DE2842899A1 - STEAM CIRCUIT - Google Patents
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Description
P 5250/Sd/hjP 5250 / Sd / hj
Gebrüder Sulzer, Aktiengesellschaft, Winterthur / SchweizSulzer Brothers, Aktiengesellschaft, Winterthur / Switzerland
DampfkreislaufSteam cycle
Die Erfindung betrifft einen Dampfkreislauf, in welchem ein aus einem unsubstituierten oder halogensubstituierten Kohlenwasserstoff, Kohlenwasserstoffgemisch, Kohlenwasserstoff-Kohlendioxid bestehendes Arbeitsmittel zirkuliert, welches in einer Turbine arbeitsleistend entspannt, in einem Kondensator verflüssigt, mittels einer Pumpe auf einen erhöhten Druck gebracht und in einem Wärmeaustauschersystem verdampft und überhitzt wird, wobei die Turbine, die einen Verbraucher antreibt, beidseitig ölgeschmierte Wellenlager aufweist und zwischen den ölgeschmierten Wellenlagern und der Turbine jeweils eine Gassperre angeordnet ist.The invention relates to a steam circuit in which a from an unsubstituted or halogen-substituted hydrocarbon, hydrocarbon mixture, hydrocarbon-carbon dioxide existing working fluid circulates, which relaxes work-performing in a turbine, liquefies it in a condenser, brought to an increased pressure by means of a pump and evaporated and superheated in a heat exchanger system, wherein the turbine that drives a consumer is oil-lubricated on both sides Has shaft bearings and arranged between the oil-lubricated shaft bearings and the turbine in each case a gas barrier is.
Derartige Dampfkreisläufe werden dann angeordnet, wenn als Medium Wasserdampf nicht in Frage kommt. Dieses ist z.B. dann der Fall,Such steam circuits are arranged when used as a medium Steam is out of the question. This is the case, for example,
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wenn eine solche Anlage in kalten Gebieten eingesetzt wird, wo eine Einfriergefahr besteht oder wo eine entsprechende Betriebsüberwachung höchstens mit einem unwirtschaftlich hohen Aufwand gewährleistet ist oder in Gebieten, in welchen keine Wasserquelle zur Verfügung steht.if such a system is used in cold areas where there is a risk of freezing or where appropriate operational monitoring is guaranteed at most with an uneconomically high effort or in areas in which no water source is available.
In diesem Falle wendet man vorteilhaft dann Kreisläufe mit einem der eingangs genannten Arbeitsmittel an. Derartige Medien sind auch bei höheren Temperaturen, z.B. im Bereich von 200 - 400 C thermisch stabil, d.h. es findet keine chemische Zersetzung statt,In this case, it is advantageous to use circuits with one of the working media mentioned at the beginning. Such media are Thermally stable even at higher temperatures, e.g. in the range of 200 - 400 C, i.e. there is no chemical decomposition,
Die Erfindung hat es sich zum Ziel gesetzt, den Betrieb solcher Anlagen auf äusserst wirtschaftliche Weise zu ermöglichen und auch die Betriebssicherheit fernbedienter, d.h. nicht an Ort überwachter Anlagen gewährleisten.The invention has set itself the goal of enabling and extremely economical operation of such systems also ensure the operational safety of remote-controlled systems, i.e. systems that are not monitored on site.
Ein Hauptproblem bei Dampfkreisläufen der eingangs beschriebenenA major problem with the steam circuits described above
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Art besteht in der wirksamen Abdichtung der Turbinenwelle, um zu verhindern, dass das Arbeitsmittel nicht aus dem Kreislauf entweichen kann.Type consists in the effective sealing of the turbine shaft in order to prevent that the working fluid does not go out of the circuit can escape.
Würde man, wie dieses üblicherweise in der Kältetechnik angewendet und für diesen Fall auch ohne weiteres auf wirtschaftliche Weise ausführbar ist, jedoch bei dem die Erfindung betreffenden Fall die Turbinenwelle ausschliesslich mit Hilfe von Labyrinthdichtungen und Oelsperren abdichten, welche einerseits auf der Ver— braucherseite und andererseits auf dem blinden Wellenende angeordnet sind, so wäre dieses aus folgenden Gründen nicht möglich, d.h. in der Praxis mit einem wirtschaftlich vertretbaren Aufwand nicht durchführbar.Would one, like this one, usually be used in refrigeration technology and in this case also without further ado to economic ones Way can be carried out, but in the case relating to the invention, the turbine shaft exclusively with the aid of labyrinth seals and seal oil barriers, which are arranged on the one hand on the consumer side and on the other hand on the blind shaft end are, this would not be possible for the following reasons, i.e. in practice with an economically justifiable one Effort not feasible.
Bei Dampfkreisläufen, wie sie die Erfindung betreffen, würden aufgrund der Druckdifferenz zwischen Entspannungsraum der Turbine und den die Turbinenwelle umgebenden Oelsperräumen erhebliche Arbeitsmittelmencjen durch die Labyrinthdichtuncjen in die OeI-sperrräume austreten, weil der Entspannungsraum sich zwangsweiseIn steam cycles as related to the invention, would due to the pressure difference between the expansion chamber of the turbine and the oil containment spaces surrounding the turbine shaft, considerable amounts of work equipment through the labyrinth seal into the oil containment spaces exit because the relaxation space is forced
bei Kondensationsdruck befindet und die Oelsperräume,bei welchen keine Kondensation des Arbeitsmittels stattfinden darf, sich auf wesentlich tieferem Druck befinden. Aus1 dem so entstehendenis at condensation pressure and the oil reservoirs, in which no condensation of the working medium may take place, are at a much lower pressure. From 1 the resulting
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Arbeitsmittel-Qelgemisch muss das OeI von dem Arbeitsmittel wirksam abgetrennt werden. Die Rückgewinnung des Arbeitsmittels erfordert jedoch einen erheblichen apparativen und betrieblichen Aufwand, der insbesondere wegen der Kompressionsleistung untragbar ist, wenn ein Dampfkreislauf der eingangs beschriebenen Art sich an entlegenen Orten, d.h. in fernbedienten und nicht am Ort überwachten Anlagen befindet.Working medium-source mixture, the OeI of the working medium must be effective be separated. However, the recovery of the working medium requires a considerable amount of equipment and operations Expenditure that is unacceptable, especially because of the compression performance, if a steam cycle of the type described at the beginning is in remote locations, i.e. in remote-controlled systems that are not locally monitored.
Die erforderliche Trennvorrichtung, in welcher beispielsweise durch Filter, Kältefallen und dergleichen eine Abtrennung des Arbeitsmittels von Sperröl vorgenommen wird, ist äusserst aufwendig und ohne ständige betriebliche Ueberwachung nicht betriebssicher. The required separating device, in which, for example, by means of filters, cold traps and the like, a separation of the Working medium is made of barrier oil, is extremely expensive and not operationally safe without constant operational monitoring.
Da bei dem die Erfindung betreffenden Dampfkreislauf der Verdampfer und Ueberhitzer Im Gegensatz zu Kälteanlagen bei relativ hohen Temperaturen, z.B. Im Bereich zwischen 200 - 4OO C betrieben wird, würden die in der Trennvorrichtung nicht ausgeschiedenen OeLreste im Verdampfer verkohlen und könnten nicht mehr vom Arbeitsmittel aufgelöst werden. Derartige Verunreinigungen würden den Wärmeübergang im Verdampfer beträchtlich reduzieren,Since in the steam circuit relating to the invention, the evaporator and superheater In contrast to refrigeration systems operated at relatively high temperatures, e.g. in the range between 200 - 400 C. the oil residues not separated out in the separating device would carbonize in the evaporator and could no longer be be dissolved by the work equipment. Such impurities would considerably reduce the heat transfer in the evaporator,
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^ kurzen ,
so dass schon nach einer Betriebszeit die Nennleistung der^ shorten,
so that the nominal power of the
Anlage nicht erreicht werden könnte.Plant could not be reached.
Nun könnte man annehmen, dass die vorstehend geschilderten Nachteile mit Hilfe von zusätzlich angeordneten Gassperren vermieden werden könnten.It could now be assumed that the disadvantages described above are avoided with the aid of additionally arranged gas barriers could become.
Dass auch die ausschliessliche Anwendung einer derartigen Massnahme nicht den gewünschten Effekt erzielt, ergibt sich aus folgendem Sachverhalt, der anhand der Fig. 1 und 2 im folgenden erläutert wird.That also the exclusive use of such a measure does not achieve the desired effect, results from the following facts, which are based on FIGS. 1 and 2 in the following is explained.
Die Fig. 1 zeigt ein Fliessschema eines Dampfkreislaufes mit einem Sperrgassystem, während in Fig. 2 in einem Längsschnitt eine,in einem derartigen Dampfkreislauf angeordnete Turbine mit OeI- bzw. GasSperrsystemen und ölgeschmierten Lagern dargestellt ist.Fig. 1 shows a flow diagram of a steam cycle with a barrier gas system, while in Fig. 2 in a longitudinal section a turbine arranged in such a steam circuit shown with oil or gas barrier systems and oil-lubricated bearings is.
Gemäss Fig. 1 wird durch eine Leitung 1 Luft in eine Brennstoff verbrauchende Vorrichtung 2 eingesaugt, wobei der BrennstoffAccording to FIG. 1, air is fed into a fuel through a line 1 consuming device 2 sucked in, the fuel
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durch eine Leitung 3, z.B. aus einem nicht dargestellten Lagerbehälter oder aus einer Erdgasleitung zugeführt wird. Die Vorrichtung 2 kann z.B. eine Brennkammer einer Gasturbinenanlage sein oder ein Erhitzer für einen anderen Prozess, in welchem Wärmethrough a line 3, e.g. from a storage container (not shown) or is supplied from a natural gas pipeline. The device 2 can, for example, be a combustion chamber of a gas turbine plant his or a heater for another process in which heat
t erzeugt werden muss.Die Verbrennungsgase strömen durch eine Leitune" durch einen im Dampfkreislauf angeordneten Verdampfer 5. Im Verdampfer 5 wird das von einer Pumpe 6 des Dampfkreislaufes auf einen erhöhten Druck gebrachte Arbeitsmittel verdampft und überhitzt. Der Arbeitsmitteldampf wird durch eine Leitung 7 der Turbine 8 zugeleitet, hierin arbeitsleistend entspannt und strömt anschliessend durch eine Leitung 9 in den Kondensator 10, welcher von einem Kühlmittel, z.B. Luft, Wasser oder dergleichen gekühlt ist, und wird hierin verflüssigt. t muss.Die combustion gases are produced flow through a Leitune "by a disposed in the steam circuit evaporator 5. The evaporator 5 is evaporated brought by a pump 6 of the steam circuit to an elevated pressure working medium, and overheated. The working medium vapor is through a line 7 of the turbine 8, expanded therein to perform work and then flows through a line 9 into the condenser 10, which is cooled by a coolant, for example air, water or the like, and is liquefied therein.
Die Turbine 8 treibt einen schematisch dargestellten Verbraucher 12 an, der z.B. ein Generator, ein Kompressor oder eine Pumpe für chemische Prozesse sein kann oder ein Kompressor oder eine Pumpe zur Förderung von Gasen, z.B. Erdgas oder von Flüssigkeiten, z.B. Erdöl.The turbine 8 drives a schematically shown consumer 12, which is for example a generator, a compressor or a pump for chemical processes or a compressor or a pump for conveying gases, e.g. natural gas or liquids, e.g. petroleum.
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Die Fig. 2 zeigt im Längsschnitt die Turbine 8, die einstufig ausgebildet ist. Der Entspannungsraum ist mit der Bezugsziffer 13, das Schaufelrad mit "14", die Laufschaufeln mit "15" und die Leitschaufel mit "16" bezeichnet. Selbstverständlich kann das Sperrsystem auch bei einer mehrstufigen Turbine angewendet werden.Fig. 2 shows a longitudinal section of the turbine 8, which is designed in one stage. The relaxation room is indicated by the reference number 13, the impeller with "14", the rotor blades with "15" and the guide vane labeled "16". Of course, the locking system can also be used with a multi-stage turbine.
Die Turbinen welle 17 wird von zwei ölgeschmierten Lagern 18 und 19 üblicher Bauart getragen, die durch Leitungen 20 bzw. 21 mit Schmieröl gespeist werden, die Welle 17 endigt an einem Ende in einen Flansch 22, an welchen der Verbraucher 12 in nicht dargestellter Weise angekuppelt ist.The turbine shaft 17 is supported by two oil-lubricated bearings 18 and 19 of conventional design, which are connected by lines 20 and 21 are fed with lubricating oil, the shaft 17 ends at one end in a flange 22, to which the consumer 12 in not is coupled as shown.
Die Oelsperre besteht aus einem durchbohrten Metallring 23, der vorzugsweise aus Weissmetall gegossen und an die Welle angepasst ist, wobei durch Leitung 24 OeI unter Druck eingespritzt wird. Das Sperröl strömt einerseits längs der Welle in die Kammer 25 und andererseits in die Kammer 26. Aus beiden Kammern wird das OeI mittels Leitungen 28 und 29, die mit einer Leitung 30 verbunden sind, aus dem Lager bzw. der Oelsperre herausgeführt.The oil barrier consists of a pierced metal ring 23, which is preferably cast from white metal and adapted to the shaft OeI is injected under pressure through line 24. The barrier oil flows on the one hand along the shaft into the chamber 25 and on the other hand into the chamber 26. The oil is drawn from both chambers by means of lines 28 and 29, which are connected to a line 30 are led out of the camp or the oil barrier.
Das Lager am blinden Ende der Turbinenwelle weist zwei KammernThe bearing at the blind end of the turbine shaft has two chambers
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31 und 32 auf, aus welchen das Lageröl'durch Leitungen 33 und 34, die mit einer Leitung 35 verbunden sind, herausgeführt wird. Weiterhin weist die Turbinenwelle bzw. das Turbinengehäuse Labyrinthdichtungen 36, 37, 38 und 39 auf.31 and 32, from which the bearing oil through lines 33 and 34, which are connected to a line 35, is led out. Furthermore, the turbine shaft or the turbine housing Labyrinth seals 36, 37, 38 and 39 on.
Durch eine Leitung 40 wird ein Sperrgas in die Kammer 41 bzw. durch eine Leitung 42 in eine Kammer 43 eingespritzt und zwar so, dass der Druck in der Kammer 41 nur geringfügig höher als der Druck im Entspannungsraum 13 der Turbine 8 ist. Entsprechendes gilt für die Druckverhältnisse zwischen dem Entspannungsraum und der Kammer 43. A sealing gas is injected into the chamber 41 through a line 40 or into a chamber 43 through a line 42, namely so that the pressure in the chamber 41 is only slightly higher than the pressure in the expansion space 13 of the turbine 8. Corresponding applies to the pressure conditions between the expansion space and the chamber 43.
Diese Gassperren müssen folgende Bedingungen erfüllen:These gas barriers must meet the following conditions:
a) Das Sperrgas muss in grossen Mengen verfügbar sein, z;B. Erdgas aus einer Erdgasleitung oder Luft;a) The sealing gas must be available in large quantities, e.g. Natural gas from a natural gas pipeline or air;
b) das Sperrgas muss einen wesentlich tieferen Verflüssigungspunkt als derjenige des Arbeitsmittels aufweisen und weiterhin eine wesentlich niedrigere Löslichkeit im OeI. Dieseb) the sealing gas must have a substantially lower liquefaction point than that of the working medium and must continue to do so a much lower solubility in the oil. These
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Bedingungen würden beispielsweise bei einem aus Propan oder Aethan bestehenden Arbeitsmittel erfüllt, wenn Erdgas als Sperrgas verwendet würde bzw.. bei einem aus einem halogen— substituierten Kohlenwasserstoff bestehenden Arbeitsmittel und Luft als Sperrgas;Conditions would be met, for example, with a work equipment consisting of propane or ethane, if natural gas as Sealing gas would be used or in the case of a working medium consisting of a halogen-substituted hydrocarbon and air as sealing gas;
c) es muss die Möglichkeit bestehen, die Arbeitsmittel-Sperrgasmengen in ihre Komponenten zu trennen;c) there must be the possibility of the working fluid sealing gas quantities separate into their components;
d) weiterhin sollte das Sperrgas, das mit OeI oder mit dem Arbeitsmittel verunreinigt ist, ohne wirtschaftliche Nachteile entweder aus der Anlage weggeführt und verworfen werden können, wie z.B. Luft oder aber nutzbringend verbrannt werden können, z.B. Methan (vergl. Leitungen 44 bzw. 45).d) the sealing gas should continue to be supplied with OeI or with the work equipment is contaminated, can either be removed from the system and discarded without economic disadvantages, such as air or can be burned usefully, e.g. methane (see lines 44 or 45).
Bei der dargestellten Ausführung würde das Sperrgas einerseits im äusserst geringer Menge aus der Kammer 41 bzw. 43 durch die Labyrinthdichtungen 37 bzw. 38 in den Entspannungsraum 13 strömen und sich hierin mit dem Arbeitsmittel mischen, welches aufgrund der Bruckverhältnisse nicht durch die Labyrinthdichtungen zurückströmen kann.In the embodiment shown, the barrier gas would on the one hand in an extremely small amount from the chamber 41 or 43 through the Labyrinth seals 37 and 38 flow into the expansion space 13 and mix therein with the working medium, which due to the bridge conditions do not flow back through the labyrinth seals can.
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Andererseits kann der Druck in der Kammer 26 bzw. 32 etwas niedriger als derjenige in den Kammern 41 bzw. 43 gehalten werden, so dass nur geringe Sperrgasmengen durch die Labyrinthdichtungen 36 bzw. 39 fHessen können. Das OeI, das sich am Boden der Kammern 25, 26, 31 und 32 sammelt, wird durch die Leitungen 30 bzw. 35 in eine Oelaufbereitungsanlage 46 entspannt (vergl. Fig. 1). Diese Druckreduktion erlaubt zwar eine wesentlich wirksamere Trennung von OeI und Sperrgas als die Trennung von OeI und Arbeitsmittel, in der an vorstehender Stelle beschriebenen Anlage, in welcher ausschliesslich Oelsperren und keine Gassperren vorgesehen sind.On the other hand, the pressure in the chamber 26 or 32 can be kept slightly lower than that in the chambers 41 or 43 so that only small amounts of sealing gas can flow through the labyrinth seals 36 or 39. The OeI that is located on The bottom of the chambers 25, 26, 31 and 32 collects, is expanded through the lines 30 and 35 in an oil treatment system 46 (see Fig. 1). This pressure reduction allows a substantial more effective separation of oil and sealing gas than the separation of oil and working fluid, in the one described above System in which only oil barriers and no gas barriers are provided.
Das in der Aufbereitungsanlage 46 gewonnene, weitgehend saubere OeI wird mittels einer Pumpe 47 durch die Leitungen 20, 24 und 21 in die Oellager bzw. die Oelsperre zurückgeführt. Das in der Aufbereitungsanlage 46 abgetrennte Sperrgas, welches noch OeI-spuren enthält, braucht nicht weiter gereinigt zu werden.The largely clean oil obtained in the processing plant 46 is conveyed by means of a pump 47 through the lines 20, 24 and 21 returned to the oil store or the oil barrier. The sealing gas separated in the processing plant 46, which still has traces of oil does not need to be cleaned any further.
Entweder kann das mit OeI verunreinigte Gemisch durch' eine nicht dargestellte Leitung aus der Anlage entfernt und verworfen werden,Either the mixture contaminated with OeI can through 'a not the line shown can be removed from the system and discarded,
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z.B. im Falle von Luft oder beispielsweise bei der Verwendung von Methan als Sperrgas durch eine Leitung 48 der Brennstoff verbrauchenden Einrichtung 2 zugeführt werden.e.g. in the case of air or in use, for example of methane as sealing gas are fed through a line 48 to the fuel-consuming device 2.
Das Sperrgas, das aus den Kammern 26 und 32 durch die Leitungen 44 bzw. 45 herausgeführt wird, kann auf die gleiche Weise durch nicht dargestellte Leitungen in die Atmosphäre abgeblasen werden oder als Brennstoff durch die Leitung 48 der Vorrichtung 2 zugeführt werden.The sealing gas, which is led out of the chambers 26 and 32 through the lines 44 and 45, respectively, can pass through in the same way Lines not shown are blown off into the atmosphere or fed as fuel through line 48 of device 2 will.
Ein gravierender Nachteil einer in der Fig. 1 bzw. 2 dargestellten Anlage besteht jedoch im folgenden:A serious disadvantage of one shown in FIGS. 1 and 2, respectively However, the system consists of the following:
Obwohl nur geringe Sperrgasmengen durch die Labyrinthdichtungen 37 und 38 in den Entspannungsraum 13 eindringen können, muss dieses Sperrgas ständig aus dem im Kreislauf zirkulierenden Arbeitsmittelstrom entfernt werden, um die Verflüssigung im Kondensator 10 nicht zu hemmen. Dieses beruht darauf,, dass die Zusammensetzung der Arbeitsmittel-Sperrgasmischung sich mit derAlthough only small amounts of sealing gas can penetrate through the labyrinth seals 37 and 38 into the expansion space 13, must this sealing gas is constantly removed from the working medium flow circulating in the circuit in order to liquefy it in the condenser 10 not to be inhibited. This is based on the fact that the composition of the working medium / sealing gas mixture changes with the
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. /Hf» . / Hf »
Zeit derart ändert, dass nichts mehr bei der vorgesehenen Kondensatortemperatur, z.B. Umgebungstemperatur auskondensiert würde.Time changes in such a way that nothing is left at the intended condenser temperature, e.g. ambient temperature would condense out.
Daher müsste bei einer solchen Anlage, das im Kondensator 10 vollständig verflüssigte Arbeitsmittel-Sperrgasgemisch durch die Leitung 49 in eine Trennvorrichtung 50 abgesaugt werden. AusdieserTrennvorrichtung müsste mindestens nahezu reines, zurückgewonnenes Arbeitsmittel durch eine Leitung 51 in die Leitung 9 vor dem Kondensator 10 zurückgeführt werden, und mindestens nahezu arbeitsmittelfreies Sperrgas, das entweder wiederum im Falle von Luft in die Atmosphäre abgeblasen werden könnte, durch eine Leitung 52 wieder in die Gassperre zurückgeführt werden.Therefore, in such a system, the working medium / sealing gas mixture that is completely liquefied in the condenser 10 would have to pass through the line 49 can be sucked into a separating device 50. This separation device would have to be at least almost pure, recovered working medium can be returned through a line 51 into the line 9 upstream of the condenser 10, and at least virtually working fluid-free sealing gas, which in turn is either blown off into the atmosphere in the case of air could be returned to the gas barrier through a line 52.
Da im vorliegenden Fall jedoch der gesamte Arbeitsmitteldurchsatz der Turbine,, obwohl er nur geringe Mengen an Sperrgas enthält, in der Trennvorrichtung wieder aufbereitet werden muss, erfordert dieses einen apparativen und energetisch derart um-Since in the present case, however, the entire working fluid throughput of the turbine, although it contains only small amounts of sealing gas, has to be reprocessed in the separating device, this requires an apparatus-related and energetically converted
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fangreichen Aufwand der Trennvorrichtung, so dass eine solche Anlage für die Praxis unbrauchbar ist.Catchy effort of the separating device, so that such a system is unusable in practice.
Es ist das hauptsächliche Ziel der Erfindung, den Trennaufwand wesentlich zu reduzieren, um eine wirtschaftliche Betriebsweise bezüglich des energetischen und apparatemässigen Aufwandes zu ermöglichen.It is the main aim of the invention to substantially reduce the cost of separation in order to achieve an economical mode of operation in terms of energy and equipment expenditure.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass zwischen der Gassperre und dem Entspannungsraum der Turbine jeweils ein die Turbinenwelle umgebender Absaugraum angeordnet ist, aus welchem mit Sperrgas verunreinigtes Arbeitsmittel einer Trennvorrichtung zugeführt wird.This object is achieved according to the invention in that there is one between the gas barrier and the expansion chamber of the turbine The suction chamber surrounding the turbine shaft is arranged, from which working medium contaminated with sealing gas of a separating device is arranged is fed.
Beispielsweise kann als Arbeitsmittel Propan, ein Propan-Methan- oder ein Butan-Methan-Gemisch und als Sperrgas Erdgas verwendet werden.For example, propane, a propane-methane or a butane-methane mixture and natural gas as the sealing gas.
Im Falle .das Arbeitsmittel ein halogensubstituierter Kohlenwasserstoff ist, kann Luft als Sperrgas verwendet werden.In the case of the working fluid, a halogen-substituted hydrocarbon air can be used as sealing gas.
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Die Erfindung ermöglicht nun in vorteilhafter Weise eine wesentliche Reduzierung des Trennaufwandes zwischen Sperrgas und Ar- ■ beitsmittel, wie im folgenden noch näher erläutert werden wird.The invention now enables an essential in an advantageous manner Reduction of the separation effort between sealing gas and working fluid, as will be explained in more detail below.
Anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles wird die Erfindung nachstehend erläutert: The invention is explained below using an exemplary embodiment shown in the drawing:
Fig. 3 zeigt ein Fliessschema eines erfindungsgemäss ausgebildeten Dampfkreislaufes,Fig. 3 shows a flow diagram of one designed according to the invention Steam cycle,
Fig. 4 eine in diesem Dampfkreislauf angeordneten Turbine mit OeIlagern, OeIsperre und Gassperren, v/ährend in4 shows a turbine arranged in this steam circuit with oil bearings, oil barrier and gas barriers, while in FIG
Fig. 5 eine Ausführungsform einer zweistufigen Trennvorrichtung zur Trennung von Arbeitsmittel und Sperrgas dargestellt ist.Fig. 5 shows an embodiment of a two-stage separating device for separating the working medium and sealing gas is.
Die mit den Fig. 1 und 2 übereinstimmenden Elemente der Anlage sind in den Fig. 3 bis 5 mit den gleichen Bezugsziffern bezeichnet und ihre Funktionsweise wird zur Vermeidung von Wiederholungen nicht nochmals erläutert.The elements of the system that correspond to FIGS. 1 and 2 3 to 5 are denoted by the same reference numerals and their mode of operation is to avoid repetition not explained again.
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Erfindungsgemäss sind zwischen dem Entspannungsraum 13 der Turbine 8 und dem Sperrgasraum 41 und 43 je ein die Turbinenwelle umgebender Absaugraum 53 bzw. 54 angeordnet, an welche Absaugleitungen 55 bzw. 56 angeschlossen sind, in den Absaugräumen 53 und 54 herrscht ein etwas niedrigerer Druck als in dem Entspannungsraum 13 und in den Sperrgaskammern 41 und 43, so dass nur sehr geringe Mengen Sperrgas durch die Labyrinthdichtungen 57 und 58 und sehr geringe Mengen Arbeitsmittel aus dem Entspannungsraum 13 durch die Labyrinthdichtungen 59 und 60 in die Absaugräume 53 bzw. 54 strömen.According to the invention are between the expansion space 13 of the turbine 8 and the sealing gas chamber 41 and 43 each have a suction chamber 53 and 54 which surrounds the turbine shaft and to which suction lines 55 and 56 are connected, there is a somewhat lower pressure in the suction chambers 53 and 54 than in the expansion chamber 13 and in the sealing gas chambers 41 and 43, so that only very small quantities of sealing gas can pass through the labyrinth seals 57 and 58 and very small amounts of working fluid from the expansion chamber 13 through the labyrinth seals 59 and 60 into the suction chambers 53 and 54 flow.
Die Menge des Arbeitsmittel-Sperrgasgemisches, das aus den · Leitungen 55 und 56 abgesaugt wird, ist nun wesentlich geringer als der Arbeitsmitteldurchsatz durch die Turbine und ausserdem enthält das Gemisch vergleichbare Mengen an Arbeitsmittel und Sperrgas, so dass eine wesentlich vereinfachtere Trennung in die ursprünglichen Komponenten erzielt wird. Dieses bedeutet, dass die Trennvorrichtung 61 in energetischer und apparativer Hinsicht einen wesentlich geringeren Aufwand erfordert, als dieses bei der Trennvorrichtung 50 in Fig. 1 der Fall ist. Auch die Leitung 62The amount of the working medium / sealing gas mixture that is sucked out of the lines 55 and 56 is now much smaller than the working medium throughput through the turbine and, in addition, the mixture contains comparable amounts of working medium and Sealing gas, so that a much easier separation into the original components is achieved. This means that the Separation device 61 requires significantly less effort in terms of energy and apparatus than this in the case of Separation device 50 in Fig. 1 is the case. Also the line 62
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führt noch ein Gemisch, das noch einige Spuren von Arbeitsmittel enthält. Aber diese Arbeitsmittelmenge ist äusserst gering und erfordert in der Trennvorrichtung nur einen vernachlässigbaren Mehraufwand.still carries a mixture that still contains some traces of working fluid. But this amount of work equipment is extremely small and requires only a negligible additional effort in the separating device.
Im folgenden wird anhand einer in der Fig. 5 dargestellten Ausführungsform eine zweistufig ausgebildete Trennvorrichtung 61 erläutert.The following is based on an embodiment shown in FIG a two-stage separating device 61 is explained.
Es sei darauf hingewiesen, dass es sich hierbei nur um ein Ausführungsbeispiel einer Trennvorrichtung handelt. So könnte die Trennvorrichtung beispielsweise einstufig ausgebildet sein oder mehr als zwei in Serie geschaltete Trennstufen aufweisen.It should be noted that this is only an exemplary embodiment a separator. The separating device could, for example, be designed in one stage or have more than two isolating stages connected in series.
Das durch die Leitungen 62 und 63 (vergl. Fig. 3) in die Trennvorrichtung eingeleitete Arbeitsmittel-Sperrgas-Gemisch wird zunächst in einem Vorkühler 66 bei Umgebungstemperatur gekühlt, sodann im Kompressor 67 verdichtet und anschliessend in einem Wärmeaustauscher 68 soweit gekühlt, dass mindestens der grösste Teil des Arbeitsmittels kondensiert, wobei das Kondensat nochThat through the lines 62 and 63 (see. Fig. 3) in the separating device The working medium / sealing gas mixture introduced is first cooled in a pre-cooler 66 at ambient temperature, then compressed in the compressor 67 and then cooled in a heat exchanger 68 to such an extent that at least the largest Part of the working fluid condenses, with the condensate still
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Spuren von gelöstem Sperrgas enthält. In .einem Abscheider 69 wird der verflüssigte Anteil vom dampfförmigen Anteil des Gemisches,das vorwiegend aus Sperrgas besteht, aber auch noch Arbeitsmitteldampf-führt, getrennt. Der verflüssigte Anteil wird in einem Drosselventil 70 entspannt und in einen Abscheider 71 eingeleitet, worin wegen des tieferen Druckes ein Teil der Flüssigkeit verdampft. Aus dem Abscheider 71 wird die Flüssigkeit, die aus mindestens nahezu reinem Arbeitsmittel besteht, durch Leitung 64 in den Dampfkreislauf vor dem Kondensator 10 eingeleitet.Contains traces of dissolved sealing gas. In .a separator 69 the liquefied part of the vapor part of the mixture, which mainly consists of sealing gas, but also still Working medium vapor leads, separately. The liquefied portion is expanded in a throttle valve 70 and into a separator 71 initiated, in which part of the liquid evaporates due to the lower pressure. From the separator 71 is the liquid, which consists of at least almost pure working medium, through line 64 into the steam circuit upstream of the condenser 10 initiated.
Das noch dampfförmige, aus Arbeitsmittel und Sperrgas bestehende Gemisch wird in einem Drosselventil 72 auf den Eintrittsdruck des Kompressors 67 entspannt und mit dem im Vorkühler 66 gekühlten Gemisch vom Kompressor angesaugt.The still vaporous one, consisting of the working medium and sealing gas The mixture is expanded in a throttle valve 72 to the inlet pressure of the compressor 67 and cooled with that in the precooler 66 Mixture sucked in by the compressor.
Die hauptsächlich aus Sperrgas bestehenden,aber noch Arbeitsmittel enthaltenden Gase, die den Abscheider 69 durch Leitung 73 verlassen, werden in eine zweite, gleich wie die erste Stufe ausgebildete Stufe eingeleitet.The mainly made up of sealing gas, but still working equipment containing gases leaving the separator 69 through line 73 are formed in a second, the same as the first stage Stage initiated.
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Diese zweite Stufe weist einen Kompressor 74, einen Kühler 75, einen Hochdruckabscheider 76 und einen Tiefdruckabscheider 77 sowie Drosselventile 78, 79 und 80 auf.This second stage has a compressor 74, a cooler 75, a high pressure separator 76 and a low pressure separator 77 as well as throttle valves 78, 79 and 80.
In dieser zweiten Stufe wird das Sperrgas weiter von Arbeitsmittel befreit und von der Entnahmestelle 81 in die .Vorrichtung 2 geführt. Es kann auch eine Teilmenge in die Gassperräume 41 und 43 zurückgeführt werden.In this second stage, the sealing gas is further used by working fluid freed and out of the removal point 81 in the .Vorrichtung 2. A subset can also enter the gas barrier spaces 41 and 43 are returned.
Vorteilhafte Anwendungsgebiete für die Erfindung sind beispielsweise Kompressions-Stationen für Pipeline-Systeme für Erdgas, wobei als Arbeitsmittel z.B. Propan und als Sperrgas Erdgas verwendet werden oder LNG-Verdampfungsanlagen, in welchen als Arbeitsmedium z.B. ein Gemisch aus 30 % Methan, 70 % Propan oder 30 % Methan und 70 % Butan und als Sperrgas Erdgas benutzt wird.Advantageous areas of application for the invention are, for example, compression stations for pipeline systems for natural gas, where propane is used as the working medium and natural gas is used as the sealing gas, or LNG evaporation systems in which a mixture of 30% methane, 70 % propane or 30% is used as the working medium % Methane and 70 % butane and natural gas is used as sealing gas.
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Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3333530A1 (en) * | 1982-09-17 | 1984-04-12 | Hitachi, Ltd., Tokyo | VACUUM RETENTION DEVICE |
| DE4239586C1 (en) * | 1992-11-25 | 1994-01-13 | Ruhrgas Ag | Turbomachinery system and method for sealing a turbomachine |
| DE19545312C2 (en) * | 1995-11-09 | 2000-10-12 | Walter Falkinger | Binary thermal power plant with two closed circuits to increase the efficiency |
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Families Citing this family (5)
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|---|---|---|---|---|
| US4455095A (en) * | 1980-05-08 | 1984-06-19 | Werner Bleiker | System for measuring the heat energy emission of room heating elements |
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- 1978-11-23 SE SE7812085A patent/SE7812085L/en unknown
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3333530A1 (en) * | 1982-09-17 | 1984-04-12 | Hitachi, Ltd., Tokyo | VACUUM RETENTION DEVICE |
| DE4239586C1 (en) * | 1992-11-25 | 1994-01-13 | Ruhrgas Ag | Turbomachinery system and method for sealing a turbomachine |
| DE19545312C2 (en) * | 1995-11-09 | 2000-10-12 | Walter Falkinger | Binary thermal power plant with two closed circuits to increase the efficiency |
| DE102011116338A1 (en) * | 2011-10-19 | 2013-04-25 | Horst Schierack | Solar thermal power plant and method for operating a solar thermal power plant |
| DE102011116338B4 (en) * | 2011-10-19 | 2013-07-11 | Horst Schierack | Solar thermal power plant and method for operating a solar thermal power plant |
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