DE19961383A1

DE19961383A1 - Process for operating a power plant

Info

Publication number: DE19961383A1
Application number: DE1999161383
Authority: DE
Inventors: Hans Ulrich Frutschi
Original assignee: Alstom Power Schweiz AG
Current assignee: Alstom SA
Priority date: 1999-12-20
Filing date: 1999-12-20
Publication date: 2001-06-21
Also published as: GB2357552B; GB0031120D0; GB2357552A

Abstract

Verfahren zum Betrieb einer Kraftwerksanlage, im wesentlichen bestehend aus einer Gasturbogruppe, einem der Gasturbogruppe nachgeschalteten Abhitzedampferzeuger (15) und einem dem Abhitzedampferzeuger (15) nachgeschalteten Dampfkreislauf, wobei die Gasturbogruppe aus mindestens einer Verdichtereinheit (1), mindestens einer Brennkammer (2, 4), mindestens einer Gasturbine (3, 5) und mindestens einem Generator (14) oder einer Last besteht, wobei die Abgase aus der letzten Gasturbine (5) den Abhitzedampferzeuger (15) durchströmen, in welchem die Erzeugung mindestens eines Dampfes zum Betreiben mindestens einer zum Dampfkreislauf gehörenden Dampfturbine (16) bewerkstelligt wird, dadurch gekennzeichnet, dass verdichtete Luft an mindestens einer Stelle am Verdichter (1) abgezweigt wird und über ein Rückschlagventil (31, 31a) einer Mischtrommel (32, 32a) zugeführt wird, in welcher die vom Verdichter (1) abgezweigte Luft mit über ein Regelventil (30, 30a) geleitetem Heißdampf gemischt wird und danach als Kühlmedium der mindestens einen Gasturbine (3, 5) zugeführt wird.Method for operating a power plant, consisting essentially of a gas turbine group, a heat recovery steam generator (15) downstream of the gas turbine group and a steam circuit downstream of the heat recovery steam generator (15), the gas turbine group comprising at least one compressor unit (1), at least one combustion chamber (2, 4) , at least one gas turbine (3, 5) and at least one generator (14) or a load, the exhaust gases from the last gas turbine (5) flowing through the heat recovery steam generator (15), in which the generation of at least one steam for operating at least one Steam turbine (16) belonging to the steam circuit is accomplished, characterized in that compressed air is branched off at least at one point on the compressor (1) and is fed via a check valve (31, 31a) to a mixing drum (32, 32a) in which the compressor (1) branched air mixed with superheated steam passed through a control valve (30, 30a) rd and then as a cooling medium of the at least one gas turbine (3, 5) is supplied.

Description

Technical field

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer Kraftwerksanla ge gemäss Oberbegriff des Anspruches 1.The present invention relates to a method for operating a power plant ge according to the preamble of claim 1.

State of the art

Bei einer Kraftwerksanlage, welche aus einer Gasturbogruppe, einem nachge schalteten Abhitzedampferzeuger und einem anschliessenden Dampfkreislauf be steht, ist es zur Erzielung eines Maximums an Wirkungsgrad vorteilhaft, im Dampfkreislauf einen überkritischen Dampfprozess vorzusehen.In a power plant, which consists of a gas turbine group, a switched waste heat steam generator and a subsequent steam circuit be stands, it is advantageous to achieve a maximum of efficiency in Steam circuit to provide a supercritical steam process.

Im üblichen Fall wird in einer solchen Schaltung die Gasturbine mit verdichteter Luft aus dem Kühler gekühlt. Es ist auch denkbar, die Kühlluft zusätzlich mit Heissdampf anzureichern. Dies hat aber den konstruktiven Nachteil, dass die Mi schung zwischen Verdichterluft und Heissdampf nicht variabel ist und in keiner Weise von einer Kühlung aus reiner Verdichterluft auf eine Kühlung aus reinem Heissdampf umgeschaltet werden kann. Diese wäre insbesondere für Anfahrpro zesse der Anlage wichtig, da zu diesem Zeitpunkt noch kein Dampf vorliegt, son dern lediglich Verdichterluft, welche als Kühlmedium genutzt werden kann.In the usual case, the gas turbine is compressed with such a circuit Cooled air from the cooler. It is also conceivable to also use the cooling air Enrich hot steam. However, this has the constructive disadvantage that the Mi between compressor air and hot steam is not variable and in none Way of cooling from pure compressor air to cooling from pure Hot steam can be switched. This would be especially for start-up professionals system is important because there is no steam at this point, son only compressor air, which can be used as a cooling medium.

Presentation of the invention

Hier will die Erfindung Abhilfe schaffen. Der Erfindung, wie sie in den Ansprüchen gekennzeichnet ist, liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Verfahren der eingangs genannten Art bei Anfahrprozessen eine Kühlung der Gasturbinen mit variablem Kühlmedium von reiner Verdichterluft zu reinem Heissdampf zu schaffen.The invention seeks to remedy this. The invention as set out in the claims is characterized, the task is based on a method of the beginning mentioned type in startup processes cooling the gas turbines with variable To create cooling medium from pure compressor air to pure hot steam.

Die Erfindung wird dadurch gelöst, dass bei einem Verfahren, wie es im Oberbe griff des unabhängigen Anspruchs 1 beschrieben ist, verdichtete Luft an minde stens einer Stelle am Verdichter abgezweigt wird und über ein Rückschlagventil einer Mischtommel zugeführt wird, in welcher die vom Verdichter abgezweigte Luft mit über ein Regelventil geleitetem Heissdampf gemischt wird und danach als Kühlmedium der mindestens einen Gasturbine zugeführt wird.The invention is achieved in that in a method as described in the Oberbe handle of independent claim 1 is described, compressed air to minde at least one point on the compressor is branched off and via a check valve a mixing drum is supplied, in which the air diverted from the compressor is mixed with hot steam passed through a control valve and then as Cooling medium is supplied to at least one gas turbine.

