aufheizung im Dampferzeuger) kann zudem das Material der Dampfturbine thermisch stark beansprucht werden.

Weiterhin liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Tur ^¬ binenanlage anzugeben, bei welcher die von der Turbinenanlage erzeugte Leistung effizient gesteigert werden kann.

Diese Aufgabe wird durch eine Turbinenanlage der eingangs ge ^¬ nannten Art gelöst, die erfindungsgemäß einen mit einem

Dampferzeuger verbundenen Arbeitsmittelspeicher aufweist, in welchem ein Arbeitsmittel zum Einleiten in eine Dampfturbine speicherbar ist.

Diese Turbinenanlage kann insbesondere die im oben beschrie ^¬ benen Verfahren eingesetzte Turbinenanlage sein. Es ist zweckmäßig, wenn der Arbeitsmittelspeicher eine thermische Isolierung aufweist. Dadurch können thermische Energieverluste des Arbeitsmittels im Arbeitsmittelspeicher redu ^¬ ziert werden. Grundsätzlich kann die Dampfturbine eine einzelne Druckstufe aufweisen. Vorzugsweise umfasst die Dampfturbine mehrere Druckstufen, insbesondere eine Hochdruck-, eine Mitteldruck- und/oder eine Niederdruckstufe. Dadurch kann der Wirkungsgrad der Turbinenanlage, gegenüber einer einstufigen Dampfturbine, gesteigert werden.

Vorteilhafterweise umfasst der Dampferzeuger mehrere Druckbe ^¬ reiche, insbesondere einen Hochdruck-, einen Mitteldruck- und/oder einen Niederdruckbereich. Der Arbeitsmittelspeicher kann mit mindestens einem, vorzugsweise mit mindestens zwei ^¬ en, der Druckbereiche verbunden sein. Vorzugsweise ist der Arbeitsmittelspeicher jeweils über eine Verbindungsleitung mit dem jeweiligen Druckbereich verbunden.

Grundsätzlich ist es ausreichend, wenn der Arbeitsmittelspei eher über eine einzige Verbindungsleitung mit dem Dampferzeu ger verbunden ist. Vorteilhafterweise ist der Arbeitsmittel- Speicher über mindestens zwei Verbindungsleitungen mit dem Dampferzeuger verbunden. Dadurch ist es z.B. möglich, das Ar beitsmittel in unterschiedliche Druckbereiche und/oder in un terschiedliche Elemente des Dampferzeugers einzuleiten.

Zweckmäßigerweise ist der Dampferzeuger mit mindestens einem Flüssigkeitsabscheider, mindestens einem Vorwärmer und/oder mindestens einem Überhitzer ausgestattet. Der Arbeitsmittel- Speicher ist vorzugsweise jeweils über eine Verbindungslei ^¬ tung mit dem Flüssigkeitsabscheider, dem Vorwärmer und/oder einem Überhitzer verbunden. Insbesondere kann jeder der Druckbereiche des Dampferzeugers einen Überhitzer, einen Ver dampfer und/oder einen Vorwärmer umfassen.

Vorteilhafterweise umfasst jede Verbindungsleitung zwischen dem Arbeitsmittelspeicher und dem Dampferzeuger ein Ventil. Mithilfe der Ventile kann der Arbeitsmittelspeicher vom Dampferzeuger abgekoppelt werden. So kann die thermische Trägheit der Turbinenanlage gering gehalten werden.

Der Arbeitsmittelspeicher ist zweckmäßigerweise mit einem Element des Dampferzeugers verbunden, welches eine Flüssig ^¬ keit bzw. ein Kondensat enthält. Auf diese Weise kann der Ar beitsmittelspeicher mit Arbeitsmittel in Form von Kondensat aufgefüllt werden.

