CH242004A - Heat and power generation plant. - Google Patents

Heat and power generation plant.

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CH242004A
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CH
Switzerland
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heat
power generation
turbine
air
generation system
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German (de)
Inventor
Oerlikon Maschinenfabrik
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Oerlikon Maschf
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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
    • F02C1/05Gas-turbine plants characterised by the use of hot gases or unheated pressurised gases, as the working fluid the working fluid being heated indirectly characterised by the type or source of heat, e.g. using nuclear or solar energy
    • F02C1/06Gas-turbine plants characterised by the use of hot gases or unheated pressurised gases, as the working fluid the working fluid being heated indirectly characterised by the type or source of heat, e.g. using nuclear or solar energy using reheated exhaust gas

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Description

  

  Wärme-     und        Leistungserzeugungsanlage.       Durch Zuschalten einer Gasturbinen  anlage zu einer     Feuerungsanlage    kann be  kanntlich ein     Heiz-graft@Werk        geschaffen     werden, das Leistung zu hohen Wirkungs  graden liefert.

   Bei einer     Feuerungsanlage    ist  die     Feuergastemperatur        unmittelbar    nach der  Verbrennung bei den üblichen     Luftüber-          schÜsszahlen        meist    so hoch, dass weder eine       unmittelbare        Leistungserzeugung    in einer  Turbine noch eine Abgabe an ein zur Lei  stungserzeugung herbeigezogenes Arbeitsmit  tel über einen     Wärmeaustauscher    in Frage  kommt.  



  Die Erfindung besteht     daizn,    dass bei  einer     Wärme-    und     Leistungserzeugungsanlage     eine Neuerungsanlage mit einem     Gasturbinen-          ag        .gregat    derart     kombiniert    ist,

   dass die Ver  brennungsgase der Feuerung zuerst einen  Teil ihrer Wärme an     einen    mindestens     teil-          weise        in.    flüssigem Aggregatzustand befind  lichen Stoff abgeben und nach     dieser    Tem  peratursenkung eine weitere Temperatursen  kung erfahren     zwecks    Erzeugung     mechani-          soher    Leistung im     Gasturbinenaggregat.       Die Flüssigkeit, z. B.

   Wasser oder die       Flüssigkeit    eines Schmelzprozesses, kann       identisch    sein mit dem     Nutzwärmeträger,     oder sie kann ihre von der Feuerung über=       nommene    Wärme einem solchen zuführen.  



       Die    Temperatursenkung zum Zwecke der       Leistungserzeugung    kann über einen Gas  erhitzer erfolgen, in welchem die     Feuergase     ein verdichtetes und unter Umständen vor  gewärmtes Gas erhitzen, das nachher in einer  Gasturbine Arbeit leistet. Als Gas kommt  hierbei vor allem Luft in Frage. Die Ab  wärme der Gasturbine kann zur     Vorwärmung     der     Brennluft    verwendet werden.

   Im Falle  von Luft als     Turbinenarbeitsmittel    kann die  Turbinenabluft unmittelbar als     Brennluft     verwendet werden, allenfalls nach vorheriger       Abkühlung    in einem     Austauscher,

      der Wärme  an die Flüssigkeit oder an das Turbinen  arbeitsmittel zwecks     Vorwärmung    oder an  den     Nutzwärmeverbraucher        abgibt.    Eine  solche     Abkühlung        ist    oft     zum    Zwecke der       Vermeidung    von zu hohen Rosttemperaturen       notwendig.         Durch die     Luftüberschusszahl    und die  Verbrennungstemperaturen ist die Brennluft  Fördermenge meist     vorbestimmt.    Um grösst  mögliche Leistungen aus der Turbine zu ent  nehmen,

   kann die     Fördermenge    derselben       willkürlich    grösser als die     Brennluftmenge     gewählt werden, wobei die     überschüssigen          Turbinenabgasmengen    (Abluft) ihre Rest  wärme an die Flüssigkeit oder den Nutz  Wärmeverbraucher     übertragen    können. Sie  werden dabei     vorzugsweise    .getrennt von den       Brenngasen        geführt,    um sie tiefer abkühlen zu  können als die Brenngase. Eine so     tiefe    Ab  kühlung der     Brenngase    ist wegen Schwefel  ausscheidungen nicht möglich.  



  Oft     ist    es von Vorteil, nur einen Teil der  Feuergase durch den     Flüssigkeitsaustauscher     zu schicken     und    den Rest unter Umgehung  desselben oder eines Teils desselben den  übrigen Feuergasen nach dem     Flüssigkeits-          austauscher        bezw.    in einem     Zwischenbereich     desselben oder auch in einem Zwischenbereich  des     nachgeschalteten    Gas- oder Lufterhitzers  zuzumischen.

   Auch ist es oft zweckmässig,  einen Teil der     Turbinenabgase    (Abluft) den  Feuergasen an beliebiger Stelle     zuzumischen;     insbesondere bei Teillast kann dies zwecks  Regelung der Temperatur vor oder nach dem       Lufterhitzer    von     Vorteil    sein.  