Der wesentliche Vorteil der Erfindung ist darin zu sehen, dass bei Anfahrvorgän gen der Kraftwerksanlage, wenn also noch nicht ausreichend Dampf aber schon Verdichterluft vorhanden ist, die Kühlung der Gasturbine aus Verdichterluft be steht und sich der Druck des Heissdampfs langsam erhöht. Ist ein bestimmter Druck des Dampfes erreicht, schliesst sich das Rückschlagventil und die Kühlung wird zu einer reinen Heissdampfkühlung. Es ist auch denkbar, das Rückschlag ventil so zu dimensionieren, dass es im Auslegungspunkt der Anlage konstant ge öffnet ist und so Verdichterluft mit Heissdampf in einem konstantem Verhältnis gemischt wird. Bei einem unerwarteten Unterbruch der Dampfversorgung wird sich das Rückschlagventil öffnen und die Kühlung wird durch die Verdichterluft kontinuierlich fortgesetzt. The main advantage of the invention can be seen in the fact that when starting against the power plant, but if there is not enough steam yet Compressor air is available, the cooling of the gas turbine from compressor air be stands and the pressure of the hot steam slowly increases. Is a certain one When the pressure of the steam is reached, the check valve and the cooling system close becomes pure steam cooling. The setback is also conceivable dimension the valve so that it is constant at the design point of the system opens and so compressor air with hot steam in a constant ratio is mixed. If the steam supply is interrupted unexpectedly the check valve open and the cooling is through the compressor air continued continuously.

Bei einer Gasturbine mit sequentieller Verbrennung werden entsprechend dem gewünschtem Druck zwei solche Kühlvorrichtungen vorgesehen.In the case of a gas turbine with sequential combustion, accordingly desired pressure provided two such cooling devices.

Die Entnahme des Heissdampfes ist an einer Verdampfertrommel des Abhitze kessels oder am Ende der Dampfturbine möglich. Zur zusätzlichen Leistungsstei gerung ist es auch denkbar, einen Teilstrom des Dampfes abzuzweigen, über ei nen Überhitzer im Abhitzekessel zu leiten und der Brennkammer stromab des Verdichters zuzuführen.The hot steam is removed from the heat of an evaporator drum boiler or at the end of the steam turbine. For additional performance It is also conceivable to branch off a partial stream of the steam via egg to conduct a superheater in the waste heat boiler and the combustion chamber downstream of the Feed compressor.

Vorteilhafte und zweckmässige Weiterbildungen der erfindungsgemässen Aufga benlösung sind in den weiteren Ansprüchen gekennzeichnet.Advantageous and expedient developments of the task according to the invention Solution are characterized in the further claims.

Brief description of the drawings

Es zeigen:Show it:

Fig. 1 eine erfindungsgemässe Schaltung einer Kraftwerksanlage und Fig. 1 shows an inventive circuit of a power plant and

Fig. 2 eine weitere erfindungsgemässe Schaltung einer Kraftwerksanlage. Fig. 2 shows another circuit according to the invention of a power plant.

Alle für das unmittelbare Verständnis der Erfindung nicht erforderlichen Elemente sind fortgelassen worden. Die Strömungsrichtung der Medien ist mit Pfeilen ange geben. Gleiche Elemente sind in den verschiedenen Figuren mit den gleichen Be zugszeichen versehen.All elements not necessary for the immediate understanding of the invention have been omitted. The direction of flow of the media is indicated by arrows give. The same elements are the same in the different figures provide traction marks.

Ways of Carrying Out the Invention

Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemässe Kraftwerksanlage, welche aus einer Gastur bogruppe, einem der Gasturbogruppe nachgeschalteten Abhitzedampferzeuger, und einem diesem Abhitzedampferzeuger nachgeschalteten Dampfkreislauf be steht. Fig. 1 shows a power plant according to the invention, which consists of a gas turbine group, a downstream of the gas turbine group heat recovery steam generator, and a steam circuit downstream of this heat recovery steam generator be.

