Dampf-Gas-Wärmekraftanlage. Es ist bekannt, eine Luft- oder Gasturbi nenanlage, deren Druckluft oder Druckgas durch die Verbrennungsgase eines Dampf kessels erhitzt werden, mit einer Dampf turbinenanlage zu kombinieren, die vom Dampfkessel gespeist wird. Die Dampf turbine kann in Betrieb gesetzt werden, so bald der normale Dampfdruck annähernd er reicht ist. Die Regelung der Leitung der Dampfturbine erfolgt durch Regelung der Dampfzufuhr zur Turbine. Wird weniger Leistung benötigt, so schliesst der Regler das Dampfzufuhrventil so weit ab, bis die ge wünschte niedrige Leistung erreicht ist.
Der Druck im Kessel wird demzufolge steigen und der Heizer russ die Feuerung entspre chend der kleineren Dampfabgabe einstellen.
Mit der Inbetriebsetzung der Gasturbi- nenanlage russ nicht abgewartet werden, bis die Dampfanlage in Betrieb gesetzt werden kann. Sobald die Feuerung in Gang gesetzt worden ist, umströmen Heissgase den Er hitzer, und es ist nötig, möglichst sofort Ar beitsmittel durch den Erhitzer strömen zu lassen, damit das Material nicht auf zu hohe Temperatur erwärmt wird.
Zu diesem Zwecke russ das Gasturbinenaggregat in Betrieb ge setzt werden, damit der Verdichter Arbeits mittel fördert; es erfolgt dies beispielsweise so, dass ein Anwurfsmotor das Gasturbinen aggregat bis auf eine Drehzahl beschleunigt, bei welcher die Gasturbine den Antrieb des Verdichters und der Nutzleistungsmaschine (zum Beispiel eines elektrischen Generators) selbst übernehmen kann. Der Anwurfsmotor, zum Beispiel eine elektrische Maschine, die Strom von einer andern Quelle bezieht, kann dann abgekuppelt werden. Die Rauchgas temperatur vor dem Erhitzer wird nach und nach steigen und sich ihrem normalen Wert nähern.
Die Gasturbine steigert damit die Drehzahl .des Aggregates bis zur normalen. Arbeitet die Nutzleistungsmmchine mit an dern Maschinen parallel, so ist,dieselbe nach Erreichung der normalen, Drehzahl mit dem Netz parallel zu schalten. Hierauf kann die Nutzleistungsmaschine belastet werden. Bei normaler Rauchgastemperatur vor dem Er- hitzer arbeitet die Gasturbinenanlage mit voller Belastung der Nutzleistungsmaschine.
Bei normaler Arbeitsmitteltemperatur kann keine höhere Belastung erzielt werden, da Turbine und Kompressor mit voller Öffnung arbeiten. Nur eine Steigerung der Rauchgas- und damit der Arbeitsmitteltemperatur kann die Gasturbinenleistung vergrössern; eine Temperaturerhöhung ist aus Materialriick- sichten dauernd nicht zulässig, höchstenz kurzzeitig.
Zur Erzielung von Teillast wird nun er findungsgemäss mit abnehmender Belastung der Gasturbinenanlage die Arbeitsmittel zufuhr durch den Leistungsregler so beein flusst, dass wenigstens ein Teil des Arbeits mittels mindestens eine Stufe der Gasturbine umströmt.
Die beiliegende Zeichnung zeigt schema tisch zwei Ausführungsbeispiele des Erfin dungsgegenstandes. Fig. 1 stellt eine Dampf- Luft-Wärmekraftanlage dar, bei welcher die Dampfanlage eine Gegendruckturbine speist. 1 bedeutet den Dampfkessel und 2 die Speise wasserleitung. Die Pumpe 3 drückt das Speisewasser zum Kessel 4 bedeutet den Rost, 5 einen Dampfüberhitzer und 6 die Dampf zuleitung zur Gegendruckturbine 7, welche die Nutzleistungsmaschine 8, zum Beispiel einen elektrischen Generator, antreibt. Der Abdampf der Gegendruckturbine strömt durch eine Leitung 9 zu einer Heiz- oder Kochstelle. Das Speisewasser wird in einem Rauehgasvorwärmer 101 und in einem Luft vorwärmer 10, vorgewärmt. Die Rauchgase strömen durch den Kamin 11 ab.
