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QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
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Diese Anmeldung basiert auf und beansprucht die Priorität von der vorläufigen US-Patentanmeldung Nr. 62/042,814, die am 28. August 2014 angemeldet wurde, deren Offenbarung durch Bezugnahme in ihrer Gesamtheit für alle Zwecke hierin mit aufgenommen ist.
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GEBIET DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung umfasst allgemein ein Kombikraftwerk. Insbesondere betrifft die Erfindung ein System und Verfahren zur Einsparung von Wärmeenergie innerhalb eines Abhitzedampferzeugerabschnitts des Kombikraftwerks während eines Drehvorrichtungs- und/oder eines nicht befeuerten Betriebs der Gasturbine.
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HINTERGRUND ZU DER ERFINDUNG
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Ein Typ eines Kombizyklus-Gasturbinenkraftwerks verwendet wenigstens eine Gasturbine und wenigstens eine Dampfturbine in Kombination miteinander, um elektrische Leistung zu erzeugen. Das Kraftwerk ist so eingerichtet, dass die Gasturbine mit der Dampfturbine wärmemäßig durch ein Wärmerückgewinnungssystem, wie z.B. durch einen Abhitzedampferzeuger (heat recovery steam generator, „HRSG“) verbunden ist. Die Gasturbine enthält allgemein einen Verdichterabschnitt, einen stromabwärts von dem Verdichterabschnitt angeordneten Verbrennungsabschnitt und einen Turbinenabschnitt, der stromabwärts von dem Verbrennungsabschnitt angeordnet ist. Eine Rotorwelle der Gasturbine ist mit einem Generator verbunden. Eine Rotorwelle der Dampfturbine kann mit demselben Generator oder mit einem separaten Generator verbunden sein.
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Der HRSG enthält im Allgemeinen einen oder mehrere Wärmetauscher, die stromabwärts von einem Turbinenauslasskanal der Gasturbine angeordnet sind. Während eines befeuerten Betriebs der Gasturbine strömen heiße Verbrennungsabgase aus dem Auslasskanal durch den HRSG hindurch und aus einem Abgasschacht heraus. Wärmeenergie aus dem heißen Verbrennungsabgas wird über den (die) Wärmetauscher an ein Arbeitsfluid, wie z.B. Wasser, übertragen, um eine Strömung eines druckbeaufschlagten Dampfes der (den) Dampfturbine(n) zuzuführen.
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In bestimmten Fällen kann die Gasturbine primär während der Spitzenzeiten oder Zeiten hoher Leistungsanforderung betrieben werden und außerhalb der Spitzenzeiten oder während der Zeiten geringer Anforderung abgeschaltet werden. Während einer Abschaltung oder eines nicht befeuerten Betriebszeitraums kann es jedoch im Allgemeinen erwünscht sein, die Rotorwelle der Gasturbine mittels einer Drehvorrichtung, die mit einem elektrischen Motor verbunden ist, mit einer gewissen gewünschten minimalen Drehgeschwindigkeit in Drehung zu halten, um die Gasturbine vor einem Durchbiegen zu schützen.
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Während der Rotor mittels der Drehvorrichtung gedreht wird, wird Umgebungsluft durch den Verdichterabschnitt angesaugt, in ein Verdichterauslassgehäuse des Verbrennungsabschnitts geleitet, aus dem Auslasskanal durch den Turbinenabschnitt und dann durch den HRSG hindurch geleitet. Obwohl während eines Drehvorrichtungsbetriebs die aus dem Verdichter strömende Luft eine geringe Erhöhung ihrer Wärmeenergie erfahren kann, kann, insbesondere kurz nachdem ein befeuerter Betrieb der Gasturbine beendet wurde, die Temperatur der aus dem Verdichter in den HRSG hinein strömenden Luft niedriger als die Temperatur des sich in den Wärmetauschern des HRSG befindenden Arbeitsfluids sein. In Folge dessen geht Wärmeenergie aus dem Arbeitsfluid innerhalb des Wärmetauschers an die kühlere Abluft verloren.
