CH225035A - Gas turbine plant. - Google Patents

Gas turbine plant.

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CH225035A
CH225035A CH225035DA CH225035A CH 225035 A CH225035 A CH 225035A CH 225035D A CH225035D A CH 225035DA CH 225035 A CH225035 A CH 225035A
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CH
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gas
burner
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gas turbine
heater
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German (de)
Inventor
Aktiengesellschaft Gebr Sulzer
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Sulzer Ag
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02CGAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C1/00Gas-turbine plants characterised by the use of hot gases or unheated pressurised gases, as the working fluid
    • F02C1/04Gas-turbine plants characterised by the use of hot gases or unheated pressurised gases, as the working fluid the working fluid being heated indirectly
    • F02C1/08Semi-closed cycles
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02CGAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C6/00Plural gas-turbine plants; Combinations of gas-turbine plants with other apparatus; Adaptations of gas-turbine plants for special use
    • F02C6/003Gas-turbine plants with heaters between turbine stages

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Air Supply (AREA)

Description

  

      GasturbInenanlage.       Die Erfindung bezieht sich auf eine Gas  turbinenanlage, in welcher die Abgase eines       befeuerten,    mit     Wärmeaustauschflächen    ar  beitenden     Gaserhitzers    eine Turbine     beauf-          schla;gen.    Die     Wärmeaustauschflächen    eines  Gaserhitzers werden auf der Seite der Ver  brennungsgase durch bei der Verbrennung  entstehende Asche und andere     feste    oder       flüssige    Rückstände im Laufe des Betriebes  zunehmend verschmutzt.

   Der Wärmedurch  gang durch die     Wärmeaustauschflächen    wird  durch diese     Verschmutzung    wesentlich     ver-          mindert.    Wird die Austauschfläche so be  messen, dass sie im reinen Zustand     genüg,          um,die        verlangte        Wärmemenge    von den Ver  brennungsgasen an das zu erhitzende Gas  überzuführen, so wird mit     zunehmender     Verschmutzung das zu beheizende Gas  zu kühl     bezw.    die Abgase zu heiss den Er  hitzer verlassen.

       Bemisst    man den Gaserhitzer  umgekehrt     s.o,    dass er noch bei einer :gewissen  Verschmutzung der     Wärmeaustauschflächen     genügend Wärme überträgt, so werden zu       Beginn,    bei     geringerer    Verschmutzung die    Heizgase zu kühl     bezw.    die zu erhitzenden  Gase zu heiss austreten. Um die in diesem  zweiten Fall eintretenden Nachteile zu ver  hüten, wird gemäss der Erfindung in der vom  Erhitzer zur Turbine führenden     Abgasleitung     ein Brenner angeordnet.

   Man hat es dann     in     der Hand, mit Hilfe des Brenners den infolge       wachsender    Verschmutzung der Austausch  flächen sich     verändernden    Zustand der Ab  gase vor dem Eintritt in die Turbine auszu  gleichen.

   Es ist dann möglich, am Anfang  des Betriebes die Abgase des Erhitzers so zu       erwärmen,    dass sie mit dem gleichen Zustand  in die Turbine strömen wie bei stärkerer Ver  schmutzung nach längerer     Betriebszeit.    Wei  ter kann noch die     Leistung    des Brenners des       Gaserhitzers    nach Massgabe des Zustandes des       erhitzten    Gases eingestellt werden.     Damit     kann auch der Zustand der erhitzten Gase  während     einer    längeren Betriebszeit aus  geglichen, werden.  



  Es empfiehlt sich, mit der     Veränderung     der Belastung auch den Gaszustand innerhalb  gewisser Grenzen zu verändern; dabei soll      jedoch bei ein und demselben     Belastungsgrad     der     Zustand    trotz der Verschmutzung der       Wärmeaustauschflächen    der gleiche bleiben.  Die Leistung des in der Abgasleitung an  geordneten Brenners kann zum     Beispiel    in  Abhängigkeit von der Temperatur oder von  der Temperatur und vom Druck der     Abgase          eingestellt    werden.

