• 专利附录
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  • 法律状态
  • 优先权
    • 专利摘要:

    公开号:WO1986005234A1
    申请号:PCT/EP1986/000107
    申请日:1986-03-03
    公开日:1986-09-12
    发明作者:Vinko MUC^¿IC^´
    申请人:Tch Thermo-Consulting-Heidelberg Gmbh；
    IPC主号:F02C1-00
    专利说明:
    [0001] Kombinierte Dampf-Gasturbinenanlage
    [0002] Die Erfindung betrifft eine kombinierte Dampf-Gasturbinenanlage zur Erzeugung elektrischer Energie mit einem Dampferzeuger, dem in einem Kreislauf eine einen elektrischen Generator antreibende Dampfturbine nachgeschaltet ist, aus welcher der Dampf nach Verflüssigung in einem nachgeschalteten Kondensator mittels einer Kondensatpumpe über wenigstens eine Vorwärmstufe als Speisewasser zum Dampferzeuger zurückgeführt wird, und mit einer einen zweiten elektrischen Generator antreibenden Gasturbine, die mit einem im geschlossenen Kreislauf umgewälzten Turbinengas, vorzugsweise Stickstoff oder Helium, betrieben wird, und deren Auslaß für die erhitzten Turbinengase über eine Verbindungsleitung mit Heizflächen im Dampferzeuger und diesen in Reihe nachgeschaltet dem die Vorwärmstufe bildenden Wärmetauscher verbunden ist, der in den Kondensat zum
    [0003] Dampferzeuger zurückführenden Zweig des Kreislaufs eingeschaltet ist, wobei der Dampferzeuger in Korabination mit der Gasturbine so ausgebildet ist, daß die Verdampfung des Speisewassers bei überkritischem Druck stattfindet, und die Dampfturbine in wenigstens zwei Turbinenteile unterteilt und zwischen je zwei aufeinanderfolgende Turbinenteile je eine Zwisehenüberhitzungsstufe eingeschaltet ist. Während in reinen Dampfkraftwerken heute etwa Netto- Wirkungsgrade bis 40% erreicht werden, wird dieser Wirkungsgrad in den bis heute gebauten und geplanten kombinierten Dampf-Gasturbinen-Kraftwerken mit einem einfachen Gasturbinenprozeß und einem nachgeschalteten Dampfprozeß mit einfacher Zwischenüberhitzung des Dampfs auf etwa 45% erhöht.
    [0004] Bei einer bekannten Anlage der eingangs erwähnten Art (DE-OS 26 56 463), bei welcher die Wärmeenergie aus der bei der Spaltung von Kernbrennstoffen in einem Hochtemperaturreaktor anfallenden Wärme gewonnenwird, wird die Wärmeenergie durch ein im geschlossenen Kreislauf umgewälztes, gasförmiges Kühlmittel, z.B. Helium, abgeführt, wobei dieser Kühlkreislauf gleichzeitig der geschlossene Gasturbinenkreislauf und somit das Reaktor-Kühlmittel gleichzeitig das Turbinengas ist.
    [0005] Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, eine kombinierte Dampf-Gasturbinenanlage mit Energiezufuhr durch Befeuerung mit konventionellen fossilen Brennstoffen zu schaffen, deren Wirkungsgrad gegenüber den bekannten konventionell befeuerten Anlagen weiter optimiert ist, wobei der Anfall von Verbrennungsabgasen minimiert werden soll.
    [0006] Ausgehend von einer Anlage der eingangs erwähnten Art wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Gasturbine als mehrteilige Turbine mit mehrfacher Expansion und Zwischenerhitzung der Turbinengase ausgebildet ist, daß die Erhitzer für die Turbinengase ebenso wie die
    [0007] Zwischenüberhitzer im Dampf-Kreislauf von Heizflächen eines kohlebefeuerten Kessels gebildet werden, und daß der kohlebefeuerte Kessel zwei getrennte, hintereinandergesehaltete Befeuerungsräume mit jeweils zugeordneten, gesonderten Heizflächen für die Erhitzer bzw. Zwischenerhitzer der Gasturbine aufweist.
    [0008] Die Heizflächen für die Zwischenüberhitzer der Dampfturbine sind dabei vorzugsweise den den Zwischenerhitzer der Gasturbine bildenden Heizflächen nachgeschaltet, und dem ersten Feuerungsraum des Kessels zugeordnet.
