DE890011C

DE890011C - Verfahren zum Betrieb einer Dampf-Luft-Waermekraftanlage

Info

Publication number: DE890011C
Application number: DEP43876A
Authority: DE
Inventors: Richard Dr-Ing Stroehlen
Original assignee: AEG AG
Current assignee: AEG AG
Priority date: 1949-05-26
Filing date: 1949-05-26
Publication date: 1953-09-14

Description

Verfahren zum Betrieb einer Dampf -Luft -Wärmekraftanlage Bei Dampf-Luft-Wärmekraftanlagen wird in den Kreislauf der Verbrennungsluft vorteilhaft eine Heißluftturbine eingeschaltet`, und zwar in der Weise, daß die Verbrennungsluft auf den Druck von einigen Atmosphären verdichtet, durch die Rauchgase des Dampferzeugers erhitzt, darauf in einer Heißluftturbine entspannt und schließlich im entspannten Zustand der Feuerung des Dampferzeugers zugeführt wird. Da bei einem derartigen Prozeß das der Turbine zur Verfügung stehende Gefälle wesentlich größer ist als das Verdichtergefälle, kann aus dem Luftprozeß eine beachtliche Überschußleitung gewonnen werden, die mit einem überaus günstigen spezifischen Wärmeverbrauch erzeugt wird. Die Dampfkraftanlage erfährt:durch die Luftturbinenanlage eine wesentliche Steigerung der abgegebenen Nutzleistung unter gleichzeitiger Verminderung des spezifischen Gesamtwärmeverbrauches. Ähnlich wie bei Gasturbinenanlagen wird die Verdichtung der Verbrennungsluft zweckmäßig in mehreren Stufen unter Zwischenkühlung und gegebenenfalls auch die Entspannung unter Zwischenerhitzung durchgefÜhrt.
Werden derartige Anlagen in Kraftwerken ein-Clesetzt, die eine stark wechselnde Belastung haben, so er-gibt sich eine gewisse Schwierigkeit dadurch, daß bei Teill-ast des Dampferzeugers auch die die Luftturbinenanlage durchsetzende Luftmenge entsprechend vermindert wird und die Luftturbinenanlage nur mit einem Bruchteil der Luftmenge,des Auslegungspunktes für den besten Wirkungsgrad beaufschlagt wird. Der Arbeitspunkt von Verdichter und Turbine rückt damit vom Bestpunkt wesentlich ab, wodurch der Wirkungsgrad der Energieerzeugung bei Teillast entsprechend stark abfällt.
Diese Schwierigkeiten können nach einem bekannten Verfahren dadurch behoben werden, daß unabhängig vom Belastungszustand des Dampfr# el erzeugers die den Verdichter und die Lufttur'bine durchströmende Luftmenge sowie die Eintrittstemperatur der Lufttur-bine weitgehend konstant gehalten werden. Der V&dichter und die Luftturbine arbeiten dann stets im günstigsten Punkt ihres Kennfeldes, und bei Teillast des Dampferzeugers wird nur ein Teil der die Luftturbinenanlage durchströmenden Luftmenge benötigt. Die nicht für die Dampferzeugung benötigte Abluft der Luftturbine wird dabei einem Wärmeaustauscher zugeführt, der die Abluftwärrne an verdichtete Frischluft überträgt. Die Abluftwärme der Luftturbine wird auf diese Weise auch im Teillastbereich des Dampferzeugers wirkungsvoll ausgenutzt, und zwar innerhalb des Luftturbinenprozesses, so daß dieser auch im -Teillastbereich des Dampfer ' zeugers mit bestem Wirkungsgrad arbeitet, ohne daß die Wärmebilanz des Dampferzeugers gestört wird.
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren der vorgenannten Art und besteht darin, daß der im Wärmeaustauscher der Luftturbinenanlage vorgewärmte Luftanteil einer zusätzlichen Breniikammer zugeführt wird, die in an sich bekannter Weise von dem im Lufterhitzer vorgewärmten Luftanteil durchströmt wird. Beide Luftanteile wer-den also in einer gemeinsam-en Brennkammer erhitzt. Neben der Einsparung einer zusätzlichen Brennkammer gewinnt man auf diese Weise eine leichte Möglichkeit der Regelung, danur eine einzige Brennstoffregelun#g erforderlich ist.
Stehen für die Energieerzeugung grundsätzlich nur feste Brennstoffe zur Verfügung, so kann das in der zusätzlichen Brennkammer benötigte Heizgas in einem hierfür vorgesehenen besonderen Gasgenerator erzeugt oder auch einem vorhandenen Gasnetz entnommen werden. Mit Vorteil wird auch in diesem Falle die Druckvergasung fester Brennstoffe angewandt, wodurch eine Einsparung an Verdichtungsarbeit des Brenngases erreicht wird.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann sinngemäß auch bei anderen Energieerzeugungsverfahren, wie z. B. Gasturbinenanlagen mit geschlossenem Kreislauf, Quecksilberdampfkraftanlagen Usw., zur Anwendung kommen.
Die Figur zeigt ein Schaltschema einer nach der' Erfindung arbeitenden Dampf-Luft-Wärmekraftanlage.
Die aus der Umgebung angesaugte Luft wird in dem dreistufigen Verdichter io unter Zwischenkühlung auf den Druck von mehreren Atmosphären verdichtet. Ein im wesentlichen der benötigten Verbrennungsluftmenge entsprechender Anteil der verdichteten Luft strömt durch die Leitung i i nach dem druckfest ausgebildeten Luftvorwärmer 1:2 des Dampferzeugers 13 und wird dort beispielsweise auf 5oo' durch die Rauchgase, gegebenenfalls in mehreren Stufen, erhitzt. Der Überschuß zwischen der stets gleichbleibenden Luftmenge und der durch die Leitung i i abströmenden Verbrennungsluftmenge wird durch die Leitung 14 dem ZD Wärmeaustauscher 15 zugeführt und dort durch die Abluft der zweistufigen Luftturbin-e 16 weitgehend vorgewärmt.
Beide Luftanteile werden durch die Leitungen 17 und 18 der gemeinsamen Gasbrennkammer ig zugeführt, in der eine geringe Menge an Heizgas zur Verbrennung gelangt, so daß die Endtemperatur auf etwa 7oo bis Soo' ansteigt. Die so erhitzte H.eißluft wird in der den Verdichter io antreibenden Luftturbine 16a teilweise entspannt, während die restliche Entspannung auf den Gegendruck der Feuerung des Dampferzeugers 13 in der die Nutzleistung abgebenden Turbine 16b erfolgt. Die Ab- luft der Nutzleistungsturbine 6b wird teilweise, und zwar in dem Maße, wie dies für die einwandfreie und zweckmäßige Verbrennung in der Feuerung des Dampferzeugers 13 not-,vendig ist, teils zur Mahltrocknung der Staubfeuerung, teils als Zweitluft oder Drittlunft verwendet, während der restliche Teil dem Wärmeaustauscher 15 zugeführt wird und dort weitgehend seine fühlbare Wärme an die verdichtete Luft abgibt.
Das in#, der Brennkammer ig benötigte Heizgas wird in einem Druckvergaser :2o erzeugt, dem ein ein- oder zweistufiger Heißentstauber :21 nachgeschaltet ist. Der Druckvergaser 2o arbeitet mit Aufladung. Die hierfür erforderliche Ladeluft wird vom Verdichter io durch die Leitung2:2 geliefert.