   Zweckmässig wird die     Lei-          stung    des in der Abgasleitung     angeordneten     Brenners so     einsgestellt,    dass die     Temperatur     der Abgase am Eintritt in die Turbine mit  abnehmendem Druck sinkt und mit zu  nehmendem     Druck    steigt. Die schon     erwähnte          Einstellung        des        Brenners    im Gaserhitzer  kann in Abhängigkeit von der Temperatur  des erhitzten     Gases    so erfolgen, dass diese  Temperatur unveränderlich bleibt.  



  Ein Beispiel des     Erfindungsgegenstandes          ist        nachstehend    an Hand der     Zeichnung    näher       erläutert.        Fig.    1     stellt    eine Gasturbinen  anlage nach der Erfindung dar,     Fig.    2     zeigt     die     in    der Anlage nach     Fig.    1     verwendete          Brennerregelung.     



  Das Arbeitsmittel, von dem ein Teil in  einem     Kreislauf    umströmt, wird vom Ver  dichter 1     (Fig.    1) in     verdichtetem    Zustand in  den     Rekuperator    2 geführt. Aus     diesem    ge  langt ein Teil     in    den     befeuerten,    mit     Wärme-          austauschflächen        arbeitenden        Gaserhitzer    3,

         um    anschliessend als erhitztes Gas in die  Turbine 5     weiterzuströmen.    Das aus der  Turbine     abströmende        Arbeitsmittel        gelangt          schliesslich    durch den     Rekuperator    2     und    über  den Kühler 7 wieder in den Verdichter 1 zu  rück.

   Aus dem     beschriebenen    Kreislauf wird  ein Teil des     Arbeitsmittels    abgezweigt und       durch    die Leitung 4 zum Brenner 25 des       Gaserhitzers    3 geleitet,     aus    welchem die     Ab-          gase    durch die Leitung 13 in die Turbine 6  gelangen und     schliesslich        ins        Freie    abströmen.  



       Zum    Ersatz des dem Kreislauf entzogenen       Arbeitsmittels    wird durch den Verdichter 8  Luft     angesaugt    und in verdichtetem Zustand  im     Rekuperator    2 dem Kreislauf beigemischt.

    Um die Menge dieser     Ersatzluft    einzustellen,  kann eine     grössere    oder     kleinere    Menge     durch     die     mittels        des        Organes    10 einstellbare Um-         gehungsleitung    9 wieder     in    die     Saugleitung          des        Verdichters        zurückgeführt    werden.  



  Die Turbine 5     treibt    den Hauptverdich  ter 1 und den     Vorverdichter    8,     während    die  Turbine 6 den     Stromerzeuger    12     antreibt,    der  die     Leistung    auf ein     nicht        gezeichnetes    Netz  abgibt. Der     Anlassmotor    11     dient    zum In  betriebsetzen der Anlage.  



       In    der     Leitung    13     ist    ein Brenner 14 an  geordnet, mit     dessen    Hilfe die Temperatur  der Abgase erhöht werden kann. Das Regel  organ 15 in der     Brennstoffzufuhrleitung     stellt die Menge des     Brennstoffes    und     damit     die     Brennerleistung    nach     Massgabe    des     Tem-          peraturfühlers    17     und    des     Druckfühlers    20  ein.

       Der    dem Brenner 25     des    Erhitzers 3 zu  geführte Brennstoff wird durch das     Regel-          organ    26     nach        Massgabe    des Temperaturfüh  lers 27 und des     Druckfühlens    28     eingestellt.     Durch die     beschriebene        Einstellung        kann     nicht nur der     Zustand    des     Abgases,

      sondern  auch der     Zustand    des     erhitzten    Gases in einer       Weise        ausgeglichen        werden,    dass die während  einer     längeren.        Betriebszeit    zunehmende Ver  schmutzung der     Wärmeaustauschflächen    im  Gaserhitzer auf den Betrieb der     Anlage          keinen        Einfluss@    ausüben kann.  



