CH210658A - Verfahren zum Betrieb einer Gasturbinenanlage. - Google Patents

Description

  Verfahren     zum    Betrieb einer     Gastnrbinenanlage.            Gasturbinenanlagen,    die nach dem Gleich  druck- oder allenfalls auch nach dem Gleich  volumenverfahren arbeiten, benötigen einen  Brenner, durch welchen der Brennstoff (Gas,  Ö1, Kohlenstaub) dem Arbeitsgas zugeführt  wird. Die für eine richtige Verbrennung er  forderliche Gastemperatur ist aber immer zu  hoch für die     Turbinenbeschaufelung.    Eine  Kühlung der     Verbrennungsprodukte    ist daher  unerlässlich. Es ist schon vorgeschlagen wor  den, eine solche Kühlung durch Zumischen  von verhältnismässig kühler Luft zu bewerk  stelligen. Ein solches Verfahren bedingt aber  die Trennung des Luftstromes in zwei Teile.

    Der erste und meist kleinste Teil dient als  Verbrennungsluft und wird unmittelbar dem  Brenner zugeführt. Der andere und grössere  Teil wird in einem dem Brenner nachge  schalteten Mischraum den Verbrennungsgasen  zugemischt. Das Gemisch hat dann eine für  die Rohrleitung und die Turbine noch zu  lässige Temperatur.  



  Es ist ferner bekannt, den Widerstand,  welchen die Brennluft im Brennraum zu über-    winden hat, durch einen besonderen Kom  pressor, oder durch eine eigene Zusatzstufe  am Kompressor zu erzeugen. Die vorliegende  Erfindung bezweckt nun, einen eigenen Kom  pressor für die Brennluft zu vermeiden. Um  dieses zu erreichen, werden erfindungsgemäss  nach gemeinsamer Förderung in einem Ge  bläse Verbrennungsluft und Kühlluft getrennt  geführt, wobei der Druckabfall der Verbren  nungsluft durch einen künstlich erzeugten,  äquivalenten Druckabfall der Kühlluft auf  recht erhalten wird.

   Ausser dem Druckabfall im  Brennraum können zusätzliche Druckabfälle  der Brennluft auf folgende Weise entstehen:  1. dadurch, dass zur     Zerstäubung    des Brenn  stoffes und seiner guten Mischung mit der  Verbrennungsluft eine erhebliche Luftge  schwindigkeit nötig ist;  2. dadurch, dass vor den Brenner Vor  wärmer zur Erhitzung der Verbrennungsluft  geschaltet werden, und  3. dadurch, dass im Falle von Staubfeue  rungen die Verbrennungsluft durch die Mühle  geleitet wird.

        Da es zweckmässig erscheint, den Druck  unterschied zwischen beiden Luftmengen auf  möglichst einfachem Wege zu erzeugen, kann  in der     Kühlluftleitung    ein Drosselorgan ein  geschaltet werden, welches die Funktion eines       Druckminderers    für die     betreffenden    Luft  mengen übernimmt. Das Drosselorgan kann  als eine einfache Verengung der Luftleitung  ausgebildet werden; für gewisse Anlagen wird  es zweckmässig sein, ein regelbares Drossel  organ vorzusehen (Schieber, Drosselklappe,  Ventil). Es wird im letzteren Falle auch  zweckmässig sein, das Drosselorgan in Ab  hängigkeit von der Belastung zu steuern,  damit z. B. Geschwindigkeit und Menge der  Verbrennungsluft immer genau der Brenn  stoffmenge angepasst werden.

   In den meisten       Gasturbinenanlagen    ist zwischen Gebläse und  Brennraum ein Lufterhitzer eingeschaltet. Ein  solcher Apparat ist zur     Erhaltung    einer guten  Gesamtwirtschaftlichkeit meist mit einem ver  hältnismässig grossen Druckverlust behaftet.  Mit Vorteil wird man gerade diesen Druck  verlust gewissermassen nutzbringend für die  Drosselung der Kühlluft verwenden, indem  man zum Beispiel die Kühlluft durch den Er  hitzer leitet und die Verbrennungsluft uri  erhitzt lässt, oder durch Verwendung von zwei  Erhitzern, einen mit grossem Widerstand für  die Kühlluft, den andern mit kleinerem Wider  stand für die Verbrennungsluft.

   Mit einer  solchen Anordnung kann auch noch die Ver  wendung eines festen oder regelbaren     Drossel-          organes    verbunden werden.  