In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung umfasst die Turbinenanlage eine Gasturbine. Bei der Turbinenanlage kann es sich also insbesondere um eine Gas-und-Dampf- Turbinenanlage handeln. Die Gasturbine ist zweckmäßigerweise abgasseitig, d.h. über eine Abgasleitung, mit dem Dampferzeu ^¬ ger verbunden. Zweckmäßigerweise wird ein Abgas, das bei der Verbrennung eines Brennstoffes zum Antreiben der Gasturbine erzeugt wird, durch den Dampferzeuger geführt und liefert thermische Energie zum Verdampfen des Kondensats.

Weiterhin kann die Turbinenanlage ein Bestandteil eines Koh ^¬ lekraftwerks oder einer Solarthermie-Anlage sein.

Die bisher gegebene Beschreibung vorteilhafter Ausgestaltungen der Erfindung enthält zahlreiche Merkmale, die in den einzelnen Unteransprüchen teilweise zu mehreren zusammenge- fasst wiedergegeben sind. Diese Merkmale können jedoch zweck- mäßigerweise auch einzeln betrachtet und zu sinnvollen weite ^¬ ren Kombinationen zusammengefasst werden. Insbesondere sind diese Merkmale jeweils einzeln und in beliebiger geeigneter Kombination mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und der erfindungsgemäßen Turbinenanlage kombinierbar. So sind Verfah- rensmerkmale auch als Eigenschaft der entsprechenden Vorrichtungseinheit gegenständlich formuliert zu sehen und umge ^¬ kehrt .

Auch wenn in der Beschreibung bzw. in den Patentansprüchen einige Begriffe jeweils im Singular oder in Verbindung mit einem Zahlwort verwendet werden, soll der Umfang der Erfindung für diese Begriffe nicht auf den Singular oder das je ^¬ weilige Zahlwort eingeschränkt sein. Ferner sind die Wörter „ein" bzw. „eine" nicht als Zahlwörter, sondern als unbe- stimmte Artikel zu verstehen.

Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusam- menhang mit der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele, die im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert werden. Die Ausführungsbeispiele dienen der Erläuterung der Erfindung und beschränken die Erfindung nicht auf die da- rin angegebene Kombination von Merkmalen, auch nicht in Bezug auf funktionale Merkmale. Außerdem können dazu geeignete Merkmale eines jeden Ausführungsbeispiels auch explizit iso ^¬ liert betrachtet, aus einem Ausführungsbeispiel entfernt, in ein anderes Ausführungsbeispiel zu dessen Ergänzung einge ^¬ bracht und mit einem beliebigen der Ansprüche kombiniert wer ^¬ den .

Es zeigen:

FIG 1 eine Turbinenanlage mit einem Dampferzeuger, der mehrere Flüssigkeitsabscheider umfasst, und mit ei ^¬ nem Arbeitsmittelspeicher, der mit den Flüssigkeitsabscheidern verbundenen ist;

FIG 2 eine Turbinenanlage mit einem Dampferzeuger, der mehrere Vorwärmer und mehrere Überhitzer umfasst, und mit einem Arbeitsmittelspeicher, der mit einem der Vorwärmer und einem der Überhitzer verbundenen ist.

FIG 1 zeigt schematisch eine Turbinenanlage 2, die als Gas- und-Dampf-Turbinenanlage ausgeführt ist. Die Turbinenanlage 2 umfasst eine Gasturbine 4, einen Dampferzeuger 6 sowie einen mit einem Dampferzeuger 6 verbundenen, separaten Arbeitsmittelspeicher 8 zum Speichern eines Arbeitsmittels. Die Gasturbine 4 ist über eine Abgasleitung 10 mit dem Dampferzeuger 6 verbunden. Weiterhin umfasst die Turbinenanlage 2 eine Dampf ^¬ turbine 12, welche eine Hochdruckstufe 14, eine Mitteldruck- stufe 16 und eine Niederdruckstufe 18 umfasst.