  . Da es sich um eine Heizkraftanlage han  delt,     ist    oft auch die     Kühlwärme    des Ver  dichters nutzbringend verwertbar, was durch  Abgabe desselben an den     Nutzwärmeverbrau-          cher    oder bei Verwendung einer     Flüssigkeit     durch     Zumischung    derselben zur     Flüssigkeit     des     Hochtemperaturaustauschers    geschehen       kann.       Schliesslich kann die Wärme- und     Lei-          stungserzeugungsanlage    noch mit einem       Wärmepumpenaggregat    versehen werden,

    welches     ermöglicht,    im Zusammenhang mit  der Gasturbine einen .gewissen Prozentsatz  des Äquivalentes der aufgepumpten     Wärme     als Nutzleistung oder Nutzwärme ohne Ver  mehrung der Brennstoffwärme zu     schaffen          bezw.    eine Brennstoffeinsparung der     Feue-          rungsanlage    zu gewährleisten.    Ein     Wärmepumpeneffekt    kann auch  ohne eigentliche     Wärmepumpenanlage    da:  durch erzielt werden, dass     ein.    Teil der     Gas-          turbinenexpa,nsion    in das Gebiet tiefer Tem  peraturen verlegt wird.

   Neben der hoch  temperaturigen Wärmeabgabe an die Flüssig  keit können sowohl Abgase wie Abluft wei  tere Wärme an dieselbe     bezw.    an einen Nutz  wärmeträger     abgeben.     



  Die     Teillastregelung    der     Leistung    kann  vorzugsweise durch Umführen eines Teils der       Gasturbinenfördermenge    um     mindestens    ein  zelne Stufen der Turbine erfolgen; auch kann  Drehzahlregelung des     Kompressors    und min  destens eines Teils der Turbinenstufen vor  gesehen sein.  



  Die beiliegende Zeichnung zeigt schema  tisch ein Ausführungsbeispiel einer Wärme  und     Leistungserzeugungsanlage,    welche ne  ben dem Verfahren zur Herstellung     einer     solchen Anlage den Gegenstand vorliegender  Erfindung bildet.  



  Das     Wasser    (oder eine andere Flüssig  keit)     wird    in den     Vorwärmern        B1,        BZ    und     Bä     vorgewärmt     (Zustände        I-I',        F-I",        I"-II)     und in der     Feuerungsanlage        D        (II-III)    auf  die Verbrauchertemperatur gebracht. Seine  Nutzwärme gibt das Wasser im Teilverbrau  cher     H,        (IV-V)    an den Verbraucher<I>H</I> ab.  Der Brennstoff wird auf dem Rost C ver  brannt.

   Die     Verbrennungsgase    geben in der       Feuerungsanlage    D einen Teil ihrer Wärme  bei hohen Temperaturen zunächst an das  Wasser und hernach zwecks Umwandlung in       Leistung    im Lufterhitzer     L,    und     L2    an das  Luftsystem ab.  



  Der Kompressor     K    ist als gekühlt voraus  gesetzt; durch Kühler U, die an mehreren  Stufen des     Kompressors        K        vorgesehen        sind,     wird als Kühlmittel beispielsweise Wasser  oder Luft     geführt        (beispielsweise    Kühlstufen       a-b    und     b-c),    welches die im Kühler auf  genommene Wärme im Teil     H,    des Verbrau  chers<I>H</I>     (d-e)    Nebenfalls an den Verbraucher  abgeben kann.  



  Die im Kompressor     K    von 0 auf 9 kom  primierte Luft gelangt in die     Luftvorwär-          mer        L,    (30-39) und     L2    (40-49) und von      da zur Turbine M (50-59), die den Genera  tor N und den Kompressor K antreibt. Der  Kompressor K     kann    aber auch separaten An  trieb, z. B. durch eine Teilturbine der Tur  bine JH, erhalten. Die Abluft der Turbine     D'1     (59) wird     nun    in zwei Teilströme aufgeteilt:  Der     eine    wird in der     Feuerungsanlage,    der.

    er im Zustand 60 zugeführt wird, als Ver  brennungsluft gebraucht, nachdem er bei  spielsweise vorher im     Vorwärmer        B3    Wärme  an das     Frischwasser    abgegeben hat. Es wird  auf dem Rost C     beispielsweise    Kohle ver  brannt. Die Verbrennungsgase (61)     gelangen     zum Teil über den     Wasseraustauscher    (61,  65, 79) zum     Luftvorwärmer        L2.    Vor ihrem       Eintritt    in     L"    werden z.

   B. abgezweigte Heiss  gase über 651 der     Mischungsstelle    80 zuge  führt und mit den abgekühlten Verbrau  chungsgasen (79) gemischt; der     Luftvorwär-          mer        L2    wird     dann    beispielsweise von den  Mischgasen     im        Zustand    80     beaufschlagt.    Die  Gase     können    nach Durchströmen eines Teils  des     Luftvorwärmers        L2        nochmals    mit .rest  lichen     abgezweigten,    Heissgasen gemischt  werden;

   zu diesem Zwecke ist der     Gasstrom     im     Vorwärmer        Lz    bei 81 unterbrochen, und  es werden die Gase mit dem über 652 abge  zweigten     Heissgasrest    gemischt. Die Misch  gase     beaufschlagen    sodann im Zustand 82  den     Restteil    des     Vorwärmers        L2    und verlas  sen denselben im Zustand 85, um von da in       den,        Gasteil    des     Luftvorwärmers        L,.    zu ge  langen, den sie im Zustand 89 verlassen.

