DE2154197C3 - Partially closed gas turbine plant - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft eine teilgeschlossene Gasturbinenanlage, bestehend aus einem Kreislaufverdichter, einer Brennkammer, einer Kreislaufturbine, einem Rückkühler, einem Luftverdichter. einer Abgasturbine und einer Arbeitsmaschine, z. B. einem elektrischen Generator, wobei der Rückkühler als Dampferzeuger ausgeführt ist, nämlich einen zusätzlichen Wärmetauscher aufweist, dem Wärmetauscher Wasser zugeführt wird und das Wasser durch die Wärme der dem Rückkühler zugeführten Abgase der Kreislaufturbine verdampft wird.The invention relates to a partially closed gas turbine system, consisting of a cycle compressor, a combustion chamber, a rotary turbine, a Dry cooler, an air compressor. an exhaust turbine and a work machine, e.g. B. an electric generator, the dry cooler designed as a steam generator is, namely has an additional heat exchanger, the heat exchanger water is supplied and the water is evaporated by the heat of the exhaust gases from the circulation turbine that are fed to the recooler will.
Bekanntlich unterscheidet man Gasturbinenanlagen des offenen, des geschlossenen und des teilgeschlossenen Prozesses.As is well known, a distinction is made between open, closed and partially closed gas turbine systems Process.
Bei einer Gasturbinenanlage des offenen Prozesses (offene Gasturbinenanlage) wird die Luft aus dem Freien angesaugt, mit Hilfe eines Verdichters (theoretisch adiabat) verdichtet, anschließend in einer Brennkammer (theoretisch isobar) erhitzt, danach unter Arbeitsleistung in einer Turbine (theoretisch adiabat) entspannt und nach der Arbeitsleistung als Abgas ins Freie ausgeblasen. Die Gasturbinenanlage des geschlossenen Prozesses (geschlossene Gasturbinenanlcge) unterscheidet sich von der offenen Gasturbinenanlage dadurch, daß Luft oder ein anderes Gas in einem geschlossenen Kreislauf geführt wird; notwendigerweise tritt an die Stelle der Brennkammer der offenen Gasturbinenanlage ein Luft- bzw. Gaserhitzer. Die Luft bzw. das andere Gas wird nach der Arbeitsleistung in der Turbine nicht ins Freie ausgeblasen, sondern über einen Rückkühler wieder dem Verdichter zugeführt. Die Vorteile einer offenen Gasturbinenanlage sind in der einfachen Schaltung, der direkten Übertragung der Wärme an das Arbeitsmittel, der relativ einfachen Bauweise und der einfachen Regelung durch Änderung der Brennstoffzufuhr zu sehen, während als Nachteile das relativ große Volumen des Arbeitsmittels und die Tatsache, daß praktisch nur flüssige oder gasförmige Brennstoffe verwendet werden können, zu gelten haben. Demgegenüber sind die Vorteile der geschlossenen Gasturbinenanlage vor allem in dem relativ kleinen Volumen des Arbeitsmittels und der Verwendbarkeit fester Brennstoffe zu sehen, während die Nachteile in der Notwendigkeit des Luft- bzw. Gaserhitzers, der komplizierten Schaltung und der Notwendigkeit des Rückkühlers — zumeist wird Kühlwasser benötigt bestehen. In the case of an open process gas turbine system (open gas turbine system), the air is extracted from the Sucked in outdoors, with the help of a compressor (theoretically adiabatically), then heated in a combustion chamber (theoretically isobaric), then at work Relaxed in a turbine (theoretically adiabatic) and after work as exhaust gas into the open blown out. The gas turbine system of the closed process (closed gas turbine system) differentiates differs from the open gas turbine system in that air or another gas is in a closed one Cycle is conducted; necessarily takes the place of the combustion chamber of the open gas turbine plant an air or gas heater. The air or the other gas is in the turbine is not blown out into the open, but fed back to the compressor via a dry cooler. The advantages of an open gas turbine system are in the simple circuit, the direct transmission of the Heat to the working medium, the relatively simple design and the simple regulation by changing the To see fuel supply, while the disadvantages are the relatively large volume of the working medium and the fact that practically only liquid or gaseous fuels can be used have to apply. In contrast, the advantages of the closed gas turbine system are mainly in the relatively small one To see the volume of the working fluid and the usability of solid fuels, while the disadvantages in the need for the air or gas heater, the complicated circuit and the need for Dry cooler - mostly cooling water is required.