Des Weiteren umfasst der Dampferzeuger 6 einen Hochdruckbereich 20, einen Mitteldruckbereich 22 und einen Niederdruckbereich 24. Jeder der Druckbereiche 20, 22, 24 ist mit einem Überhitzer 26, 28, 30, einem Flüssigkeitsabscheider 32, 34, 36, einem Verdampfer 38, 40, 42 und einem Vorwärmer 44, 46, 48 ausgestattet. Der Hochdruckbereich 20 umfasst zusätzlich noch einen Zwischenüberhitzer 50. An den Dampferzeuger 6 schließt sich ein Abgasauslass 52 an, der als Kamin ausge ^¬ führt ist.

Der Arbeitsmittelspeicher 8 ist über eine Verbindungsleitung 54 mit dem Flüssigkeitsabscheider 32 des Hochdruckbereichs 20 verbunden. Zusätzlich ist der Arbeitsmittelspeicher 8 über eine Verbindungsleitung 58 mit dem Flüssigkeitsabscheider 34 des Mitteldruckbereichs 22 verbunden. Weiterhin ist der Arbeitsmittelspeicher 8 über eine Verbindungsleitung 62 mit dem Flüssigkeitsabscheider 36 des Niederdruckbereichs 24 verbunden. Außerdem weist jede der Verbindungsleitungen 54, 58, 62 jeweils ein Ventil 56, 60, 64 auf.

Die Gasturbine 4 ist mit einer Brennkammer 66 verbunden, wel- che eine BrennstoffZuführung 68 aufweist. Während eines Be ^¬ triebs der Turbinenanlage 2 wird ein Brennstoff in der Brenn ^¬ kammer 66 verbrannt und heiße, unter Druck stehende Abgase werden der Gasturbine 4 zugeführt und dort unter Verrichtung von mechanischer Arbeit entspannt. Die noch etwa 500 bis 700°C heißen Abgase werden anschließend durch die Abgaslei- tung 10 dem Dampferzeuger 6 zugeführt. Ferner durchströmen die Abgase den Dampferzeuger 6, bis sie schließlich durch den Abgasauslass 52 in die Umgebung gelangen. Auf ihrem Weg durch den Dampferzeuger 6 führen die Abgase ihre Wärme dem Überhit- zer 26, dem Zwischenüberhitzer 50, dem Verdampfer 38 und dem Vorwärmer 44 des Hochdruckbereichs 20 zu. Außerdem führen die Abgase ihre Wärme dem Überhitzer 28, dem Verdampfer 40 und dem Vorwärmer 46 des Mitteldruckbereichs 22 zu. Weiterhin führen die Abgase ihre Wärme dem Überhitzer 30, dem Verdamp- fer 42 und dem Vorwärmer 48, auch Kondensatvorwärmer genannt, des Niederdruckbereichs 24 zu.

Dadurch, dass das Abgas seine Wärme im Dampferzeuger 6 ab ^¬ gibt, wird im Dampferzeuger 6, insbesondere im Verdampfer 38 des Hochdruckbereichs 20, ein Arbeitsmittel verdampft. Das Arbeitsmittel besteht im vorliegenden Beispiel im Wesentli ^¬ chen aus Wasser. Zudem enthält das Arbeitsmittel Zusatzstof ^¬ fe. Im Überhitzer 26 des Hochdruckbereichs 20 wird der entstande ^¬ ne Dampf (weiter) erhitzt und anschießend durch eine Ablei ^¬ tung 70 in die Hochdruckstufe 14 der Dampfturbine 12 gelei- tet. Anschließend wird der in der Hochdruckstufe 14 der

Dampfturbine 12 teilweise entspannte heiße Dampf dem Zwi ^¬ schenüberhitzer 50 des Hochdruckbereichs 20 im Dampferzeuger 6 zugeführt. Im Zwischenüberhitzer 50 wird der Dampf erneut erhitzt und über eine weitere Ableitung 72 in die Mitteldruckstufe 16 der Dampfturbine 12 geleitet und dort unter Verrichtung mechani ^¬ scher Arbeit entspannt. Der in der Mitteldruckstufe 16 der Dampfturbine 12 teilweise entspannte Dampf wird über eine (turbinen- ) interne Zuleitung der Niederdruckstufe 18 der

Dampfturbine 12 zugeführt und dort unter Verrichtung mechani ^¬ scher Arbeit weiter entspannt.