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Der Wärmeenergieverlust aus dem Arbeitsfluid in dem HRSG während eines Drehvorrichtungsbetriebs kann die Kraftwerksgesamtleistung negativ beeinflussen. Es kann beispielsweise zusätzliche Zeit erfordern, um das Arbeitsfluid innerhalb des HRSG zurück auf eine erforderliche Betriebstemperatur zu bringen, bevor ein Vollbetrieb sowohl der Gasturbine als auch der Dampfturbine verwirklicht werden kann. Außerdem kann ein großer Temperaturunterschied zwischen dem Arbeitsfluid in dem HRSG und dem heißen Turbinenabgas, insbesondere während der anfänglichen Anlaufphase Wärmespannungen an verschiedenen Komponenten des HRSG zur Folge haben, was die HRSG-Gesamtleistung negativ beeinflussen kann. Dementsprechend würden ein System und ein Verfahren zur Einsparung von Wärmeverlusten aus dem HRSG-Arbeitsfluid während eines Drehvorrichtungsbetriebs der Gasturbine nützlich sein.
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KURZBESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Aspekte und Vorteile der Erfindung sind nachstehend in der folgenden Beschreibung dargelegt oder können aus der Beschreibung offensichtlich sein oder können durch Umsetzung der Erfindung gelernt werden.
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Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein Kombikraftwerk. Das Kombikraftwerk weist einen Verdichter, einen Verbrennungsabschnitt, der ein Verdichterauslassgehäuse enthält, das stromabwärts von dem Verdichter angeordnet ist, eine Turbine, die stromabwärts von dem Verbrennungsabschnitt angeordnet ist, und einen Auslasskanal auf, der stromabwärts von dem Turbinenabschnitt angeordnet ist. Der Verdichter, das Verdichterauslassgehäuse, die Turbine und der Auslasskanal definieren einen primären Strömungsdurchgang durch die Gasturbine. Ein Abhitzedampferzeuger steht mit dem Auslasskanal in Wärmeübertragungsverbindung und mit einer Dampfturbine in Fluidverbindung. Ein Gebläse steht mit dem primären Strömungsdurchgang stromaufwärts von dem Abhitzedampferzeuger in Fluidverbindung, so dass das Gebläse während eines Drehvorrichtungsbetriebs der Gasturbine verdichtete Luft aus dem primären Strömungsdurchgang einzieht.
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In dem vorstehend erwähnten Kombikraftwerk kann das Gebläse über einen Zapfluftauslass des Verdichters mit dem primären Strömungsdurchgang in Fluidverbindung stehen.
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Alternativ oder zusätzlich dazu kann das Gebläse über einen Zapfluftauslass des Verdichterauslassgehäuses mit dem primären Strömungsdurchgang in Fluidverbindung stehen.
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Ferner kann das Gebläse über einen Zapfluftauslass der Turbine mit dem primären Strömungsdurchgang in Fluidverbindung stehen.
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Noch ferner kann das Gebläse über einen Zapfluftauslass des Auslasskanals mit dem primären Strömungsdurchgang in Fluidverbindung stehen.
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Das Kombikraftwerk jedes vorstehend erwähnten Typs kann ferner eine bewegliche Klappe aufweisen, die innerhalb des primären Strömungsdurchgangs stromaufwärts von dem Abhitzedampferzeuger angeordnet ist, wobei die Klappe während eines Drehvorrichtungsbetriebs der Gasturbine eine Strömung durch den primären Strömungsdurchgang zu dem Abhitzedampferzeuger zumindest teilweise begrenzen kann.
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Eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ist ein Kombikraftwerk. Das Kombikraftwerk weist eine Gasturbine, die einen Verdichter, einen Verbrennungsabschnitt, der ein Verdichterauslassgehäuse enthält, das stromabwärts von dem Verdichter angeordnet ist, und eine Turbine auf, die stromabwärts von dem Verbrennungsabschnitt angeordnet ist. Das Verdichterauslassgehäuse definiert in ihm einen Druckluftsammelraum. Der Verdichter, das Verdichterauslassgehäuse und die Turbine definieren einen primären Strömungsdurchgang, der sich durch die Gasturbine hindurch erstreckt. Ein Abhitzedampferzeuger ist stromabwärts von der Turbine angeordnet und ist dazu eingerichtet, Abluft aus dem primären Strömungsdurchgang aufzunehmen. Eine Dampfturbine steht mit dem Abhitzedampferzeuger in Fluidverbindung. Ein Gebläse steht mit dem primären Strömungsdurchgang stromaufwärts von dem Abhitzedampferzeuger in Fluidverbindung. Das Gebläse zieht während eines Drehvorrichtungsbetriebs der Gasturbine Luft aus dem primären Strömungsdurchgang ein.