  Die     Regelorgane    15 und 26     (Fig.    1) sind  gleich ausgebildet.     Jedes    Regelorgan ist       durch        einen    Hebel 23     (Fig.    2) mit dem Tem  peraturfühler 17 und dem     Druckfühler    20 in       Verbindung.        Der    Temperaturfühler 17 besitzt       einen    in der     Abgasleitung    13     angeordneten          Behälter    16, welcher     mit    einem     Mittel    ge  füllt ist,

       dessen        Druck        um.    so höher ist, je  grösser die     Temperatur        ist.    Dieser Druck       wird    über den Kolben 18, der Feder 19 ent  gegenwirkend auf den     Hebel    23     übertragen.     Durch den Druckfühler 20 wird der Druck  der     Abgase    über den     Kolben    21 der Feder 22       entgegen        ebenso    auf den Hebel 23     übertragen.     



  Die     Leistung    des in der     Abgasleitung    13  angeordneten Brenners kann so     eingestellt     werden,     dass    die     Temperatur    der Abgase am  Eintritt     in    die Turbine 6 ,einen für jeden     Be-          lastungsgrad    bestimmt     zugeordneten    Wert       aufweist.    Trotz zunehmender Verschmutzung  im     Laufe    des Betriebes bleibt     dann    die Tem-           peratur    für jeden einzelnen Belastungsgrad  über eine     längere    Betriebszeit unverändert.

    Der Brenner 25 im Gaserhitzer 3 kann so ein  gestellt werden, dass die     Temperatur    der Gase  am Eintritt in die Turbine 5 unverändert       bleibt.     



  Anstatt eines einzigen Brenners können  auch deren mehrere in die Leitung oder in  den Erhitzer eingesetzt sein, von denen alle  oder nur ein Teil geregelt werden. Zur Rege  lung der Brenner können auch andere als die       beschriebenen    Vorrichtungen verwendet wer  den, so können zum Beispiel die Druck- und  die Temperaturempfänger in der vom Er  hitzer zur     Nutzleistungsturbine    führenden  Leitung vor dem Brenner angeordnet sein. Es  ist auch möglich, -die Einstellung der den  Brennern einerseits im Gaserhitzer und  anderseits in der     Abgasleitung    zugeführten  Brennstoffmenge zu verkoppeln und gemein  sam in Abhängigkeit von ein und denselben  Impulsen     vorzunehmen.  



      Gas turbine plant. The invention relates to a gas turbine system in which the exhaust gases from a fired gas heater working with heat exchange surfaces act on a turbine. On the side of the combustion gases, the heat exchange surfaces of a gas heater are increasingly contaminated by ashes and other solid or liquid residues produced during combustion.

   The heat transfer through the heat exchange surfaces is significantly reduced by this contamination. If the exchange area is measured so that it is sufficient in its pure state to transfer the required amount of heat from the combustion gases to the gas to be heated, the gas to be heated becomes too cool or too cool with increasing pollution. the exhaust gases leave the heater too hot.

       Conversely, if you measure the gas heater, see above, that it still transfers enough heat with a certain degree of soiling of the heat exchange surfaces, then at the beginning, with less soiling, the heating gases are too cool or too cool. the gases to be heated emerge too hot. In order to prevent the disadvantages occurring in this second case, a burner is arranged according to the invention in the exhaust pipe leading from the heater to the turbine.

   You then have it in hand, with the help of the burner to equalize the changing state of the exhaust gases before entering the turbine as a result of increasing pollution of the exchange surfaces.

   It is then possible to heat the exhaust gases from the heater at the beginning of operation so that they flow into the turbine in the same condition as when they are heavily contaminated after a long period of operation. Wei ter can still be set the power of the burner of the gas heater in accordance with the state of the heated gas. This means that the state of the heated gases can also be compensated for over a longer period of operation.