   Die  Abgase des     Vorwärmers        L1        durchströmen    bei  spielsweise noch den     Wasservorwärmer        Bz     (90-99), um alsdann beispielsweise ins Ka  min zu entweichen. Sie könnten aber vorher  auch noch Wärme an den Verbraucher ab  geben. Die bei 59 von der     Brennluft        ab,ge-          zwe        beste    Luft strömt direkt zum     Luftvor-          wärmer        L1,    den sie von 850 bis 890 durch  strömt.

   Von     L,.    .gelangt die     Luft    in den     Teil-          wasservorwärmer        B,    (900-990). Schliesslich  wird die restliche Luftwärme im Teilver  braucher     H3    (991-999) an den Verbraucher  H     abgegeben.    Im     Vorwärmer        L,    und im fol  genden     Strömungsweg    werden die     Feuerungs-          gase    (85-89-99)     getrennt        von.    der Abluft    (850-890-990)     geführt,

      um die Abluft bis  zu tieferen Temperaturen     ausnützen    zu kön  nen als     die    Abgase.  



  Es     ist    auch noch eine     Wärmepumpen-          anlage    vorhanden, die     Wärme        aus    einem     tief-          temperaturigen    Niveau mindestens auf das  jenige des Verbrauchers hebt.

   P bedeutet  einen     Verdampfer,        Q    einen Dampfkompres  sor, Reinen     Kondensator,        S        eine        EgpansiGns-          maschine        und    T einen     Druckvernichtungs-          schieber.        Sofern.    die     Wärmepumpe    mit Ver  dampfung     arbeitet,

      wird die Expansions  maschine     S    weggelassen und der Druck im  Teil T allein     vernichtet.    Die im Verdampfer  P dem tiefen     Temperaturniveau    (Umgebungs  luft, Wasser von Seen oder Flüssen usw.)  entzogene     Wärme    sowie die Kompressions  wärme des Kompressors Q werden im     Kon-          densator    R an das flüssige oder     gasförmige     Mittel     (vorzugsweise    Wasser oder Luft) ab  gegeben, welches im Kondensator R     Wärme     aufnimmt     (Zustandsänderung        f-g)

      und die  selbe     mindestens    zum     Teil    im Teilver  braucher     Hz    an den Verbraucher H abgibt       (9,        h)#     Die Turbine     S    treibt einen Generator     W.          T'    stellt den     Antriebsmotor    des     Wärmepum-          penkompressors    dar.  



  An     Stellender        Dampfwärmepumpenanlage,     welche in der Figur angenommen     wurde,          kann.    auch eine Luft- oder     Gaswärmepumpen-          anlage    treten, wobei     alsdann    der     Kompressor          Q        beispielsweise    einen Rotationskompressor,  R und P     Wärmeaustauscher    und     S    eine     Luft-          oder        Gasturbine    bedeuten.

   Im Falle von Luft       kann.    der Verdampfer P wegfallen; an seine  Stelle     tritt    alsdann direkt die Atmosphäre.  Die Kompressoren K und Q können im Falle  von gleichen Arbeitsmedien zusammengebaut  werden, ebenfalls     die    Turbinen     M    und     S    (in  dem beispielsweise der Kompressor Q als eine  Stufe oder     Stufengruppe    des Kompressors     K     gebaut wird).  



  An     Stelle    von Luft kann in der     Gastur-          bi_nenanlage    auch ein anderes Gas     treten;          zwischen    59 und 60 kann alsdann ein zusätz  licher     Austauscher    eingeschaltet werden, wel-      eher     Abgaswärme    an die Verbrennungsluft  überträgt.  



  Ferner     kann    der Erfindungsgedanke auch  durch andere Schaltungen     verwirklicht    wer  den; es kann beispielsweise auch mit geschlos  senem Kreislauf gefahren werden. Auch die  Antriebs- und     Kupplungsverhältnisse    von  Turbinen und Kompressoren können beliebige  sein. Ferner können statt     Kohle    andere  Brennstoffe, flüssige oder gasförmige, ver  wendet werden. Es kann auch eine Gastur  binenanlage mit     innerer    Verbrennung     in     Frage kommen.  



  Die Kombination von     Luftturbine    und  Wärmepumpe kann auch derart erfolgen,  dass statt einer eigenen     Wärmepumpenaülage     mindestens ein Teil der     Luftturbinenstufen     mit Luft so tiefer Temperatur beschickt wird,  dass die     Austrittstemperatur    dieser Stufen  gruppe unterhalb die Temperatur der Um  gebung zu liegen kommt.  