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Bei dem Kombikraftwerk der zuletzt erwähnten Ausführungsform kann das Gebläse über einen Zapfluftauslass des Verdichters mit dem primären Strömungsdurchgang in Fluidverbindung stehen.
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Ferner kann das Gebläse über einen Zapfluftauslass des Verdichterauslassgehäuses mit dem primären Strömungsdurchgang in Fluidverbindung stehen.
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Noch ferner kann das Gebläse über einen Zapfluftauslass der Turbine mit dem primären Strömungsdurchgang in Fluidverbindung stehen.
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Das Kombikraftwerk der zuletzt erwähnten Ausführungsform jedes beliebigen vorstehend erwähnten Typs kann ferner eine bewegliche Klappe aufweisen, die innerhalb des primären Strömungsdurchgangs stromaufwärts von dem Abhitzedampferzeuger angeordnet ist, wobei die Klappe während eines Drehvorrichtungsbetriebs der Gasturbine eine Strömung durch den primären Strömungsdurchgang zu dem Abhitzedampferzeuger zumindest teilweise begrenzen kann.
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Die vorliegende Erfindung umfasst auch ein Verfahren zur Einsparung von Wärmeenergie eines Kombikraftwerks während eines Drehvorrichtungsbetriebs. Das Kombikraftwerk enthält eine Gasturbine, einen stromabwärts von dem Abgasauslass der Gasturbine angeordneten Abhitzedampferzeuger und eine Dampfturbine, die mit dem Abhitzedampferzeuger in Fluidverbindung steht. Das Verfahren enthält ein Drehen einer Rotorwelle der Gasturbine über eine Drehvorrichtung, wobei das Drehen der Rotorwelle eine Luft veranlasst, in einen primären Strömungsdurchgang der Gasturbine hinein zu strömen. Der primäre Strömungsdurchgang steht mit dem Abhitzedampferzeuger in Fluidverbindung. Das Verfahren enthält ferner ein Einschalten eines Gebläses, das mit einem Zapfluftauslass der Gasturbine in Fluidverbindung steht, wobei der Zapfluftauslass mit dem primären Strömungsdurchgang in Fluidverbindung steht. Das Verfahren enthält ferner ein Entnehmen wenigstens eines Teils der Luft, die durch den primären Strömungsdurchgang strömt, durch den Zapfluftauslass stromaufwärts von dem Abhitzedampferzeuger über das Gebläse.
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Bei dem vorstehend erwähnten Verfahren kann wenigstens ein Teil der Luft, die durch den primären Strömungsdurchgang strömt, aus einem Verdichter der Gasturbine entnommen werden.
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Als eine Alternative oder zusätzlich dazu kann wenigstens ein Teil der Luft, die durch den primären Strömungsdurchgang strömt, aus einem Verbrennungsabschnitt der Gasturbine entnommen werden.
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Als eine weitere Alternative oder weiter zusätzlich kann wenigstens ein Teil der Luft, die durch den primären Strömungsdurchgang strömt, aus einem Verdichterauslassgehäuse der Gasturbine entnommen werden.
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Als eine noch weitere Alternative oder noch weiter zusätzlich kann wenigstens ein Teil der Luft, die durch den primären Strömungsdurchgang strömt, aus einer Turbine der Gasturbine entnommen werden.
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Als eine noch weitere Alternative oder noch weiter zusätzlich dazu kann wenigstens ein Teil der Luft, die durch den primären Strömungsdurchgang strömt, aus einem Auslasskanal der Gasturbine entnommen werden.
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Das Verfahren gemäß jedem beliebigen vorstehend erwähnten Typ kann ferner ein Beschränken der Strömung der Luft, die aus dem primären Strömungsdurchgang in Richtung des Abhitzedampferzeugers strömt, aufweisen.