Der Dampf, der durch die Hochdruckstufe 14, die Mitteldruck- stufe 16 und die Niederdruckstufe 18 der Dampfturbine 12 ge ^¬ führt wird, treibt die Dampfturbine 12 an und entspannt dabei unter Verrichtung mechanischer Arbeit. Die Dampfturbine 12 ist über eine Welle 74, welche eine Kupplung 76 aufweist, mit einem Generator 78 verbunden. Im vorliegenden Ausführungsbei- spiel ist die Gasturbine 4 starr über die Welle 74 mit dem

Generator 78 verbunden. Die Dampfturbine 12 und die Gasturbi ^¬ ne 4 treiben bei eingekoppelter Kupplung 76 über die Welle 74 den Generator 78 an, welcher elektrische Energie erzeugt. Grundsätzlich könnte die Turbinenanlage 2 auch als Mehrwel- lenanlage ausgeführt sein, d.h. die Gasturbine 4 und die

Dampfturbine 12 können jeweils über eine eigene Welle mit je einem Generator verbunden sein.

Der entspannte Dampf wird in einem der Dampfturbine 12 nach- geschalteten Kondensator 80 auskondensiert. Ein Teil des da ^¬ bei entstandenen Kondensats wird über eine Kondensatpumpe 82 dem Niederdruckbereich 24 des Dampferzeugers 6 zugeführt. Ein anderer Teil des Kondensats wird über eine der Kondensatpumpe 82 nachgeschalteten Zuführpumpe 84 dem Mitteldruckbereich 22 und dem Hochdruckbereich 20 des Dampferzeugers 6 zugeführt.

Das in den Niederdruckbereich 24 des Dampferzeugers 6 einge- leitete Kondensat wird erneut erhitzt. Hierbei verdampft das Kondensat und der entstandene Dampf wird weiter erhitzt. Über eine Ableitung 86 wird der Dampf in die Niederdruckstufe 18 der Dampfturbine 12 geleitet. Das in den Mitteldruckbereich 22 des Dampferzeugers 6 einge ^¬ leitete Kondensat wird ebenfalls erneut erhitzt. Hierbei ver ^¬ dampft das Kondensat und der entstandene Dampf wird weiter erhitzt. Über eine Verbindungsleitung 88 wird der Dampf in den Zwischenüberhitzer 50 in des Hochdruckbereichs 20 gelei- tet, wo der Dampf weiter erhitzt wird. Über eine Ableitung 72 wird der Dampf in die Mitteldruckstufe 16 und von dort in die Niederdruckstufe 18 der Dampfturbine 12 geleitet.

Das in den Hochdruckbereich 20 des Dampferzeugers 6 eingelei- tete Kondensat wird erneut erhitzt. Hierbei verdampft das

Kondensat ebenfalls und der entstandene Dampf wird weiter er ^¬ hitzt. Der Dampf gelangt über die entsprechende Ableitung 70 in die Dampfturbine 12. In der Dampfturbine 12 wird der Dampf zur Verrichtung mechanischer Arbeit genutzt und der oben be- schriebene Vorgang wiederholt sich in einem Kreislauf.