Die in einem Lufterhitzer 12 erwärmte Druckluft arbeitet in einer Luftturbine 13, die einen Verdichter 14 und eine Nutz- leietungsmasehine 15, zum Beispiel einen elektrischen Generator, antreibt. Die Abluft der Luftturbine 13 strömt durch eine Lei tung 20 zum Rost 4 und gibt vorher einen Teil ihrer Wärme im Vorwärmer 10, an das Speisewasser ab. Ein Teil der Abluft kann auch zu weiteren Wärmezwecken bei 20a ab geleitet werden. Zur Inbetriebsetzung der Anlage kann ein Ventilator 21 die Verbrennungsluft liefern; derselbe kann auch als Reserve dienen beim Ausbleiben der Luftturbinen- i anlag e.
Die Luftturbinenanlage wird dadureli in Betrieb gesetzt, dass ein Anwurfmotor 16 das Aggregat 13, 14 und 15 treibt bis zu einer Drehzahl, bei welcher die Luftturbine 13 selbst genügend Leistung zum Antrieb des Verdichters 14 und der Nutzleistungs maschine 15 entwickelt. Der Anwurfsmotor 16 kann dann abgeschaltet werden. Der An wurfsmotor 16 könnte auch weggelassen werden, wenn die Gegendruckturbine 7 noch bei niedrigem Dampfdruck zuerst angelassen wird und die Nutzleistungsmasehine 8 Strom an die Nutzleistungsmaschine l5 abgibt, die dann die Gruppe 13, 14 antreibt bis zu dem Augenblick, wo die Luftturbine 13 selbst den Antrieb übernimmt.
Es könnten auch Dampf- und Luftturbine auf eine einzige Nutz leistungsmaschine arbeiten, wobei der An wurfsmotor wegfällt.
Mit steigender Temperatur der Rauchgase vor dem Erhitzer 12 steigt auch die Tempera tur der Druckluft im Erhitzer und damit die Drehzahl der Luftturbine 13 bis zur Errei chung der normalen Drehzahl. bei welcher die Nutzleistungsmaschine auf das Netz ge- ^chaltet wird und belastet werden kann. Bei Vollast arbeiten die Turbine 13 und der Verdichter 14 mit voller Offnung.
Zur Erreichung von Teillast wird ein Teil der Druckluft umführt durch Offnen eines Ventils 17, das Druckluft unmittelbar der Austrittsleitung 20 zuführt. Man könnte auch nur eine Stufe oder einige Stufen der Luftturbine 13 umgehen. In jedem Falle wird,die Leistung,der Luftturbine 13 sinken, um so mehr, je mehr Stufen umgangen wer den und je mehr das Ventil 17 geöffnet wird. Das Ventil 17 wird durch einen Leistungs regler 22 der Luftturbine 13 betätigt und vorteilhaft so gross gemacht, dass bei voller Öffnung die Leistung der Luftturbine 13 auf einen Wert sinkt, bei welchem die Nutz leistung Null wird.
Es kann dann das Ventil 17 zum Konstanthalten der Drehzahl zwi- sehen Null und Vollast der Nutzleistungs maschine 15, also auch zum Parallelschalten aufs Netz benützt werden.
Bei einer Luftturbinenanlage, die für eine Temperatur gebaut ist, welche die heutigen Materialien zulassen, benötigt der Verdichter ungefähr dreimal mehr Leistung als die Nutzleistungsmaschine abgeben kann. Bei Leerlauf der Nutzleistungsmaschine muss also die Luftturbine bereits ungefähr 3¹ ihrer Normalleistung entwickeln. Nach Er reichung der normalen Drehzahl muss somit nur noch etwa · der Leistung der Luft turbine durch den Leistungsregler 22 be einflusst werden.
