Lehr- und Versuchskraftwerk - K

Integrierter Gas- und Dampfprozess  mit Wasserrückgewinnung

Gasturbine © André Wirsig Gasturbine © André Wirsig
Gasturbine

© André Wirsig

Die Anlage demonstriert einen integrierten Gas-Dampf-(GiD)-Kraftwerksprozess in halboffener Ausführung, das heißt mit Rückgewinnung des eingesetzten Prozesswassers. Damit kann im Gegensatz zum GuD-Prozess (kombinierter Gas-Dampfprozess) auch bei geringer Nutzwärmeabgabe die gewünschte Elektroenergie generiert werden, indem die nichtbenötigte Abwärme regenerativ in Form von Dampf in die Gasturbine zurückgeführt wird. So wird im Teillastbetrieb (hinsichtlich der Nutzwärmeabgabe) bei voller mechanischer Leistung Brennstoff gespart, die Wirtschaftlichkeit gesteigert und Wärmeabgabe in die Umwelt verringert.

Prozessschema ZET-K © Karl Hoffmann Prozessschema ZET-K © Karl Hoffmann
Prozessschema ZET-K

© Karl Hoffmann

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Untersuchungen im Kraftwerk
  • Performance des Kraftwerksprozesses
  • Dampfinjektion für hohe Dampfmasseströme (optimale Position, optimale Dampfparameter, Mischung mit Rauchgasen)
  • Einfluss auf Strömung, Kühlung, Verhalten und Lebensdauer der Turbine
  • Einfluss auf Verhalten und Leistung des Verdichters
  • Wasseraufbereitung (Verfahren, Betrieb bei erhöhten Temperaturen)
Senkey-Diagramm © Karl Hoffmann Senkey-Diagramm © Karl Hoffmann

Energieflussdiagramm des GiD-Prozesses

Senkey-Diagramm

Energieflussdiagramm des GiD-Prozesses © Karl Hoffmann

Das Versuchskraftwerk wird betreut von der
Professur für Thermische Energiemaschinen und -anlagen

Parameter der Gasturbine

Die Gasturbine vom Typ GPB06plus ist das Herzstück der Anlage.

Bauteile Gasturbinenanlage © Kawasaki Europe GmbH Bauteile Gasturbinenanlage © Kawasaki Europe GmbH
Bauteile Gasturbinenanlage

© Kawasaki Europe GmbH

Technische Daten:

  • Elektrische Leistung Pel=650 kW
  • Druckverhältnis Π=9
  • Turbineneintrittstemperatur tinlet=910°C
  • Turbinenaustrittstemperatur toutlet=480°C
  • Verdichtermassestrom mVerdichter=5kg/s
  • Zweistufiger Radialverdichter
  • Erdgasbefeuerte Silobrennkammer mit Dampfinjektionseinrichtung
  • Dreistufige ungekühlte Axialturbine
  • Dampfinjektion zur NoX Reduzierung (mD_NoX=0,3t/h)
  • Dampfinjektion zur Wirkungsgradsteigerung (mD=1,7t/h)

Inbetriebnahmen:

  • 30. April 2011, 12:13 Uhr: erste Zündung, Bypassbetrieb
  • 18. Mai 2011, 16:45 Uhr: erste Netzschaltung, Bypassbetrieb
  • 29. Juni 2011: Nachweis der Leistungsdaten und Verbräuche im Betrieb ohne Dampfeindüsung
  • 21. Februar 2012: erster Test der Dampfeindüsung in die Turbine mit überhitztem Dampf
  • 17.-19. April 2012: 48h-Dauerbetrieb mit Sattdampf, Abnahmefahrt mit PLUS-Dampfeindüsung
  • 20. April 2012: Übernahme der Turbine, Betrieb durch TU Dresden
Gasturbine und Schnittmodell © Guntram Buchheim Gasturbine und Schnittmodell © Guntram Buchheim
Gasturbine und Schnittmodell

© Guntram Buchheim

Parameter des Abhitzekessels

Der mehrteilige Abhitzekessel nutzt die Abwärme der Gasturbine. Er ist für den Betrieb mit unterschiedlicher Rauchgaszusammensetzung ausgelegt und verfügt über einen zusätzlichen gasbefeuerten Überhitzer und einen Brenner zur Simulation von Fremdwärmeeintrag. In seiner letzten Stufe besteht die Möglichkeit, Wasser aus dem Rauchgas auszukondensieren und somit für den Kreislauf zurückzugewinnen.

Technische Daten:

  • Dampfdruck pDampf=24bar(ü)
  • Frischdampftemperatur tDampf=230°C-340°C
  • Separater Überhitzer mit 180kW Feuerungsleistung
  • Zusatzfeuerung mit 800kW Leistung
  • Wärmeauskopplung Fernwärme (130°C-85°C)
  • Wärmeauskopplung Heizwärme (80°C-60°C)
  • Rauchgaskondensator
Abhitzkessel Keim-Kesselbau © ZET/TU Dresden Abhitzkessel Keim-Kesselbau © ZET/TU Dresden

Ansicht Kessel

Abhitzkessel Keim-Kesselbau

Ansicht Kessel © ZET/TU Dresden

Inbetriebnahmen:

  • 15. November 2011: erste Zündung des Heißgaserzeugers mit Dampfproduktion bis Maximaldruck
  • 29. November 2011: Inbetriebnahme des Dampfkreislaufs (Kessel, Dampfreduzierung, Heizkondensator, Wärmespeiche) und Ausblasen der Dampfleitung bis zur Gasturbine
  • 30. November 2011: Inbetriebsetzung des Probenahmesystems des Dampfkreislaus der Fa.Dr.Leye
  • 13. Dezember 2011: erste Dampferzeugung mittels Gasturbine und Fernwärmeauskopplung zur DREWAG
  • 10. Februar 2012: Übernahme des Kessels, Betrieb durch TUD
ZET-K-Abhitzkessel © Keim-Kesselbau ZET-K-Abhitzkessel © Keim-Kesselbau

Schema Kessel

ZET-K-Abhitzkessel

Schema Kessel © Keim-Kesselbau

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Susanne Lindner
Letzte Änderung: 27.09.2017