  It is advisable to change the gas state within certain limits as the load changes; In this case, however, the condition should remain the same despite the contamination of the heat exchange surfaces with one and the same degree of stress. The output of the burner arranged in the exhaust pipe can be adjusted, for example, as a function of the temperature or of the temperature and pressure of the exhaust gases.

   The output of the burner arranged in the exhaust line is expediently adjusted in such a way that the temperature of the exhaust gases at the inlet to the turbine decreases with decreasing pressure and increases with increasing pressure. The already mentioned setting of the burner in the gas heater can take place depending on the temperature of the heated gas so that this temperature remains unchanged.



  An example of the subject matter of the invention is explained in more detail below with reference to the drawing. Fig. 1 shows a gas turbine system according to the invention, Fig. 2 shows the burner control used in the system of FIG.



  The working fluid, of which a part flows around in a circuit, is fed into the recuperator 2 in a compressed state by the Ver 1 (Fig. 1). From this a part reaches the fired gas heater 3, which works with heat exchange surfaces,

         in order to then flow further into the turbine 5 as heated gas. The working medium flowing out of the turbine finally returns to the compressor 1 through the recuperator 2 and via the cooler 7.

   A part of the working medium is branched off from the circuit described and passed through the line 4 to the burner 25 of the gas heater 3, from which the exhaust gases pass through the line 13 into the turbine 6 and finally flow out into the open.



       To replace the working medium withdrawn from the circuit, air is sucked in by the compressor 8 and, in a compressed state, is added to the circuit in the recuperator 2.

    In order to adjust the amount of this replacement air, a larger or smaller amount can be fed back into the suction line of the compressor through the bypass line 9 which can be adjusted by means of the element 10.



  The turbine 5 drives the main compressor 1 and the supercharger 8, while the turbine 6 drives the power generator 12, which delivers the power to a network, not shown. The starter motor 11 is used to put the system into operation.



       In line 13, a burner 14 is arranged, with the help of which the temperature of the exhaust gases can be increased. The control element 15 in the fuel supply line adjusts the amount of fuel and thus the burner output in accordance with the temperature sensor 17 and the pressure sensor 20.

       The fuel fed to the burner 25 of the heater 3 is set by the control element 26 in accordance with the temperature sensor 27 and the pressure sensor 28. With the setting described, not only the condition of the exhaust gas,

      but also the state of the heated gas can be balanced in such a way that the during a prolonged period. Operating time increasing contamination of the heat exchange surfaces in the gas heater cannot have any influence on the operation of the system.



  The regulating elements 15 and 26 (FIG. 1) are of identical design. Each control element is through a lever 23 (Fig. 2) with the Tem perature sensor 17 and the pressure sensor 20 in connection. The temperature sensor 17 has a container 16 arranged in the exhaust pipe 13, which is filled with an agent,

       its pressure around. the higher the temperature, the higher it is. This pressure is transmitted to the lever 23 via the piston 18 and the spring 19 in a counteracting manner. By means of the pressure sensor 20, the pressure of the exhaust gases is also transmitted to the lever 23 via the piston 21 in the opposite direction to the spring 22.



  The output of the burner arranged in the exhaust gas line 13 can be adjusted in such a way that the temperature of the exhaust gases at the inlet into the turbine 6 has a value that is assigned to each degree of load. In spite of increasing soiling in the course of operation, the temperature for each individual degree of exposure then remains unchanged over a longer period of operation.

    The burner 25 in the gas heater 3 can be set so that the temperature of the gases at the entrance to the turbine 5 remains unchanged.



  Instead of a single burner, several can be used in the line or in the heater, all or only some of which are controlled. Devices other than those described can also be used to regulate the burners, for example the pressure and temperature receivers can be arranged in front of the burner in the line leading from the heater to the power turbine. It is also possible to couple the setting of the fuel quantity supplied to the burners on the one hand in the gas heater and on the other hand in the exhaust line and to undertake jointly sam depending on one and the same pulses.