Zum Abstellen der Luftturbinenanlage wird am besten die ganze Luftmenge um führt, indem ein Ventil 18 geöffnet wird. Alle Luft strömt dann zum Rost, und die Luftturbinenleistung sinkt auf Null und damit die Drehzahl; auch der Verdichter för dert nicht mehr. Das Feuer über dem Rost geht aus, und damit setzt auch die Dampf anlage aus. Will man letztere aus irgend einem Grunde noch in Betrieb halten, so kann der Ventilator 21 in Betrieb gesetzt werden. Damit dann der Lufterhitzer 12 nicht heiss wird, können die Rauchgase vor dem Luft erhitzer 12 umführt werden, zum Beispiel durch Öffnen einer Klappe 23. Es kann auch eine Mischung mit Kaltluft durchgeführt werden, indem zum Beispiel durch Öffnen eines Ventils 24 der Ventilator 21 unmittel bar Luft zum Lufterhitzer 12 drückt.
Das Ventil 18 kann als Hauptventil zum Anlassen und Abstellen der Luftturbinen anlage und auch als Sicherheitsventil bei zu hoher Drehzahl der Luftturbine usw. benutzt werden.
Gemäss dem Beispiel Fig. 2 ist die Luft turbine in zwei Teile 131 und 132 unterteilt. Die Turbine 131 treibt den Verdichter 14 an, und zwar, je nach der Belastung, mit verän derlicher Drehzahl. Die Niederdruckturbine 132 arbeitet auf den gleichen Stromerzeuger 8 wie die Dampfturbine 7, und zwar bei allen Belastungen mit gleicher Drehzahl. Mittels des Anwurfsmotors 16 wird zuerst das Ver- dichteraggregat 13, 14 angelassen. Die Feue rung ist zweiteilig vorgesehen.
Die Unterteilung der Luftturbine in eine Nutzleistungsturbine 132 und eine Verdich terturbine 131 ermöglicht ein günstigeres Ar beiten der Luftturbinenanlage auch bei Teil last. Der Leistungsregler 22 der Nutz leistungsturbine 132 betätigt ein Ventil 171 in der Umführungsleitung der Verdichter turbine 131. Bei Teillast wird das Ventil 171 geöffnet, wodurch die Leistung der Turbine 131 und damit auch die Drehzahl sinkt. Der Verdichter 14 fördert weniger Luft auf einen niedrigeren Druck, und damit sinkt die Leistung der Turbine 131 noch mehr, aber auch diejenige der Nutzleistungsturbine 132. Sobald die gewünschte Teillast erreicht ist, schliesst das Ventil 171 wieder zu.
Für eine bestimmte Leistung der Turbine 132 muss der Verdichter 14 eine bestimmte Luftmenge bei einem bestimmten Druck fördern, was einer bestimmten Leistung der Verdichter turbine 131 entspricht. Bei Vollast, für welche Verhältnisse die beiden Turbinen ge baut werden, stimmen die Leistungen zuein ander; bei Teillast ist dies aber nicht der Fäll.
Um die beiden Leistungen zueinander abzustimmen, ist das Ventil 172 vorgesehen, das Luft,der Turbine 132 umführt, sofern die Nutzleistungsturbine 132 im Verhältnis zur Kompressorturbine 131 .geschwächt werden muss.
Das Ventil 173 wird geöffnet, wenn umgekehrt die Belastung erhöht werden so11. Die Ventile 172 und 173 können von einem Zusatzregler 25 betätigt werden, und zwar zum Beispiel in Abhängigkeit der Lei stung, ,des erzeugten Druckes usw.
In die beide Turbinen 131 und 132 um gehende Leitung ist ein Ventil 18 eingebaut, das als Hauptventil zum Anlassen und Ab stellen, wie auch als Sicherheitsventil dient.