Während die Turbinenanlage 2 unter einer hohen Last, insbe ^¬ sondere unter Volllast, betrieben wird, wird der Arbeitsmit ^¬ telspeicher 8 mit einem Arbeitsmittel gefüllt, wobei das Ar- beitsmittel ein Kondensat aus dem Dampferzeuger 6 ist. Um das Kondensat im Arbeitsmittelspeicher 8 mit einem möglichst hohen Druck zu speichern, wird das Kondensat aus dem Hochdruckbereich 20 des Dampferzeugers 6 entnommen. Hierbei wird das Kondensat gravitativ aus dem Flüssigkeitsabscheider 32 des Hochdruckbereichs 20 in den Arbeitsmittelspeicher 8 geführt. Das Kondensat wird aus dem Flüssigkeitsabscheider 32 bei annähernd Sattdampftemperatur entnommen. Dabei sind die Ventile 60, 64 der Verbindungsleitungen 58, 62 vom Arbeitsmittelspei- eher 8 zum Mitteldruckbereich 22 bzw. zum Niederdruckbereich 24 geschlossen. Das Ventil 56 der Verbindungsleitung 54 vom Arbeitsmittelspeicher 8 zum Hochdruckbereich 20 ist hingegen geöffnet. Nach dem Auffüllen des Arbeitsmittelspeichers 8 wird auch das letztgenannte Ventil 56 geschlossen.

Soll die Turbinenanlage 2 bei Volllastbetrieb eine größere Leistung erzeugen, so wird zunächst das Ventil 60 der Verbindungsleitung 58 vom Arbeitsmittelspeicher 8 in den Mittel- druckbereich 22 des Dampferzeugers 6 geöffnet. Im Mittel ^¬ druckbereich 22 herrscht ein geringerer Druck als im Arbeitsmittelspeicher 8. Deshalb wird durch das Öffnen des letztge ^¬ nannten Ventils 56 die Siedetemperatur des Kondensats im Arbeitsmittelspeicher 8 abgesenkt. Folglich kocht das Arbeits- mittel aus dem Arbeitsmittelspeicher 8 aus und der dabei ent ^¬ standene, zusätzliche Dampf wird in den Flüssigkeitsabschei ^¬ der 34 des Mitteldruckbereichs 22 des Dampferzeugers 6 gelei ^¬ tet. Eventuell vom Dampf mitgerissene Tropfen werden im

Flüssigkeitsabscheider 34 abgetrennt.

Der zusätzliche Dampf wird im Überhitzer 28 des Mitteldruckbereichs und im Zwischenüberhitzer 50 des Hochdruckbereichs 20 erhitzt und dann in die Mitteldruckstufe 16 der Dampftur ^¬ bine 12 geleitet. Dadurch wird ein Dampfmassenstrom in der Mitteldruckstufe 16 und folglich auch in der Niederdruckstufe 18 der Dampfturbine 12 erhöht. Auf diese Weise die vom Gene ^¬ rator 78 erzeugte elektrische Leistung erhöht.

Hat sich der Druck im Arbeitsmittelspeicher 8 dem Druck im Mitteldruckbereich 22 des Dampferzeugers 6 angeglichen, strömt kein oder nahezu kein Arbeitsmittel mehr aus dem Ar ^¬ beitsmittelspeicher 8 heraus. Das Ventil 60 der Verbindungs ^¬ leitung 58 vom Arbeitsmittelspeicher 8 zum Mitteldruckbereich 22 wird geschlossen. Da im Niederdruckbereich 24 des Dampfer- zeugers 6 ein geringerer Druck herrscht als im Arbeitsmittel ^¬ speicher 8, kann der Druckunterschied zum Ausleiten des Arbeitsmittels aus dem Arbeitsmittelspeicher 8 genutzt werden. Wird das Ventil 64 der Verbindungsleitung 62 vom Arbeitsmit- telspeicher 8 zum Niederdruckbereich 24 geöffnet, beginnt das Arbeitsmittel wiederum auszukochen. Dabei entsteht wiederum Dampf, der in den Flüssigkeitsabscheider 36 des Niederdruckbereichs 24 geleitet wird. Eventuell mitgerissene Tropfen werden im Flüssigkeitsabscheider 36 abgetrennt. Der zusätzliche Dampf wird im Überhitzer 30 des Niederdruckbereichs 24 erhitzt und in die Niederdruckstufe 18 der Dampfturbine 12 geleitet. Der Dampfmassenstrom in der Niederdruckstufe 18 der Dampfturbine 12 wird erhöht. Somit wird die vom Generator 78 erzeugte elektrische Leistung gesteigert.