Die vorliegende Gasturbogruppe ist auf einer sequentiellen Verbrennung aufge baut. Die in Fig. 1 nicht ersichtliche Bereitstellung des zum Betrieb der verschie denen Brennkammern notwendigen Brennstoffes kann beispielsweise durch eine mit der Gasturbogruppe zusammenwirkende Kohlenvergasung bewerkstelligt werden. Selbstverständlich ist es auch möglich, den zum Einsatz gelangenden Brennstoff aus einem Primärnetz zu beziehen. Wird die Versorgung eines gasför migen Brennstoffes zum Betrieb der Gasturbogruppe über eine Pipeline bereitge stellt, so kann das Potential aus der Druck- und/oder Temperaturdifferenz zwi schen Primärnetz und Verbrauchernetz für die Belange der Gasturbogruppe oder allgemein der Schaltung rekuperiert werden. Die vorliegende Gasturbogruppe, die auch als autonome Einheit wirken kann, besteht aus einem Verdichter 1, einer dem Verdichter nachgeschalteten ersten Brennkammer 2, einer dieser Brenn kammer 2 nachgeschalteten ersten Gasturbine 3, einer dieser Gasturbine 3 nach geschalteten zweiten Brennkammer 4 und einer dieser Brennkammer 4 nachge schalteten zweiten Gasturbine 5. Die genannten Strömungsmaschinen 1, 3, 5 weisen eine einheitliche Rotorwelle 39 auf. Diese Rotorwelle 39 ist vorzugsweise auf zwei in der Figur nicht näher ersichtlichen Lagern gelagert, welche vorzugs weise kopfseitig des Verdichters 1 und stromab der zweiten Turbine 5 plaziert sind. Die angesaugte Luft 6 wird im Verdichter 1 komprimiert und strömt dann als verdichtete Luft 7 in ein nicht näher gezeigtes Gehäuse. In diesem Gehäuse ist auch die erste Brennkammer 2 untergebracht, welche vorzugsweise als zusam menhängende Ringbrennkammer ausgebildet ist. Selbstverständlich kann die ver dichtete Luft 7 zur ersten Brennkammer 2 aus einer nicht gezeigten Luftspeicher anlage beigestellt werden. Die Ringbrennkammer 2 weist kopfseitig, auf den Um fang verteilt, eine Anzahl von nicht näher gezeigten Brennern auf, welche vor zugsweise als Vormischbrenner ausgelegt sind. An sich können hier auch Diffusi onsbrenner zum Einsatz gelangen. Im Sinne einer Reduzierung der Schadstoff-Emissionen aus dieser Verbrennung, insbesondere was die NO_x-Emissionen be trifft, ist es indessen vorteilhaft, eine Anordnung von Vormischbrennern gemäss EP-PS-0 321 809 vorzusehen, wobei der Erfindungsgegenstand aus der ge nannten Druckschrift integraler Bestandteil dieser Beschreibung ist, darüber hin aus auch die dort beschriebene Art der Zuführung eines Brennstoffes 12. Was die Anordnung der Vormischbrenner in Umfangsrichtung der Ringbrennkammer 2 an belangt, so kann eine solche bei Bedarf von der üblichen Konfiguration gleicher Brenner abweichen, und stattdessen können unterschiedlich grosse Vormisch brenner zum Einsatz kommen. Dies geschieht vorzugsweise so, dass jeweils zwi schen zwei grossen Vormischbrennern ein kleiner Vormischbrenner gleicher Kon figuration disponiert ist. Die grossen Vormischbrenner, welche die Funktion von Hauptbrennern zu erfüllen haben, stehen zu den kleinen Vormischbrennern, wel che die Pilotbrenner dieser Brennkammer sind, bezüglich der sie durchströmen den Brennerluft, also der verdichteten Luft 7 aus dem Verdichter 1, in einem Grössenverhältnis zueinander, das fallweise festgelegt wird. Im gesamten Lastbereich der Brennkammer 2 arbeiten die Pilotbrenner als selbstgängige Vormischbrenner, wobei die Luftzahl fast konstant bleibt. Die Zu- oder Abschaltung der Hauptbren ner erfolgt nach bestimmten anlagespezifischen Vorgaben. Weil die Pilotbrenner im ganzen Lastbereich bei idealem Gemisch gefahren werden können, sind die NO_x-Emissionen auch bei Teillast sehr gering. Bei einer solchen Konstellation kommen die umlaufenden Stromlinien im Frontbereich der Ringbrennkammer 2 sehr nahe an die Wirbelzentren der Pilotbrenner heran, so dass eine Zündung an sich nur mit diesen Pilotbrennern möglich ist. Beim Hochfahren wird die Brenn stoffmenge, die über die Pilotbrenner zugeführt wird, soweit gesteigert, bis diese ausgesteuert sind, d. h. bis die volle Brennstoffmenge zur Verfügung steht. Die Konfiguration wird so gewählt, dass dieser Punkt der jeweiligen Lastabwurfbedin gungen der Gasturbogruppe entspricht. Die weitere Leistungssteigerung erfolgt dann über die Hauptbrenner. Bei der Spitzenlast der Gasturbogruppe sind sonach auch die Hauptbrenner voll ausgesteuert. Weil die durch die Pilotbrenner initiierte Konfiguration "kleiner" heisser Wirbelzentren zwischen den von den Hauptbren nern stammenden "grossen" kühleren Wirbelzentren extrem instabil ausfällt, wird auch bei mager betriebenen Hauptbrennern im Teillastbereich ein sehr guter Aus brand mit zusätzlich zu den NO_x-Emissionen niedrigen CO- und UHC-Emissionen erreicht, d. h. die heissen Wirbel der Pilotbrenner dringen sofort in die kleinen Wir bel der Hauptbrenner ein. Selbstverständlich kann die Ringbrennkammer 2 aus einer Anzahl einzelner rohrförmiger Brennräume bestehen, welche ebenfalls schrägringförmig, bisweilen auch schraubenförmig, um die Rotorwelle 39 ange ordnet sind. Diese Ringbrennkammer 2, unabhängig von ihrer Auslegung, wird und kann geometrisch so angeordnet werden, dass sie auf die Rotorlänge prak tisch keinen Einfluss ausübt. Die Heissgasen 8 aus dieser Ringbrennkammer 2 beaufschlagen die unmittelbar nachgeschaltete erste Gasturbine 3, deren kalo risch entspannende Wirkung auf die Heissgase 8 bewusst minimal gehalten wird, d. h. diese Gasturbine 3 wird demnach aus nicht mehr als zwei Laufschaufelreihen bestehen. Bei einer solchen Gasturbine 3 wird es nötig sein, einen Druckausgleich an den Stirnflächen zwecks Stabilisierung des Axialschubes vorzusehen. Die in der Gasturbine 3 teilentspannten Heissgase 9, welche unmittelbar in die zweite Brennkammer 4 strömen, weisen aus dargelegten Gründen eine recht hohe Tem peratur auf, vorzugsweise ist sie betriebsspezifisch so auszulegen, dass sie sicher noch um 1000°C beträgt. Diese zweite Brennkammer 4 hat im wesentlichen die Form eines zusammenhängenden ringförmigen axialen oder quasi-axialen Ring zylinders. Diese Brennkammer 4 kann selbstverständlich auch aus einer Anzahl axial, quasi-axial oder schraubenförmig angeordneten und in sich abgeschlosse nen Brennräumen bestehen. Was die Konfiguration der ringförmigen, aus einem einzigen Brennraum bestehenden Brennkammer 4 betrifft, so sind in Umfangs richtung und radial dieses ringförmigen Zylinders mehrere in der Figur nicht näher gezeigte Brennstofflanzen disponiert. Diese Brennkammer 4 weist keinen Brenner auf: Die Verbrennung eines in die aus der Gasturbine 3 kommenden teilent spannten Heissgase 9 eingedüsten Brennstoffes 13 geschieht hier durch Selbst zündung, soweit freilich das Temperaturniveau eine solche Betriebsart zulässt. Ausgehend davon, dass die Brennkammer 4 mit einem gasförmigen Brennstoff, also beispielsweise Erdgas, betrieben wird, muss die Austrittstemperatur der tei lentspannten Heissgase 9 aus der Gasturbine 3 noch sehr hoch sein, wie oben dargelegt um die 1000°C, und dies selbstverständlich auch bei Teillastbetrieb, was auf die Auslegung dieser Gasturbine 2 eine ursächliche Rolle spielt. Um die Betriebssicherheit und einen hohen Wirkungsgrad bei einer auf Selbstzündung ausgelegten Brennkammer 4 zu gewährleisten, ist es eminent wichtig, dass die Flammenfront ortsmässig stabil bleibt. Zu diesem Zweck werden in dieser Brenn kammer 4, vorzugsweise an der Innen- und Aussenwand in Umfangsrichtung dis poniert, eine Reihe von nicht näher gezeigten Elementen vorgesehen, welche in axialer Richtung vorzugsweise stromauf der Brennstofflanzen plaziert sind. Die Aufgabe dieser Elemente besteht darin, Wirbel zu erzeugen, welche eine Rück strömzone, analog derjenigen in den bereits erwähnten Vormischbrennern, indu zieren. Da es sich bei dieser Brennkammer 4, aufgrund der axialen Anordnung und der Baulänge, um eine Hochgeschwindigkeitsbrennkammer handelt, bei wel cher die mittlere Geschwindigkeit der Arbeitsgase grösser ca. 60 m/s ist, müssen die wirbelerzeugenden Elemente strömungskonform ausgebildet werden. Anströ mungsseitig sollen diese vorzugsweise aus einer tetraederförmigen Form mit an strömungsschiefen Flächen bestehen. Die wirbelerzeugenden Elemente können entweder an der Aussenfläche und/oder an der Innenfläche plaziert sein. Selbst verständlich können die wirbelerzeugenden Elemente auch axial zueinander ver schoben sein. Die abströmungsseitige Fläche der wirbelerzeugenden Elemente ist im wesentlichen radial ausgebildet, so dass sich ab dort eine Rückströmzone ein stellt. Die Selbstzündung in der Brennkammer 4 muss indessen auch in den tran sienten Lastbereichen sowie im Teillastbereich der Gasturbogruppe gesichert bleiben, d. h., es müssen Hilfsvorkehrungen vorgesehen werden, welche die Selbstzündung in der Brennkammer 4 auch dann sicherstellen, wenn sich eine Flexion der Temperatur der Gase im Bereich der Eindüsung des Brennstoffes ein stellen sollte. Um eine sichere Selbstzündung des in die Brennkammer 4 eingedü sten gasförmigen Brennstoffes zu gewährleisten, wird diesem eine kleine Menge eines anderen Brennstoffes mit einer niedrigeren Zündtemperatur beigegeben. Als Hilfsbrennstoff eignet sich hier beispielsweise Brennöl sehr gut. Der flüssige Hilfs brennstoff, entsprechend eingedüst, erfüllt die Aufgabe, sozusagen als Zünd schnur zu wirken, und ermöglicht auch dann eine Selbstzündung in der Brenn kammer 4, wenn die teilentspannten Heissgase 9 aus der ersten Gasturbine 3 ei ne Temperatur unterhalb des angestrebten optimalen Niveaus von 1000°C auf weisen sollten. Diese Vorkehrung, Brennöl zur Sicherstellung einer Selbstzündung vorzusehen, erweist sich freilich immer dann als besonders angebracht, wenn die Gasturbogruppe mit stark reduzierter Last betrieben wird. Diese Vorkehrung trägt des weiteren entscheidend dazu bei, dass die Brennkammer 4 eine minimale axiale Länge aufweisen kann. Die kurze Baulänge der Brennkammer 4, die Wir kung der wirbelerzeugenden Elemente zur Flammenstabilisierung sowie die fort währende Sicherstellung der Selbstzündung sind demnach dafür verantwortlich, dass die Verbrennung sehr rasch erfolgt, und die Verweilzeit des Brennstoffes im Bereich der heissen Flammenfront minimal bleibt. Eine unmittelbar verbrennungs spezifisch messbare Wirkung hieraus betrifft die NO_x-Emissionen, welche eine Mi nimierung erfahren, dergestalt, dass sie nunmehr kein Thema mehr bilden. Diese Ausgangslage ermöglicht ferner, den Ort der Verbrennung klar zu definieren, was sich in einer optimierten Kühlung der Strukturen dieser Brennkammer 4 nieder schlägt. Die in der Brennkammer 4 aufbereiteten Heissgase 10 beaufschlagen anschliessend eine nachgeschaltete zweite Gasturbine 5. Die thermodynami schen Kennwerte der Gasturbogruppe können so ausgelegt werden, dass die Ab gase 11 aus der zweiten Gasturbine 5 noch soviel kalorisches Potential aufwei sen, um damit eine hier anhand eines Abhitzedampferzeugers 15 dargestellte Dampferzeugungsstufe und Dampfkreislauf zu betreiben. Wie bereits bei der Be schreibung der Ringbrennkammer 2 hingewiesen wurde, ist diese geometrisch so angeordnet, dass sie auf die Rotorlänge der Gasturbogruppe praktisch keinen Einfluss ausübt. Des weiteren ist feststellbar, dass die zweite zwischen Abströ mungsebene der ersten Gasturbine 3 und Anströmungsebene der zweiten Gas turbine 5 verlaufende Brennkammer 4 eine minimale Länge aufweist. Da ferner die Entspannung der Heissgase in der ersten Gasturbine 3, aus dargelegten Gründen, über wenige, vorzugsweise über nur 1 bis 2 Laufschaufelreihen erfolgt, lässt sich eine Gasturbogruppe bereitstellen, deren Rotorwelle 39 aufgrund ihrer minimierten Länge technisch einwandfrei auf zwei Lagern abstützbar ist. Die Lei stungsabgabe der Strömungsmaschinen geschieht über einen verdichterseitig an gekoppelten Generator 14, der auch als Anwurfmotor dienen kann. Nach Ent spannung in der Gasturbine 5 durchströmen die noch mit einem hohen