    [0009] Im Sinne der angestrebten Verringerung des Anfalls von Verbrennungsabgasen und der Verbesserung des Wirkungsgrades empfiehlt es sich außerdem, dem Austritt der Turbinengase aus der Gasturbine einen Wärmetauscher nachzuschalten, der andererseits von zumindest einem Teil der dem Kessel als Verbrennungsluft zuzuführenden Luft durchströmt wird und diese vorwärmt.
    [0010] Die Erfindung ist in der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der Zeichnung näher erläutert, die ein Schaltbild einer kombinierten Dampf-Gasturbinenanlage mit Energiezufuhr durch einen kohlebefeuerten Kessel mit zwei hintereinandergeschalteten Feuerungsräumen zeigt.
    [0011] Die in der Zeichnung gezeiegte, kombinierte Dampf-Gasturbinenanlage ist in einen in der Zeichnung rechts dargestellten Dampf-Kraftanlagenteil mit einem von einer Dampfturbine 226 angetriebenen elektrischen Drehstromgenerator 232 und einen in der Zeichnung links dargestellten Gasturbinenanlagenteil mit einem zweiten, von einer Gasturbine 248 angetriebenem elektrischen Drehstromgenerator 250 unterteilt. Die Wärmeenergie wird in einem Kessel 290a, 290b erzeugt, der im dargestellten Fall kohlebefeuert sein möge, und der über zwei gesonderte, hintereinandergeschaltete Feuerungsräume 255a, 255b verfügt. Die Verbrennungsluft des Kessels wird in einem regenerativen Wärmetauscher 294 vorgewärmt, in welchem in den aus dem Kessel austretenden Verbrennungsabgasen noch enthaltene Wärmeenergie auf die Verbrennungsluft übertragen wird.
    [0012] Der Gasturbinenanlagenteil arbeitet mit einem im geschlossenen Kreislauf umgewälzten Turbinengas, z.B. Stickstoff oder Helium, wobei die Gasturbine 248 das mittels ihres Verdichters 252 angesaugte Turbinengas zu einem Erhitzer 254a fördert, der von dem Feuerungsraum 255b zugeordneten Heizflächen des Kessel gebildet wird. Die erhitzten Turbinengase treten dann in den ersten Turbinenteil 25βa der Gasturbine ein und leisten dort unter TemperaturabSenkung und Druckerniedrigung Arbeit. Nach dem Austritt aus dem Turbinenteil 256a werden sie in einem dem Feuerungsraum 255a zugeordneten Zwischenerhitzer 254b erneut erhitzt und dem Turbinenteil 256b zugeführt, aus dem sie dann nach Arbeitsleistung zu einem Wärmetauscher 216, nach Austritt aus diesem zu einem Wärmetauscher 240 und schließlich über einen weiteren Wärmetauscher 292 zum Verdichter 252 zurückströmen.
    [0013] Der Dampfturbinenanlagenteil weist die im dargestellten Fall in drei Turbinenteile 226a, 226b und 226c unterteilte Dampfturbine 226 auf, deren erstem Turbinenteil 226c durch Übertragung von Wärme aus den Turbinengasen im Wärmetauscher 216 erhitzter Dampf zugeführt wird. Nach Austritt aus dem Turbinenteil 226a wird der Dampf in einem Zwischenüberhitzer 228 erhitzt, dem Turbinenteil 226b zugeführt und nach Arbeitsleistung in diesem Turbinenteil erneut in einen Zwischenüberhitzer 230 erhitzt und dann dem letzten Turbinenteil 226c zugeführt. Die Zwischenüberhitzer 228 und 230 werden dabei von dem Feuerungsraum 255a des Kessels zugeordneten Heizflächen gebildet.
    [0014] Der aus der letzten Turbinenstufe 226c austretende Dampf wird in einen Kondensator 236 geführt, welcher beispielsweise durch Flußwasser gekühlt sein möge und dabei den zugeführten Dampf kondensiert. Das Kondensat wird von einer nachgeschalteten Kondensatpumpe 238 durch einen Wärmetauscher 237 und einen weiteren Wärmetauscher 239 zu einem Wärmetauscher 240 gefördert. Im Wärmetauscher 237 wird bei der Kühlung der Generatoren und im Wärmetauscher 239 bei der Ölkühlung der Sätze gewonnene Abwärme auf das Kondensat übertragen, wodurch dessen Temperatur bereits etwas ansteigen möge. Im Wärmetauscher 240 wird das Kondensat dann durch Übertragung von Wärme aus den Turbinengasen weiter erwärmt und in eine Entgasungseinrichtung 242 weitergefördert, in welcher das Kondensat unter Zufuhr von über eine Leitung 244 vom letzten Turbinenteil 226c zugeführtem Anzapfdampf behandelt und so Gasreste ausgetrieben werden. Das dabei weiter erwärmte Kondensat wird dann durch eine weitere Pumpe 246 in den Wärmetauscher 216 geführt, wo die Dampferzeugung durch Übertragung von Wärme aus den Turbinengasen erfolgt.
