CH436847A - Wärmekraftanlage - Google Patents

Description

      Wärmekraftanlage       Im Hauptpatent ist eine Wärmekraftanlage mit kom  biniertem     Gas-Dampf-Prozess    beschrieben. Dabei wird  von einer     Dampfkraftanlage    ausgegangen, die eine     um-          fangreiche        Regenerativvorwärmung    aufweist. Im Dampf  erzeuger wird im Anschluss an die regenerative     End-          vorwärmung    die zur Dampferzeugung nicht verwertbare       Rauchgaswärmemenge    zur     Vorwärmung    der verdichte  ten Verbrennungsluft in einen     Vorwärmer    für die Ver  brennungsluft der Gasturbine überführt.

   Die hier nicht  mehr verwertbare Restwärme wird daran anschliessend  dann zur     Vorwärmung    des     Speisewasserstromes    in  einem zwischen Hochdruck- und     N.iederdruck-Regene-          rativ-Speisewasservorwärmern    geschalteten     rauchgasbe-          heizten        Speisewasservorwärmer    genutzt.  



  Dieser     Nachschalt-Economiser    soll den Abgasen der  Dampferzeugers so viel Wärme entziehen, dass die Ab  gastemperatur so weit wie möglich abgesenkt wird. Auf  je niedrigere Temperaturen man die Rauchgase abzu  kühlen versucht, umso grösser     muss    die     Wärmeübertra-          gungsfläche    werden, so dass der     Nachschalt-Eco    eine  grosse Heizfläche darstellt. Ein solcher     Vorwärmer    wird  aber bei derartig grossen Abmessungen besonders kost  spielig, wenn er für den vollen Kesseldruck dimensio  niert werden muss.  



  Die Erfindung ermöglicht die Verwendung eines mit  grossen     Wärmeaustauschflächen    versehenen     rauchgas-          beheizten        Speisewasservorwärmers    billigerer Bauart.  Weiterhin gestattet die Erfindung die Wirtschaftlichkeit  der Förderung des Kondensats, welches in einem dem       Speisewasservorwärmer    nachgeschalteten Hochdruck  vorwärmer anfällt.  



  Die Erfindung besteht darin, dass der     rauchgasbe-          heizte        Speisewasservorwärmer    mit einem niedrigeren  Druck betrieben wird als der Frischdampfdruck beträgt.  So kann der     Eco    mit einem Druck von beispielsweise  nur 40 bis 50 atü betrieben werden, während der eigent  liche Kessel für einen     Dampfaustrittszustand    von<B>180</B>  atü bei 530  C ausgelegt ist.  



  Ausser dem     rauchgasbeheizten        Speisewasservorwär-          mer    kann auch     zumindest    die unmittelbar folgende         dampfbeheizte        Regenerativstufe    mit diesem herabge  setzten Druck betrieben werden. Die     Hauptspeisepumpe     kann in eine Vorpumpe und eine Hauptpumpe unterteilt  werden, wobei die Vorpumpe das Speisewasser auf den       Druckwert    von beispielsweise 40 atü fördert, während  die Hauptpumpe eine Druckerhöhung von 40 auf bei  spielsweise 230 atü     bewerkstelligt.    Die beiden Pumpen  können von einem gemeinsamen Motor angetrieben  werden, wobei z.

   B. die Vorpumpe auf der einen und die  Hauptpumpe auf der anderen Seite des Motors, gegebe  nenfalls unter Zwischenschaltung einer drehzahlverän  derlichen Kupplung, z. B. nach Art einer     Voith-Kupp-          lung,    angeschlossen ist. Der     rauchgasbeheizte        Vorwär-          mer    und eine oder mehrere     dahinterliegende        Regenera-          tivstufen    können dann mit einem Konzessionsdruck von  50 atü ausgestaltet werden und stellen sich dadurch  wesentlich billiger.

   Die     Kondensatrückförderpumpe    aus  den obersten     Regenerativstufen    benötigt nur eine     För-          derhöhe    von höchstens 10 atü und kann dementspre  chend als kleines Aggregat mit gutem Wirkungsgrad  ausgebildet sein.  



  An Hand der Zeichnung soll die Erfindung näher  erläutert werden, Die Figur zeigt ein Ausführungsbei  spiel in seinen für die Erfindung wesentlichen Teilen in  stark vereinfachter Darstellung eines Wärmeschaltbil  des. Die Darstellung ist in weitgehender     übereinstim-          mung    mit der Zeichnung des Hauptpatentes     ausgeführt,     wobei für gleiche oder einander entsprechende Teile  gleiche Bezugszeichen verwendet worden sind.  