  Für das Fahren mit verminderten Lei  stungen oder mit verminderter Nutzwärme  abgabe ergeben sich ebenfalls     vorteilhafte     Lösungen. Bei vermindertem Nutzwärme  bedarf am Verbraucher kann z. B. zunächst  die     Wärmepumpenanlage    abgeschaltet oder  direkt auf     Kälteerzeugung        (Klimaanlagen)     umgeschaltet werden. Durch Abstellen der       Wärmepumpenanlage    (z. B. Abkuppeln des       Kompressors    Q) tritt ein Überschuss der nach  aussen abgegebenen Nutzleistung auf.

   Soll  diese jedoch konstant bleiben, was insbeson  dere im Falle des     Einwellenbetriebes    (ohne  eigenen Antriebsmotor     V    für den Kompres  sor) gefordert werden kann, so muss gleich  zeitig die Leistung der Turbine M vermin  dert werden. Dies kann im allgemeinen durch  Verringerung der Luftfördermenge (durch  Drosselung oder durch     Senkung    der Drehzahl  des allfällig auf eigener Welle laufenden       Kompressors        K    oder durch parallele Umfüh  rung) .der Turbine M erfolgen.

   Um die Was  serseite nicht zu beeinflussen,     kann    die     Ver-          brennungsgasmenge,    welche den Wasser  erhitzer (D) .durchströmt (Weg 61-79) kon  stant belassen und nur die abgezweigte Luft  menge (59-850-999)     sowie,    um die Tem-         peraturen    mindestens angenähert konstant zu  halten, die     abgezweigte        Brenngasmenge    (Weg  61-650-80     bezw.    61-652-82)     vermindert     werden.

   Ist die gesamte abgezweigte     Brenn-          gas-    sowie die gesamte     abgezweigte        Luft-          menge    voll abgedrosselt, und soll die Luft  turbinenleistung weiter gedrosselt werden,  ohne das Wassersystem zu beeinflussen, oder  soll überhaupt die im gesamten geförderte  Luftmenge bei der     Leistungsreduktion    nicht  wesentlich     verändert    werden, so wird die  Luftturbine     M    durch einen Parallelweg min  destens teilweise umgangen, indem     mann    den  Schieber 0 öffnet.

   Umgekehrt kann mit     Hilfe     der beschriebenen     Abzweigungen    und ihrer       Regulierorgane        (eingezeichnete    Schieber und  Klappen) die Wasserseite bei     konstanter     Luftleistung oder bei     konstanter    Gesamtlast  geregelt werden. Es ist also möglich, die       Wasserseite,    die Luftseite und die Wärme  pumpenseite voneinander     unabhängig    oder in  bestimmter vorgezeichneter Abhängigkeit zu  regeln.  



  Die Erfindung umfasst auch das Verfah  ren zur Herstellung einer Wärme- und     Lei-          stungserzeugungsanlage,    gemäss welchem     eine     bestehende     Feuerungsanlage    mit einem Gas  turbinenaggregat derart kombiniert wird,     dass     die Verbrennungsgase der Feuerung zuerst  einen Teil ihrer Wärme an einen mindestens  teilweise in flüssigem Aggregatzustand befind  lichen Stoff abgeben und nach dieser Tempe  ratursenkung eine weitere     Temperatursenkung     erfahren zwecks Erzeugung     mechanischer     Leistung im     Gasturbinenaggregat.    Um das  Wärmemanko,

   welches durch die Abgabe  eines Teils der     Feuerungswärme    an die     Luft-          bezw.        Gasturbinenanlage        und    durch die Um  wandlung in mechanische Energie entsteht,  ganz oder teilweise zu ersetzen, kann zusätz  lich noch ein     Wärmepumpenaggregat    zu  geschaltet werden oder statt dessen ein Teil  der Turbinenexpansion in das Gebiet tiefer  Temperaturen verlegt werden, wodurch auch  ein     Wärmepumpeneffekterzielt    wird.

   Durch  den Ausbau auf eine Anlage gemäss dem ge  zeichneten Beispiel kann so gegenüber der  ursprünglichen     Feuel-ungslage    zusätzliche      Leistung oder zusätzliche Wärme ohne Mehr  bedarf 'an Brennstoffwärme oder     umgekehrt     bei gleicher Nutzwärme eine Brennstoffein  sparung erzielt werden.  



  Statt wie in der Figur die     Gasturbine    als  Luftturbine zwischen 50     und    59 zu legen,  könnte sie auch teilweise oder ganz als       Brenngasturbine    an den     Austritt    des Was  seraufheizers     bei    79 gelegt werden. Im letz  teren Falle würde     L2    überflüssig.



  Heat and power generation plant. By connecting a gas turbine system to a combustion system, it is known that a Heiz-graft @ plant can be created that delivers power at high levels of efficiency.

   In a furnace, the flue gas temperature is usually so high immediately after combustion with the usual excess air numbers that neither a direct power generation in a turbine nor a transfer to a work equipment used for power generation via a heat exchanger is possible.