Wird die Turbinenanlage 2 unter Teillast betrieben, ist es möglich, zur Steigerung der elektrischen Leistung, die von der Turbinenanlage 2 erzeugt wird, das Arbeitsmittel aus dem Arbeitsmittelspeicher 8 in den Hochdruckbereich 20 des Dampferzeugers 6 einzuleiten. Hierzu wird das Ventil 56 der Ver ^¬ bindungsleitung 54 vom Arbeitsmittelspeicher 8 zum Flüssigkeitsabscheider 32 des Hochdruckbereichs 20 geöffnet. Die Ventile 60, 64 der Verbindungsleitungen 58, 62 vom Arbeits- mittelspeicher 8 zum Mitteldruckbereich 22 bzw. zum Niederdruckbereich 24 werden geschlossen gehalten. Im Teillastbetrieb herrscht im Hochdruckbereich 20 des Dampferzeugers 6 ein niedrigerer Druck als im Volllastbetrieb und somit auch ein niedrigerer Druck als im Arbeitsmittelspeicher 8. Durch das Öffnen des Ventils 56 der Verbindungsleitung 54 zwischen Arbeitsmittelspeicher 8 und Hochdruckbereich 20 verdampft das Arbeitsmittel aus dem Arbeitsmittelspeicher 8.

Der auf diese Weise erzeugte zusätzliche Dampf wird in den Flüssigkeitsabscheider 32 des Hochdruckbereichs 20 des Dampferzeugers 6 geleitet. Anschließend wird der zusätzliche Dampf in den Überhitzer 26 des Hochdruckbereichs 20 geleitet, wo er erhitzt wird. Von Letzterem wird der zusätzliche Dampf in die Hochdruckstufe 14 der Dampfturbine 12 geleitet, wodurch der Dampfmassenstrom in der Hochdruckstufe 14 der Dampfturbine 12 erhöht wird. Da der Dampf aus der Hochdruckstufe 14 in der zuvor beschriebenen Weise in die Mitteldruckstufe 16 und Nie ^¬ derdruckstufe 18 der Dampfturbine 12 weitergeleitet wird, wird auch in den beiden letztgenannten Druckstufen 16, 18 der Dampfmassenstrom erhöht. Auf diese Weise wird die vom Genera ^¬ tor 78 erzeugte elektrische Leistung gesteigert. Hat sich der Druck im Arbeitsmittelspeicher 8 an den Druck im Hochdruckbereich 20 angepasst, wird das Ventil 56 der Verbin ^¬ dungsleitung 54 zwischen Arbeitsmittelspeicher 8 und Hochdruckbereich 20 geschlossen. Anschließend wird analog zur oben beschriebenen Situation das Arbeitsmittel aus dem Ar- beitsmittelspeicher 8 in den Mitteldruckbereich 22 eingeleitet, bis sich der Druck im Arbeitsmittelspeicher 8 an den Druck im Mitteldruckbereich 22 angepasst hat. Dann wird das Ventil 60 der Verbindungsleitung 58 zwischen dem Arbeitsmittelspeicher 8 und dem Mitteldruckbereich 22 geschlossen. Fol- gend wird analog zur oben beschriebenen Situation das Arbeitsmittel aus dem Arbeitsmittelspeicher 8 in den Niederdruckbereich 24 eingeleitet.

