CH251503A - Verfahren zum Erhitzen von Gasen und Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens. - Google Patents

Description

  Verfahren zum Erhitzen von Gasen und Vorrichtung zur Ausübung des     Verfahrens.       Die Erfindung     betrifft    ein Verfahren  zum     Erhitzen    von Gasen durch Wärmeaus  tausch, insbesondere für     Gasturbinenanlagen     mit Verbrennung unter Überdruck, und eine  Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens.

    Bei     Gaserhitzern,    insbesondere bei solchen,  die aufgeladen sind, das heisst bei denen im  Feuerraum ein höherer Druck als der Um  gebungsdruck herrscht, besteht bekanntlich  eine der Schwierigkeiten, die bei der     Kon-          struktion    solcher Gaserhitzer auftreten,  darin, die den Feuerraum umgebenden Teile  vor der     Strahlung    der Flamme zu schützen.  



  Ein bekanntes     Mittel    zur Lösung dieses  Problems ist die     Heizgasumwälzung.    Bei die  ser wird ein Teil des Heizgases, das die       Erhitzerbündel    durchströmt und dabei seine  Wärme abgegeben hat, durch     einen    Ventila  tor wieder in den     Verbrennungsraum    zurück  geführt, so dass er     eine    wesentliche Herab  setzung der     Feuerraumtemperatur    bewirkt.  Da die Strahlung der vierten Potenz der ab  soluten Temperatur proportional ist,     wird    die       Intensität    der Strahlung auf diese Weise  stark     reduziert.     



  Das Verfahren hat aber den Nachteil,  dass ein Ventilator gebraucht wird, der bei  einer immerhin noch relativ hohen Tempera  tur     arbeitet,    und dass die Betriebsfähigkeit  der ganzen Anlage von der Zuverlässigkeit  dieser     Hilfsmaschine    abhängt.

   Bei aufgela  denen Gaserhitzern tritt dieser Nachteil des  halb besonders in Erscheinung, weil ein sol  cher Ventilator nicht nur bei hoher Tempera-         tur,    sondern auch     unter    erhöhtem Druck ar  beiten muss, was     konstruktiv    grosse Schwie  rigkeiten mit sich     bringt.    Gemäss dem Ver  fahren nach der Erfindung wird dieser Nach  teil dadurch behoben, dass in einem Arbeits  mittel     mindestens    zwei aufeinanderfolgende       Verbrennungen    stattfinden und dass nach  jeder Verbrennung mindestens ein-- Teil der  erzeugten Verbrennungswärme durch Wärme  austausch an die zu erhitzenden Gase abgege  ben wird.

   Die Vorrichtung zur Ausübung  des Verfahrens     besteht    darin, dass mindestens  zwei im Strömungsweg des     Arbeütsmittels     aufeinanderfolgende Stellen vorgesehen sind,  an denen eine Verbrennung stattfindet, und  dass nach jeder Verbrennungsstelle minde  stens ein     Wärmeaustäuscher    angeordnet ist.  



  Nicht nur ist es. zweckmässig, für An  lagen     mit    Gasturbinen     mit    Verbrennung un  ter Überdruck den     Lufterhitzer    in zwei Ein  heiten zu unterteilen, sondern ganz allgemein  wird durch die Schaltung der Feuerräume in  Serie erreicht, dass die Temperatur in jedem  der Feuerräume bedeutend tiefer, z. B. meh  rere 100  C, ist, als wenn der gesamte Brenn  stoff in einem Feuerraum verbrannt wird.  



  Auf der Zeichnung ist ein Ausführungs  beispiel einer     Vorrichtung    zur Ausübung des  Verfahrens     schematisch    dargestellt, an Hand  welcher auch das Verfahren beispielsweise       erläutert        wird.     



  Der Hauptverdichter 1 wird von der       Hochdruckturbine    2 angetrieben, während  die     Niederdruckturbine   <B>3</B> als NutzleistuDgs-           turbine        einen    Generator 4     bezw.    eine andere       leistungsaufnehmende    Maschine antreibt.

   Das  aus der     Niederdruckturbine    3 austretende  Arbeitsmittel wird     mittels    der Leitung 5       einem        Rekuperator    6 zugeführt, in dem es  sich abkühlt, und dann mittels der     Leitung   <B>7</B>  durch einen Rückkühler 8 dem Hauptver  dichter 1     zugeleitet.    Das in dem     Verdichter    1       verdichtete        Arbeitsmittel    wird dann durch  die     Leitung    9 durch den     Rekuperator    6, ge  trennt von dem durch die     Leitung    5 zuge  führten Arbeitsmittel, geschickt und im Re  kuperator 6 erwärmt,

   um alsdann durch die  Leitung 10 in den     Wärmeaustauscher    11 zu  gelangen und hierauf im Erhitzer 12 erhitzt  durch die Leitung 13 der Hochdruckturbine  2     zuzuströmen.    Das zum Teil entspannte, aus  der Hochdruckturbine 2 austretende Arbeits  mittel gelangt durch die Leitung 14 in den       Wärmeaustauscher    15 des Erhitzers 16 und  von dort über die Leitung 17 in die Nieder  druckturbine 3, wo es sich weiter     entspannt     und erneut den     Kreislauf    durchläuft.  



  Von dem aus der     Niederdruckturbine    3  austretenden sauerstoffhaltigen Arbeitsmit  tel gelangt ein Teil durch die von der Lei  tung 5 abzweigende     Leitung    18 in den  Brennraum 19 des Erhitzers 16. An dieser  Stelle wird über die Leitung 20     mit    dem  Regelventil 21 Brennstoff zugeführt. Die     im     Brennraum 19 entstehenden Heizgase durch  queren den     Wärmeaustauscher    15 und wer  den dann über die     Leitung    22 in den in Serie  geschalteten     Brennraum    23 des Erhitzers 12  eingeführt. Dem Brennraum 23 wird der  Brennstoff aus der Leitung 24, die das Re  gelventil 25 aufweist, zugeführt.

   Die im       -Wärmeaustauscher    15 abgekühlten Heizgase  werden durch die zweite     Verbrennung    er  neut erhitzt, durchqueren dann den     Wärme-          austauscher    11 und geben einen Teil ihrer  Wärme dem der Hochdruckturbine 2 zuströ  menden Arbeitsmittel ab.

   Der restliche Teil  der Wärme wird     in    der Abgasturbine 26  unter gleichzeitiger Entspannung auf Atmo  sphärendruck     verwendet    für die Vorverdich-         tung    einer Luftmenge, die gleich gross ist  wie die aus der Leitung 5 zur Verbrennung       entnommene        Arbeitsmittelmenge    im     Vor-          oder        Aufladeverdichter    27, welcher die vor  verdichtete Luft zur Erneuerung des Sauer  stoffgehaltes des im Umlauf befindlichen  Arbeitsmittels über die Leitung 28 und den  Rückkühler 8 ebenfalls dem Hauptverdich  ter 1 zuführt.  



  Die Regelung der Leistungen der Turbine  2 und<B>3</B> kann zum Beispiel durch Erhöhen  und Senken des Druckes am Eintritt des       Hauptverdichters    1 erfolgen, wofür zum Bei  spiel die Drehzahl des     Aufladeverdichters    27  verändert     wird.     



  Nach jedem Verbrennungsraum können  anstatt eines     Wärmeaustauschers    auch meh  rere     Wärmeaustauscher    angeordnet sein.

Claims (1)

1. PATEN TANSPRüCHE I. Verfahren zum Erhitzen von Gasen durch Wärmeaustausch, insbesondere für Gas turbinenanlagen mit Verbrennung unter Überdruck, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Arbeitsmittel mindestens zwei auf einanderfolgende Verbrennungen stattfinden und dass nach jeder Verbrennung mindestens ein Teil der erzeugten Verbrennungswärme durch Wärmeaustausch an die zu erhitzen den Gase abgegeben wird.

   II. Vorrichtung zur Ausübung des Ver fahrens nach Patentanspruch I, dadurch ge kennzeichnet, dass mindestens zwei im .Strö- mungsweg des Arbeitsmittels aufeinander folgende Stellen vorgesehen sind, an denen eine Verbrennung stattfindet, und dass nach jeder Verbrennungsstelle mindestens ein Wärmeaustauscher angeordnet ist.

   UNTERANSPRUCH: Vorrichtung nach Patentanspruch 1I, da durch gekennzeichnet, dass die Brennstoff zufuhr zu einer Verbrennungsstelle unab hängig von der Brennstoffzufuhr zu einer weiteren Verbrennungsstelle geregelt werden kann.