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In dem zuletzt erwähnten Verfahren kann die Luftströmung mittels einer Klappe beschränkt werden, die stromaufwärts von dem Abhitzedampferzeuger angeordnet ist.
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Zusätzlich kann das zuletzt erwähnte Verfahren ferner ein Verstellen der Klappe aufweisen, um die Luftströmung, die in Richtung des Abhitzedampferzeugers strömt, zu steuern.
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Fachleute auf dem Fachgebiet werden nach der Durchsicht der Beschreibung die Merkmale und Aspekte solcher und anderer Ausführungsformen besser erkennen.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Eine vollständige und befähigende Offenbarung der vorliegenden Erfindung, einschließlich ihrer besten Ausführungsart, für einen Fachmann ist insbesondere in dem Rest der Beschreibung dargelegt, die eine Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen enthält, in welchen zeigen:
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1 eine Funktionsblockdarstellung einer beispielhaften Gasturbine, die verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung aufnehmen kann;
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2 eine Funktionsblockdarstellung einer beispielhaften Gasturbine, wie sie in 1 gezeigt ist, gemäß verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung; und
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3 ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zur Wärmeenergieeinsparung innerhalb eines Kombikraftwerks gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Es wird nun im Einzelnen auf Ausführungsformen der Erfindung Bezug genommen, von der ein oder mehrere Ausführungsbeispiele in den beigefügten Zeichnungen veranschaulicht sind. Die detaillierte Beschreibung verwendet Bezeichnungen in Form von Nummern und Buchstaben zur Bezugnahme auf Merkmale in der Zeichnung. Gleiche oder einander ähnliche Bezeichnungen werden in den Zeichnungen und der Beschreibung zur Bezugnahme auf gleiche oder einander ähnliche Teile der Erfindung benutzt. In dem hier verwendeten Sinne können die Begriffe "erste", "zweite" und "dritte" untereinander austauschbar verwendet werden, um eine Komponente von einer anderen zu unterscheiden, und sie sollen nicht die Lage oder Bedeutung der einzelnen Komponenten bezeichnen. Die Begriffe "stromaufwärts" und "stromabwärts" bezeichnen die relative Richtung in Relation zu einem Fluidstrom in einem Fluidpfad. Beispielsweise bezeichnet "stromaufwärts" die Richtung, aus der das Fluid strömt, und "stromabwärts" bezeichnet die Richtung, in die das Fluid strömt.
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Sämtliche Beispiele sind zur Erläuterung der Erfindung, nicht zur Beschränkung der Erfindung vorgesehen. Der Fachmann wird in der Tat ohne weiteres erkennen, dass Modifikationen und Änderungen an der vorliegenden Erfindung vorgenommen werden können, ohne von deren Schutzumfang oder Rahmen abzuweichen. Beispielsweise können Merkmale, die als ein Teil einer Ausführungsform veranschaulicht oder beschrieben sind, auf eine andere Ausführungsform angewendet werden, um noch eine weitere hervorzubringen. Die vorliegende Erfindung soll daher solche Modifikationen und Abweichungen abdecken, soweit diese in den Schutzumfang der beigefügten Ansprüche und deren Äquivalente fallen. Obwohl beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung allgemein in dem Kontext eines Kombikraftwerks beschrieben sind, das zum Zwecke der Erläuterung eine einzige Gasturbine, eine einzige Dampfturbine und einen einzigen Abhitzedampferzeuger, insbesondere einen einzigen Wärmetauscher, aufweist, wird für einen Fachmann sofort ersichtlich, dass Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung auf jedes beliebige Kombikraftwerk angewendet werden können, das mehrere Gasturbinen, Dampfturbinen und/oder mehrere HRSG-Einheiten aufweist.
