DE1197282B - Magnetogas dynamic power plant - Google Patents

Description

MagnetogasdynamischeKraftwerksanlage Die Erfindung betrifft eine magnetogasdynamische Kraftwerksanlage, die mindestens einen Verdichter, eine Wärmequelle, einen von heißem Arbeitsgas durchströmten magnetogasdynamischen Generator und zur Ausnutzung der Wärme in den aus dem Generator austretenden Abgasen noch zur Frischluft-Vorwärmung dienende sowie ferner zu einer Dampfkraftanlage gehörende Wärmetauschflächen und eine im Strömungsweg der Abgase liegende Gasturbine umfaßt.Magnetogasdynamic power plant The invention relates to a magnetogasdynamic Power plant that has at least one compressor, a heat source, one of hot Working gas flowed through the magnetogasdynamic generator and to utilize the Heat in the exhaust gases leaving the generator to preheat the fresh air serving as well as belonging to a steam power plant heat exchange surfaces and comprises a gas turbine lying in the flow path of the exhaust gases.

Es ist bekannt, die Wärme der Abgase eines magnetogasdynamischen Generators durch Beaufschlagung von Wärmetauschflächen auszunutzen, die teils zur Frischluftvorwärmung dienen, teils zu einer Dampfkraftanlage gehören. Dieser Aufbau entspricht dem derzeit üblichen Konzept für eine magnetogasdynamische Kraftwerksanlage.It is known that the heat of the exhaust gases of a magnetogasdynamic generator by applying heat exchange surfaces, some of which are used to preheat fresh air serve, partly belong to a steam power plant. This structure corresponds to the current one usual concept for a magnetogasdynamic power plant.

Zur Vermeidung einer sehr hohen Temperaturdifferenz zwischen dem Austritt am magnetogasdynamischen Generator und der Dampftemperatur ist es bekannt, den Dampferzeuger-Heizflächen eine Gasturbine vorzuschalten, um die Temperatur der Abgase vor dem Eintritt in den Dampfkessel herunterzudrücken. Aus thermodynamischen Gründen ist es an und für sich richtig, die Gasturbine in ein möglichst hohes Temperaturgebiet zu verlegen. Aus technologischen Gründen ist es aber unrealistisch, die Temperatur der Abgase eines magnetogasdynamischen Generators vor dem Dampfkessel herabdrücken zu wollen, indem die Gase zuerst durch eine Gasturbine geschickt werden. Es wird voraussichtlich noch lange dauern, bis in einer Gasturbine die gleichen Eintrittstemperaturen wie heute in einem Dampfkessel zulässig sind.To avoid a very high temperature difference between the outlet on the magnetogas dynamic generator and the steam temperature it is known to use the steam generator heating surfaces upstream a gas turbine to control the temperature of the exhaust gases before entering to press down the steam boiler. For thermodynamic reasons, it is on and for right to relocate the gas turbine in as high a temperature area as possible. For technological reasons, however, it is unrealistic to control the temperature of the exhaust gases wanting to push down a magnetogas dynamic generator in front of the steam boiler, by first passing the gases through a gas turbine. It is expected still take a long time to reach the same inlet temperatures as in a gas turbine are permitted in a steam boiler today.

Die vorliegende Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, die Wirtschaftlichkeit einer magnetogasdynamischen Kraftwerksanlage zu verbessern und die genannten Nachteile zu vermeiden. Erfindungsgemäß wird die Gasturbine zwischen die Wärmetauschflächen der Dampfkraftanlage geschaltet, mit dem Verdichter direkt gekuppelt und so ausgelegt, daß sie gerade den Leistungsbedarf des Verdichters deckt.The present invention has set itself the task of economic efficiency to improve a magnetogasdynamic power plant and the disadvantages mentioned to avoid. According to the invention, the gas turbine is located between the heat exchange surfaces switched to the steam power plant, directly coupled to the compressor and designed in such a way that it just covers the power requirements of the compressor.