Bei Gasturbinenanlagen des teilgeschlossenen Prozesses (teilgeschlossene Gasturbinenanlagen) wird versucht die Vorteile der offenen Gasturbinenanlagen mit den Vorteilen der geschlossenen Gasturbinenanlagen zu verbinden, — und deren Nachteile zu vermeiden. Das gelingt auch weitgehend, jedoch erfordert die notwendige Rückkühlung — wie bei der geschlossenen Gasturbinenanlage — erheblichen Aufwand, sei es an Kühlwasser, sei es hinsichtlich der Rückkühlung des für den zur teilgeschlossenen Gasturbinenanlage gehörenden Rückkühler benötigten Kühlwassers. Zur Lösung dieses Problems hat man zunächst bereits sogenannte Naßkühltürme eingesetzt, in denen die Abwärme der teilgeschlossenen Gasturbinenanlage zur Verdampfung bzw. Verdunstung von Wasser eingesetzt wird. Diese Naßkühltürme sind insoweit recht brauchbar, weil das verdampfte bzw. verdunstete Wasser über die latente Wärme hinaus die Verdampfungswärme an die Atmosphäre abgibt Der Einsatz von Naßkühltürmen ist jedoch mit hohen Investitionskosten und erheblichem Raumbedarf verbunden, was nachteilig ist.In the case of gas turbine systems of the partially closed process (partially closed gas turbine systems) an attempt is made the advantages of the open gas turbine systems with the advantages of the closed gas turbine systems to connect - and to avoid their disadvantages. This also works to a large extent, but requires the necessary Recooling - as with the closed gas turbine system - requires considerable effort, be it at Cooling water, be it with regard to the recooling of that belonging to the partially closed gas turbine system Dry coolers require cooling water. To solve this problem one already has so-called Wet cooling towers are used in which the waste heat from the partially closed gas turbine system is used for evaporation or evaporation of water is used. These wet cooling towers are quite useful because that evaporated or evaporated water beyond the latent heat the heat of evaporation to the atmosphere The use of wet cooling towers is, however, with high investment costs and considerable Required space connected, which is disadvantageous.
Bei der bekannten, eingangs beschriebenen teilgeschlossenen Gasturbinenanlage (vgl. die SU-PS 230 191) hat man an Stelle von separaten, dem Rückkühler nachgeschaiteten Naßkühltürrnen dem Rückkühler die Funktion der Naßkühliürme übertragen. Im einzelnen ist bei der bekannten teilgeschlossenen Gasturbinenanlage, von der die Erfindung ausgeht, der Rückkühler mit den Abgasen der Kreislaufturbine beaufschlagt, ist nämlich der Rückkühler zwischen dem Ausgang der Kreislaufturbine einerseits und dem Eingang des Kreislaufverdichters und der Abgasturbine andererseits geschaltet Das führt dazu, daß die Temperatur der Abgase, die der Abgasturbine zugeführt werden, so niedrig ist, daß die Abgasturbine nur mit einem relativ geringen Wirkungsgrad arbeitetIn the known, partially closed type described at the outset A gas turbine system (see SU-PS 230 191) is used instead of a separate recooler Downstream wet cooling towers transfer the function of wet cooling towers to the dry cooler. in the individual is in the well-known partially closed gas turbine plant, from which the invention is based, the recooler is acted upon with the exhaust gases of the circulation turbine, is namely the dry cooler between the outlet of the circulation turbine on the one hand and the inlet of the cycle compressor and the exhaust gas turbine on the other hand switched This leads to the temperature the exhaust gases, which are fed to the exhaust gas turbine, is so low that the exhaust gas turbine with only one relatively low efficiency works
Der Erfindung liegt folglich die Aufgabe zugrunde, die bekannte, eingangs beschriebene teilgeschlossene Gasturbinenanlage hinsichtlich ihres Wirkungsgrads zu verbessern.The invention is therefore based on the object of the known, partially closed To improve gas turbine plant in terms of their efficiency.
