Verfahren zum Betrieb einer Gastarbinenanlage Das Patent bezieht sieh auf ein Verfah ren zum Betrieb einer mit Brenngasen niedri gen Heizwertes betriebenen Gasturbinenan- jage, bei welcher sowohl das, Brenngas als auch die Verbrennungsluft vor ihrem Eintritt in die der Turbine vorgeschaltete. Rrenn- kaminer verdichtet werden.
Es ist bereits bekannt, Gasturb#inenanla- gen mit Brenngasen iliedrigen Heizwertes an Stelle voll flüssigen Brennstoffen oder hoch- wert!gen Naturgasen anzutreiben. Hierfür kann man beispielsweise Giehtgas aus Hoch öfen verwenden.
Dieses Brenngas muss nun, inn in die unter Druck stehende Brennkam- iner eingeführt werden züi können, zunächst in einem besonderen Brenngasverdiehter kom. prinliert werden.
Da. das Giehtgas aber nur einen geringen Hei7wert besitzt, ist sein Vo- lunien im Verhältnis zu der der Brennkam- iner 71-izuführenden Luftmenge, nicht ver schwindend klein, sondern beträgt<B>10</B> bis <B><U>90</U></B> 1/a dieses Luft,#,oliiinens. Teilweisen Aus- rall von Brenngas,
beispielsweise wenn weni- Hochöfen als im Narmalfall in Betrieb stellen, kann man durch zusätzliche Ver- brennun- eines Brennstoffes höheren He#iz- wertes kompensieren. Dabei ergibt sieh jedoch eine grosse Schwierigkeit: Die Turbine erhält.
eine kleinere Gasmenge zugeführt, da in der geringeren Brenngasnienge- auch ein vermin derter Teil niellt brennbarer Gase enthalten ist; infolgedessen sinkt der Druck. am Ein tritt. der Turbine, die Leistungsausbeute der Anlage geht zurück und die Turbine arbeitet auf einem ungünstigeren Punkt ihrer C1laxak,- teristik.
Diese Schwierigkeit wird gemäss dem Ver fahren nach der Erfindung dadurch umgan gen, dass bei abnehmender Zufuhr von Brenn gas niedrigen Helzwertes als Ersatz ein, Brennstoff höheren Heizwertes und ausser dem eine zusätzliche Luftmenge in die Brenn- kammer eingeführt wird. Der Brennstoff höheren Heizwertes ersetzt die dureli den teilweisen Ausfall des Brenngases fehlende Heizwärme.
Die zusätzliche Luftmenge ersetzt den nicht brennbaren Teil des Brenngases. Es ist zu beaellten, dass die zusätzliche Luft menge nicht etwa dazu benötigt wird, den Brennstoff höheren Heizwertes vollständig zu verbrennen, da die Turbine bereits ohne diese zusätzliche Luftmenge mit, Luftüberschuss ge fahren wird. Zwee-kmässigerweise -wird die Luftmenge, so weit erhöht, dass der Druck am Turbineneintritt etwa konstant bleibt, und es wird so viel Brennstoff zugesetzt, dass auch die Temperatur am Turbineneintritt etwa konstant gehalten wird.
Die erfindungsgemässe Gasturbinenanlage zür Ausführung dieses Verfahrens ist da, durch gekennzeichnet, dass der Verdichter für die Verbrennungshift Mittel besitzt, um eine veränderliche Luftmenge zu fördern. Dies kann beispielsweise durch das Vorschalten einer weiteren Verdiehterstufe geschehen. Man kann auch die Drehzahl des Verdiehters variieren.
Wenn aber der Verdichter für die Verbrennungsluft von der Nutzleistungstur- bine angetrieben wird und deshalb eine kon stante Drehzahl beibehalten muss, ist es vor teilhaft., wenn der Verdichter für die Ver- brenn-ungsluft wenigstens teilweise mit ver stellbarer Sehaufel-ung, insbesondere mit ver stellbaren Leitsehaufelln, ausgerüstet ist.
Schliesslich muss berücksiehtigt werden, dass der Brenngasverdiehter eine bestimmte Mindestmenge fördern muss, damit er ober halb der PinnpgTenze arbeitet. Bekanntlich führt man deshalb eine Rückleitung vom Ver- dichteraustritt zum Verdiehtereintritt, durch die ein Teil des geförderten Brenngases um gewälzt wird.
Wenn es nicht durch andere 211ittel, beispielsweise durch Drehzahlregelung, möglich ist, den Brenngasverdichter dem ver minderten Fördervolumen anzupassen<B>-</B> weil der Brenngasverdichter von der Nutzlei- sti-ingst-urbine angetrieben wird-, kann man die verlustbringende Umwälnung z-amindest verringern, wenn aueli der Brenngas,#-erdieh-- ter wenigstens teilweise mit verstellbarer Schaufelung ausgerüstet ist.