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Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen, in denen identische Bezugszeichen die gleichen Elemente in allen Zeichnungen kennzeichnen, liefert 1 eine Funktionsblockdarstellung eines beispielhaften Kombikraftwerks 10, in dem verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung aufgenommen sein können. Wie in 1 gezeigt, enthält das Kraftwerk 10 allgemein eine Gasturbine 12. Die Gasturbine 12 enthält allgemein einen Einlassabschnitt 14, der eine Reihe von Filtern, Kühlschlangen, Feuchtigkeitsabscheidern und/oder anderen (nicht gezeigten) Vorrichtungen zur Reinigung und anderweitigen Konditionierung eines in die Gasturbine 12 eintretenden Arbeitsfluids (z.B. von Luft) 16 beinhalten kann. Ein Verdichterabschnitt 18, der einen Verdichter 20 enthält, ist stromabwärts von dem Einlassabschnitt 14 angeordnet. Ein Verbrennungsabschnitt 22, der mehrere ringförmig um ein Außengehäuse 26, wie z.B. ein Verdichterauslassgehäuse, herum angeordnete Brennkammern 24 enthält, ist stromabwärts von dem Verdichter 20 angeordnet. In speziellen Ausführungsformen definiert das Außengehäuse 26 darin einen Hochdrucksammelraum 28.
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Ein Turbinenabschnitt 30, der eine Hoch- und/oder eine Niederdruckturbine 32 enthält, ist stromabwärts von dem Verbrennungsabschnitt 22 angeordnet. In einer Ausführungsform enthält die Gasturbine einen Auslasskanal 34, der stromabwärts von einem Auslass der Turbine 32 angeordnet ist. In bestimmten Ausführungsformen definieren der Verdichter 20, das Außengehäuse 26 des Verbrennungsabschnitts 22, die Turbine 32 und der Auslasskanal 34 einen primären Strömungsdurchgang 36 durch die Gasturbine 12. Eine Rotorwelle 38 erstreckt sich entlang einer axialen Mittellinie der Gasturbine 12. In einer Ausführungsform ist ein Generator/Motor 40 mit der Rotorwelle 38 über eine Verlängerungswelle 42 und/oder eine Drehvorrichtung 44 verbunden.
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In bestimmten Ausführungsformen enthält das Kraftwerk 10 einen Abhitzedampferzeuger 46, der stromabwärts von zumindest entweder der Turbine 32 und/oder dem Auslasskanal 34 angeordnet ist. Der Abhitzedampferzeuger 46 enthält im Allgemeinen wenigstens einen Wärmetauscher 48, der mit dem primären Strömungsdurchgang 36 der Gasturbine 12 in Fluidverbindung steht. Der bzw. die Wärmetauscher 48 steht bzw. stehen mit einer oder mehreren Dampfturbinen 50 in Fluidverbindung, die mit einem Generator 52 verbunden sein können.
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Während eines befeuerten Betriebs der Gasturbine 12, strömt die Luft 16 durch den Einlassabschnitt 14 hindurch und in den Verdichter 20 hinein, wo sie zunehmend verdichtet wird, während sie durch mehrere Reihen oder Stufen von (nicht gezeigten) stationären Leitschaufeln und umlaufenden Verdichterschaufeln strömt, die mit der Rotorwelle 38 verbunden sind. Die verdichtete Luft 54 wird aus dem Verdichter 20 entlang des primären Strömungsdurchgangs 36 und in das Außengehäuse 26 und/oder den Luftsammelraum 28 des Verbrennungsabschnitts 22 hinein geleitet. Zumindest ein Teil der Druckluft 54 wird in die verschiedenen Brennkammern 24 eingeleitet, wo sie mit einem Brennstoff vermischt wird, um ein brennbares Brennstoff-Luft-Gemisch zu schaffen. Das Brennstoff-Luft-Gemisch in jeder Brennkammer 24 wird verbrannt, um Verbrennungsgase 56 hoher Temperatur, hohen Drucks und hoher Geschwindigkeit zu schaffen. Die Verbrennungsgase 56 werden dann in die Turbine 32 eingeleitet, wo den Verbrennungsgasen über eine oder mehrere Reihen oder Stufen von stationären Leitschaufeln und drehbaren Turbinenrotorschaufeln, die mit der Rotorwelle 38 verbunden sind, kinetische und Wärmeenergie entzogen wird, wodurch die Rotorwelle 38 zum Drehen veranlasst wird.