Die erfindungsgemäße teilgeschlossene Gasturbinenanlage, bei der die zuvor aufgezeigte Aufgabe gelöst ist, ist dadurch gekennzeichnet daß der Rückkühler nur mit dem Teil der Abgase der K reislauf turbine beaufschlagt ist, der nicht der Abgasturbine zugeführt wird, und daß der im Rückkühler erzeugte Dampf über eine Dampfleitung in die teilgeschlossene Gasturbinenanlage eingeleitet wird. Da bei der erfindungsgemäßen teilgeschlossenen Gasturbinenanlage der Rückkühler nur mit dem Teil der Abgase der Kreislaufturbine beaufschlagt ist, der nicht der Abgasturbine zugeführt wird, wird also bei der erfindungsgemäßen teilgeschlossenen Gasturbinenanlage der Teil der Abgase, der der Abgasturbine zugeführt wird, der Abgasturbine unmittelbar, d. h. ohne über den Rückkühler geführt zu werden, zugeführt. Damit steht für die Abgasturbine bei der erfindungsgemäßen teilgeschlossenen Gasturbinenanlage ein größeres Temperaturgefälle zur Verfugung als bei der bekannten teilgeschlossenen Gasturbinenanlage, von der die Erfindung ausgeht. Im Ergebnis ist dadurch bei der erfindungsgemäßen teilgeschlossenen Gasturbinenanlage der Wirkungsgrad gegenüber der bekannten teilgeschlossenen Gasturbinenanlage verbessert.The partially closed gas turbine plant according to the invention, in which the above-mentioned object is achieved, is characterized in that the recooler only acts on part of the exhaust gases from the circulation turbine is, which is not fed to the exhaust gas turbine, and that the steam generated in the dry cooler via a Steam line is introduced into the partially closed gas turbine system. Since the partially closed according to the invention Gas turbine system of the dry cooler only exposed to the part of the exhaust gases from the circulation turbine is that is not fed to the exhaust gas turbine, so in the partially closed according to the invention Gas turbine system the part of the exhaust gases that is fed to the exhaust gas turbine, directly to the exhaust gas turbine, d. H. without being passed through the dry cooler. This stands for the exhaust gas turbine in the case of the invention partially closed gas turbine system has a greater temperature gradient available than with the known partially closed gas turbine system from which the invention is based. The result is thereby in the partially closed gas turbine system according to the invention, the efficiency compared to the known partially closed gas turbine plant improved.
Im einzelnen gibt es verschiedene Möglichkeiten, die erfindungsgemäße teilgeschlossene Gasturbinenanlage auszugestalten und weiterzubilden, was im folgenden nur beispielhaft erläutert werden soll.In detail there are different possibilities that to design and develop partially closed gas turbine plant according to the invention, which follows should only be explained by way of example.
Im einzelnen kann die Dampfleitung zwischen dem Kreislaufverdichter und der Kreislaufturbine und/oder zwischen der Kreislaufturbine und der Abgasturbine in die teilgeschlossene Gasturbinenanlage münden. Es besteht aber auch die Möglichkeit, die Dampfleistung in die Kreislaufturbine und/oder in die Abgasturbine und/oder in die Brennkammer und/oder in eine zusätzlich vorgesehene Hilfsbrennkammer münden zu lassen.In detail, the steam line between the cycle compressor and the cycle turbine and / or open between the circulation turbine and the exhaust gas turbine in the partially closed gas turbine system. It exists but also the possibility of the steam output in the circulation turbine and / or in the exhaust gas turbine and / or to open into the combustion chamber and / or into an additionally provided auxiliary combustion chamber.