Ein Ausführungsbeispiel der Gasturbinen- anlage nach der Erfindung wird an Hand der Zeichnung näher erläutert. Hierin zeigen: Fig. <B>1</B> ein Schema einerGasturbinenanlage und Fig. 2 einen Ausschnitt als einem in der Anlage verwendeten Luftverdieliter. Nachfolgend wird auch das Verfahren nach der Erfindung beispielsweise erläutert.:
Der Verdichter<B>1</B> saugt Luft an und för dert sie durch den Wärmeaiistauscher <B>9-,</B> in die Brennkammer <B>3.</B> Der Brenngasverdiehter 4 saugt beispielsweise Giehtgas aus einem Hochofen an und fördert es nach dessen Ver- diehtung ebenfalls in die Brennkammer <B>36 ,</B> wo es gezündet, wird. Das bei der Verbren nung entstehende Gasgemisch treibt die Tur bine<B>5</B> und wird anschliessend durch den Wärmeaustauscher 2 zur Vorwärmung der Verbrennungsluft und anschliessend ins Freie abgeführt.
Der Luftverdichter<B>1</B> und die Tur. bine <B>5</B> sitzen auf einer gemeinsamen Welle, auf der ebenfalls der Nutzleistungsempfäu- ger, hier ein elektrischer Generator<B>6,</B> ange ordnet, ist. Der Brenngasverdiehter 4 wird von der gleiehen Wolle über ein Erhöhungs getriebe<B>7</B> angetrieben. Zu Regelzweeken be,- sitzt der Brenngasverdiehter 4 eine Rüeklei- tung <B>8,</B> in die ein Regelorgan<B>9</B> und ein Kühler<B>10,</B> eingeschaltet sind.
Bei zu geringer Brenn,-a#-,7iifiilir, wenn beispielsweise ein Hochofen ausser Betrieb gesetzt wird, kann dareh die mit dem Dureliffussregelorgan <B>11</B> versehene Leitun- 12 ein Brennstoff höheren Heizwertes in die Brennkammer <B>3</B> eingeführt werden. In diesem Falle muss der Verbren- nungsluftverdiehter <B>1</B> eine grössere Luftmenge liefern, um das fehlende Volumen des Brenn- gases zu ersetzen.
Dies gesehieht hier durch eine Verstellun- der Schaufeln des Verdieh- ters <B>1.</B> In ähnlicher Weise kann. auch der Brenngasverdiehter 4 durch Verstellung der Sehaufelung der verminderten Brenn"rasför- derung angepasst werden.
Fig-. <B>92</B> zeigt einen Ausschnitt aus dem Verdichter<B>1</B> mit der Verstellvarriehtung für die Leitsehaufeln. Der Rotor<B>13</B> ist mit Lauf schaufeln 14 bestüekt, das Gehäuse<B>15</B> trägt die drehbaren Leitschaufeln<B>16.</B> In diesem Falle können die LeitsehaLifeln der ersten bei den Stufen des Verdiehters verstellt werden.
Mittels eines Einstellhebels<B>17</B> kann über ein Zahnradgetriebe<B>18</B> jede der ringsum im Ge häuse angeordneten Verstellstangen <B>19</B> ver dreht werden, welche ihreTseits über die Kegelräder 20 die Leitsehanfeln <B>16</B> verstellen. Züi jeder Lage des Einstellhebels<B>17</B> gehört also eine bestimmte, an der Skala 21 ables bare Stellung der Leitsehaufeln <B>16.</B>
Es ist unerheblich, ob die einzelnen Teile der Turbinenanla,--e- #,on der gleielien, Turbine <B>5</B> angetrieben werden. Hat man beispiels weise eine aus mehreren Sätzen bestehende Turhinenanlage, so könnten Breiingas- und Luftverdiehter für si#nitliehe Sätze von einer besonderen Turbine angetrieben werden.
Der Verdiehter für die Verbrennungsluft kann selbstverständlich auch aus mehreren Teilver- diehtern bestehen, wobei es genügt, wenn lediglieh ein einziger Teil regelbaT ist. Ausser dem sind in dem Ausfühl-Lingsbeispiel, nur die wiehtigsten. Anlageteile gezeigt, die durch zweekdienliehe Elemente, beispielsweise Zw!- sebenküliler, Regeleinriehtungen u. a., ergÜnzt werden können..
Method for operating a gas turbine plant The patent relates to a method for operating a gas turbine plant operated with fuel gases of low calorific value, in which both the fuel gas and the combustion air are upstream of the turbine before they enter. Racing chimneys are compacted.
It is already known to drive gas turbine systems with fuel gases with a low calorific value instead of full liquid fuels or high-quality natural gases. For example, gas from blast furnaces can be used for this.
This fuel gas must now be able to be introduced into the pressurized combustion chamber, first in a special fuel gas dispenser. be prinliert.
