CH667898A5 - Verfahren zur waerme- und krafterzeugung. - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Wärme- und Krafterzeugung, nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Es sind Dampfkraftwerke für gekoppelte Wärme- und Krafterzeugung aus der Praxis bekannt. Diese bestehen aus durch verschiedene Heizstoffe betriebenen Dampfkesseln sowie aus Gegendruck- bzw. Entnahme-Kondensation-Dampfturbogeneratoren. Es ist auch eine solche Anwendung von diesen Kraftwerken bekannt, wo der Dampf durch Abwärmerückgewinnungskessel von z.B. Industrieöfen erzeugt wird und das Kraftwerk sowohl den Elektroenergie-als auch den Wärmebedarf der Industrieanlage mit gutem Wirkungsgrad deckt.

Es sind weiterhin die sogenannten Kombi Kraftwerke, (Gas-Dampf-Kraftwerke) bekannt, die aus Gasturbine, deren Abw ärmerückgewinnungskessel und durch den Dampf der letzteren angetriebene Dampfturbine bestehen. Sowohl die Gasturbine als auch die Dampfturbine treibt ja einen elektrischen Generator mit gutem Wirkungsgrad an. Diese Kraftwerke werden allerdings zur Wärmelieferung weniger verwendet.

Bei diesen Kraftwerken wurde als nachteilig gefunden,

dass bei Wärmelieferung die elektrische Leistung des Kraftwerkes gerade dann abnimmt, wenn dies unerwünscht ist. Ein weiterer Nachteil solcher Kraftwerke besteht darin, dass sie die optimale Verwertung des Dampfes von den in den Industrieanlagen oft vorhandenen Abwärmerückgewinnungskesseln nicht lösen können und die wärmetechnischen und wirtschaftlichen Vorteile, die durch die Zusatzfeuerung bei Abwärmerückgewinnungskesseln erzielt werden können, nicht ausnützen.

Die Aufgabe der Erfindung besteht deshalb in der Schaffung eines Verfahrens, welches eine wirtschaftliche Elektroenergie- und Wärmeerzeugung in Industriekraftwerken ermöglicht.

Die gestellte Aufgabe wird mit einem Verfahren gelöst, welches die Merkmale des Patentanspruches 1 aufweist. Dabei erfolgt die Wärmelieferung mit einem Abwärmerückgewinnungskessel oder mit einem Dampfkessel oder mit beiden.

Nach einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird zur Dampfversorgung der Dampfturbine und/oder zur

Deckung des Wärmebedarfes eines Wärmetauschers wenigstens ein weiterer Abwärmerückgewinnungskessel und/oder ein weiterer Dampfkessel vorgesehen, deren Dampfproduktion jeweils durch eine weitere Zusatzfeuerung erhöht werden.

Die Erfindung wird ausführlicher mit Hilfe von Ausführungsbeispielen, anhand der beigelegten Zeichnung erläutert. In der Zeichnung zeigen

Fig. 1 das Prinzipschema einer zur Durchführung des vorgeschlagenen Verfahrens geeigneten Anlage

Fig. 2 das Prinzipschema einer mit einem Abwärmerückgewinnungskessel und einem Dampfkessel ergänzten Anlage nach Fig. 1, und

Fig. 3 das Prinzipschema eines mit derrl Dampf von Abwärmerückgewinnungskesseln oder Dampfkesseln betriebenen Dampfturbinen-Kraftwerkes.

In Fig. 1 ist das Prinzipschema eine mit Gas und Dampf betriebenen Anlage dargestellt, das zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens geeignet ist. Diese Anlage besteht aus einer Gasturbine 1, die einen elektrischen Generator 2 antreibt, während das entstehende Abgas in einem Abwärmerückgewinnungskessel 3 zur Dampferzeugung ausgenutzt wird. Durch diesen Dampf wird eine Dampfturbine 4 angetrieben, die in einem angeschlossenen elektrischen Generator 5 elektrische Energie erzeugt. Der Kondensator 6 der Dampfturbine 4 mit einer Leistung N wird in dem Zeitraum ohne Wärmebedarf durch einen Kühlturm 7 gekühlt, während in dem Zeitraum mit Wärmebedarf unter teilweise oder völlige Ausschaltung des Kühlturmes 7 an einen Wärmeverbraucher 9 angeschlossen wird. Das Heizwasser wird in einem Dampf-Wasser-Wärmeaustauscher 10 je nach Bedarf weiter erwärmt. Der Kondensator 6 wird dabei zweckmässigerweise auf einer durch die Heizung benötigten höheren Temperatur betrieben. Die sich daraus ergebende Verringerung der Expansion wird in dem Zeitraum mit Wärmebedarf d.h. bei Wärmelieferung durch eine dem Abwärmerückgewinnungskessel 3 der Gasturbine 1 zugeordnete Zusatzfeuerung 11 kompensiert, wodurch der Kessel 3 mehr Dampf mit höheren Dampfparametern (Druck, Temperatur) erzeugt, so dass die Leistung der Dampfturbine 4 nicht abnimmt.