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Die Verbrennungsgase 56 werden über den Auslasskanal 34 aus der Turbine 32 ausgestoßen und werden in den Abhitzedampferzeuger 46 eingeleitet. Die restliche Wärmeenergie aus den ausgestoßenen Verbrennungsgasen 56 wird über den Wärmetauscher 48 auf ein Arbeitsfluid 58, wie z.B. Wasser, übertragen. Die übertragene Wärmeenergie ist im Allgemeinen ausreichend, um das Arbeitsfluid 58 in Dampf 60 umzuwandeln. Der Dampf 60 wird dann zu der Dampfturbine 50 geleitet.
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Sobald die Gasturbine abgeschaltet ist oder in einem nicht-befeuerten Zustand arbeitet, kann die Drehvorrichtung 44 in Eingriff gebracht werden, um die Rotorwelle 38 in Drehung zu halten und auf diese Weise die Möglichkeit eines Durchbiegens der Rotorwelle 38 zu reduzieren und/oder um die für das Zurückbringen des Kombikraftwerks 10 ans Netz erforderliche Anlaufphase zu verkürzen. Während sich die Drehvorrichtung die Rotorwelle 38 dreht, wird Luft 16 durch den Einlass 14 hindurch und in den Verdichter 20 hinein angesaugt, wo sie entlang des primären Strömungsdurchgangs 36 durch das Außengehäuse 26 des Verbrennungsabschnitts 22, durch die Turbine 32, den Auslasskanal 34 und quer durch den Wärmetauscher 48 des Abhitzedampferzeugers 46 strömt. Die durch den primären Strömungsdurchgang 36 und quer durch den Wärmetauscher 48 strömende Luft 16 kann relativ kühl im Vergleich zu dem Arbeitsfluid 58, der innerhalb des Wärmetauschers 48 aufbewahrt wird, sein. In Folge dessen kann Wärmeenergie an das kühlere Arbeitsfluid verlorengehen, wodurch der Gesamtwirkungsgrad des Abhitzedampferzeugers 46 und/oder des Kombikraftwerks 10 möglicherweise verringert wird.
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2 liefert eine schematische Seitenansicht des beispielhaften Kombikraftwerks 10, wie es in 1 gezeigt ist, gemäß verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung. In bestimmten Ausführungsformen enthält das Kombikraftwerk einen oder mehrere Zapfluftauslässe 62 in Fluidverbindung mit einem Gebläse oder einer Luftpumpe 64. Der Zapfluftauslass bzw. die Zapfluftauslässe 62 kann bzw. können an verschiedenen Stellen entlang der Gasturbine 12 stromaufwärts von dem Abhitzedampferzeuger 46, insbesondere stromaufwärts von dem Wärmetauscher 48, definiert sein.
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In einer Ausführungsform erstreckt sich ein Zapfluftauslass 66 durch ein Außengehäuse 68 des Verdichters 20 hindurch, und er steht mit einem Abschnitt des primären Strömungsdurchgangs 36, der innerhalb des Verdichters 20 definiert ist, in Fluidverbindung. In einer Ausführungsform erstreckt sich ein Zapfluftauslass 70 durch das Außengehäuse 26 des Verbrennungsabschnitts 22 hindurch, und er steht mit einem Abschnitt des primären Strömungsdurchgangs 36, der innerhalb des Außengehäuses 26 und/oder des Hochdrucksammelraums 28 definiert ist, in Fluidverbindung. In einer Ausführungsform erstreckt sich ein Zapfluftauslass 72 durch ein Außengehäuse 74 der Turbine 32 hindurch, und er steht mit einem Abschnitt des primären Strömungsdurchgangs 36, der innerhalb der Turbine 32 definiert ist, in Fluidverbindung. In einer Ausführungsform erstreckt sich ein Zapfluftauslass 76 durch ein Außengehäuse 78 des Auslasskanals 34 hindurch, und er steht mit einem Abschnitt des primären Strömungsdurchgangs 36, der innerhalb des Auslasskanals 34 definiert ist, in Fluidverbindung.
