DE102016204346A1 - Generatorwärme-Nutzung - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Kraftwerksanlage (1) mit einem Generator (2) und einer Gasturbine (3) umfassend einen Verdichter (4) sowie ein dem Verdichter (4) vorgeschaltetes Ansaughaus (5) für im Verdichter (4) zu verdichtende Luft, wobei der Generator (2) und das Ansaughaus (5) thermisch gekoppelt sind. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Nutzung von Generatorabwärme.
Description
- Die Erfindung betrifft eine Kraftwerksanlage sowie ein Verfahren zur Nutzung der Generatorabwärme.
- Beim Betrieb einer Kraftwerksanlage mit einer Gasturbine wird üblicherweise Umgebungsluft angesaugt und in einem der Gasturbine zugeordneten Verdichter verdichtet. Der größte Anteil der verdichteten Luft gelangt in eine oder mehrere Brennkammern und wird dort mit einem Brennstoff, üblicherweise Gas, vermischt und verbrannt. Die heißen, unter Druck stehenden Abgase werden einem Turbinenteil der Gasturbine zugeführt und dort unter Leistung von Arbeit, beispielsweise dem Antreiben eines Generators, entspannt.
- Typischerweise ist bei Gasturbinenanlagen eine Ansaugluftvorwärmung vorgesehen, um bei vergleichsweise tiefen Außentemperaturen die Entstehung von Kondenswasser oder Eis in Luftansaugeinrichtungen zu verhindern, um insbesondere im Teillastbetrieb den Gesamt-Wirkungsgrad der Anlage zu steigern und ferner um bei niedrigen Teillasten den NOx-Ausstoß zu verringern. Durch die Vorwärmung der Ansaugluft der Gasturbine verringert sich zwar der Gesamtmassenstrom des Brennstoff-Luft-Gemischs, welcher der Gasturbine insgesamt pro Zeiteinheit zugeführt werden kann, so dass die durch die Gasturbine maximal erreichbare Leistungsabgabe geringer ist als beim Verzicht auf die Vorwärmung der Ansaugluft. Bei der Vorwärmung der Ansaugluft sinkt der Brennstoffverbrauch aber stärker als die maximal erreichbare Leistungsabgabe.
- Davon abgesehen ist der Verdichter einer Gasturbinenanlage für einen bestimmten Betriebspunkt ausgelegt. Bei geänderten Anforderungen der Anlage ergibt sich eine Variation des Betriebspunktes, die nicht beliebig groß sein kann. Zur Einhaltung der Betriebsgrenzen kann es nötig oder zumindest hilfreich sein, zu verdichtende Luft vorzuwärmen.
- Bei Gas- und Dampfturbinenanlagen kann eine solche Ansaugluftvorwärmung bei niedrigen Außentemperaturen und bei Teillasten beispielsweise durch die Verwendung von Niederdruckdampf erfolgen. Allerdings verringert sich dadurch der Wirkungsgrad insbesondere bei sehr niedrigen Umgebungstemperaturen. Weiterhin kann es bei sehr niedrigen Umgebungstemperaturen sein, dass die Ansaugluft nicht auf eine optimale Temperatur aufgeheizt wird, da nicht genügend Niederdruckdampf zur Verfügung steht.
- Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Kraftwerksanlage mit einem verbesserten Ansaugluftvorwärmsystem anzugeben, das auch bei vergleichsweise tiefen Umgebungstemperaturen ausreichend Wärme zur Luftvorwärmung zur Verfügung stellt und dabei den Wirkungsgrad der Gesamtanlage steigert. Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist die Angabe eines Verfahrens zum Vorwärmen der Ansaugluft einer Gasturbine für eine Kraftwerksanlage.
- Die Erfindung löst die auf eine Kraftwerksanlage gerichtete Aufgabe, indem sie vorsieht, dass bei einer derartigen Kraftwerksanlage mit einem Generator und einer Gasturbine umfassend einen Verdichter sowie ein dem Verdichter vorgeschaltetes Ansaughaus für im Verdichter zu verdichtende Luft, der Generator und das Ansaughaus thermisch gekoppelt sind.
- Dadurch kann die Wärme, die am Generator anfällt, im Ansaughaus genutzt werden. Diese Anwendung ist insbesondere für Cold-Ambient-Anlagen von Interesse. Zusätzliche Luftvorwärmer und Enteiser können entfallen.
- In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist zur Wärmeaufnahme eine erste Rohrleitung um den Generator herum angeordnet. Ferner ist es vorteilhaft, wenn eine zweite, isolierte Rohrleitung mit der ersten Rohrleitung verbunden ist und zur Wärmeabgabe an im Verdichter zu verdichtende Luft in das Ansaughaus mündet.
- Die Umsetzung der Erfindung mittels Rohrleitungen ist technisch einfach umsetzbar. Die Isolierung hilft Verluste auf dem Übertragungsweg auf ein Minimum einzuschränken.
- In einer alternativen Ausführungsform der Erfindung ist ein Wärmeübertrager primärseitig mit einem Kühlmedium für die Generatorkühlung beaufschlagbar und sekundärseitig in das Ansaughaus geschaltet.
- Die auf ein Verfahren gerichtete Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zur Nutzung von Generatorabwärme, bei dem Wärme von einem Generator abgeführt und einem Ansaughaus zur Vorwärmung von in einem Verdichter zu verdichtender Luft zugeführt wird.