Diese Schaltung kommt einer möglichst optimalen Wärmeausnutzung nahe, da den Abgasen auf ihrem Weg über die Dampfkraft-Wärmetauschflächen in einem für die Gasturbine zulässigen Temperaturbereich gerade nur so viel Wärme entnommen wird, als für die notwendige Verdichtung der Frischluft unumgänglich ist, der Rest an Wärme aber über den Dampfkreislauf mit besserem oder zumindest mit Rücksicht auf die durch den sonst notwendigen Werkstoffaufwand bedingten Anlagekosten wirtschaftlicherem Wirkungsgrad ausgenutzt, d. h. in mechanische Arbeit verwandelt wird.This circuit comes close to the best possible heat utilization, because the exhaust gases on their way over the steam power heat exchange surfaces in one for the gas turbine permissible temperature range is only extracted so much heat, than is indispensable for the necessary compression of the fresh air, the rest on Warmth, however, via the steam cycle with better or at least with consideration the investment costs caused by the otherwise necessary material expenditure are more economical Efficiency utilized, d. H. is transformed into mechanical work.

In der Zeichnung ist die Erfindung am Beispiel einer magnetogasdynamischen Kraftwerksanlage mit offenem Kreislauf schematisch dargestellt, doch ist sie gleicherweise bei einer Anlage mit geschlossenem Kreislauf anwendbar. Die Luft wird vom Verdichter 1 aus der Umgebung angesaugt und verdichtet, im Rekuperator 2 stark erwärmt und im magnetogasdynamischen Generator 3 durch Verbrennung weiter erhitzt und teilweise entspannt. Das aus dem Generator austretende Arbeitsgas gibt zuerst im Rekuperator 2 einen Teil seiner Wärme an die aufzuwärmende Frischluft ab, durchströmt den Dampfüberhitzer 4 und den Verdampfer 5 einer Dampfkraftanlage, leistet in der Gasturbine 6 Arbeit durch Expansion und wird im Speisewasser-Economiser 7 noch weiter gekühlt, bevor es ins Freie entweicht. Zur Dampfkraftanlage gehört außer dem Kessel, bestehend aus Economiser 7, Verdampfer 5 und überhitzer 4, noch die Dampfturbine 8, welche den Generator 9 treibt, der Kondensator 10 und die Kesselspeisepumpe 11. Die Gasturbine 6 ist so ausgelegt, daß sie gerade die Leistungsaufnahme des Verdichters 1 deckt, mit dem sie direkt gekuppelt ist. Zum Schutze der Gasturbine vor Verbrennungsrückständen, aber auch zur Vermeidung von Erosionsschäden durch die Zusatzstoffe, die zur Erhöhung der elektrischen Leitfähigkeit dem Arbeitsgas vor Eintritt in den Generator beigemischt werden und die bei Eintritt in die Gasturbine bereits die flüssige Phase erreicht haben können, ist es zweckmäßig, vor der Gasturbine, in Strömungsrichtung gesehen, eine an sich bekannte Gasreinigungsanlage 12, beispielsweise einen Zyklonentstauber, anzuordnen.In the drawing, the invention is shown schematically using the example of a magnetogasdynamic power plant with an open circuit, but it is equally applicable to a system with a closed circuit. The air is sucked in from the environment by the compressor 1 and compressed, heated strongly in the recuperator 2 and further heated by combustion in the magnetogasdynamic generator 3 and partially expanded. The working gas emerging from the generator first gives off part of its heat in the recuperator 2 to the fresh air to be heated, flows through the steam superheater 4 and the evaporator 5 of a steam power plant, performs work in the gas turbine 6 by expanding and is further cooled in the feedwater economiser 7 before it escapes into the open. In addition to the boiler, consisting of economiser 7, evaporator 5 and superheater 4, the steam power plant also includes the steam turbine 8, which drives the generator 9, the condenser 10 and the boiler feed pump 11. The gas turbine 6 is designed so that it just consumes the power of the Compressor 1 covers, with which it is directly coupled. It is useful to protect the gas turbine from combustion residues, but also to avoid erosion damage from the additives that are added to the working gas to increase the electrical conductivity before it enters the generator and which may have already reached the liquid phase when the gas turbine enters the gas turbine , in front of the gas turbine, seen in the direction of flow , to arrange a gas cleaning system 12 known per se, for example a cyclone deduster.