    [0015] Erwähnt sei noch, daß die Kessel-Verbrennungsluft nicht nur durch Übertragung von Wärme aus den Verbrennungsabgasen im Regenerativ-Wärmetauscher 294 vorgewärmt wird, sondern daß zuvor bereits eine Verbrennungsluftvorwärmung in dem oben erwähnten Wärmetauscher 292 erfolgt, in welchem nach Austritt aus dem Wärmetauscher 240 in den Turbinengasen noch enthaltene Wärmeenergie auf die Verbrennungsluft übertragen wird.
    [0016] Es ist ersichtlich, daß im Rahmen des Erfindungsgedankens Abwandlungen und Weiterbildungen des beschriebenen Ausfuhrungsbeispiels verwirklichbar sind. So kann anstelle der Kohlebefeuerung beispielsweise die Befeuerung mit einem anderen fossilen Brennstoff treten.
    权利要求:
    ClaimsP a t e n t a n s p r ü c h e
    1. Kombinierte Dampf-Gasturbinenanlage zur Erzeugung elektrischer Energie mit einem Dampferzeuger, dem in einem Kreislauf eine einen elektrischen Generator antreibende Dampfturbine nachgeschaltet ist, aus welcher der Dampf nach Verflüssigung in einem nachgeschalteten
    Kondensator mittels einer Kondensatpumpe über wenigstens eine Vorwärmstufe als Speisewasser zum Dampferzeuger zurückgeführt wird, und mit einer einen zweiten elektrischen Generator antreibenden Gasturbine, die mit einem im geschlossenen Kreislauf umgewälzten Turbinengas, vorzugsweise Stickstoff oder Helium, betrieben wird, und deren Auslaß für die erhitzten Turbinengase über eine Verbindungsleitung mit Heizflächen im Dampferzeuger und diesen in Reihe nachgeschaltet dem die Vorwärmstufe bildenden Wärmetauscher verbünden ist, der in den Kondensat zum Dampferzeuger zurückführenden Zweig des Kreislaufs eingeschaltet ist, wobei der Dampferzeuger in Kombination mit der Gasturbine so ausgebildet ist, daß die Verdampfung des Speisewassers bei überkritischem Druck stattfindet, und die Dampfturbine in wenigstens zwei Turbinenteile unterteilt und zwischen je zwei aufeinanderfolgende Turbinenteile je eine Zwischenüberhitzungsstufe eingeschaltet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasturbine (248) als mehrteilige Turbine (256a; 256b) mit mehrfacher
    Expansion und Zwischenerhitzung der Turbinengase ausgebildet ist, daß die Erhitzer (254a; 254b) für die Turbinengase ebenso wie die Zwischenüberhitzer (230; 228) im Dampf-Kreislauf von Heizflächen eines kohlebefeuerten Kessels (290) gebildet werden, und daß der kohlebefeuerte Kessel (290a; 290b) zwei getrennte, hintereinandergeschaltete Feuerungsräume (255a; 255b) mit jeweils zugeordneten, gesonderten Heizflächen für die Erhitzer (254a) bzw. Zwischenerhitzer (254b) der Gasturbine (248) aufweist.
    2. Dampf-Gasturbinenanlage nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die Heizflächen für die Zwischenüberhitzer (228; 230) der Dampfturbine (226) den den Zwischenerhitzer (254b) der Gasturbine (248) bildenden Heizflächen nachgeschaltet, dem ersten Feuerungsraum (255a) des Kessels (290a; 290b) zugeordnet sind.
    3. Dampf-Gasturbinenanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß dem Austritt der Turbinengase aus der Gasturbine (248) ein Wärmetauscher (290) nachgeschaltet ist, der andererseits von zumindest einem Teil der dem Kessel (290a; 290b) als Verbrennungsluft zuzuführenden Luft durchströmt wird und diese vorwärmt.