- Dabei ist es zweckmäßig, wenn die Wärme durch eine um den Generator herum angeordnete erste Rohrleitung und eine zweite, isolierte Rohrleitung, die mit der ersten Rohrleitung verbunden ist und in das Ansaughaus mündet, vom Generator in das Ansaughaus übertragen wird.
- Die Erfindung wird beispielhaft anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen schematisch und nicht maßstäblich:
-
1 eine Kraftwerksanlage nach der Erfindung und -
2 eine alternative Ausführungsform der Kraftwerksanlage nach der Erfindung. - Die
1 zeigt schematisch und beispielhaft eine Kraftwerksanlage1 mit einer Gasturbine3 , umfassend einen Verdichter4 , eine Brennkammer8 und eine Turbine9 . Die Turbine9 ist über eine Welle10 mit einem Generator2 gekoppelt. Dem Verdichter4 vorgeschaltet ist ein Ansaughaus5 . Zur Ansaugluftvorwärmung ist eine erste Rohrleitung6 um den Generator2 herum angeordnet, die mit einer zweiten Rohrleitung7 verbunden ist. Die zweite Rohrleitung7 ist thermisch isoliert und mündet in das Ansaughaus5 . Eine dritte Rohrleitung11 führt das Wärmeträgermedium, beispielsweise Wasser, nachdem es seine Wärme an die Luft im Ansaughaus5 übertragen hat, wieder zum Generator2 zurück. - In
2 ist eine alternative Ausführungsform der erfinderischen Kraftwerksanlage1 dargestellt, bei der ein Wärmeübertrager12 primärseitig in eine Einhausung13 des Generators2 geschaltet und dort mit einem Kühlmedium für die Generatorkühlung beaufschlagbar ist und sekundärseitig in das Ansaughaus5 geschaltet ist. Alternativ könnte auch das vom Generator2 erwärmte Kühlmedium aus der Einhausung13 heraus- und einem außerhalb der Einhausung13 angeordneten Wärmeübertrager, genauer dessen Primärseite, zugeführt werden.
Claims (6)
- Kraftwerksanlage (
1 ) mit einem Generator (2 ) und einer Gasturbine (3 ) umfassend einen Verdichter (4 ) sowie ein dem Verdichter (4 ) vorgeschaltetes Ansaughaus (5 ) für im Verdichter (4 ) zu verdichtende Luft, dadurch gekennzeichnet, dass der Generator (2 ) und das Ansaughaus (5 ) thermisch gekoppelt sind. - Kraftwerksanlage (
1 ) nach Anspruch 1, wobei zur Wärmeaufnahme eine erste Rohrleitung (6 ) um den Generator (2 ) herum angeordnet ist. - Kraftwerksanlage (
1 ) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei eine zweite, isolierte Rohrleitung (7 ) mit der ersten Rohrleitung (6 ) verbunden ist und zur Wärmeabgabe an im Verdichter (4 ) zu verdichtende Luft in das Ansaughaus (5 ) mündet. - Kraftwerksanlage (
1 ) nach Anspruch 1, wobei ein Wärmeübertrager (12 ) primärseitig mit einem Kühlmedium für die Generatorkühlung beaufschlagbar ist und sekundärseitig in das Ansaughaus (5 ) geschaltet ist. - Verfahren zur Nutzung von Generatorabwärme, dadurch gekennzeichnet, dass Wärme von einem Generator (
2 ) abgeführt und einem Ansaughaus (5 ) zur Vorwärmung von in einem Verdichter (4 ) zu verdichtender Luft zugeführt wird. - Verfahren nach Anspruch 5, wobei die Wärme durch eine um den Generator (
2 ) herum angeordnete erste Rohrleitung (6 ) und eine zweite, isolierte Rohrleitung (7 ), die mit der ersten Rohrleitung (6 ) verbunden ist und in das Ansaughaus (5 ) mündet, vom Generator (2 ) in das Ansaughaus (5 ) übertragen wird.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102016204346.3A DE102016204346A1 (de) | 2016-03-16 | 2016-03-16 | Generatorwärme-Nutzung |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE102016204346.3A DE102016204346A1 (de) | 2016-03-16 | 2016-03-16 | Generatorwärme-Nutzung |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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DE102016204346A1 true DE102016204346A1 (de) | 2017-09-21 |
Family
ID=59752039
Family Applications (1)
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DE102016204346.3A Ceased DE102016204346A1 (de) | 2016-03-16 | 2016-03-16 | Generatorwärme-Nutzung |
Country Status (1)
Country | Link |
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DE (1) | DE102016204346A1 (de) |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3002615A1 (de) * | 1979-12-05 | 1981-06-11 | BBC AG Brown, Boveri & Cie., Baden, Aargau | Verfahren und einrichtung fuer den teillastbetrieb von kombinierten kraftanlagen |
EP2196633A1 (de) * | 2008-12-15 | 2010-06-16 | Siemens Aktiengesellschaft | Kraftwerk mit einer Turbineneinheit und einem Generator |
-
2016
- 2016-03-16 DE DE102016204346.3A patent/DE102016204346A1/de not_active Ceased
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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DE3002615A1 (de) * | 1979-12-05 | 1981-06-11 | BBC AG Brown, Boveri & Cie., Baden, Aargau | Verfahren und einrichtung fuer den teillastbetrieb von kombinierten kraftanlagen |
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