  The invention consists in that in a heat and power generation system, an innovation system with a gas turbine unit is combined in such a way that

   that the combustion gases of the furnace first give off part of their heat to a substance that is at least partially in a liquid state and, after this temperature reduction, experience a further temperature reduction for the purpose of generating mechanical power in the gas turbine unit. The liquid, e.g. B.

   Water or the liquid from a melting process can be identical to the useful heat transfer medium, or it can transfer the heat it has taken over from the furnace to one.



       The temperature reduction for the purpose of power generation can take place via a gas heater, in which the fire gases heat a compressed and, under certain circumstances, pre-warmed gas, which then does work in a gas turbine. Air is the most suitable gas here. The heat from the gas turbine can be used to preheat the combustion air.

   In the case of air as the turbine working fluid, the turbine exhaust air can be used directly as combustion air, if necessary after prior cooling in an exchanger,

      the heat to the liquid or to the turbine working fluid for the purpose of preheating or to the useful heat consumer. Such a cooling is often necessary in order to avoid excessive grate temperatures. The air flow rate is usually predetermined by the excess air ratio and the combustion temperatures. In order to extract the greatest possible power from the turbine,

   the delivery rate of the same can be chosen to be arbitrarily larger than the amount of combustion air, with the excess turbine exhaust gas quantities (exhaust air) being able to transfer their residual heat to the liquid or the useful heat consumer. They are preferably separated from the fuel gases so that they can be cooled more deeply than the fuel gases. Such a deep cooling of the combustion gases is not possible because of sulfur deposits.



  It is often advantageous to send only part of the fire gases through the liquid exchanger and the remainder, bypassing the same or part of the same, to the remaining fire gases after the liquid exchanger. to be mixed in in an intermediate area of the same or in an intermediate area of the downstream gas or air heater.

   It is also often expedient to mix part of the turbine exhaust gases (exhaust air) with the fire gases at any point; This can be of advantage, especially at part load, to regulate the temperature before or after the air heater.



  . Since it is a thermal power plant, the cooling heat of the compressor can often be used usefully, which can be done by delivering it to the useful heat consumer or, when using a liquid, by adding it to the liquid of the high-temperature exchanger. Finally, the heat and power generation system can be equipped with a heat pump unit,

    which enables, in connection with the gas turbine, a certain percentage of the equivalent of the pumped-up heat as useful power or useful heat without increasing the fuel heat to create respectively. to ensure fuel savings in the combustion system. A heat pump effect can also be achieved without an actual heat pump system by having a. Part of the gas turbine expansion is relocated to the area of lower temperatures.

   In addition to the high-temperature heat dissipation to the liquid, both exhaust gases and exhaust air can be further heat to the same or. give off to a useful heat transfer medium.



  The partial load regulation of the power can preferably take place by diverting part of the gas turbine delivery rate by at least one individual stage of the turbine; speed control of the compressor and at least some of the turbine stages can also be seen.



  The accompanying drawing shows schematically an embodiment of a heat and power generation system, which ben the method for producing such a system forms the subject of the present invention.



  The water (or another liquid) is preheated in the preheaters B1, BZ and Bä (states I-I ', F-I ", I" -II) and brought to the consumer temperature in the furnace D (II-III). The water in the partial consumer H, (IV-V) gives off its useful heat to the consumer <I> H </I>. The fuel is burned on grate C.

   In the combustion system D, the combustion gases first give off some of their heat at high temperatures to the water and then to the air system for conversion into power in the air heaters L and L2.



  The compressor K is assumed to be cooled; through coolers U, which are provided at several stages of the compressor K, water or air, for example, is passed as coolant (for example cooling stages ab and bc), which the heat absorbed in the cooler in part H, of the consumer <I> H </ I> (de) can also give it to the consumer.



  The air compressed from 0 to 9 in the compressor K reaches the air preheaters L, (30-39) and L2 (40-49) and from there to the turbine M (50-59), which controls the generator N and the Compressor K drives. The compressor K can also drive separate to, for. B. by a turbine part of the tur bine JH obtained. The exhaust air from turbine D'1 (59) is now divided into two partial flows: One is in the combustion system,

    it is fed in state 60, used as combustion air after it has given up heat to the fresh water in the preheater B3, for example. Coal, for example, is burned on the grate C. Some of the combustion gases (61) reach the air preheater L2 via the water exchanger (61, 65, 79). Before entering L "z.

   B. diverted hot gases via 651 of the mixing point 80 leads and mixed with the cooled consumption gases (79); the air preheater L2 is then acted upon by the mixed gases in state 80, for example. After flowing through part of the air preheater L2, the gases can be mixed again with .rest union, branched off hot gases;

   for this purpose the gas flow in the preheater Lz is interrupted at 81, and the gases are mixed with the hot gas residue branched off via 652. The mixed gases then act on the remainder of the preheater L2 in state 82 and leave the same in state 85 in order from there to the gas part of the air preheater L. which you leave in state 89.

   The exhaust gases from the preheater L1 still flow through the water preheater Bz (90-99), for example, in order to then escape into the chamber, for example. But you could also give off heat to the consumer beforehand. The best air from the combustion air at 59 flows directly to the air preheater L1, which it flows through from 850 to 890.