  Die Dampfkraftanlage ist in Gestalt eines Durch  laufkessels mit Kraftmaschine in Blockschaltung ausge  bildet und arbeitet als hochwertige Anlage mit Zwi  schenüberhitzung und sowohl     niederdruckseitiger    als  auch hochdruckseitiger     Regenerativ-Speisewasservor-          wärmung.    An den Kessel 1 mit dem     überhitzer    2 ist die       Dampfkraftmaschine    angeschlossen. Mit 3 ist der Hoch  druckteil, mit 4 der Mitteldruck- und mit 5 der Nieder  druckteil der Dampfturbine bezeichnet. Zwischen Hoch  druckteil 3 und     Mitteldruckteil    4 befindet sich ein     Zwi-          schenüberhitzer    6.

   Aus dem Turbinenkondensator 7      fördert die     Kondensatpumpe    8 das Speisewasser in die  mehrstufige     Niederdruck-Regenerativvorwärmanlage    9,  welcher der Speisewasserbehälter 10 nachgeschaltet ist.  Mit 12 ist eine mehrstufige     Hochdruck-Regenerativvor-          wärmung    bezeichnet. Im Dampferzeuger können ver  schiedene Brennstoffarten von fester, flüssiger oder gas  förmiger Beschaffenheit für sich allein oder zusammen  wahlweise verfeuert werden.  



  Die     Gasturbinenanlage    arbeitet nach dem Verfahren  des     offenen        Gleichdruckprozesses,    wobei gegebenenfalls  eine Zwischenkühlung der verdichteten Verbrennungs  luft     stattfindet    und auch gegebenenfalls eine     Zwischen-          brennkammer    oder deren mehr eingeschaltet     sein    kön  nen. Der Verdichter 13     für    die     anzusaugende    Verbren  nungsluft fördert diese in die Brennkammer 14, welcher  gleichzeitig über die Zufuhr 15 ein Brennstoff geeigneter  Form zugeleitet wird.

   Die Gasturbine ist mit 16 bezeich  net, wobei es durchaus möglich ist, an Stelle einer einzi  gen Gasturbine auch deren mehr     zu        verwenden.     



  Das noch sauerstoffhaltige Verbrennungsabgas der  Gasturbine 16 mit beispielsweise 18 % Sauerstoffgehalt  dient als     zusätzliche    oder gegebenenfalls alleinige Ver  brennungsluft für die im Dampferzeuger zu verfeuern  den Brennstoffe. Von der Gasturbine 16 gelangen die  Verbrennungsabgase auf dem Weg 17 zur Feuerung des  Kessels 1. Mit 18 ist eine     Bypassleitung    mit verstellbarer  Klappe 19 bezeichnet, die der Regelung dient und zu  nächst     für    die Wirkungsweise der Anlage nicht näher  interessant ist.  



  Die im Kessel nicht     zur    Dampferzeugung im     An-          schluss    an die regenerative     Speisewasservorwärmung     austauschbare     Rauchgaswärme    wird bei geeigneter  Temperatur zu einem     Vorwärmer    20 für die Verbren  nungsluft der     Gasturbinenanlage    überführt.

   Die dann  hier nicht weiter austauschbare Wärme gelangt     schliess-          lich    auf dem Wege 21 zu dem     rauchgasbeheizten    Speise  wasservorwärmer 22, der zwischen     Niederdruck-    und       Hochdruck-Re,enerativsystem    des Dampferzeugers an  geordnet ist, und welcher vom vollen     Spe-isewasserstrom          beaufschlagt    wird.  



  Während bei der im Hauptpatent     beispielhaft    darge  stellten Anlage die Speisewasserpumpe zwischen Speise  wasserbehälter 10 und     rauchgasbeheiztem        Vorwärmer     22 angeordnet ist und dieser     dort    dann einem Speise  wasserdruck von etwa 230 atü     ausgesetzt    ist, wird     erfin-          dungsg;,mäss    der     rauchgasbeheizte        Speisewasservorwär-          mer    22 auf eine Druckstufe gelegt, die sich in ihrem       Druckwert    zwischen Nieder- und Hochdruckteil befin  det.