kalori schen Potential versehenen Abgase 11 einen Abhitzedampferzeuger 15, in wel chem in Wärmetauschverfahren verschiedentlich Dampf erzeugt wird, der dann das Arbeitsmedium des nachgeschalteten Dampfkreislaufes bildet. Die kalorisch ausgenutzten Abgase strömen anschliessend als Rauchgase 35 ins Freie.The present gas turbine group is based on sequential combustion. The provision of the fuel necessary for the operation of the various combustion chambers, which cannot be seen in FIG. 1, can be accomplished, for example, by coal gasification cooperating with the gas turbine group. Of course, it is also possible to obtain the fuel used from a primary network. If the supply of a gaseous fuel for operating the gas turbine group is made available via a pipeline, the potential from the pressure and / or temperature difference between the primary network and the consumer network can be recuperated for the needs of the gas turbine group or the circuit in general. The present gas turbine group, which can also act as an autonomous unit, consists of a compressor 1 , a compressor downstream of the first combustion chamber 2 , a combustion chamber 2 downstream of the first gas turbine 3 , one of these gas turbine 3 downstream of the second combustion chamber 4 and one of these combustion chambers 4th downstream second gas turbine 5th The flow machines 1 , 3 , 5 mentioned have a uniform rotor shaft 39 . This rotor shaft 39 is preferably mounted on two bearings that are not shown in detail in the figure, which are preferably placed on the head side of the compressor 1 and downstream of the second turbine 5 . The sucked-in air 6 is compressed in the compressor 1 and then flows as compressed air 7 into a housing (not shown in more detail). In this housing the first combustion chamber 2 is also housed, which is preferably designed as a coherent annular combustion chamber. Of course, the compressed air 7 can be provided to the first combustion chamber 2 from an air storage system, not shown. The annular combustion chamber 2 has on the head side, distributed around the order, a number of burners, not shown, which are preferably designed as a premix burner. As such, diffusion burners can also be used here. In the sense of reducing the pollutant emissions from this combustion, in particular as far as the NO _x emissions are concerned, it is, however, advantageous to provide an arrangement of premix burners in accordance with EP-PS-0 321 809, the subject matter of the invention being more integral from said publication Part of this description is, moreover, the type of supply of a fuel 12 described there . As far as the arrangement of the premix burners in the circumferential direction of the annular combustion chamber 2 is concerned , such a one can deviate from the usual configuration of the same burners if necessary, and instead premix burners of different sizes can be used. This is preferably done in such a way that a small premix burner of the same configuration is arranged between two large premix burners. The large premix burners, which have the function of main burners, are related to the small premix burners, which are the pilot burners of this combustion chamber, with respect to which they flow through the burner air, i.e. the compressed air 7 from the compressor 1 , in a size ratio to one another is determined on a case-by-case basis. In the entire load range of the combustion chamber 2 , the pilot burners work as self-moving premix burners, the air ratio remaining almost constant. The main burners are switched on or off according to certain system-specific requirements. Because the pilot burners can be operated with the ideal mixture in the entire load range, the NO _x emissions are very low even at partial load. With such a constellation, the circulating streamlines in the front area of the annular combustion chamber 2 come very close to the vortex centers of the pilot burners, so that ignition is only possible with these pilot burners. When starting up, the amount of fuel that is supplied via the pilot burner is increased until it is controlled, ie until the full amount of fuel is available. The configuration is chosen so that this point corresponds to the respective load shedding conditions of the gas turbine group. The further increase in output then takes place via the main burner. At the peak load of the gas turbine group, the main burners are also fully controlled. Because the configuration of "small" hot swirl centers initiated by the pilot burners between the "big" cooler swirl centers originating from the main burners turns out to be extremely unstable, a very good burnout with low NO _x emissions in addition to the NO _x emissions will also be very good in the case of lean operated main burners CO and UHC emissions achieved, ie the hot swirls of the pilot burner immediately penetrate the small swirls of the main burner. Of course, the annular combustion chamber 2 can consist of a number of individual tubular combustion chambers, which are also oblique, sometimes helical, around the rotor shaft 39 . This annular combustion chamber 2 , regardless of its design, is and can be arranged geometrically so that it has practically no influence on the rotor length. The hot gases 8 from this annular combustion chamber 2 act on the immediately downstream first gas turbine 3 , the kalo relaxing effect on the hot gases 8 is deliberately kept to a minimum, ie this gas turbine 3 will therefore consist of no more than two rows of blades. In such a gas turbine 3 , it will be necessary to provide pressure compensation on the end faces in order to stabilize the axial thrust. The partially released in the gas turbine 3 hot gases 9 , which flow directly into the second combustion chamber 4 , have a very high temperature for the reasons set out, preferably it should be designed for the specific operation so that it is still around 1000 ° C. This second combustion chamber 4 has essentially the shape of a coherent annular axial or quasi-axial ring cylinder. This combustion chamber 4 can of course also consist of a number of axially, quasi-axially or helically arranged and self-contained combustion chambers. As for the configuration of the annular combustion chamber 4 consisting of a single combustion chamber, several fuel lances, not shown in detail in the figure, are arranged in the circumferential direction and radially of this annular cylinder. This combustion chamber 4 does not have a burner: The combustion of a fuel 13 injected into the partially exhausted hot gases 9 coming from the gas turbine 3 takes place here by auto-ignition, provided the temperature level permits such an operating mode. Assuming that the combustion chamber 4 is operated with a gaseous fuel, for example natural gas, the outlet temperature of the hot gases 9 which are partially released from the gas turbine 3 must still be very high, as set out above around 1000 ° C., and of course also at Part-load operation, which plays a causal role in the design of this gas turbine 2 . In order to ensure operational reliability and high efficiency in a combustion chamber 4 designed for self-ignition, it is extremely important that the flame front remains locally stable. For this purpose, in this combustion chamber 4 , preferably on the inner and outer wall in the circumferential direction, a number of elements, not shown, are provided, which are preferably placed upstream of the fuel lances in the axial direction. The task of these elements is to produce vortices which induce a reverse flow zone, analogous to that in the premixing burners already mentioned. Since it is in this combustion chamber 4 , due to the axial arrangement and the length, is a high-speed combustion chamber, in which the average speed of the working gases is greater than about 60 m / s, the vortex-generating elements must be designed to conform to the flow. On the inflow side, these should preferably consist of a tetrahedral shape with oblique surfaces. The vortex generating elements can either be placed on the outer surface and / or on the inner surface. Of course, the vortex-generating elements can also be pushed axially to one another. The outflow-side surface of the vortex-generating elements is essentially radial, so that a return flow zone is established from there. However, the auto-ignition in the combustion chamber 4 must also be ensured in the transient load ranges and in the partial-load range of the gas turbine group, ie auxiliary measures must be taken to ensure auto-ignition in the combustion chamber 4 even if the temperature of the gases in the gas flexes Area of fuel injection should be set. In order to ensure reliable auto-ignition of the gaseous fuel injected into the combustion chamber 4 , a small amount of another fuel with a lower ignition temperature is added to it. For example, fuel oil is very suitable as an auxiliary fuel. The liquid auxiliary fuel, injected accordingly, fulfills the task of acting as an ignition cord, so to speak, and also enables self-ignition in the combustion chamber 4 when the partially released hot gases 9 from the first gas turbine 3 have a temperature below the desired optimum level of Should show 1000 ° C. This precautionary measure, to provide fuel oil to ensure auto-ignition, is of course always particularly appropriate when the gas turbine group is operated with a greatly reduced load. This precaution also makes a decisive contribution to the combustion chamber 4 being able to have a minimal axial length. The short overall length of the combustion chamber 4 , the effect of the vortex-generating elements for flame stabilization and the continuous ensuring of self-ignition are therefore responsible for the fact that the combustion takes place very quickly and the residence time of the fuel in the area of the hot flame front remains minimal. A directly combustible, specifically measurable effect from this affects the NO _x emissions, which are minimized, in such a way that they are no longer an issue. This starting position also makes it possible to clearly define the location of the combustion, which is reflected in an optimized cooling of the structures of this combustion chamber 4 . The hot gases 10 processed in the combustion chamber 4 then act on a downstream second gas turbine 5 . The thermodynamic characteristic values of the gas turbine group can be designed such that the gases 11 from the second gas turbine 5 still have enough calorific potential to operate a steam generation stage and steam circuit shown here using a waste heat steam generator 15 . As was already pointed out in the description of the annular combustion chamber 2 , this is geometrically arranged so that it has practically no influence on the rotor length of the gas turbine group. It can also be ascertained that the second combustion chamber 4, which runs between the outflow plane of the first gas turbine 3 and the inflow plane of the second gas turbine 5 , has a minimal length. Furthermore, since the expansion of the hot gases in the first gas turbine 3 takes place over a few, preferably only 1 or 2 rows of blades, for the reasons explained, a gas turbine group can be provided whose rotor shaft 39 can be supported technically perfectly on two bearings due to its minimized length. The power output of the turbomachines takes place via a compressor 14 coupled to the compressor, which can also serve as a starting motor. After tension in the gas turbine 5 , the exhaust gases 11 , which are still provided with a high caloric potential, flow through a waste heat steam generator 15 , in which steam is generated in various ways in heat exchange processes, which steam then forms the working medium of the downstream steam circuit. The calorically used exhaust gases then flow into the open as flue gases 35 .

