Institut für Energietechnik, Professur Kraftwerkstechnik. Energietechnik. Gasturbinenprozess, Kombinationsprozesse

Transkript

1 Institut für Energietechnik, Professur Kraftwerkstechnik Energietechnik Gasturbinenprozess, Kombinationsprozesse

2 Dr.-Ing. Marco Klemm Professur Verbrennung, Wärme- und Stoffübertragung Folie 2 von 36

3 Dr.-Ing. Marco Klemm Professur Verbrennung, Wärme- und Stoffübertragung Folie 3 von 36

4 Dr.-Ing. Marco Klemm Professur Verbrennung, Wärme- und Stoffübertragung Folie 4 von 36

5 Dr.-Ing. Marco Klemm Professur Verbrennung, Wärme- und Stoffübertragung Folie 5 von 36

6 Verdichter (Kompressor) saugt Luft an, verdichtet sie und führt sie der Brennkammer zu. dort wird eingespritzter Brennstoff unter nahezu konstantem Druck verbrannt es entstehen Verbrennungsgase mit einer Temperatur von bis zu 1500 C die heißen Verbrennungsgase strömen mit hoher Geschwindigkeit in die Turbine Turbine wird durch Verbrennungsgase in Drehung versetzt (Strömungsenergie mech. Energie) ein Teil der mech. Energie dient Antrieb des Verdichters, Rest ist nutzbare Energie (Stromerz.) Dr.-Ing. Marco Klemm Professur Verbrennung, Wärme- und Stoffübertragung Folie 6 von 36

7 Dr.-Ing. Marco Klemm Professur Verbrennung, Wärme- und Stoffübertragung Folie 7 von 36 Energietechnik Wirkungsgrad des idealen Joule-Prozesses κ κ κ κ η = = p p p p th [Strauß, K.]

8 1930er und 1940er Jahre Entwicklung der Gasturbine zur Serienreife (Fa. BBC) 1897 erfunden von Franz Stolze in Berlin Dr.-Ing. Marco Klemm Professur Verbrennung, Wärme- und Stoffübertragung Folie 8 von 36

9 Dr.-Ing. Marco Klemm Professur Verbrennung, Wärme- und Stoffübertragung Folie 9 von 36

10 Dr.-Ing. Marco Klemm Professur Verbrennung, Wärme- und Stoffübertragung Folie 10 von 36

11 [Siemens AG] Dr.-Ing. Marco Klemm Professur Verbrennung, Wärme- und Stoffübertragung Folie 11 von 36

12 Dr.-Ing. Marco Klemm Professur Verbrennung, Wärme- und Stoffübertragung Folie 12 von 36

13 - Möglichkeiten zur Wirkungsgradsteigerung - Dr.-Ing. Marco Klemm Professur Verbrennung, Wärme- und Stoffübertragung Folie 13 von 36

14 Zwischenkühlung: Abkühlung zwischen einzelnen Verdichterstufen senkt die Verdichterarbeit w Verdichter =v ein (p 2 p 1 ) v ein =f(t) Dr.-Ing. Marco Klemm Professur Verbrennung, Wärme- und Stoffübertragung Folie 14 von 36

15 Zwischenerhitzung (Zwischenüberhitzung) Dr.-Ing. Marco Klemm Professur Verbrennung, Wärme- und Stoffübertragung Folie 15 von 36

16 Gasturbine GT 26 mit Zwischenerhitzung [ Dr.-Ing. Marco Klemm Professur Verbrennung, Wärme- und Stoffübertragung Folie 16 von 36

17 Gasturbinenprozess mit inneren Wärmeaustausch Merke: Nur die Verdichtete Luft darf vorgewärmt werden, die un- oder teilverdichtete Luft ist statt dessen zu kühlen (siehe Zwischenkühlung) da: w Verdichter = v ein (p 2 p 1 ) Dr.-Ing. Marco Klemm Professur Verbrennung, Wärme- und Stoffübertragung Folie 17 von 36

18 Problem: nur für kleine Verdichtungsverhältnisse effektiv (z.b. Mikroturbinen) Dr.-Ing. Marco Klemm Professur Verbrennung, Wärme- und Stoffübertragung Folie 18 von 36

19 Mikroturbine mit inneren Wärmeaustausch Dr.-Ing. Marco Klemm Professur Verbrennung, Wärme- und Stoffübertragung Folie 19 von 36

20 - Kombinationskraftwerke - Dr.-Ing. Marco Klemm Professur Verbrennung, Wärme- und Stoffübertragung Folie 20 von 36

21 Dr.-Ing. Marco Klemm Professur Verbrennung, Wärme- und Stoffübertragung Folie 21 von 36

22 Nutzung der Gasturbinenabwärme in GUD-Anlage Dr.-Ing. Marco Klemm Professur Verbrennung, Wärme- und Stoffübertragung Folie 22 von 36

23 [ Dr.-Ing. Marco Klemm Professur Verbrennung, Wärme- und Stoffübertragung Folie 23 von 36

24 Dr.-Ing. Marco Klemm Professur Verbrennung, Wärme- und Stoffübertragung Folie 24 von 36

25 Dr.-Ing. Marco Klemm Professur Verbrennung, Wärme- und Stoffübertragung Folie 25 von 36

26 Dr.-Ing. Marco Klemm Professur Verbrennung, Wärme- und Stoffübertragung Folie 26 von 36

27 Abhitzekessel: geringe Grädigkeit (Temperaturdifferenz zwischen Rauchgas und Wasser/Dampf) geringer Druckverlust niedertemperaturkorrosionsfest beständig gegen hohe Temperaturgradienten Aufbau aus dünnen Rippenrohren Dr.-Ing. Marco Klemm Professur Verbrennung, Wärme- und Stoffübertragung Folie 27 von 36

28 Eindruckprozess Dr.-Ing. Marco Klemm Professur Verbrennung, Wärme- und Stoffübertragung Folie 28 von 36

29 Zweidruckprozess Dr.-Ing. Marco Klemm Professur Verbrennung, Wärme- und Stoffübertragung Folie 29 von 36

30 Wärmeabgabe der GT und Wärmeaufnahme des Abhitzekessels Dr.-Ing. Marco Klemm Professur Verbrennung, Wärme- und Stoffübertragung Folie 30 von 36

31 Dr.-Ing. Marco Klemm Professur Verbrennung, Wärme- und Stoffübertragung Folie 31 von 36

32 GuD-Kraftwerk mit Zusatzfeuerung Dr.-Ing. Marco Klemm Professur Verbrennung, Wärme- und Stoffübertragung Folie 32 von 36

33 Zusatzfeuerung Dr.-Ing. Marco Klemm Professur Verbrennung, Wärme- und Stoffübertragung Folie 33 von 36

34 Dr.-Ing. Marco Klemm Professur Verbrennung, Wärme- und Stoffübertragung Folie 34 von 36

35 Dr.-Ing. Marco Klemm Professur Verbrennung, Wärme- und Stoffübertragung Folie 35 von 36

36 Kalium-Wasser- Dampfkraftprozess Dr.-Ing. Marco Klemm Professur Verbrennung, Wärme- und Stoffübertragung Folie 36 von 36