   Dementsprechend wird durch den Motor 31 eine       Speisewasser-Vorpumpe    32 angetrieben, die eine  Druckerhöhung des Speisewassers von etwa 2 atü auf 40  atü bewirkt. Daher braucht der     Vorwärmer    22 nur für  einen Konzessionsdruck von 50 atü ausgelegt werden.  



  Bei dem     dargestellten        Ausführungsbeispiel    ist wei  terhin auch der nachfolgende, der     Hochdruck-Regenera-          tivvorwärmung    12 angeordnete     Vorwärmer    33 für die  sen mittleren Druck des Kesselspeisewassers bemessen.  Die     Hauptspeisewasserpumpe    34 liegt erst hinter einem  oder mehreren derartigen, dem     rauchgasbeheizten    Vor  wärmer 22 nachgeschalteten dampfbeheizten     Vorwär-          mern.    Die     Hauptkesselspeisepumpe    34 kann über eine    geeignete drehzahlveränderliche Kupplung, z.

   B. eine       Voith-Kupplung    35, angetrieben werden.  



  Bei der im Hauptpatent als Ausführungsbeispiel  dargestellten Anlage muss das aus den dampfbeheizten       Hochdruckregenerativstufen    anfallende Kondensat mit  einer besonderen Pumpe auf den vollen Speisewasser  druck des     Hochdruckkreislaufes    gefördert werden, was  nur mit einem geringen     Wirkungsgrad    möglich ist. Dem  gegenüber gelingt     es    durch die Erfindung, die Pumpen  anordnung zu verbessern, ohne dass die Temperatur  differenz für den     dampfbeheiztenVorwärmer    verschlech  tert wird.  



  Nicht nur der     rauchgasbeheizte        Vorwärmer    22, son  dern auch die nachgeschaltete     .dampfbeheizte        Vorwärm-          stufe    33 und gegebenenfalls weitere     Regenerativvor-          wärmstufen    können mit einem Konzessionsdruck von 50  atü ausgeführt werden und stellen sich dadurch wesent  lich billiger. Die     Kondensatrückförderpumpe    36 aus den  obersten     Regenerativstufen    braucht nur für eine geringe  Förderhöhe von höchstens 10     at    bemessen zu werden  und ergibt dadurch ein kleines Aggregat mit gutem Wir  kungsgrad.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH Wärmekraftanlage mit kombiniertem Gas-Dampf- Prozess nach Patentanspruch des Hauptpatents dadurch gekennzeichnet, dass der rauchgasbeheizte Speisewas- servorwärmer auf einer unterhalb des Frischdampfdruk- kes liegenden Druckstufe betrieben ist. UNTERANSPRÜCHE 1.

   Anlage nach Patentanspruch, dadurch gekenn zeichnet, dass bei Auslegung des Kessels für einen Frischdampfdruck von 180 atü der rauchgasbeheizte Speisewasservorwärmer mit einem Druck von 40 bis 50 atü betrieben wird. 2. Anlage nach Patentanspruch, dadurch gekenn zeichnet, dass zusammen mit dem rauchgasbeheizten Speisewasservorwärmer auch zumindest die in Richtung des Speisewasserflusses folgende dampfbeheizte Vor wärmerstufe auf gleicher Druckstufe liegt. 3.

   Anlage nach Patentanspruch, gekennzeichnet durch Aufteilung der Speisewasserpumpe in eine Speise wasser-Vorpumpe zur Förderung des Speisewassers un ter Druckerhöhung von etwa 2 atü auf ungefähr 40 atü und eine Hauptspeisewasserpumpe zur Förderung des Speisewassers unter Druckaufstockung auf ca. 230 atü. 4. Anlage nach Unteranspruch 3, dadurch gekenn zeichnet, dass Vor- und Hauptspeisewasserpumpe von einem gemeinsamen Motor angetrieben werden. 5. Anlage nach Unteranspruch 4, dadurch gekenn zeichnet, dass mindestens eine der beiden Pumpen über ein drehzahlveränderliches Getriebe an den Antriebs motor angeschlossen ist. 6.

   Anlage nach Unteranspruch 2 bis 5, dadurch ge kennzeichnet, dass das in den Hochdruck- Regenerativ- stufen anfallende Kondensat in die auf niedrigerer Druckstufe liegende Regenerativvorwärmstufe eingelei tet und über einen Ablaufregler mittels einer Pumpe (36) auf den Druck im Ansaugestutzen der Hauptspeisewas- serpumpe (34) gefördert wird.