   From L ,. .The air reaches the partial water preheater B, (900-990). Finally, the remaining air heat in partial consumer H3 (991-999) is given off to consumer H. In the preheater L and in the following flow path, the combustion gases (85-89-99) are separated from. the exhaust air (850-890-990),

      in order to be able to use the exhaust air down to lower temperatures than the exhaust gases.



  There is also a heat pump system that raises heat from a low temperature level to at least that of the consumer.

   P means an evaporator, Q a vapor compressor, pure condenser, S an EgpansiGns- machine and T a pressure destruction valve. Provided. the heat pump works with evaporation,

      the expansion machine S is omitted and the pressure in part T alone is destroyed. The heat extracted from the low temperature level in the evaporator P (ambient air, water from lakes or rivers, etc.) as well as the compression heat from the compressor Q are given in the condenser R to the liquid or gaseous medium (preferably water or air), which absorbs heat in the condenser R (change of state fg)

      and the same at least partially in the partial consumer Hz gives off to the consumer H (9, h) # The turbine S drives a generator W. T 'represents the drive motor of the heat pump compressor.



  In place of the steam heat pump system, which was assumed in the figure, can. an air or gas heat pump system can also be used, in which case the compressor Q means, for example, a rotary compressor, R and P means heat exchangers and S means an air or gas turbine.

   In the case of air, it can. the evaporator P omitted; then the atmosphere takes its place. The compressors K and Q can be assembled in the case of the same working media, likewise the turbines M and S (in which, for example, the compressor Q is built as a stage or stage group of the compressor K).



  Instead of air, another gas can also be used in the gas turbine system; Between 59 and 60 an additional exchanger can then be switched on, which transfers exhaust gas heat to the combustion air.



  Furthermore, the concept of the invention can also be implemented by other circuits who the; it can also be operated with a closed circuit, for example. The drive and clutch ratios of turbines and compressors can also be any. Furthermore, other fuels, liquid or gaseous, can be used instead of coal. A gas turbine system with internal combustion can also be considered.



  The combination of air turbine and heat pump can also be done in such a way that instead of a separate heat pump system, at least some of the air turbine stages are charged with air at such a low temperature that the outlet temperature of this stage group is below the temperature of the environment.



  There are also advantageous solutions for driving with reduced performance or with reduced useful heat output. With reduced useful heat demand on the consumer can z. B. first switched off the heat pump system or switched directly to refrigeration (air conditioning). When the heat pump system is switched off (e.g. uncoupling of the compressor Q), there is an excess of the useful power released to the outside.

   However, if this is to remain constant, which can be required especially in the case of single-shaft operation (without its own drive motor V for the compressor), the output of the turbine M must be reduced at the same time. This can generally be done by reducing the air flow rate (by throttling or by lowering the speed of the compressor K, which may run on its own shaft, or by parallel bypassing) of the turbine M.

   In order not to influence the water side, the amount of combustion gas that flows through the water heater (D) (path 61-79) can be kept constant and only the amount of air diverted (59-850-999) and, to reduce the tem - to keep temperatures at least approximately constant, the amount of fuel gas branched off (path 61-650-80 or 61-652-82) is reduced.

   If the total amount of fuel gas branched off and the total amount of air branched off is fully throttled, and if the air turbine output is to be further reduced without affecting the water system, or if the total amount of air conveyed is not to be significantly changed when reducing output, then the air turbine M is at least partially bypassed by a parallel path by opening the slide 0.

   Conversely, with the help of the branches described and their regulating elements (drawn slides and flaps), the water side can be regulated with constant air output or constant total load. It is therefore possible to regulate the water side, the air side and the heat pump side independently of one another or with a certain predetermined dependency.



  The invention also includes the method for producing a heat and power generation system, according to which an existing combustion system is combined with a gas turbine unit in such a way that the combustion gases from the combustion system first convert part of their heat to an at least partially liquid substance release and after this tempe rature lowering experience a further temperature decrease for the purpose of generating mechanical power in the gas turbine unit. To the heat shortage,

   which by releasing part of the furnace heat to the air respectively. Gas turbine system and by converting it into mechanical energy to replace it in whole or in part, a heat pump unit can also be switched on or, instead, part of the turbine expansion can be relocated to the area of lower temperatures, which also creates a heat pump effect.

   By expanding to a system according to the example shown, additional power or additional heat can be achieved compared to the original furnace location without additional fuel heat requirement or, conversely, fuel savings can be achieved with the same useful heat.



  Instead of placing the gas turbine as an air turbine between 50 and 59, as in the figure, it could also be partially or entirely placed as a fuel gas turbine at the outlet of the water heater at 79. In the latter case, L2 would be superfluous.