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Das Kombikraftwerk 10 kann beliebige oder alle der Zapfluftauslässe 62 enthalten, wie sie in 2 gezeigt sind. Die Zapfluftauslässe 62 sind nicht auf eine bestimmte Stelle entlang eines bestimmten Abschnitts oder einer Komponente der Gasturbine 12 beschränkt, es sei denn, dass dies in den Ansprüchen besonders angegeben ist. Das Kombikraftwerk 10 kann mehrere Zapfluftauslässe enthalten. Die Gebläse 64 kann einen beliebigen Gebläsemotor, eine Luftpumpe oder eine Vorrichtung enthalten, die für die Ansaugung der Luft 16 aus dem primären Strömungsdurchgang 36 in dem entsprechenden Abschnitt oder der entsprechenden Komponente der Gasturbine 12 während eines Drehvorrichtungsbetriebs der Gasturbine 12 geeignet ist.
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In bestimmten Ausführungsformen kann das Kombikraftwerk wenigstens eine bewegbare Klappe 80 enthalten, die innerhalb des primären Strömungsdurchgangs 36 stromaufwärts von dem Abhitzedampferzeuger 46 angeordnet ist, enthalten, wobei die Klappe 80 oder die Klappen während eines Drehvorrichtungsbetriebs der Gasturbine 12 eine Strömung durch den primären Strömungsdurchgang 36 zu dem Abhitzedampferzeuger 46 zumindest teilweise beschränken. Wie in 2 gezeigt, können einige der Klappen 80 zumindest teilweise offen sein, um Druck innerhalb des primären Strömungsdurchgangs 36 auszulassen, während andere Klappen 80 vollständig geschlossen sein können, um eine Strömung oder die Luft 16 am Eintritt in den Abhitzedampferzeuger 46 zu beschränken oder zu hindern.
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Die Zapfluftauslässe 62, der Motor 64 und/oder die Klappen 80 können ein Verfahren 100 zur Einsparung von Wärmeenergie innerhalb des Kombikraftwerks 10 schaffen. Wie beispielsweise in 3 gezeigt, kann im Schritt 102 Wärmeenergie während eines befeuerten Betriebs der Gasturbine 12 über die Verbrennungsgase 56 dem Abhitzedampferzeuger 46 zugeführt werden. Im Schritt 104 kann die Gasturbine abgeschaltet werden, wodurch die Wärmeenergie in dem Arbeitsfluid 58 des Abhitzedampferzeugers 46 gespeichert leibt. Im Schritt 106 kann/können die Drehvorrichtung 44 und/oder der Motor 40 eingeschaltet werden, um die Rotorwelle 38 zu drehen, wobei die Drehung der Rotorwelle 38 die Luft 16 veranlasst, in den primären Strömungsdurchgang 36 der Gasturbine 12 hinein zu strömen. Im Schritt 106 kann das Gebläse 64 eingeschaltet werden. Im Schritt 108 kann wenigstens ein Teil der Luft 16, die durch den primären Strömungsdurchgang 36 strömt, durch den Zapfluftauslass 62 stromaufwärts von dem Abhitzedampferzeuger 46 entnommen werden.
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In einer Ausführungsform kann wenigstens ein Teil der Luft 16, die durch den primären Strömungsdurchgang 36 strömt, durch den Zapfluftauslass 66 aus dem Verdichter 20 der Gasturbine 12 entnommen werden. In einer Ausführungsform kann wenigstens ein Teil der Luft 16, die durch den primären Strömungsdurchgang 36 strömt, durch den Zapfluftauslass 70 aus dem Außengehäuse 26 des Verbrennungsabschnitts 22 der Gasturbine 12 entnommen werden. In einer Ausführungsform kann wenigstens ein Teil der Luft 16, die durch den primären Strömungsdurchgang 36 strömt, durch den Zapfluftauslass 72 aus der Turbine 32 der Gasturbine 12 entnommen werden. In einer Ausführungsform kann wenigstens ein Teil der Luft 16, die durch den primären Strömungsdurchgang 36 strömt, durch den Zapfluftauslass 76 aus dem Auslasskanal 34 der Gasturbine 12 entnommen werden.
