Da die Regelung des Betriebes von Gasturbinen (GT) bei variablem Rückdruck eine hohe Effizienz unter wechselnden Betriebsbedingungen aufweist, wurde beim Aufbau von Kombikraftwerken vorgeschlagen, den Rückdruck der GT im Auslegungsbetrieb aktiv zu erhöhen. Es wurde ein Konzept eines Kombikraftwerks mit hoher Rückdruck-Gasturbine vorgestellt, bei dem vor und nach dem Hauptoberzyklus jeweils ein Vorschubverdichter und eine Expansionsmaschine installiert werden, um den Abgasdruck der Gasturbine aufrechtzuerhalten und zu regulieren. Basierend auf den Anfangsparametern der F-Klasse Gasturbine wurden die Schlüsselparameter dieses Kombikraftwerks entworfen, und es wurden Fallstudien und Charakteristikanalysen für die Temperatur der rückgeführten Abgase (aufgeteilt in Kühlung auf Raumtemperatur und keine Kühlung), das Druckverhältnis des Hauptoberzyklus und den Rückdruck der Gasturbine durchgeführt. Die Analyse zeigt, dass die Effizienz des Kombikraftwerks bei Kühlung der rückgeführten Gase niedriger ist als ohne Kühlung; bei einem Rückdruck der Turbine von 0,30 MPa beträgt die Effizienz jeweils 58,07 % und 58,94 %, hauptsächlich aufgrund der höheren Austrittstemperatur des Hauptverdichters bei höheren Temperaturen der rückgeführten Gase, was zu geringeren Verlusten im Brennraum führt. Bei einem Gasturbinendruck von 0,30 MPa liegt das optimale Druckverhältnis des Kombikraftwerks bei 17,0, mit einer entsprechenden Kombizykluswirkungsgrad von 58,97 % und einer spezifischen Arbeit von 563,87 kJ/kg. Unter Berücksichtigung der spezifischen Arbeit wird ein Hauptdruckverhältnis von 15,4 empfohlen; bei einem Gasturbinendruck zwischen 0,03 und 0,35 MPa liegt die Effizienz des Kombikraftwerks bei Kühlung auf Raumtemperatur und ohne Kühlung jeweils im Bereich von 56,00 % bis 58,57 % bzw. 55,81 % bis 59,12 %, steigt zunächst an und nimmt dann ab; bei hohem Rückdruck sind die Effizienzschwankungen gering. Gleichzeitig wurde auf Basis praktischer Ingenieuranwendungen das Design eines einzelnen Abhitzekessels berücksichtigt, dessen thermische Eigenschaften und mögliche effiziente, flexible und kostengünstige Nutzung erneuerbarer Energien analysiert wurden, was einen neuen Systemansatz für moderne, flexible und effiziente Kombikraftwerke mit mehreren Energieträgern bietet.

Hoher Rückdruck;Gasturbine;Kombikraftwerk;Wirkungsgrad des Zyklus;Verdichter;Systemintegration und -optimierung