DE4138522A1 - Im rahmen eines stufenausbauplanes an ein vorgeplantes grosskraftwerk anschliessbares satellitenkraftwerk - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein im Rahmen eines Stufenausbau­ planes an ein vorgeplantes, später zu errichtendes Groß­ kraftwerk in Form eines Kombinationskraftwerkes mit Kohlevergasungsanlage, Gasturbinenanlage, Dampfturbinen­ anlage und Stromerzeugungsanlage anschließbares Satel­ litenkraftwerk. Die Erfindung geht insoweit aus von einer mit Kohle, insbes. Braunkohle befeuerten Kraft­ werksanlage (DE-PS 36 44 192) aus einem Großkraftwerk in Form eines Kombinationskraftwerkes mit Kohlevergasungs­ anlage, Gasturbinenhauptanlage, Dampfturbinenhauptanlage und Stromerzeugungshauptanlage sowie zumindest einem davon entfernten Satellitenkraftwerk in Verbrauchernähe mit Gasturbinenanlage und Stromerzeugungsanlage, wobei die Abwärme der Gasturbinenhauptanlage des Kombinations­ kraftwerkes einem Dampfturbinenhauptkreislauf zuführbar ist, der im übrigen einen Teil des Dampfes durch Ausnut­ zung der fühlbaren Wärme des in der Kohlevergasungsan­ lage erzeugten Brenngases bezieht, und wobei die Kohle­ vergasungsanlage einen über den Bedarf der Gasturbinen­ hauptanlage im Kombinationskraftwerk hinausgehenden Brenngas-Mengenstrom erzeugt, mit dem das Satelliten­ kraftwerk betrieben wird. Man erreicht so einen sehr hohen Ausnutzungsgrad der Brennstoffwärme bei gleichzei­ tig hohem Niveau an elektrischer Energie. Andererseits besteht nicht überall ein Bedarf zur Errichtung einer Kraftwerksanlage mit einem Großkraftwerk in Form eines Kombinationskraftwerkes des beschriebenen Aufbaues und mit einem Satellitenkraftwerk oder mehreren Satelliten­ kraftwerken, die in Verbrauchernähe angeschlossen sind. Insoweit errichtet die Praxis bisher kleinere und kleine Kraftwerke als selbständige Einheiten in Verbraucher­ nähe, obgleich die zu erwartende Industrialisierung und die zu erwartende Erhöhung des Bruttosozialproduktes die Prognose erlaubt, daß alsbald auch ein Bedarf an einer Kraftwerksanlage mit Großkraftwerk in Form eines Kombi­ nationskraftwerkes und Satellitenkraftwerken entsteht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein kompaktes Kraftwerk zu schaffen, welches zunächst als selbständige Einheit bei sehr hohem Ausnutzungsgrad der Brennstoff­ wärme und gleichzeitig hohem Anteil an elektrischer Energie arbeitet, zu gegebener Zeit aber problemlos in ein Großkraftwerk des eingangs beschriebenen Aufbaues integriert werden kann. Das Kompaktkraftwerk, welches diese Aufgabe löst, wird im folgenden als Satelliten­ kraftwerk bezeichnet.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist Gegenstand der Erfindung ein im Rahmen eines Stufenausbauplanes an ein vorgeplan­ tes, später zu errichtendes Großkraftwerk (in Form eines Kombinationskraftwerkes mit Kohlevergasungsanlage, Gas­ turbinenhauptanlage, Dampfturbinenhauptanlage und Strom­ erzeugungshauptanlage) anschließbares Satellitenkraft­ werk mit Gasturbinenanlage, Stromerzeugungsanlage, Brennkammer für die Verbrennung des Brenngases für die Gasturbinenanlage und zu- sowie abschaltbarer Wärmerück­ gewinnungsanlage mit Flüssigmetallkreislauf und Luftvor­ wärmer für die Verbrennungsluft sowie mit Einrichtung für die Entnahme von Niedrigtemperaturwärme für Heiz­ zwecke und dergleichen, wobei die Gasturbinenanlage mit der Stromerzeugungsanlage bei voll zugeschalteter Wärme­ rückgewinnungsanlage für die Deckung des Spitzenstrombe­ darfs eingerichtet ist und wobei die Einrichtung für die Entnahme der Niedrigtemperaturwärme so ausgelegt ist, daß sie bei abgeschalteter Wärmerückgewinnungsanlage ihre optimale Niedrigtemperaturwärmeenergie abgibt. Es versteht sich, daß das Satellitenkraftwerk alle erfor­ derlichen Teillastbereiche auch in bezug auf den Strom­ bedarf bzw. die benötigten Niedrigtemperaturwärmemengen beherrscht. Dazu lehrt die Erfindung, daß die Wärmerück­ gewinnungsanlage nach Maßgabe der Stromentnahme steuerbar oder regelbar ist.

Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß bei Vor­ planung einer Kraftwerksanlage des eingangs beschriebe­ nen Aufbaus mit Großkraftwerk in Form eines Kombina­ tionskraftwerkes und einem zugeordneten Satellitenkraft­ werk oder mehreren zugeordneten Satellitenkraftwerken in Verbrauchernähe die zunächst benötigten kleineren oder kleinen Kraftwerke als Kompaktkraftwerke so eingerichtet werden können, daß sie später als Satellitenkraftwerke ohne weiteres in die beschriebene Kraftwerksanlage inte­ grierbar sind. Die Erfindung lehrt gleichzeitig, wie ein solches Kompaktkraftwerk besonders wirtschaftlich mit hohem Wirkungsgrad und sehr hohem Ausnutzungsgrad der Brennstoffwärme bei gleichzeitig hohem Anteil an elektrischer Energie einzurichten ist und betrieben werden kann. Zu einem Wirkungsgrad von über 40% und sogar über 45% kommt man, wenn der Wärmerückgewinnungs­ kreislauf und die Brennkammer für eine Eintrittstemperatur des in die Gasturbine eintretenden Gasstromes von etwa 1200°C ausgelegt sind. Zur Erfin­ dung gehört es, die Gasturbinenanlage, die Stromerzeu­ gungsanlage und die Brennkammer des Satellitenkraftwer­ kes für einen Brenngas-Mengenstrom einzurichten, der als Überschuß-Brenngas-Mengenstrom in dem geplanten und noch zu errichtenden Großkraftwerk erzeugbar ist.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung ausführ­ licher erläutert. Es zeigt in schematischer Darstellung

Fig. 1 das Schema eines erfindungsgemäßen Satelliten­ kraftwerkes und

Fig. 2 die zugeordnete Kraftwerksanlage mit Großkraft­ werk in Form eines Kombinationskraftwerkes.

In der Zeichnung sind die Fig. 1 und 2 verbunden. Die Fig. 1 zeigt das erfindungsgemäße Satellitenkraftwerk mit Gasturbinenanlage 1, Stromerzeugungsanlage 2, Brenn­ kammer 3 für die Verbrennung des Brenngases für die Gas­ turbinenanlage 1 und zu- und abschaltbarer Wärmerückge­ winnungsanlage 4 mit Flüssigmetallkreislauf 5. In dieser Wärmerückgewinnungsanlage 4 liegt ein Luftvorwärmer 6 für die Verbrennungsluft. Angeschlossen ist eine Ein­ richtung 7 für die Entnahme von Niedrigtemperaturwärme für Heizzwecke und dergleichen.

Das in der Fig. 2 dargestellte Großkraftwerk ist noch nicht errichtet. Folglich wurde die Verbindungsleitung zwischen den Fig. 1 und 2 unterbrochen. Das Großkraft­ werk wird über Vergasung mit Kohle, insbes. Braunkohle befeuert. Zum grundsätzlichen Aufbau gehören hier eine Kohlevergasungsanlage 8, eine Gasturbinenhauptanlage 9, eine Dampfturbinenhauptanlage 10 und eine Stromerzeu­ gungshauptanlage 11. Die Abwärme der Gasturbinenhauptan­ lage 9 ist einem Dampfturbinenkreislauf 12 zuführbar, der im übrigen über die Kohlevergasungsanlage 8 geführt ist. Die Einzelheiten der Kohlevergasungsanlage 8 wurden nicht gezeichnet. Die Kohlevergasungsanlage 8 arbeitet z. B. mit zirkulierender Wirbelschicht. Die Stromerzeu­ gungshauptanlage 11 ist durch jeweils einen Generator 13 angedeutet. Die Wärmetauscher 14 in den verschiedenen Kreisen sind durch die üblichen Symbole dargestellt. Das gilt auch für das erfindungsgemäße Satellitenkraftwerk. Es versteht sich, daß in das Großkraftwerk eine Luftzer­ legungsanlage 15 und eine Gasreinigung integriert sind. Die Gasreinigung wurde aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht gezeichnet. Das gilt auch für die üblichen Pumpen und Gebläse. Aus der Kohlevergasungsanlage 8 gelangt das Brenngas über den Wärmetauscher 14 des Dampfturbinen­ kreislaufes 12 einerseits zur Verbrennungskammer 16 der Gasturbinenhauptanlage des Großkraftwerkes, andererseits zu einer abgehenden Leitung 17. Das Großkraftwerk wird später errichtet. Das erfindungsgemäße Satellitenkraft­ werk kann dann angeschlossen werden. Die Gasturbinenan­ lage 1, die Stromerzeugungsanlage 2 und die Brennkammer 3 des Satellitenkraftwerkes sind für einen Brenngas-Men­ genstrom eingerichtet, der als Überschuß-Brenngasmengen­ strom in dem geplanten und noch zu errichtenden Groß­ kraftwerk erzeugbar ist.