 

Claims (1)

PATENTANSPRüCHE: I. Wärme- und Leistungserzeugungs- anlage, dadurch gekennzeichnet, dass eine Feuerungsanlage mit einem Gasturbinen- aggregat derart kombiniert ist, PATENT CLAIMS: I. Heat and power generation plant, characterized in that a combustion plant is combined with a gas turbine unit in such a way that dass die Ver brennungsgase der Feuerung zuerst einen Teil ihrer Wärme an einen mindestens teil weise in flüssigem Aggregatzustand befind lichen Stoff abgeben und nach dieser Tem peratursenkung eine weitere Temperatur senkung erfahren zwecks Erzeugung -mecha nischer Leistung im Gasturbinenaggregat. II. Verfahren zur Herstellung einer Wärme- und Leistungserzeugungsanlage nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, that the combustion gases of the furnace first give off part of their heat to a substance that is at least partially in a liquid state and after this temperature decrease experience a further temperature decrease for the purpose of generating mechanical power in the gas turbine unit. II. A method for producing a heat and power generation system according to claim I, characterized in that dass eine bestehende Feuerungsanlage mit einem Gasturbinenaggregat derart kombiniert wird, dass die Verbrennungsgase der Feue rung zuerst einen Teil ihrer Wärme an einen mindestens teilweise in flüssigem Aggregat zustand befindlichen Stoff abgeben und nach dieser Temperatursenkung eine weitere Tem peratursenkung erfahren zwecks Erzeugung mechanischer Leistung im Gasturbinen aggregat. UNTERANSPRttCHE 1. that an existing furnace is combined with a gas turbine unit in such a way that the combustion gases from the furnace first give off part of their heat to a substance that is at least partially in the liquid state and, after this temperature decrease, experience a further temperature reduction for the purpose of generating mechanical power in the gas turbine unit. SUBClaims 1. Wärme- und Leistungserzeugungs- anlage nach Patentanspruch I, dadurch ge kennzeichnet, dass die zweite Temperatur senkung durch Wärmeabgabe an einen Gas erhitzer erfolgt, in welchem ein in einem Verdichter komprimiertes Gas erhitzt wird, um alsdann in einer Gasturbine Arbeit zu leisten. 2. Wärme- und Leistungserzeugungs- anlage nach Patentanspruch I, dadurch ge kennzeichnet, dass die Abwärme des Ga.stur- binenagg.regates zur Vor wärmung der Brenn luft der Feuerung dient. 3. Heat and power generation system according to patent claim I, characterized in that the second temperature reduction takes place by releasing heat to a gas heater in which a gas compressed in a compressor is heated in order to then perform work in a gas turbine. 2. Heat and power generation system according to patent claim I, characterized in that the waste heat from the gas turbine generator is used to preheat the combustion air of the furnace. 3. Wärme- und Leistungserzeugungs- anlage nach Patentanspruch I mit einem Luftturbinenaggregat, dadurch gekennzeich net, dass mindestens ein Teil -der Abluft der Luftturbine als Verbrennungsluft für die Feuerung dient. 4. Heat and power generation system according to claim I with an air turbine unit, characterized in that at least part of the exhaust air from the air turbine serves as combustion air for the furnace. 4th Wärme- und Leistungserzeugungs- anlage nach Unteranspruch 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass die als Brennluft ver wendete Turbinenabluft vor Eintritt in den Brennraum Wärme an einen Nutzwärmever- braucher abgibt. 5. Heat and power generation plant according to dependent claims 1 and 3, characterized in that the turbine exhaust air used as combustion air gives off heat to a useful heat consumer before it enters the combustion chamber. 5. Wärme- und Leistungserzeugungs- anlage nach Unteranspruch 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass die als Brennluft ver wendete Turbinenabluft vor Eintritt in den Brennraum zur Vorwärmung des Turbinen- arbeitsmittels dient. 6. Heat and power generation plant according to dependent claims 1 and 3, characterized in that the turbine exhaust air used as combustion air serves to preheat the turbine working fluid before it enters the combustion chamber. 6th Wärme- und Leistungserzeugungs- anlage nach Patentanspruch I, dadurch ge- kennzeichnet, däss die ,sekundliche Förder menge in der Gasturbine grösser ist als die sekundliche Brennluftmenge. 7. Heat and power generation plant according to claim 1, characterized in that the secondary delivery rate in the gas turbine is greater than the secondary combustion air volume. 7th Wärme- und Leistungserzeugungs- anlage nach Unteranspruch 5, dadurch ge kennzeichnet, dass die übersöhüssige Turbi nenabluft von den Brenngasen getrennt ge führt ist und zur Wärmeabgabe an einen Nutzwärmeverbraucher benützt wird. B. Heat and power generation system according to dependent claim 5, characterized in that the excess turbine exhaust air is separated from the fuel gases and is used to give off heat to a useful heat consumer. B. Wärme- und Leistungserzeugungs- anlage nach Patentanspruch I, dadurch ge- kennzeichnet, dass ein Teil der Brenngase ge trennt geführt ist und zur Zwischenerwär mung der übrigen Brenngase verwendet wird. 9. Wärme- und Leistungserzeugungs- anlage nach Patentanspruch I, dadurch ge kennzeichnet, dass ein Teil der Turbinen abgase den Brenngasen an einer Stelle ihres Kreislaufes zugemischt wird. 10. Heat and power generation system according to claim 1, characterized in that some of the fuel gases are routed separately and are used for intermediate heating of the remaining fuel gases. 