 

Claims (1)

<B>PATENTANSPRUCH:</B> Gasturbinenanlage, in welcher die Abgase eines befeuerten, mit Wärmeaus.tauschflächen arbeitenden Gaserhitzers eine Turbine beauf- schlagen, dadurch gekennzeichnet, dass in der vom Erhitzer zur Turbine führenden Abgas leitung ein Brenner angeordnet ist, mit dessen Hilfe der infolge wachsender Verschmutzung der Austauschflächen sich verändernde Zu stand der Abgase vor dem Eintritt in die Turbine ausgeglichen wird. <B> PATENT CLAIM: </B> Gas turbine system in which the exhaust gases from a fired gas heater working with heat exchange surfaces act on a turbine, characterized in that a burner is arranged in the exhaust gas line leading from the heater to the turbine Help the changing as a result of increasing pollution of the exchange surfaces to stand the exhaust gases is compensated for before entering the turbine. UNTERANSPRÜCHE 1. Gasturbinenanlage nach Patentan spruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Lei- stung des Brenners des Gaserhitzers nach Massgabe des Zustandes des erhitzten Gases eingestellt wird. SUBClaims 1. Gas turbine plant according to patent claim, characterized in that the output of the burner of the gas heater is adjusted in accordance with the state of the heated gas. 2. Gasturbinenanlage nach' Patentan spruch, :dadurch gekennzeichnet, dass die Lei stung des Brenners in -der Abgasleitung in Abhängigkeit von der Temperatur der Ab gase eingestellt wird. 3. Gasturbinenanlage nach Unteranspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Leistung des Brenners in, der Abgasleitung zusätzlich in Abhängigkeit vom Druck der Abgase ein gestellt wird. 2. Gas turbine system according to patent claim, characterized in that the performance of the burner in the exhaust line is adjusted as a function of the temperature of the gases from. 3. Gas turbine system according to dependent claim 2, characterized in that the power of the burner in the exhaust line is additionally set depending on the pressure of the exhaust gases. 4. Gasturbinenanlage nach den Unteran sprüchen. 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Leistung des Brenners in der Abgas leitung so eingestellt wird, dass die Tempera tur der Abgase am Eintritt in die Turbine mit abnehmendem Druck sinkt und mit zu nehmendem Druck steigt. 5. Gasturbinenanlage nach Unteranspruch 1, dadurch ,gekennzeichnet, .dass die Leistung des Brenners des Gaserhitzers in Abhängig keit von der Temperatur des erhitzten Gases eingestellt wird. 4. Gas turbine system according to the claims. 1 and 2, characterized in that the power of the burner in the exhaust line is adjusted so that the temperature of the exhaust gases at the inlet to the turbine decreases with decreasing pressure and increases with increasing pressure. 5. Gas turbine system according to dependent claim 1, characterized in that the power of the burner of the gas heater is adjusted as a function of the temperature of the heated gas. 6. Gasturbinenanlage nach Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Leistung des Brenners im Gaserhitzer und die Lei stung des Brenners in der Abgasleitung ge meinsam so eingestellt werden, dass der in- folge wachsender Verschmutzung der Aus tauschfläche sich verändernde Zustand nicht nur der Abgase, sondern auch der erhitzten Gase ausgeglichen wird. 6. Gas turbine system according to dependent claim 1, characterized in that the power of the burner in the gas heater and the power of the burner in the exhaust pipe are jointly adjusted so that the resulting increasing pollution of the exchange surface changes not only the exhaust but also the heated gases is balanced.
CH225035D 1941-12-20 1941-12-20 Gas turbine plant. CH225035A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE953929C (en) * 1952-07-20 1956-12-06 Maschf Augsburg Nuernberg Ag Gas turbine plant with an auxiliary or afterburning chamber

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE953929C (en) * 1952-07-20 1956-12-06 Maschf Augsburg Nuernberg Ag Gas turbine plant with an auxiliary or afterburning chamber

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