Der Abhitzedampferzeuger 15 weist einen Economizer 17, einen Verdampfer 18 und einen Überhitzer 19 auf. Der Economizer 17 ist mit einer Dampftrommel 20 verbunden, welche den Verdampfer 18 speist und den im Verdampfer 18 erzeug ten Dampf aufnimmt, um ihn an den Überhitzer 19 weiterzuleiten. Der im Überhit zer 19 erzeugte Dampf wird über eine Leitung 26 zu einer Dampfturbine 16 gelei tet. Diese Dampfturbine 16 ist über eine Welle 40 mit einem Generator 36 oder einer anderen Last verbunden. Es ist auch denkbar, die Gasturbogruppe und Dampfturbine 16 gemeinsam auf einer Welle zu lagern, wobei vorzugsweise Ro torwelle 39 und Rotorwelle 40 über eine nicht gezeigte Kupplung gekoppelt sind. An diese Welle wird in diesem Fall ein gemeinsamer Generator angeschlossen. Nach der Dampfturbine 16 wird der entspannte Dampf zu einem Kondensator 21 geleitet. Der Kondensator 21 wird mit einem Kühlungsmedium 22 gespeist. Der Kondensator 21 ist über eine Leitung 24 und eine Pumpe 25 mit dem Economizer 17 verbunden.The waste heat steam generator 15 has an economizer 17 , an evaporator 18 and a superheater 19 . The economizer 17 is connected to a steam drum 20 which feeds the evaporator 18 and receives the steam generated in the evaporator 18 in order to pass it on to the superheater 19 . The steam generated in the Überhit zer 19 is tet via a line 26 to a steam turbine 16 tet. This steam turbine 16 is connected via a shaft 40 to a generator 36 or another load. It is also conceivable to mount the gas turbine group and steam turbine 16 together on a shaft, wherein preferably rotor shaft 39 and rotor shaft 40 are coupled via a coupling, not shown. In this case, a common generator is connected to this shaft. After the steam turbine 16 , the expanded steam is passed to a condenser 21 . The condenser 21 is fed with a cooling medium 22 . The capacitor 21 is connected to the economizer 17 via a line 24 and a pump 25 .