There. However, if the hot gas has only a low heat value, its volume in relation to the amount of air to be fed to the combustion chamber 71 is not vanishingly small, but is <B> 10 </B> to <B> <U> 90 </U> </B> 1 / a that air, #, oliiinens. Partial failure of fuel gas,
For example, if fewer blast furnaces are in operation than in the case of an emergency, a higher calorific value can be compensated for by additional combustion of a fuel. In doing so, however, there is a great difficulty: the turbine is maintained.
a smaller amount of gas is supplied, since the lower fuel gas range also contains a reduced proportion of non-combustible gases; as a result, the pressure drops. at the entrance. of the turbine, the output of the system goes down and the turbine works at a less favorable point of its C1laxak, - teristik.
According to the method according to the invention, this difficulty is circumvented in that when the supply of fuel gas decreases, a fuel with a higher calorific value is introduced as a substitute, and an additional amount of air is introduced into the combustion chamber. The fuel with a higher calorific value replaces the lack of heating due to the partial failure of the fuel gas.
The additional amount of air replaces the non-combustible part of the fuel gas. It should be noted that the additional amount of air is not needed to completely burn the fuel with a higher calorific value, since the turbine is already operated with excess air without this additional amount of air. Secondly, the amount of air is increased to such an extent that the pressure at the turbine inlet remains roughly constant, and so much fuel is added that the temperature at the turbine inlet is also kept roughly constant.
The gas turbine system according to the invention for carrying out this method is characterized in that the compressor has means for the combustion shift in order to convey a variable amount of air. This can be done, for example, by connecting a further verdict stage. You can also vary the speed of the rotator.
However, if the compressor for the combustion air is driven by the power turbine and therefore has to maintain a constant speed, it is advantageous if the compressor for the combustion air is at least partially with adjustable blades, in particular with adjustable Leitsehaufelln, is equipped.
Finally, it must be taken into account that the fuel gas dispenser must deliver a certain minimum amount so that it works above the pin png time. As is well known, a return line is therefore routed from the compressor outlet to the compressor inlet, through which part of the fuel gas being pumped is circulated.
If it is not possible to adapt the fuel gas compressor to the reduced delivery volume by other means, for example through speed control, because the fuel gas compressor is driven by the high-performance turbine, the loss-making circulation can be achieved Reduce z-at least if the fuel gas, # - erdieh-- ter is at least partially equipped with adjustable blades.
An embodiment of the gas turbine system according to the invention is explained in more detail with reference to the drawing. Herein: FIG. 1 shows a diagram of a gas turbine system and FIG. 2 shows a section as an air distributor used in the system. The method according to the invention is also explained below, for example:
The compressor <B> 1 </B> sucks in air and conveys it through the heat exchanger <B> 9-, </B> into the combustion chamber <B> 3. </B> The fuel gas evaporator 4 sucks in exhaust gas, for example Blast furnace and, after it has been twisted, also conveys it into the combustion chamber <B> 36 </B>, where it is ignited. The gas mixture resulting from the combustion drives the turbine <B> 5 </B> and is then discharged through the heat exchanger 2 to preheat the combustion air and then to the outside.
The air compressor <B> 1 </B> and the door. bine <B> 5 </B> sit on a common shaft on which the useful power receiver, here an electric generator <B> 6 </B>, is also arranged. Brenngasverdiehter 4 is driven by the same wool via an increase gear <B> 7 </B>. For control purposes, the fuel gas dispenser 4 has a return line 8, into which a control element 9 and a cooler 10 are connected.
If the fuel is too low, for example when a blast furnace is taken out of operation, the line 12 provided with the flow control element 11 can feed a fuel with a higher calorific value into the combustion chamber 3 / B> are introduced. In this case, the combustion air compressor <B> 1 </B> must supply a larger amount of air in order to replace the missing volume of the fuel gas.
This is seen here by an adjustment of the blades of the evaporator <B> 1. </B> In a similar way. The fuel gas dispenser 4 can also be adapted to the reduced fuel delivery rate by adjusting the blade formation.
Fig-. <B> 92 </B> shows a section from the compressor <B> 1 </B> with the adjustment device for the guide vanes. The rotor <B> 13 </B> is equipped with rotor blades 14, the housing <B> 15 </B> carries the rotating guide blades <B> 16. </B> In this case, the guide blades of the first can be used with the Levels of the verdict can be adjusted.
By means of an adjusting lever <B> 17 </B>, each of the adjusting rods <B> 19 </B> arranged all around the housing can be rotated via a toothed gear mechanism <B> 18 </B>, which on its side via the bevel gears 20 Adjust guide panels <B> 16 </B>. For each position of the setting lever <B> 17 </B> there is therefore a specific position of the guide vanes <B> 16. </B> that can be read on the scale 21
It is irrelevant whether the individual parts of the turbine system - e- #, are driven on the same turbine <B> 5 </B>. For example, if you have a turbine system consisting of several sets, pulp gas and air dispensers for separate sets could be driven by a special turbine.
The compressed air for the combustion air can of course also consist of several component components, whereby it is sufficient if only a single component can be regulated. Besides that, in the feel-out example, there are only the most important. Plant parts shown, which by two elements, such as Zw! - sebenküliler, Regeleinriehtungen u. a., can be supplemented ..