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    US6499302B1|2002-12-31|Method and apparatus for fuel gas heating in combined cycle power plants
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    US4148185A|1979-04-10|Double reheat hydrogen/oxygen combustion turbine system
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    US4841721A|1989-06-27|Very high efficiency hybrid steam/gas turbine power plant wiht bottoming vapor rankine cycle
    同族专利:
    公开号 | 公开日
    US4702081A|1987-10-27|
    JPS62502209A|1987-08-27|
    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    BE494708A|||||
    US3069342A|1957-02-05|1962-12-18|Escher Wyss Ag|Heat exchange arrangement for nuclear power plant|
    DE1401469A1|1961-11-22|1968-10-24|Sulzer Ag|Verfahren zur Umwandlung von Waerme in mechanische Energie und Dampfkraftanlage zur Durchfuehrung des Verfahrens|
    US3466871A|1967-04-07|1969-09-16|Gen Motors Corp|Turbine power plant|
    DE1906144A1|1968-03-06|1969-10-16|Escher Wyss Ag|Waermekraftanlage fuer die Ausnutzung der in einem Kernreaktor erzeugten Waerme,mit einer kombinierten Gasturbinen-Dampfturbinenanlage|
    CH553917A|1972-07-12|1974-09-13|Bbc Brown Boveri & Cie|Kraftanlage zur nutzung der in einem kernreaktor erzeugten waerme.|FR2698659A1|1992-12-02|1994-06-03|Stein Industrie|Procédé de récupération de chaleur en particulier pour cycles combinés appareillage pour la mise en Óoeuvre du procédé et installation de récupération de chaleur pour cycle combiné.|
    EP0786590A1|1996-01-24|1997-07-30|Ebara Corporation|Kombikraftwerk, wobei Abfall als Brennstoff benutzt wird|
    US7305829B2|2003-05-09|2007-12-11|Recurrent Engineering, Llc|Method and apparatus for acquiring heat from multiple heat sources|
    CN100357570C|2003-10-10|2007-12-26|上海发电设备成套设计研究所|超超临界空冷汽轮机|
    US8117844B2|2004-05-07|2012-02-21|Recurrent Engineering, Llc|Method and apparatus for acquiring heat from multiple heat sources|US4041709A|1973-06-22|1977-08-16|Vereinigte Edelstahlwerke Aktiengesellschaft|Thermal power plants and method of operating a thermal power plant|
    US4428190A|1981-08-07|1984-01-31|Ormat Turbines, Ltd.|Power plant utilizing multi-stage turbines|EP0421637A3|1989-10-06|1992-01-08|Pyropower Corporation|A power system for separating coal into clean and dirty coal and separately burning the fuel in different type combustors and combining the energy output|
    FI101413B1|1993-07-05|1998-06-15|Ari Veli Olavi Loeytty|Jätelämmön hyödyntämismenetelmä esim. voimalaitoksissa|
    US6052996A|1998-02-13|2000-04-25|Clark; John C.|Heat-work cycle for steam cycle electric power generation plants|
    EP1365109A1|2002-05-22|2003-11-26|Siemens Aktiengesellschaft|Dampfturbine|
    US6951105B1|2004-04-20|2005-10-04|Smith Edward J|Electro-water reactor steam powered electric generator system|
    US20110048013A1|2009-08-31|2011-03-03|Joseph S Spagnuolo|Power plant|
    US8490397B2|2009-11-16|2013-07-23|General Electric Company|Compound closed-loop heat cycle system for recovering waste heat and method thereof|
    JP5518796B2|2011-06-27|2014-06-11|株式会社神鋼環境ソリューション|発電システム、および発電方法|
    ES2535513T3|2011-09-07|2015-05-12|Alstom Technology Ltd|Método para el funcionamiento de una central eléctrica|
    US10260415B2|2012-08-22|2019-04-16|Hi Eff Utility Rescue LLC|High efficiency power generation system and system upgrades|
    WO2014031629A2|2012-08-22|2014-02-27|Hi Eff Utility Rescue LLC|High efficiency power generation system and system upgrades|
    US10316700B2|2015-02-24|2019-06-11|Siemens Aktiengesellschaft|Combined cycle power plant having supercritical steam turbine|
    CN108800101B|2018-06-22|2019-10-25|山东电力工程咨询院有限公司|一种高效超临界核电系统及工作方法|
    法律状态:
    1986-09-12| AL| Designated countries for regional patents|Kind code of ref document: A1 Designated state(s): AT BE CH DE FR GB IT LU NL SE |
    1986-09-12| AK| Designated states|Kind code of ref document: A1 Designated state(s): JP US |
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    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
    DEP3509357.9||1985-03-15||
    DE19853509357|DE3509357C1|1985-03-01|1985-03-15|Combined steam/gas turbine plant|AT86901841T| AT54482T|1985-03-01|1986-03-03|Kombinierte dampf-gasturbinenanlage.|
    US06/930,261| US4702081A|1985-03-15|1986-03-03|Combined steam and gas turbine plant|
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