Im übrigen kann dem im Rückkühler vorgesehenen Wärmetauscher wasserseitig ein Hilfswärmetauscher nachgeschaltet werden, um den in dem im Rückkühler vorgesehenen Wärmetauscher erzeugten Dampf zu überhitzen. Dieser zusätzlich vorzusehende Hilfswärmetauscher kann in der Brennkammer und/oder, soweit vorhanden, in der Hilfsbrennkammer angeordnet werden.In addition, the heat exchanger provided in the recooler can be an auxiliary heat exchanger on the water side downstream to the steam generated in the heat exchanger provided in the dry cooler overheat. This additional auxiliary heat exchanger can be provided in the combustion chamber and / or, if present, are arranged in the auxiliary combustion chamber.
Schließlich besteht die Möglichkeit, soweit die erfindungsgemäße teilgeschlossene Gasturbinenanlage eine Hilfsbrennkammer aufweist, die Hilfsbrennkammer einerseits über eine Luftleitung an den Kreislaufverdichter, den Luftverdichtei oder einen zusätzlichen Hilisverdichter, andererseits über eine Gasleitung an die teilgeschlossene Gasturbinenanlage, und zwar vor oder in der Kreislaufturbine und/oder vor oder in der Abgasturbine, anzuschließen. Es besteht aber auch die Möglichkeit, eine Hilfsturbine vorzusehen und die Hilfsbrennkammer über eine Gasleitung an die Hilfsturbine anzuschließen.Finally, there is the possibility if the partially closed gas turbine system according to the invention is a Has auxiliary combustion chamber, the auxiliary combustion chamber on the one hand via an air line to the cycle compressor, the air compressor or an additional Hilis compressor, on the other hand via a gas line the partially closed gas turbine system, in front of or in the circulation turbine and / or in front of or in the Exhaust gas turbine to connect. But there is also the possibility of providing an auxiliary turbine and the Auxiliary combustion chamber to be connected to the auxiliary turbine via a gas line.
Im folgenden wird die Erfindung an Hand einer lediglich Ausführungsbeispiele darstellenden Zeichnung ausführlicher erläutert Es zeigtIn the following the invention is based on one only Exemplary embodiments of the drawing explained in more detail
i$ gemäßen teilgeschlossenen Gasturbinenanlage undi $ appropriate partially closed gas turbine plant and
Fig.2 eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen teilgeschlossenen Gasturbinenanlage.2 shows a second embodiment of an inventive partially closed gas turbine plant.
Die in den Figuren dargestellte teilgeschlossene Gasturbinenanlage besteht in ihrem grundsätzlichen Aufbau aus einem Kreislaufverdichter 1, einer Brennkammer 2, einer Kreislaufturbine 3, einem Rückkühler 4, einem Luftverdichter 5, einer Abgasturbine 6 und einer Arbeitsmaschine 7, in den dargestellten Ausführungsbeispielen jeweils in Form eines elektrischen Generators. Wie die Figuren zeigen, ist der Rückkühler 4 als Dampferzeuger ausgeführt, weist nämlich der Rückkühler 4 einen zusätzlichen Wärmetauscher 8 auf, wobei dem Wärmetauscher 8 Wasser zugeführt und das Wasser durch die Wärme der dem Rückkühler 4 zugeführten Abgase der K reislauf turbine 3 verdampft wird. Der Wärmetauscher 8 ist über eine Wasserleitung 9 und eine Wasserpumpe 10 mit einem Wasservorratsbehälter 11 verbunden. Außerdem ist an den Wärmetauscher 8 eine Dampfleitung 12 angeschlossen. Der Rückkühler 4 ist nur mit dem Teil der Abgase der Kreislaufturbine 3 beaufschlagt der nicht der Abgasturbine 6 zugeführt wird. Der im Rückkühler 4 erzeugte Dampf wird über die Dampfleitung 12 in die teilgeschlossene Gasturbinenanlage eingeleitet.The partially closed gas turbine system shown in the figures consists in its basic form Construction of a cycle compressor 1, a combustion chamber 2, a cycle turbine 3, a dry cooler 4, an air compressor 5, an exhaust gas turbine 6 and a work machine 7, in the illustrated embodiments each in the form of an electric generator. As the figures show, the dry cooler is 4 designed as a steam generator, namely the recooler 4 has an additional heat exchanger 8, wherein the heat exchanger 8 is supplied with water and the water supplied to the heat exchanger 4 by the heat Exhaust gases from the circulation turbine 3 is evaporated. The heat exchanger 8 is via a water pipe 9 and a water pump 10 connected to a water reservoir 11. It is also connected to the heat exchanger 8 a steam line 12 is connected. The recooler 4 is only with the part of the exhaust gases from the circulation turbine 3 is applied which is not fed to the exhaust gas turbine 6. The steam generated in the recooler 4 is introduced into the partially closed gas turbine system via the steam line 12.