Erfindungsgemäss wird in der Fig. 1 eine variable Kühlung von Verdichterluft und Dampf für die beiden Gasturbinen 3, 5 der Gasturbogruppe vorgesehen. In der Fig. 1 werden dem Verdichter 1 an zwei Stellen verdichtete Luft abgenommen und über je ein Rückschlagventil 31, 31a, über je eine Mischtrommel 32, 32a je einer Gasturbine 3, 5 zugeführt. In je einer Mischtrommel 32, 32a wird der Kühlluft Heissdampf, welcher aus der Dampftrommel 20 entnommen und über je ein Re gelventil 30, 30a geleitet wird, zugeführt. Die Funktionsweise dieser Gasturbinen- Kühlung ist nun wie folgt: In der Inbetriebnahme der Anlage, wenn also bereits verdichtete Luft aber noch kein oder nicht ausreichend Dampf vorhanden ist, wer den die Gasturbinen 3, 5 mit der verdichteten Luft des Verdichters 1 gekühlt und kein oder nur geringe Mengen von Dampf wird der Kühlluft in den Mischtrommeln 32, 32a zugeführt. Je länger die Kombianlage in Betrieb ist, desto mehr Dampf wird von dem Abhitzekessel 15 im Dampfkreislauf erzeugt und desto höher wird auch der Anteil des Dampfes, welcher der verdichteten Luft im den Mischtrom meln 32, 32a zugeführt wird. Sobald der Betriebspunkt der Kombianlage erreicht ist, sind verschiedene Varianten der erfindungsgemässen Schaltung möglich. Die Rückschlagventile können so dimensioniert sein, dass sie ab einem bestimmten Druck des Heissdampfes schliessen, somit keine Verdichterluft in die Mischtrom mel eindringt und damit eine Kühlung der Gasturbinen 3, 5 mit reinem Dampf vor liegt. Für einen unvorhergesehen Ausfall der Dampfversorgung durch Riss bei spielsweise einer Leitung oder eine sonstige Störung, welche einen Abfall des Dampfdruckes herbeiführt, werden die Rückschlagventile 31, 31a sich durch den Gegendruck des Verdichters 1 wieder öffnen und die Kühlluftversorgung der Ga sturbinen 3, 5 wird ununterbrochen ohne jegliche Gefahr eines Unterbruchs wei tergeführt. In einem anderen Auslegungsfall werden die Rückschlagventile 31, 31a so dimensioniert, dass sie auch bei dem Druck der Heissgase im Betriebspunkt ständig offenbleiben. Damit besteht das Kühlmedium aus verdichteter Luft und Heissdampf, welche in einem bestimmten, festgelegten Verhältnis zueinander in den Mischtrommeln 32, 32a gemischt werden. Wiederum wird bei einem unerwar teten Unterbruch der Dampfversorgung die Kühlluftversorgung der Gasturbinen 3, 5 lediglich durch die verdichtete Luft des Verdichters 1 vorgenommen.According to the invention, variable cooling of compressor air and steam is provided for the two gas turbines 3 , 5 of the gas turbine group in FIG. 1. In FIG. 1, compressed air is taken from the compressor 1 at two points and fed to a gas turbine 3 , 5 via a check valve 31 , 31 a, and via a mixing drum 32 , 32 a. In each mixing drum 32 , 32 a, the cooling air hot steam, which is removed from the steam drum 20 and passed through a re regulating valve 30 , 30 a, is supplied. The operation of this gas turbine cooling is now as follows: In the commissioning of the system, so if there is already compressed air but no or insufficient steam is available, who cooled the gas turbines 3 , 5 with the compressed air of the compressor 1 and no or only small amounts of steam are supplied to the cooling air in the mixing drums 32 , 32 a. The longer the combination system is in operation, the more steam is generated by the waste heat boiler 15 in the steam circuit and the higher the proportion of the steam which is fed to the compressed air in the mixing drums 32 , 32 a. As soon as the operating point of the combination system is reached, various variants of the circuit according to the invention are possible. The check valves can be dimensioned so that they close from a certain pressure of the hot steam, so no compressor air penetrates into the mixing drum and thus cooling the gas turbines 3 , 5 with pure steam is present. For an unforeseen failure of the steam supply due to a crack in a line, for example, or another malfunction that causes a drop in the steam pressure, the check valves 31 , 31 a will open again due to the back pressure of the compressor 1 and the cooling air supply to the gas turbines 3 , 5 continued without any risk of interruption. In another design case, the check valves 31 , 31 a are dimensioned such that they remain open at all times even under the pressure of the hot gases at the operating point. The cooling medium thus consists of compressed air and hot steam, which are mixed in a specific, fixed ratio to one another in the mixing drums 32 , 32 a. Again, in the event of an unexpected interruption in the steam supply, the cooling air supply to the gas turbines 3 , 5 is made only by the compressed air of the compressor 1 .