  Die beiliegende schematische     Zeichnung     zeigt Beispiele, wie das Verfahren gemäss der  Erfindung sich durchführen lässt.  



  In     Fig.    1 stellt 1 die     Gasturbine    dar,  welche das Gebläse 2 antreibt. Die Luft wird  dem Brenner 3 und dem     Mischraum    4 in  zwei getrennten Strömen     zugeführt,    indem  die Verbrennungsluft durch die Leitung 5 und  die Kühlluft durch die Leitung 6 geleitet  werden. Letztere ist mit einem Drosselorgan 7  versehen zwecks Herabsetzung des Druckes  im Raum 4.

   Gegebenenfalls erhalten nach       Fig.    2 die Leitungen 5 und 6 Lufterhitzer 8  und 9; ihre Widerstände werden derart ge-    wählt, dass der gewünschte Druckunterschied  ohne besondere Drosselung     entsteht.    Es kann  auch ein gemeinsamer Erhitzer in der gemein  samen Luftleitung 10 unter     Verwendung    des       Drosselorganes    7 vorhanden sein.  



  In     Fig.    3 ist ein Teil einer Gasturbinen  anlage dargestellt, die nach dem Wärme  druckverfahren arbeitet. Die Luft wird aus  dem konstanten Volumen 11 durch eine Lei  tung 12 einem Umlaufgebläse 13 zugeführt.  Nach dein     Gebläse    werden wie in     Fig.    1       Verbrennungsluft    und Kühlluft getrennt dem  Brenner 3 und Mischraum 4 durch die Lei  tungen 5 und 6 zugeführt. Die Gase strömen       darin    durch eine Leitung 15 dem konstanten  Volumen 11 wieder zu.

   Gegebenenfalls wird  ein Lufterhitzer in der Leitung 6     eingesehal-          tet,    oder es  -erden zwei Lufterhitzer für die  getrennte Erwärmung der     Verbrennungs-    und       Kühlluftrnengen    in den Leitungen 5 und 6       eingesehaltet        (Fig.    4).  



  Der künstlich erzeugte Druckabfall der  Kühlluft wird nur) nutzbringend verwendet,  indem entweder die Kühlluft durch einen  Apparat geführt wird, der einem in der An  lage selber oder anderswo nutzbringenden  Zweck dient und mit einem Druckabfall be  haftet ist, oder indem der Druckabfall un  mittelbar zur Erzeugung mechanischer Arbeit,  zum Beispiel in mindestens einem Expansions  rad,     herangezogen    wird. Dieses Expansions  rad kann für der) Antrieb von Hilfsbetrieben  sorgen, oder unmittelbar einen Teil der Ver  brennungsturbine bilden. Als Apparat, wel  cher mit Druckabfall behaftet ist und zugleich  für die Anlage von Nutzen ist, kommt, wie  oben beschrieben, insbesondere ein Wärme  austauscher in Frage.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH: Verfahren zunr Betrieb einer Gasturbinen anlage, bei der zur Herabsetzung der Tempera tur in der Turbine der) Verbrennungsgasen Kühlluft zugemischt wird, dadurch gekenn zeichnet, dass nach gemeinsamer Förderung in einem Gebläse Verbrennungsluft und Kühl luft getrennt geführt werden, und dass der Druckabfall der Verbrennungsluft durch einen künstlich erzeugten, äquivalenten Druckabfall der Kühlluft aufrecht erhalten wird. UNTERANSPRüCHE: 1.

   Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Herabsetzung des Kühlluftdruckes durch Einbau einer Ver engung in die Kühlluftleitung erreicht wird. 2. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Herabsetzung des Kühlluftdruckes durch Einbau eines steuer baren Drosselorganes in der Kühlluftleitung erreicht wird. 3. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Herabsetzung des Kühlluftdruckes durch den Strömungs widerstand in einem in der Kühlluftleitung eingeschalteten Lufterhitzer erreicht wird. 4.

   Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass in der Kühlluft- und in der Verbrennungsluftleitung je ein Luft erhitzer eingeschaltet wird, deren Strö- rnungswiderstände so gewählt werden, dass die gewünschte Herabsetzung des Kühl luftdruckes erreicht wird. 5. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der künstlich erzeugte Druckabfall der Kühlluft nutzbringend ver wertet wird. . Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der künstlich erzeugte Druckabfall der Kühlluft in mindestens einem Expansionsrad zur Erzeugung mecha nischer Arbeit verwendet wird. .

   Verfahren nach Patentansprucb und Unter anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Expansionsrad in die Verbrennungs turbine verlegt wird.