Aus Fig. 2 ist eine Variante der beschriebenen Anlage ersichtlich. Diese weist auf der Dampfseite neben dem Kessel 3 einen zusätzlichen Abwärmerückgewinnungskessel oder einen weiteren Dampfkessel 8 auf. Dieser zusätzliche Kessel 8 verbessert die Dampfbilanz der Anlage und erhöht die Heizkapazität. Die in Fig. 1 erläuterte Anordnung und Betriebsweise ändert sich nur insofern, dass im Falle eines grossen Dampfüberschusses die Möglichkeit besteht, eine weitere Dampfturbine 4' und einen weiteren elektrischen Generator 5' einzusetzen, die in Fig. 2 mit gestrichelter Linie angedeutet sind. In dem Zeitraum ohne Wärmebedarf kann die Gasturbine 1 sogar abgestellt werden, wodurch sich der Dampfüberschuss verringert, aber damit nimmt auch die elektrische Leistung ab. Wenn dabei die Möglichkeit besteht, die fehlende elektrische Energie aus äusseren Quellen zu ersetzen, dann kann die Gasturbine 1 als Notreserve dienen. Die Deckung des erhöhten Wärmebedarfs bzw. die Kompensation der sich daraus ergebenden Leistungsabnahme der Dampfturbine 4 wird auch hier durch weitere Zusatzfeuerungen 11 sichergestellt, welche den Abwärmerückgewinnungskesseln 3 und/oder Dampfkesseln 8 zugeordnet sind. Fig. 3 zeigt eine weitere Variante der Anlage, bei welcher keine Gasturbine vorhanden ist. Der benötigte Dampf wird von einem oder mehreren Abwärmerückgewinnungskesseln und/oder Dampfkesseln 8 erzeugt und die elektrische

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

Energie durch einen an eine Dampfturbine 4 angeschlossenen elektrischen Generator 5 geliefert. Die Wärmelieferung erfolgt hier ebenfalls über den Kondensator 6 mit erhöhter Temperatur, unter teilweiser oder völliger Ausschaltung des Kühlturmes 7. Die Expansionsabnahme wird auch hier durch die erhöhte Dampfproduktion und erhöhten Dampfparameter der Abwärmerückgewinnungskessel und/ oder der Dampfkessel 8 kompensiert, wobei diese erhöhten Parameter durch die bei den Kesseln 8 verwendete Zusatzfeuerung 11 sichergestellt werden. Die weiteren Elemente der Anlage stimmen mit den Elementen in Fig. 1 überein.

3 667 898

Die wichtigsten Vorteile des erfindungsgemässen Verfahrens sind die folgenden:

s - günstiger spezifischer Wärmeverbrauch

- optimale Ausnützung der Abwärme, sowohl im Winter als auch im Sommer

- Senkung der Investitionskosten durch Anwendung einer Zusatzfeuerung io - Gewährleistung einer stabilen elektrischen Leistung bei Kraftwerken mit gekoppelter Wärme- und Krafterzeugung.

B

1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

667 898 2 PATENTANSPRÜCHE

1. Verfahren zur Wärme- und Krafterzeugung, mit wenigstens einem Abwärmerückgewinnungskessel (3) und/oder einem Dampfkessel (8), mit wenigstens einer Dampfturbine (4) und mit wenigstens einem, durch die Dampfturbine (4) angetriebenen elektrischen Generator (5), wobei der Kondensator (6) der Dampfturbine (4), im Zeitraum ohne Wärmebedarf. durch einen Kühlturm (7) gekühlt wird, dadurch gekennzeichnet, dass im Zeitraum mit Wärmebedarf die Kühlung des Kondensators (6) durch die wenigstens teilweise Ausschaltung des Kühlturmes (7) reduziert und der Kondensator (6) auf einer zur Wärmelieferung notwendigen höheren Temperatur betrieben wird, während die sich daraus ergebende Abnahme der spezifischen Expansion des Dampfes und der Leistung der Dampfturbine (4) durch eine Erhöhung der Dampfproduktion und der Dampfparameter des Abwärmerückgewinnungskessels (3) und/oder des Dampfkessels (8) jeweils mit Hilfe einer Zusatzfeuerung (11) kompensiert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Dampfversorgung der Dampfturbine (4) und/oder zur Deckung des Wärmebedarfes eines Wärmetauschers (10) wenigstens ein weiterer Abwärmerückgewinnungskessel und/oder ein weiterer Dampfkessel vorgesehen wird, deren Dampfproduktion bzw. Dampfparameter jeweils durch eine weitere Zusatzfeuerung (11') erhöht werden.