Claims

PATrNTANSPRÜCHE: i. Verfahren zum Betrieb einer Dampf-Luft-Wärmekraftanlage, bei dem die für die Feuerung des Dampferzeugers benötigte Verbrennungsluftmenge vor ihrer Zufuhr zur Feuerung einen mit Verdichter und Turbine arbeitenden Heißluftprozeß ausführt und bei dem unabhängig vom Belastungszustand des Dampferzeugers die den #Ver-dichter und die Luftturbine durchströmende Luftmenge sowie die Eintrittstemperatur der Luftturbine weitgehend konstant gehalten werden, wobei die nicht für .die Dampferzeugeranlage benötigte Abluft der Luftturbine einem Wärmeaustauscher zugeführt wird, der die Abluftwärme an verdichtete Frischluft überträgt, und die im Lufterhitzer weitgehend vorgewärmte Arbeitsluft in einer zusätzlichen Brennkammer auf die Endternperatur erhitzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß in der zusätzlichen Brennkammer (ig) außerdem die im Wärmeaustauscher (15) der Luftturbinenanlage vorgewärmte Luft erhitzt wird.
2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die für die zusätzlich-eBrennkammer benötigte Heizgasmenge in einem auf den Betriebsdruck der Luftturbinenanlage aufgeladenen Druckvergaser (:2o) erzeugt wird. Angezogene Druckschriften: Schweizerische Patentschriften Nr. 233 256, 2422704 :254o66.