In allen dargestellten Ausführungsbeispielen ist, neben
dem Rückkühler 4 für die Rückkühlung des Ar beitsmittels, hinter dem Luftverdichter 5 ein Luftkühler
13 vorgesehen.
Im Ausführungsbeispiel nach Fig.] mündet die
Dampfleitung 12 zwischen dem Kreislaufverdichter 1 und der K «-eislaufturbine 3 in die teilgeschlossene Gasturbinenanlage,
nämlich in die Brennkammer 2. Im übrigen ist im Ausführungsbeispiel nach F i g. 1 dem im
Rückkühler 4 vorgesehenen Wärmetauscher 8 ein Hilfswärmetauscher 17 nachgeschaltet, wobei der
Hilfswärmetauscher 17 in der Brennkammer 2 angeordnet ist. Von dem Hilfswärmetauscher 17 geht eine
Dampfleitung 18 ab, die zwischen der Kreislaufturbine 3 und der Abgasturbine 6 in die teilgeschlossene Gas-SS
turbinenanlage mündet.In all of the illustrated embodiments, an air cooler 13 is provided behind the air compressor 5, in addition to the recooler 4 for recooling the working medium.
In the embodiment of FIG. 1, an auxiliary heat exchanger 17 is connected downstream of the heat exchanger 8 provided in the recooler 4, the auxiliary heat exchanger 17 being arranged in the combustion chamber 2. A steam line 18 branches off from the auxiliary heat exchanger 17 and opens into the partially closed gas-SS turbine system between the circulation turbine 3 and the exhaust gas turbine 6.
Im Ausführungsbeispiel nach F i g. 2 mündet die Dampfleitung 12 in einer zusätzlich vorgesehenen Hilfsbrennkammer 19. Die Hilfsbrennkammer 19 ist über eine Luftleitung 20 an den Luftverdichter 5 und über eine Gasleitung 21 an eine zusätzliche Hilfsturbine 22 angeschlossen. Bei dieser Ausführungsform wird also der im Rückkühler 4 erzeugte Dampf über die Dampfleitung 12, die Hilfsbrennkammer 19 und die Gasleitung 21 an die Hilfsturbine 22 geleitet.In the embodiment according to FIG. 2, the steam line 12 opens into an additionally provided Auxiliary combustion chamber 19. The auxiliary combustion chamber 19 is via an air line 20 to the air compressor 5 and Connected to an additional auxiliary turbine 22 via a gas line 21. In this embodiment So the steam generated in the recooler 4 via the steam line 12, the auxiliary combustion chamber 19 and the Gas line 21 passed to the auxiliary turbine 22.
Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings
Claims (12)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19712154197 DE2154197C3 (en) | 1971-10-30 | 1971-10-30 | Partially closed gas turbine plant |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19712154197 DE2154197C3 (en) | 1971-10-30 | 1971-10-30 | Partially closed gas turbine plant |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE2154197A1 DE2154197A1 (en) | 1973-05-03 |
| DE2154197B2 DE2154197B2 (en) | 1974-10-31 |
| DE2154197C3 true DE2154197C3 (en) | 1975-06-12 |
Family
ID=5823845
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE19712154197 Expired DE2154197C3 (en) | 1971-10-30 | 1971-10-30 | Partially closed gas turbine plant |
Country Status (1)
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|---|---|
| DE (1) | DE2154197C3 (en) |
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1971
- 1971-10-30 DE DE19712154197 patent/DE2154197C3/en not_active Expired
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| DE2154197A1 (en) | 1973-05-03 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
| E77 | Valid patent as to the heymanns-index 1977 | ||
| 8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |