Einrichtung zur Inbetriebsetzung von Anlagen, bei denen zur Leistungserhöhung
hohe Drücke verwendet werden, die durch gasturbinengetriebene Verdichter geliefert
werden Die bei druckgefeuerten Dampferzeugern, z. B. Veloxdampferzeugern, bewährte
Anwendung hoher Brennkammerdrücke, hoher Heizgasgeschwindigkeiten und einer Gasturbine
zum Antrieb des Verdichters hat sich auch für andere Vorrichtungen, bei denen Wärme
frei gemacht, gebunden oder übertragen wird, als zweckmäßig erwiesen. Als derartige
Vorrichtungen kommen in Betracht z. B. Öfen, in denen chemische Umsätze ausgeführt
werden, oder Heizvorrichtungen, die zur Erhitzung eines zweiten Stoffes dienen.
Durch die Erhöhung des Druckes oder des Druckes und der Geschwindigkeit werden die
Umsätze beschleunigt und die Wärmeübergänge erhöht; es lassen sich somit die Umsatzräume,
die Wärmeaustauschflächen und gasführenden Kanäle wesentlich verkleinern. Es sinken
die Abmessungen dieser Anlagen und damit auch ihre Anschaffungs- und Betriebskosten.Equipment for the commissioning of plants, in which to increase the performance
high pressures are used which are supplied by gas turbine powered compressors
The pressure-fired steam generators such. B. Velox steam generators, proven
Use of high combustion chamber pressures, high heating gas velocities and a gas turbine
to drive the compressor has also been used for other devices that use heat
freed, bound, or transferred is proven expedient. As such
Devices come into consideration z. B. Furnaces in which chemical sales are carried out
or heating devices that are used to heat a second substance.
By increasing the pressure or the pressure and the speed, the
Sales accelerated and heat transfer increased; the sales areas,
significantly reduce the heat exchange surfaces and gas-carrying channels. It will sink
the dimensions of these systems and thus also their acquisition and operating costs.
Da diese Vorrichtungen ihre volle Leistungsfähigkeit aber nur unter
dem erhöhten Druck entwickeln können, ist es von Bedeutung, daß dieser sich rasch
und mit billigen Mitteln einstellt, mit anderen Worten, daß die Inbetriebsetzungszeit
möglichst abgekürzt wird. Nun können diese Vorrichtungen trotz ihrer Verkleinerung
durch Druck und Geschwindigkeit doch noch so große Massen haben, daß für ihre Aufheizung
große Wärmemengen erforderlich sind. Es ist dabei zu berücksichtigen, daß die Leistung
der Gasturbine während des Aufheizens nur gering sein kann, da Druck und Temperatur
des Gases, das als Treibmiftel für die Gasturbine dient, während des Aufheizens
nur langsam ansteigen, die volle, vom Verdichter zu liefernde Stoffmenge also je
nach den aufzuwärmenden Massen verhältnismäßig spät erreicht wird. Viele Vorgänge
sind unter den während des Anlassens herrschenden Zuständen aber überhaupt nicht
durchführbar. Es ist somit nötig, neben der Gasturbine noch einen Anlaßmotor von
verhältnismäßig großer Leistung vorzusehen, damit Gasturbine und Verdichter sofort
auf nahezu volle Drehzahl
gebracht und die während des normalen,
gleichmäßig verlaufenden Betriebes -vorherrschenden Betriebsverhältnisse raschestens
,erreicht werden. Anlaßmotore kleiner Leistung, wie solche verschiedentlich zum
Anlassen und Hochfahren von Brennkraftmaschinen verwendet werden, können allein
die Forderung einer raschen Inbetriebsetzung der eingangs erwähnten Anlagen nicht
erfüllen.Since these devices are only able to perform at their full capacity
As the increased pressure can develop, it is important that this increase quickly
and adjusts by cheap means, in other words that the commissioning time
is abbreviated as possible. Now these devices can, despite their miniaturization
due to pressure and speed they still have such great masses that they can be heated up
large amounts of heat are required. It must be taken into account that the performance
the gas turbine can only be low during heating, because of the pressure and temperature
of the gas, which is used as a propellant for the gas turbine, during heating
increase only slowly, i.e. the full amount of substance to be delivered by the compressor each time
is reached relatively late after the masses to be warmed up. Many operations
are not at all under the conditions prevailing during starting
feasible. It is therefore necessary, in addition to the gas turbine, to have a starter motor from
Provide relatively large power so that the gas turbine and compressor immediately
to almost full speed
brought and used during normal,
evenly running operations - prevailing operating conditions as quickly as possible
can be achieved. Starter motors of low power, such as those variously used for
Starting and starting internal combustion engines can be used alone
the requirement for rapid commissioning of the systems mentioned above does not
fulfill.
Vorliegende Erfindung betrifft nun eine Einrichtung, durch welche
das Anlassen von Anlagen, bei denen zur Leistungserhöhung hohe Drücke verwendet
werden, die durch Gasturbinen getriebene Verdichter geliefert werden, erleichtert
und große Anlaßmotore und große Fremdenergieverbräuche vermieden werden. Sie besteht
aus einem kleinen Anlaßmotor, durch welchen die Ladegruppe angeworfen wird, und
einer zum Hauptwärmev erbraucher parallel geschalteten Hilfsbrennkammer, durch welche
das Treibmittel der Gasturbine so lange erzeugt wird, bis die Ladegruppe auf volle
Drehzahl beschleunigt ist. Da die Massen der Brennkammer und der Verbindungsleitungen
nur klein sind, erfolgt ihre Aufheizung fast unmittelbar. Es stehen also sofort
Gase mit hohem.Wärmegefälle zur Verfügung, die in der Gasturbine Arbeit leisten
und die rasche Beschleunigung der Ladegruppe auf ihre volle Drehzahl herbeiführen.
Ist die Ladegruppe aber auf voller oder nahezu voller Drehzahl und Leistung, so
kann ihre Umschaltung auf die Heizanlage erfolgen und diese wegen den nun zur Verfügung
stehenden großen Drücken und Wärmemengen selbst rasch in Betrieb genommen werden.The present invention now relates to a device by which
the starting of systems in which high pressures are used to increase performance
supplied by gas turbine driven compressors
and large starting motors and large external energy consumption are avoided. she consists
from a small starter motor, by which the charging group is started, and
an auxiliary combustion chamber connected in parallel to the main heat consumer through which
the propellant of the gas turbine is generated until the loading group is full
Speed is accelerated. As the masses of the combustion chamber and the connecting lines
are only small, they are heated almost immediately. So they stand immediately
Gases with high heat gradients are available that do work in the gas turbine
and bring about the rapid acceleration of the loading group to its full speed.
But if the charging group is at full or almost full speed and power, then so
you can switch to the heating system and this is now available because of the
standing high pressures and amounts of heat can be put into operation quickly.
Auf Abb. i ist eine derartige Anlage beispielsweise dargestellt. Es
ist i eine Anlage zur Erzeugung und Abgabe von Wärme, bei der z. B. in der Kammer
2 Wärme durch Verbrennung oder ähnliche Umsätze eines unter hohem Drucke stehenden
Mittels entwickelt und in den Wärmeaustauschern 3 an einen anderen Stoff abgegeben
wird. Die Wärmeabgabe ist keine völlige, die Verbrennungs-oder Enderzeugnisse des
Umsatzes gelangen vielmehr mit einer hohen Temperatur zur Gasturbine q., wo sie
infolge ihres Druckes und ihrer Temperatur Arbeit leisten. Diese-Arbeit dient dazu,
einen Verdichter 5 anzutreiben, durch den der in Kammer 2 zur Beschleunigung der
Umsätze verlangte Druck und die zur Erhöhung der Wärmeübergänge in den Wärmeaustauschern
3 vorgesehene Geschwindigkeit erzeugt wird. Würde diese Anlage nun dadurch in Betrieb
gesetzt, daß man mit einem Anlaßmotor 6 die Ladegruppe q., 5 anwirft und z. B. in
Kammer 2 ein Feuer entfacht, so würde die Gasturbine q. nur langsam auf Drehzahl
kommen, da die großen Massen der Vorrichtung i die bei kleiner Verdichterdrehza.hl
entwickelbare Wärme vollständig aufbrauchen und die Gase stark abgekühlt zur Gasturbine
gelangen würden. Erfindungsgemäß wird nun die Vorrichtung i durch eine -,Verbindungsleitung
7 überbrückt und in diese Verbindungsleitung eine Hilfsbrennkaminer 8 eingebaut.
Es genügt nun wenig Brennluft, um die Verbrennung in der Hilfsbrennkammer 8 einzuleiten
und heiße Gase für den Betrieb der Gasturbine zu erhalten. Durch den Hilfsmotor
6 und die rasch zunehmende Leistungsabgabe der Gasturbine infolge der Zunahme der
Luft- und Brennstofflieferung (durch Düse 9) wird die Ladegruppe in wenigen Sekunden
hochgefahren. Noch bevor die volle Drehzahl erreicht ist, wird der Motor 6 abgeschaltet,
entweder von Hand oder selbsttätig, wenn die Kupplung io als überholkupplung gebaut
ist. Da der Motor, der z. B-ein Elektromotor oder eine kleine Dieselmaschine sein
kann, nur für das erste Anfahren benötigt wird, wird er so bemessen, daß seine höchste
Drehzahl bereits bei einer Drehzahl der Ladegruppe erreicht wird, die ungefähr der
Drehzahl entspricht, die der Verdichter hat, wenn seine Leistungsaufnahme ungefähr
gleich der Höchstleistung des Motors ist. Als Höchstleistung des Motors genügen
etwa ä% der höchsten Leistungsaufnahme des Verdichters.Such a system is shown in Fig. I, for example. It
i is a system for generating and dissipating heat, in which z. B. in the chamber
2 Heat from combustion or similar sales of a pressurized
Developed by means and given off to another substance in the heat exchangers 3
will. The heat emission is not a total, the combustion or end products of the
Rather, sales arrive at a high temperature to the gas turbine q., Where they
perform work as a result of their pressure and temperature. This work serves to
to drive a compressor 5, through which the in chamber 2 to accelerate the
Sales required pressure and that to increase the heat transfers in the heat exchangers
3 provided speed is generated. This system would now be in operation
set that one starts with a starter motor 6, the loading group q., 5 and z. Am
Chamber 2 lit a fire, the gas turbine would q. only slowly up to speed
come because the large masses of the device i that at small Verdichterdrehza.hl
Completely use up developable heat and the gases are strongly cooled to the gas turbine
would arrive. According to the invention, the device i is now provided by a -, connecting line
7 bridged and an auxiliary combustion chimney 8 built into this connecting line.
A little combustion air is now sufficient to initiate the combustion in the auxiliary combustion chamber 8
and obtain hot gases for running the gas turbine. By the auxiliary engine
6 and the rapidly increasing power output of the gas turbine as a result of the increase in
Air and fuel delivery (through nozzle 9) is the loading group in a few seconds
booted. Before the full speed is reached, the motor 6 is switched off,
either by hand or automatically if the clutch is built as an overrunning clutch
is. Since the engine that z. B-be an electric motor or a small diesel engine
can, is only needed for the first start-up, it is dimensioned so that its highest
Speed is already reached at a speed of the loading group that is approximately the
The number of revolutions that the compressor has when its power consumption is approximately
is equal to the maximum power of the engine. Sufficient for the maximum power of the engine
about ä% of the highest power consumption of the compressor.
Ist dien Ladegruppe auf volle oder nahezu volle Drehzahl gebracht,
so wird sie mittels Ventilen oder Schiebern i i auf die Vorrichtung i umgeschaltet.
Diese erreicht nun infolge der sofort verfügbaren großen Wärm.-mengen in kürzester
Zeit ihren normalen Betriebszustand.Has the loading group been brought to full or almost full speed,
it is switched to device i by means of valves or slides i i.
This is now achieved in the shortest possible time due to the large amounts of heat available immediately
Time to their normal operating condition.
Abb. 2 zeigt die Bauweise einer einfachen Hilfsbrennkammer, wie sie
sich für den vorliegenden Fall als besonders zweckmäßig erwiesen hat. Sie besteht
aus einem z. B. aus hochhitzebeständigem Blech hergestellten Zylinder 2o und dem
diesen konzentrisch umgebenden Rohr 2i. Der Zylinder 2o ist auf einer Seite abgeschlossen
und an dieser mit einer Brennstoffdüse 22 und Schlitzen 23 versehen, durch welche
regelbar die zur Verbrennung nötige Luft zugeführt wird. Weitere Luft wird durch
den Ringraum zwischen Brennkammer und Rohrwand hindurchgeleitet, die sich teilweise
noch innerhalb des Zylinders 2o, hauptsächlich aber nach diesem mit den heißen Verbrennungsgasen
mischt. Diese Trennung von Brennluft und überschußluft ermöglicht es, daß die Verbrennung
im günstigsten Mischungsverhältnis stattfindet, sich die Endtemperatur der zur Gasturbine
gehenden Gase aber weitgehend regeln läßt, ferner daß durch die überschußluft die
Zylinderwand der eigentlichen Brennkammer gekühlt,
die hohen Gastemperaturen
von der druckfesten Rohrwand aber ganz abgehalten werden. Das Rohr 2 i kann die
unmittelbar vom Verdichter zur Gasturbine führende Umgehungsleitung ; (Abb. i) selbst
sein. Die Regeleinrichtungen 24 für den Brennstoff 22 und für die Luft 23 können
von Hand oder auch selbsttätig, z. B. in Abhängigkeit von der Temperatur vor der
Gasturbine, -eingestellt werden.Fig. 2 shows the construction of a simple auxiliary combustion chamber like her
has proven to be particularly useful in the present case. she consists
from a z. B. made of heat-resistant sheet metal cylinder 2o and the
this concentrically surrounding pipe 2i. The cylinder 2o is closed on one side
and provided on this with a fuel nozzle 22 and slots 23 through which
the air required for combustion is controllably supplied. More air gets through
passed through the annular space between the combustion chamber and the pipe wall, which is partially
still inside the cylinder 2o, but mainly after this with the hot combustion gases
mixes. This separation of combustion air and excess air enables combustion
takes place in the most favorable mixing ratio, the final temperature of the gas turbine
but can largely regulate outgoing gases, also that through the excess air the
The cylinder wall of the actual combustion chamber is cooled,
the high gas temperatures
but be kept completely from the pressure-resistant pipe wall. The tube 2 i can die
bypass line leading directly from the compressor to the gas turbine; (Fig. I) itself
be. The regulating devices 24 for the fuel 22 and for the air 23 can
by hand or automatically, e.g. B. depending on the temperature before the
Gas turbine to be adjusted.
Bei großen Anlagen und guten Wirkungsgraden von Gasturbine und Gebläse
kann die Leistung der Gasturbine den Leistungsbedarf des Verdichters übertreffen.
Diese Überschußarbeit kann von einem Stromerzeuger 12 aufgenommen und an ein elektrisches
Netz zurückgeliefert werden. Dieser Stromerzeuger läßt sich dann meist auch an Stelle
des Hilfsmotors 6 zum Anfahren verwenden. Für das Hochfahren der Ladegruppe bleibt
unverändert die Hilfsbrennkammer.With large systems and good gas turbine and blower efficiencies
the power of the gas turbine can exceed the power requirement of the compressor.
This excess work can be taken up by a power generator 12 and transferred to an electrical one
Net are returned. This power generator can then usually also be replaced
of the auxiliary motor 6 to start off. Remains for starting up the charging group
unchanged the auxiliary combustion chamber.