Während das Arbeitsmittel aus dem Arbeitsmittelspeicher 8 in den Dampferzeuger 6 geleitet wird, wird auch ein Brennstoff- zufluss zur Brennkammer 66 gesteigert. Durch ein solches „Nachfeuern", d.h. durch einen gesteigerten Brennstoffzu- fluss, wird die Leistung der Turbinenanlage 2 zusätzlich ge ^¬ steigert. Eine solche Leistungssteigerung ist jedoch langsa- mer als die Leistungssteigerung durch die oben beschriebene Dampferzeugung mittels des Arbeitsmittelspeichers 8.

Falls die Dampfturbine 12 außer Betrieb ist oder sich in ei ^¬ nem Anfahrvorgang befindet, kann das Arbeitsmittel, das bei einem vorrausgegangen Betrieb der Dampfturbine 12 in den Arbeitsmittelspeicher 8 gefüllt wurde, aus dem Arbeitsmittel ^¬ speicher 8 in die Dampfturbine geleitet werden, um den Anfahrvorgang der Dampfturbine 12 zu beschleunigen. Analog zu den oben beschriebenen Fällen wird das Arbeitsmittel in den Dampferzeuger 6 geleitet und dadurch eine Erhöhung des Dampfmassenstroms in der Dampfturbine 12 bewirkt. FIG 2 zeigt schematisch eine andere, ebenfalls als Gas-und- Dampf-Turbine ausgeführte Turbinenanlage 2 mit einem Arbeits ^¬ mittelspeicher 8. Die nachfolgende Beschreibung beschränkt sich im Wesentlichen auf die Unterschiede zum Ausführungsbei- spiel aus FIG 1, auf das bezüglich gleich bleibender Merkmale und Funktionen verwiesen wird. Im Wesentlichen gleich bleibende Elemente werden grundsätzlich mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet und nicht erwähnte Merkmale sind in das folgende Ausführungsbeispiel übernommen, ohne dass sie erneut beschrieben sind.

Anders als im vorhergehenden Ausführungsbeispiel ist der Ar ^¬ beitsmittelspeicher 8 im vorliegenden Beispiel nicht mit den Flüssigkeitsabscheidern 32, 34, 36 des Dampferzeugers 6 ver- bunden. Stattdessen ist der Arbeitsmittelspeicher 8 ist über eine Verbindungsleitung 90, welche ein Ventil 92 aufweist, mit dem Vorwärmer 38 und dem Verdampfer 42 des Hochdruckbereichs 20 verbunden, wobei die Verbindungsleitung 90 ein- gangsseitig des Verdampfers 38 und ausgangsseitig des Vorwär- mers 44 an den Dampferzeuger 6 angeschlossen ist. Der Arbeitsmittelspeicher 8 ist außerdem über die Verbindungsleitung 94, welche ein Ventil 96 aufweist, mit dem Überhitzer 28 des Mitteldruckbereichs 22 verbunden. Während die Turbinenanlage 2 unter einer hohen Last, insbe ^¬ sondere Volllast, betrieben wird, wird der Arbeitsmittelspei ^¬ cher 8 mit Kondensat aus dem Dampferzeuger 6 gefüllt. Dazu wird das Ventil 92 der Verbindungsleitung 90 zwischen Arbeitsmittelspeicher 8 und Hochdruckbereich 20 des Dampferzeu- gers 6 geöffnet. Das Ventil 96 der Verbindungsleitung 94 zwi ^¬ schen dem Arbeitsmittelspeicher 8 und dem Überhitzer 28 des Mitteldruckbereichs 22 des Dampferzeugers 6 bleibt geschlos ^¬ sen. Nach dem Auffüllen des Arbeitsmittelspeichers 8 werden die beiden letztgenannten Ventile 92, 96 geschlossen.

Soll die Turbinenanlage 2 bei Volllastbetrieb eine größere Leistung erzeugen, so wird das Ventil 96 der Verbindungslei ^¬ tung 94 zwischen dem Arbeitsmittelspeicher 8 und dem Mittel- druckbereich 22 geöffnet. Im Mitteldruckbereich 22 des Dampferzeugers 6 herrscht ein geringerer Druck als im Arbeitsmit ^¬ telspeicher 8. Beim Öffnen des Ventils 96 der Verbindungslei ^¬ tung 94 zwischen Arbeitsmittelspeicher 8 und Mitteldruckbe- reich 22 beginnt das Arbeitsmittel auszukochen. Der entstandene Dampf wird in den Überhitzer 28 der Mitteldruckstufe 22 geleitet und dort erhitzt. Eventuell mitgerissene Tropfen werden verdampft. Der zusätzliche Dampf gelangt durch den Zwischenüberhitzer 50 des Hochdruckbereichs über eine Ablei- tung 72 in die Mitteldruckstufe 16 der Dampfturbine 12. Der

Dampfmassenstrom in der Mitteldruckstufe 16 und folglich auch in der Niederdruckstufe 18 der Dampfturbine 12 wird erhöht. So wird von der Dampfturbine 12 pro Zeiteinheit mehr mechani ^¬ sche Arbeit verrichtet und somit die vom Generator 78 erzeug- te elektrische Leistung gesteigert.

Wird die Turbinenanlage 2 unter Teillast betrieben, ist es möglich, zur Steigerung der elektrischen Leistung, die von der Turbinenanlage 2 erzeugt wird, das Arbeitsmittel aus dem Arbeitsmittelspeicher 8 in den Hochdruckbereich 20 des Dampferzeugers 6 einzuleiten. Hierzu wird das Ventil 92 der Ver ^¬ bindungsleitung 90 zwischen dem Arbeitsmittelspeicher 8 und Hochdruckbereich 20 geöffnet. Im Teillastbetrieb herrscht im Hochdruckbereich 20 ein geringerer Druck als im Volllastbetrieb, sodass das Arbeitsmittel aus dem Arbeitsmittelspeicher 8 verdampft. Der zusätzliche Dampf gelangt durch den Verdampfer 38 des Hochdruckbereichs 20 in den Überhitzer 26 des Hochdruckbereichs 20, wo er er- hitzt wird. Anschließend wird der zusätzliche Dampf in die Dampfturbine 12 geleitet. Dadurch wird der Dampfmassenstrom zunächst in der Hochdruckstufe 14, über den bereits beschrie ^¬ benen Weg aber auch in der Mitteldruckstufe 16 und in der Niederdruckstufe 18 der Dampfturbine 12 erhöht. Folglich wird vom Generator 78 mehr elektrische Leistung erzeugt.

Hat sich der Druck im Arbeitsmittelspeicher 8 an den Druck im Hochdruckbereich 20 des Dampferzeugers 6 angepasst, wird das Ventil 92 der Verbindungsleitung 90 zwischen dem Arbeitsmittelspeicher 8 und dem Hochdruckbereich 20 geschlossen. Anschließend kann das Ventil 96 der Verbindungsleitung 94 zwischen dem Arbeitsmittelspeicher 8 und dem Mitteldruckbereich 22 des Dampferzeugers 6 geöffnet werden. Analog zur oben be ^¬ schriebenen Art und Weise kommt es zu einer Leistungssteige ^¬ rung der Turbinenanlage 2.

Die Verbindungsleitung 94 zwischen dem Arbeitsmittelspeicher 8 und dem Mitteldruckbereich 22 kann alternativ an den Verdampfer 40 des Mitteldruckbereichs 22 angeschlossen sein. Ferner ist es möglich, dass der Arbeitsmittelspeicher 8 anstatt mit dem Mitteldruckbereich 22 mit dem Niederdruckbereich 24 des Dampferzeugers 6, insbesondere mit dem Überhit- zer 30 oder dem Verdampfer 42 des Niederdruckbereichs 24, verbunden ist. Die Betriebsweise der Turbinenanlage 2 wäre in solch einem Fall analog zur oben beschriebenen Betriebsweise.

Obwohl die Erfindung im Detail durch die bevorzugten Ausfüh- rungsbeispiele näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen .