Gasturbinenanlage zur Erzeugung von in Regeneratoren zu erhitzender Druckluft. Die Erfindung betrifft eine Gasturbinen anlage zur Erzeugung von in Regeneratoren (Cowpern) zu erhitzender Druckluft, insbe sondere Hochofenwind, in welcher ein von einer Turbine angetriebener Luftverdichter Frischluft ansaugt und in eine Brennkammer drückt, wo unter Luftüberschuss eine stetige Verbrennung stattfindet und aus der die Ver brennungsgase samt der unverbrauchten Frischluft zur Entspannung in eine Turbine gelangen.
Bei solchen Gasturbinenanlagen wird für gewöhnlich bedeutend mehr Frischluft in die Brennkammer gefördert, als darin für eine restlose Verbrennung des zugeführten Brenn stoffes benötigt wird. Damit wird bezweckt, die Temperatur der aus der Verbrennungs kammer strömenden Treiogase am Eintritt in die Turbine unter etwa 600 bis 700 C zu halten, so dass weder Brennkammer noch Turbine eine Kühlung benötigen und die Baustoffe den Hitzebeanspruchungen stand halten. Das hat jedoch zur Folge. dass die Abgasmenge der Turbine und die von diesen Gasen abgeführte fühlbare Wärmemenge entsprechend der zu viel zugeführten Luft menge vergrössert werden.
Werden dann dieF-.#, Abgase einfach ins Freie abgelassen, so arbeiten solche Gasturbinenanlagen mit einem derart schlechten thermischen Wirkungsgrad. dass sie nicht mit andern Wärmekraftmaschi- nen in Wettbewerb treten können. Um diesen Nachteil zu beheben, ist schon vorgeschlagen worden, die Abgase der Turbine durch einen Wärmeaustauscher strömen zu lassen, in wel chem sie einen grossen Teil ihrer Wärme an die der Brennkammer als Verbrennungsluft zuzuführende Frischluft abgeben.
Um noch eine restlosere Ausnützung der Wärme von Turbinenabgasen zu erreichen, ist im wei teren vorgeschlagen worden, Mittel vorzu sehen, welche die Abgaswärme sowohl zur Heizdampferzeugung als auch zur Luftvor- wärmung auszunützen gestatten.
Die hier erwähnten Mittel sind als Röh renwärmeaustausches, ferner als Wärmespei- eher, die abwechslungsweise aufgeheizt und abgekühlt werden, und dergleichen ausgebil det worden. Solche Apparate bedingen jedoch einen grossen Aufwand an Werkstoff, da die wärmeaustauschenden Medien unter einem verhältnismässig niedrigen Druck stehen, so dass derartige Apparate den Anschaffungs preis der Gesamtanlage in einer ins Gewicht fallenden Weise verteuern.
Ui n, einer Gasturbinenanlage der ein gangs erwähnten Art einerseits ohne Wärme- austa.uschapparate zum Aufheizen der Ver brennungsluft auszukommen, anderseits aber gleichwohl eine weitgehende Ausnützung der in den Abgasen der Gasturbine enthaltenen Wärme zu erreichen, strömen erfindungs- gemäss die Abgase der Turbine mindestens zum Teil als Verbrennungsluft dem bezw. den jeweils gerade für "Gasbetrieb" geschal teten Regeneratoren zu.
Das ist möglich, weil in Anlagen, in denen Verbrennungsgase in einer Turbine expandieren, der Luftüber- schuss in der Brennkammer derart gross ist - oft ein Mehrfaches der theoretisch be nötigten Luftmenge -, dass die Turbinen abgase immer noch einen genügenden Luft überschuss für die Verbrennung des Brenn stoffes in den Regeneratoren (Cowpern) ent halten.
Abgesehen von Leitungen, die den Austritt der Gasturbine mit dem Verbren nungsraum der Regeneratoren verbinden, be darf es nun in Anlagen der in Frage kom menden Art bei Ausbildung derselben nach der Erfindung keiner zusätzlichen Mittel, um die in den Turbinenabgasen enthaltene Wärme weitgehend ausnützen zu können.
Eine besonders vorteilhafte Ausbildung des Erfindungsgegenstandes ist in einer bei spielsweisen Ausführung in der Zeichnung dargestellt, welche in vereinfachter Darstel lungsweise eine Gasturbinenanlage zur Er zeugung von Hochofenwind veranschaulicht.
In dieser Figur bezeichnet 1 einen Ver dichter, der durch eine Leitung 2 Frischluft ansaugt. Ein Teil dieser Frischluft wird, bevor er alle Verdichterstufen durchströmt hat, an der Stelle 3 abgezapft und in eine Leitung 4 übergeführt, um in einer weiter unien näher beschriebenen Weise als Hoch ofenwind verwendet zu werden. Der Rest der angesaugten Frischluft wird im Ver dichter 1 auf einen höheren Druck als den des Hochofenwindes gebracht und als Ver brennungsluft in eine Brennkammer 5 geför dert, der durch eine nicht gezeigte Leitung auch Brennstoff zugeführt wird und in der eine stetige Verbrennung dieses Brennstoffes stattfindet.
Die in die Brennkammer 5 ge förderte Frischluftmenge ist bedeutend grö sser als die Luftmenge, die darin für eine restlose Verbrennung des zugeführten Brenn stoffes benötigt wird, so dass die dieser Kam mer 5 entströmenden Verbrennungsgase noch eine verhältnismässig grosse Menge erhitzter, unverbrauchter Frischluft enthalten. Die ge nannten Verbrennungsgase entspannen sich in einer Gasturbine 6, welche den Verdichter 1 antreibt.
Die Abgase dieser Turbine 6 wer den als Verbrennungsluft in dem jeweils ge rade für "Gasbetrieb" geschalteten Regenera- tor einer Gruppe von zwei Regeneratoren (Cowpern) 7 und 8 verwendet. In dem von diesen zwei Regeneratoren jeweils für "Wind betrieb" geschalteten Regenerator ist der in die Leitung 4 übergeströmte Frischluftteil zu erhitzen, bevor er als Wind in einen Hoch ofen 9 gelangt.
In der Figur ist der Regene- rator 7 für "Windbetrieb" und der Regene- rator 8 für "Gasbetrieb" geschaltet. Die ver schiedenen Schaltorgane sind demgemäss so eingestellt, dass die in die Leitung 4 über geströmte Frischluft durch die Leitung 11 in den Regenerator 7 gelangt, wo ihr Wärme von der erhitzten Wärmespeichermasse 12 ab gegeben wird. Der so erhitzte Wind gelangt schliesslich durch die Leitungen 13, 14 in den Hochofen 9.
Gleichzeitig gelangen zur Zeit die dem Hochofen entströmenden Gichtgase durch Leitungen 15 und 16 in den Brenn- raum 17 des auf "Gasbetrieb" geschalteten Regenerators B. Diesem Brennraum 17 strö men jetzt aus der Leitung 10 über eine Lei tung 18 auch die Abgase der Turbine 6 zu, um darin als Verbrennungsluft zu dienen. Die im Raum 17 erzeugten Verbrennungs gase strömen, nachdem sie den grössten Teil ihrer Wärme der Wärmespeichermasse 19 des Regenerators 8 abgegeben haben, durch eine Leitung 20 ab.
Die Temperatur dieser ab strömenden Verbrennungsgase ist bedeutend tiefer als diejenige der Abgase der Turbine 6. In der beschriebenen Anlage lässt sich in folgedessen die fühlbare Wärme der Tur binenabgase weitgehend ausnutzen, ohne dass hierfür umfangreiche und daher kostspielige besondere Wärmeaüstauscher vorzusehen sind.
Um im Regenerator 7 in ähnlicher Weise die Abgase der Turbine 6 als Verbrennungs luft ausnutzen zu können, wenn dieser für "Gasbetrieb" und der Regenerator 8 für "Windbetrieb" geschaltet ist, zweigt von der Turbinengasleitung 10 auch noch eine Lei tung 21 ab, die nach dem Brennratun 22 dieses Regenerators 7 führt.
Dem Raum 22 strömen jetzt durch die Leitung 15 und eine Leitung 23 auch Gichtgase zu, während der zu erhitzende Wind aus der Leitung 4 durch eine Leitung 24 in den Regenerator 8 und nach erfolgter Erhitzung in letzterem durch eine Leitung 25 und die Leitung 14 in den Hochofen 9 gelangt.
Als zusätzliches Mittel, um die Erfindung verwirklichen zu können, sind somit ledig lich die Leitungen 11 und 24, welche die Lei tung 4 mit den Speicherräumen der Regene- ratoren 7 und 8 verbinden, und die Leitungen 18, 21 vorzusehen, welche die Abgasleitung 10 mit den Brennräumen 17, 22 der Regene- ratoren 8 bezw. 7 verbinden.
Um die Erfindung anwenden zu können, spielt es keine Rolle, ob die Verdichtung der angesaugten Frischluft in einem ein- oder mehrgehäusigen Verdichter und ohne oder mit Zwischenkühlung erfolgt. Ebenso spielt es keine Rolle, für was für Zwecke die in den Regeneratoren zu erhitzende Luft verwendet wird und wie gross die Anzahl der vorhan denen Regeneratoren ist.
Auch können -die ausserhalb der Brennkammer benötigte Druck luft und die dieser zuzuführende Frischluft von zwei getrennten Verdichtern angesaugt und auf den erforderlichen Druck gebracht werden. Wesentlich ist nur, dass die Abgase der Turbine mindestens zum Teil als Ver brennungsluft dem bezw. den für "Gas- betrieb" geschalteten Regeneratoren zu strömen.
Allenfalls kann ein Teil der Abgase der Turbine 6 durch eine Leitung 26, in die ein Absperrorgan 27 eingebaut ist, auch noch einer andern Verwendungsstelle für die in diesen Abgasen enthaltenen Wärme zuge führt werden.