9. Heat and power generation system according to claim I, characterized in that some of the turbine exhaust gases are mixed with the fuel gases at one point in their cycle. 10. Wärme- und Leistungserzeugungs- anlage nach Patentanspruch I, dadurch ge kennzeichnet, dass der Verdichter, welcher das Turbinenarbeitsmittel auf Druck bringt, gekühlt wird, und dass die vom Kühlmittel aufgenommene Wärme ebenfalls einem Nutz wärmeverbraucher zugeführt wird. 11. Heat and power generation system according to claim 1, characterized in that the compressor, which pressurizes the turbine working fluid, is cooled, and that the heat absorbed by the coolant is also fed to a useful heat consumer. 11. Wärme- und teistungserzeugungs- anlage nach Patentanspruch I, dadurch ge kennzeichnet, dass eine Wärmepumpe vor handen ist, welche einen Teil der Turbinen arbeit in zusätzliche Wärme verwandelt. 12. Heat and power generation plant according to claim I, characterized in that a heat pump is available which converts part of the turbine work into additional heat. 12. Wärme- und Leistungserzeugungs- anlage nach Patentanspruch I, dadurch ge kennzeichnet, dass zwecks Erzielung eines Wärmepumpeneffektes mindestens ein Teil der Turbinenstufen mit Arbeitsmittel so tie fer Temperatur beschickt wird, dass die Aus- trittstemperatur des Arbeitsmittels unterhalb der Umgebungstemperatur liegt. 18. Heat and power generation system according to patent claim I, characterized in that, in order to achieve a heat pump effect, at least some of the turbine stages are charged with working fluid at such a lower temperature that the outlet temperature of the working fluid is below the ambient temperature. 18th Wärme- und Leistungserzeugungs- anlage nach Patentanspruch I, dadurch ge- kennzeichnet, dass Mittel vorgesehen sind, welche ermöglichen, die an die Flüssigkeit abgegebene Wärme durch Beeinflussung der Abzweigmengen der Brenngase und der Tur binenabgase unabhängig von der Leistungs abgabe der Turbine zu regeln. Heat and power generation plant according to patent claim I, characterized in that means are provided which enable the heat given off to the liquid to be regulated independently of the power output of the turbine by influencing the branch quantities of the fuel gases and the turbine exhaust gases. 14. Wärme- und Leistungserzeugungs- anlage nach Patentanspruch I, mit einem Luftturbinenaggregat, dadurch gekennzeich net, dass mindestens ein Teil der Wärme min- destens eines der beiden Wärmeträger Luft und Gas an einen Nutzwärmeverbraucher abgegeben wird. 15. 14. Heat and power generation system according to claim I, with an air turbine unit, characterized in that at least part of the heat from at least one of the two heat carriers air and gas is given off to a useful heat consumer. 15th Wärme- und Leistungserzeugungs- anlage nach Patentanspruch I, dadurch ge kennzeichnet, dass Mittel vorgesehen sind, um die Turbine bei Teiilast mit verminderter Fördermenge arbeiten zu lassen. 16. Heat and power generation plant according to claim 1, characterized in that means are provided to allow the turbine to work with a reduced flow rate at partial load. 16. Wärme- und Leistungserzeugungs- anlage nach Patentanspruch I, dadurch ge kennzeichnet, dass Mittel vorgesehen sind, welche gestatten, dass bei Teillast um min destens eine Stufe der Turbine mindestens ein Teil des Fördermittels herumgeführt wird. 17. Heat and power generation plant according to claim 1, characterized in that means are provided which allow at least part of the conveying means to be guided around at least one stage of the turbine at part load. 17th Wärme- und Leistungserzeugungsan- lage nach Patentanspruch I, dadurch gekenn zeichnet, dass Mittel vorgesehen sind, welche ermöglichen, dass bei von der Nennlast ab weichender Belastung mindestens ein. Kom pressor und eine mit ihm gekuppelte An- triebsturbine mit einer von der Nenndrehzahl abweichenden Drehzahl läuft, derart, -dass bei Teillast tiefere, Heat and power generation system according to claim I, characterized in that means are provided which enable at least one load deviating from the nominal load. The compressor and a drive turbine coupled to it run at a speed that differs from the nominal speed, so that lower, bei Überlast höhere Kom- pressordrehzahlen vorhanden sind. 18. Verfahren zur Herstellung einer Wärme- und Leistungserzeugungsanlage nach Patentanspruch II, dadurch gekenn zeichnet, d-ass die Kombination aus Feue- rungsanlage und Gasturbinenaggregat noch mit einer Wärmepumpe versehen wird. higher compressor speeds exist in the event of overload. 18. A method for producing a heat and power generation system according to claim II, characterized in that the combination of firing system and gas turbine unit is also provided with a heat pump.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE1210624B (en) * 1959-07-16 1966-02-10 Const Elek Ques Et Mecaniques Thermal power plant

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1210624B (en) * 1959-07-16 1966-02-10 Const Elek Ques Et Mecaniques Thermal power plant

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