Durch die Verwendung einer Gasturbine wird die Abwärme nach dem magnetogasdynamischen Generator wirtschaftlicher ausgenutzt als bei den sonst üblichen Ausführungen. Abwärme- und Dampfkraftanlage sind für kleinere Leistungen auszulegen, wodurch sich deren Anschaffungskosten erniedrigen. Zudem wird durch das höhere Druckverhältnis die Dichte des Arbeitsgases im Generator größer und dadurch die Strömungsquerschnitte für gleichen Durchsatz kleiner. Da die Gasturbine gerade den Leistungsbedarf des Verdichters deckt und mit diesem direkt gekuppelt ist, ergibt sich eine konstruktiv einfachere Bauweise. Wäre die Gasturbine kleiner, so wäre für den Verdichter noch ein zusätzlicher Antrieb nötig. Wäre sie größer, so müßte entweder ein weiterer elektrischer Generator vorgesehen werden, oder die Gasturbine müßte auf denselben Generator wie die Dampfturbine arbeiten, so daß vier Maschinen auf einer gemeinsamen Welle angeordnet wären, was zu baulichen und regeltechnischen Schwierigkeiten führen würde.By using a gas turbine, the waste heat becomes magnetogasdynamic Generator used more economically than in the usual designs. Waste heat and steam power plants are designed for smaller capacities, which means that their Lower acquisition costs. In addition, the higher pressure ratio means that the Density of the working gas in the generator is greater and therefore the flow cross-sections smaller for the same throughput. Since the gas turbine is currently meeting the power requirements of the Compressor covers and is directly coupled to this, there is a constructive simpler construction. If the gas turbine were smaller, it would still be for the compressor an additional drive is required. If it were bigger, either another would have to be electrical generator are provided, or the gas turbine would have to be on the same Generator like the steam turbine work, so that four machines work on one common Shaft would be arranged, which lead to structural and technical control difficulties would.

Claims (2)

Patentansprüche: 1. Magnetogasdynamische Kraftwerksanlage, die mindestens einen Verdichter, eine Wärmequelle, einen von heißem Arbeitsgas durchströmten magnetogasdynamischen Generator und zur Ausnutzung der Wärme in den aus dem Generator austretenden Abgasen noch zur Frischluft-Vorwärmung dienende sowie ferner zu einer DampfkraftanlagegehörendeWärmetauschftächen und eine im Strömungsweg der Abgase liegende Gasturbine umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasturbine (6) zwischen die Wärmetauschflächen der Dampfkraftanlage (4, 5, 7) geschaltet, mit dem Verdichter (1) direkt gekuppelt und so ausgelegt ist, daß sie gerade den Leistungsbedarf des Verdichters deckt. Claims: 1. Magnetogasdynamic power plant, which at least a compressor, a heat source, a magnetogasdynamic one through which hot working gas flows Generator and to utilize the heat in the exhaust gases emerging from the generator heat exchange surfaces that also serve to preheat fresh air and also belong to a steam power plant and a gas turbine located in the flow path of the exhaust gases, characterized in that that the gas turbine (6) between the heat exchange surfaces of the steam power plant (4, 5, 7) switched, coupled directly to the compressor (1) and designed in such a way that that it just covers the power requirements of the compressor. 2. Kraftwerksanlage nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine an sich bekannte Gasreinigungsanlage (12), die, in Strömungsrichtung des Gases gesehen, vor der Gasturbine (6) angeordnet ist. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 941758, 861848, 852 018; »Brennstoff-Wärme-Kraft«, 12. Band, Nr. 2 (5. 2. 1960), S. 68; »The Steam Engineer«, 30. Band, Oktober-Heft 1960, S. 20; »Power Engineering«, 64. Band, Nr. 6 (Juni 1960), S. 68 bis 70.2. Power plant after Claim 1, characterized by a gas cleaning system (12) known per se, which, viewed in the direction of flow of the gas, is arranged in front of the gas turbine (6). Considered publications: German Patent Specifications No. 941758, 861848, 852 018; "Fuel-Heat-Power", Volume 12, No. 2 (February 5, 1960), p. 68; “The Steam Engineer ", Volume 30, October issue 1960, p. 20; "Power Engineering", Volume 64, No. 6 (June 1960), pp. 68 to 70.