Die Stellen an dem Verdichter 1, an welchen die verdichtete Luft zum Zwecke der Kühlung abgenommen wird, ist entsprechend den Geometrien und den Ar beitspunkten der Gasturbinen anzupassen. Es ist auch möglich, den Heissdampf, welcher der Dampftrommel 20 entnommen wird, durch eine Teilentnahme 38 an der Dampfturbine 16 mit weiteren, teilentspannten Heissdämpfen anzureichern.The locations on the compressor 1 , at which the compressed air is removed for the purpose of cooling, is to be adjusted according to the geometries and the working points of the gas turbines. It is also possible to enrich the hot steam, which is removed from the steam drum 20 , by a partial removal 38 on the steam turbine 16 with further, partially relaxed hot steams.

In der Fig. 1 wird das dem Dampfkreislauf entzogene Wasser durch eine Was serzufuhr 23 ersetzt.In Fig. 1, the water removed from the steam cycle is replaced by a water supply 23 What.

Die Fig. 2 zeigt eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemässen Schal tung einer Kraftwerksanlage. Sie entspricht in ihrem wesentlichen Aufbau, was die Gasturbogruppe, den Abhitzekessel 15 und die Erzeugung von Dampf angeht, der Fig. 1. Auch die Art die kombinierten Kühlung mit verdichteter Luft und/oder Heissdampf mit Rückschlagventil 31, 31a, Mischtrommel 32, 32a und Regelventil 30, 30a für die Heissgase entspricht der in der Fig. 1 geschilderten Weise. In der Fig. 2 wird im Gegensatz aber der im Abhitzekessel 15 erzeugte Dampf über die Dampfturbine 16 entspannt und ein Teil des Dampfes danach der Mischtrommel 32, 32a über die Regelventile 30, 30a zugeführt. Ein anderer Teil der Heissgase wird über einen, sich im Abhitzekessel befinden Überhitzer 19a wieder erhitzt und danach der Brennkammer 2 stromabwärts des Verdichters 1 zur Leistungsteige rung der Gasturbogruppe zugeführt. Fig. 2 shows a second embodiment of a scarf device according to the invention of a power plant. It corresponds in its essential structure, as far as the gas turbine group, the waste heat boiler 15 and the generation of steam are concerned, to FIG. 1. Also the type of combined cooling with compressed air and / or hot steam with check valve 31 , 31 a, mixing drum 32 , 32 a and control valve 30 , 30 a for the hot gases corresponds to the manner shown in FIG. 1. In FIG. 2, in contrast, the steam generated in the waste heat boiler 15 is expanded via the steam turbine 16 and part of the steam is then fed to the mixing drum 32 , 32 a via the control valves 30 , 30 a. Another part of the hot gases is reheated via a superheater 19 a located in the waste heat boiler and then fed to the combustion chamber 2 downstream of the compressor 1 for increasing the power of the gas turbine group.