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Außerdem kann das Verfahren ferner ein Beschränken einer Strömung der Luft 16 enthalten, die aus dem primären Strömungsdurchgang 36 in Richtung des Abhitzedampferzeugers 46 strömt. In einer Ausführungsform kann die Strömung der Luft 16 beispielsweise über die Klappe 80 oder die Klappen, die stromaufwärts von dem Abhitzedampferzeuger 46 angeordnet ist bzw. sind, beschränkt werden. Das Verfahren 100 kann ferner das Verstellen der Klappe oder der Klappen 80 enthalten, um die Strömung der Luft 16, die in Richtung des Abhitzedampferzeugers 46 strömt, zu steuern. Die Klappe oder die Klappen 80 kann bzw. können beispielsweise zumindest teilweise geschlossen oder vollständig geschlossen sein.
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Diese schriftliche Beschreibung nutzt Beispiele, um die Erfindung, einschließlich ihrer besten Ausführungsart, zu offenbaren und um auch jedem Fachmann zu ermöglichen, die Erfindung in die Praxis umzusetzen, einschließlich der Herstellung und Nutzung aller Vorrichtungen und Systeme und der Durchführung aller einbezogenen Verfahren. Der patentfähige Umfang der Erfindung ist durch die Ansprüche definiert und kann weitere Beispiele umfassen, die für den Fachmann ersichtlich sind. Derartige weitere Beispiele sollen in dem Schutzumfang der Erfindung enthalten sein, sofern sie strukturelle Elemente besitzen, die sich nicht von dem Wortsinn der Ansprüche unterscheiden, oder wenn sie äquivalente strukturelle Elemente mit unwesentlichen Unterschieden zu dem Wortsinn der Ansprüche enthalten.
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Ein Kombikraftwerk weist einen Verdichter, einen Verbrennungsabschnitt, der ein Verdichterauslassgehäuse enthält, das stromabwärts von dem Verdichter angeordnet ist, eine Turbine, die stromabwärts von dem Verbrennungsabschnitt angeordnet ist, und einen Auslasskanal auf, der stromabwärts von dem Turbinenabschnitt angeordnet ist. Der Verdichter, das Verdichterauslassgehäuse, die Turbine und der Auslasskanal definieren einen primären Strömungsdurchgang durch die Gasturbine. Ein Abhitzedampferzeuger steht mit dem Auslasskanal in Wärmeübertragungsverbindung und mit der Dampfturbine in Fluidverbindung. Ein Gebläse steht mit dem primären Strömungsdurchgang stromaufwärts von dem Abhitzedampferzeuger in Fluidverbindung, so dass das Gebläse während eines Drehvorrichtungsbetriebs der Gasturbine verdichtete Luft aus dem primären Strömungsdurchgang einzieht. BEZUGSZEICHENLISTE:
| Bezugszeichen | Komponente |
| 10 | Kombikraftwerk |
| 12 | Gasturbine |
| 14 | Einlassabschnitt |
| 16 | Arbeitsfluid |
| 18 | Verdichterabschnitt |
| 20 | Verdichter |
| 22 | Verbrennungsabschnitt |
| 24 | Brennkammer |
| 26 | Außengehäuse/Verdichterauslassgehäuse |
| 28 | Hochdrucksammelraum |
| 30 | Turbinenabschnitt |
| 32 | Turbine |
| 34 | Auslasskanal |
| 36 | Primärer Strömungsdurchgang |
| 38 | Rotorwelle |
| 40 | Motor |
| 42 | Verlängerungswelle |
| 44 | Drehvorrichtung |
| 46 | Abhitzedampferzeuger |
| 48 | Wärmetauscher |
| 50 | Dampfturbine |
| 52 | Generator |
| 54 | Verdichtete Luft |
| 56 | Verbrennungsgase |
| 58 | Arbeitsfluid |
| 60 | Dampf |
| 62 | Zapfluftauslass |
| 64 | Gebläse/Luftpumpe |
| 66 | Zapfluftauslass |
| 68 | Außengehäuse |
| 70 | Zapfluftauslass |
| 72 | Zapfluftauslass |
| 74 | Außengehäuse |
| 76 | Zapfluftauslass |
| 78 | Außengehäuse |
| 80 | Klappe(n) |
| 81–99 | NICHT VERWENDET |
| 100 | Verfahren |
| 102 | Schritt |
| 104 | Schritt |
| 106 | Schritt |
| 108 | Schritt |
| 110 | Schritt |