Die Wärmerückgewinnungsanlage 4 ist zu- und abschaltbar. Man erkennt in der Fig. 1 die entsprechenden Armaturen. Es handelt sich, wie bereits erwähnt, um eine Wärmerück­ gewinnungsanlage 4 mit Flüssigmetallkreislauf 5 und Luftvorwärmer 6 für die Verbrennungsluft sowie mit Ein­ richtung 7 für die Entnahme von Niedrigtemperaturwärme für Heizzwecke. Die Anordnung ist so getroffen, daß die Gasturbinenanlage 1 mit der Stromerzeugungsanlage 2 bei voll zugeschalteter Wärmerückgewinnungsanlage 4 für die Deckung des Spitzenstrombedarfs eingerichtet ist. Die Anordnung ist fernerhin so getroffen, daß die Einrichtung 7 für die Entnahme der Niedrigtemperatur­ wärme so ausgelegt ist, daß sie bei abgeschalteter Wärmerückgewinnungsanlage 4 ihre optimale Niedrigtem­ peraturwärme abgibt. Die Wärmerückgewinnungsanlage 4 ist über die dargestellten Armaturen und zugeordnete Steuer­ einrichtung bzw. Regelkreise nach Maßgabe der Stroment­ nahme steuerbar. Angedeutet wurde, daß der Flüssigme­ tallkreislauf 5 und die Brennkammer 3 für eine Ein­ trittstemperatur des in die Gasturbinenanlage 1 eintre­ tenden Gasstromes von etwa 1200°C ausgelegt sind.

Claims (4)

1. Im Rahmen eines Stufenausbauplanes an ein vorgeplan­ tes, später zu errichtendes Großkraftwerk in Form eines Kombinationskraftwerkes mit Kohlevergasungsanlage, Gas­ turbinenhauptanlage, Dampfturbinenhauptanlage und Strom­ erzeugungshauptanlage anschließbares Satellitenkraftwerk mit
Gasturbinenanlage (1),
Stromerzeugungsanlage (2),
Brennkammer (3) für die Verbrennung des Brenngases für die Gasturbinenanlage (1) und
zu- sowie abschaltbarer Wärmerückgewinnungsanlage (4) mit Flüssigmetallkreislauf (5) und Luftvorwär­ mer (6) für die Verbrennungsluft sowie mit Einrichtung (7) für die Entnahme von Niedrigtempe­ raturwärme für Heizzwecke und dergleichen,
wobei die Gasturbinenanlage (1) mit der Stromerzeugungs­ anlage (2) bei voll zugeschalteter Wärmerückgewinnungs­ anlage (4) für die Deckung des Spitzenstrombedarfs ein­ gerichtet ist und wobei die Einrichtung (7) für die Ent­ nahme der Niedrigtemperaturwärme so ausgelegt ist, daß sie bei abgeschalteter Wärmerückgewinnungsanlage (4) ihre optimale Niedrigtemperaturwärmeenergie abgibt.

2. Satellitenkraftwerk nach Anspruch 1, wobei die Wärme­ rückgewinnungsanlage nach Maßgabe der Stromentnahme steuerbar oder regelbar ist.

3. Satellitenkraftwerk nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei der Flüssigmetallkreislauf (5) und die Brenn­ kammer (3) für eine Eintrittstemperatur des in die Gas­ turbinenanlage (1) eintretenden Gasstromes von etwa 1200°C ausgelegt sind.

4. Satellitenkraftwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Gasturbinenanlage (1), die Stromerzeugungsan­ lage (2) und die Brennkammer (3) für einen Brenngas-Men­ genstrom eingerichtet sind, der als Überschuß-Brenngas- Mengenstrom in dem geplanten (und noch zu errichtenden) Großkraftwerk erzeugbar ist.