Reference list

11

Verdichter
compressor

22nd

Erste Brennkammer
First combustion chamber

33rd

Erste Gasturbine
First gas turbine

44th

Zweite Brennkammer
Second combustion chamber

55

Zweite Gasturbine
Second gas turbine

66

Ansaugluft
Intake air

77

Verdichtete Luft
Compressed air

88th

Heissgase
Hot gases

99

Teilentspannte Heissgase
Partly relaxed hot gases

1010th

Heissgase
Hot gases

1111

Abgase
Exhaust gases

1212th

Brennstoff
fuel

1313

Brennstoff
fuel

1414

Generator
generator

1515

Abhitzedampferzeuger
Heat recovery steam generator

1616

Dampfturbine
Steam turbine

1717th

Economizer
Economizer

1818th

Verdampfer
Evaporator

1919th

, ,

1919th

a Überhitzer
a superheater

2020th

Dampftrommel
Steam drum

2121

Kondensator
capacitor

2222

Kühlungsmedium für Cooling medium for

2121

2323

Leitung
management

2424th

Kondensat nach Kondensator Condensate after condenser

2121

2525th

Kondensatpumpe
Condensate pump

2626

Dampfzuleitung zur Dampfturbine Steam feed line to the steam turbine

1616

2929

Leitung von Dampftrommel Head of steam drum

2020th

3030th

, ,

3030th

a Regelventil
a control valve

3131

, ,

3131

a Rückschlagventil
a check valve

3232

, ,

3232

a Mischtrommel
a mixing drum

3333

, ,

3333

a Abzweigung von Verdichter a Compressor branch

11

3434

Leitung von Regelventil Control valve line

3131

und Mischtrommel and mixing drum

3232

3434

a Leitung von Regelventil a Control valve line

3131

a und Mischtrommel a and mixing drum

3232

a
a

3535

Rauchgase
Flue gases

3636

Generator
generator

3737

Dampfeindüsung
Steam injection

3838

Teildampfentnahme
Partial steam extraction

3939

Rotorwelle
Rotor shaft

4040

Rotorwelle
Rotor shaft

Claims

1. A method of operating a power station plant, essentially comprising downstream from a Gastubogruppe, one of the gas turbine group heat recovery steam generator (15) and a the heat recovery steam generator (15) downstream steam circuit, the gas turbine group from minde least one compressor unit (1), at least one combustion chamber (2 , 4 ), at least one gas turbine ( 3 , 5 ) and at least one generator ( 14 ) or a load, the exhaust gases from the last gas turbine ( 5 ) flowing through the waste heat steam generator ( 15 ), in which the generation of at least one steam for operation at least one steam turbine ( 16 ) belonging to the steam circuit is accomplished, characterized in that compressed air is branched off at at least one point on the compressor ( 1 ) and is fed to a mixing drum ( 32 , 32 a) via a check valve ( 31 , 31 a) , in which the air branched off from the compressor ( 1 ) is connected via a control valve ( 30 , 30 a) conducted hot steam is mixed and then supplied as a cooling medium to the at least one gas turbine ( 3 , 5 ).

2. The method according to claim 1, characterized in that the gas turbine group consists of two gas turbines ( 3 , 5 ) and the compressed te air of the compressor ( 1 ) is removed at two locations, passed through a check valve ( 31 , 31 a) and in a mixing drum ( 32 , 32 a) each with a partial flow of hot gases passing through a control valve ( 30 , 30 a) is mixed and one of the two gas turbines ( 3 , 5 ) is fed as cooling medium.

3. The method for operating a power plant according to claim 1 or 2, characterized in that the hot steam from a steam drum ( 20 ) which is coupled to the tube bundle of an evaporator ( 18 ) of the waste heat boiler ( 15 ) via the control valve ( 30 , 30 a) is passed to the mixing drum ( 32 , 32 a).

4. The method according to claim 3, characterized in that the steam, which comes from the steam drum ( 20 ), additionally partially expanded steam from the steam turbine ( 16 ) is mixed.

5. The method for operating a power plant according to claim 1 or 2, characterized in that the hot steam, which is passed through the control valve ( 30 , 30 a) to the mixing drum ( 32 , 32 a), there with the compressed air of the compressor ( 1 ) mixed and then reaches as cooling medium to at least one gas turbine ( 3 , 5 ) from which at least one steam turbine ( 16 ) originates.

6. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that in addition to the part of the hot steam which is mixed with the compressed air of the compressor ( 1 ) in the mixing drum ( 32 , 32 a) and then the gas turbine is fed as a cooling medium , Part of the hot steam via a superheater ( 19 a), which is arranged in the waste heat boiler ( 15 ), is conducted and the combustion chamber ( 2 ) is fed downstream of the compressor ( 1 ).

7. The method according to any one of claims 1 to 6, characterized in that the method works with such a vapor pressure that a sufficiently large pressure is exerted on the check valve (s) ( 31 , 31 a) by the steam so that it are closed during operation and the cooling is purely steam cooling.

8. The method according to any one of claims 1 to 6, characterized in that the method works with such a vapor pressure that on the one or more check valve (s) ( 31 , 31 a) is exerted by the steam such a pressure that the or Check valve (s) ( 31 , 31 a) are open and the cooling of the at least one gas turbine ( 3 , 5 ) is a mixed cooling of compressed air and hot steam.