CH275575A - Dampf- und Gasturbinenanlage. - Google Patents

Description

  Dampf. und     Gasturbinenanlage.            Wärmekraftanlagen    mit Dampf- und Gas  turbinen sind bekannt. Bei diesen bekannten  Ausführungen werden die Anlagen dadurch  miteinander verbunden, dass die Abgase des       Gasturbinenteils    mindestens einen Teil     ihrer     Abwärme an die Verbrennungsluft oder an  das Speisewasser des Dampfkessels abgeben.  Der     Gasturbinenteil    kann mit innerer Ver  brennung arbeiten; die Wärmekraftanlage ist  dann eine     Dampf-Gas-Anlage.    Es ist auch be  kannt, mittels der Verbrennungsgase .des  Dampfkessels die Druckluft des Kompressors  der     Gasturbinenanlage    auf die gewünschte  Temperatur zu erhitzen.

   In diesem Fall weist  der     Gasturbinenteil    Luftturbinen auf und  die Wärmekraftanlage ist eine     Dampf-Luft-          Anlage.    Beide Ausführungen bieten bereits  wirtschaftliche Vorteile.  



  Es ist auch bekannt, bei Dampfturbinen  anlagen den Dampf nach Expansion auf einen  bestimmten Druck durch Zwischenüberhit  zung auf höhere Temperatur zu bringen, wo  durch das Wärmegefälle des Dampfturbinen  teils vergrössert wird und der Wirkungsgrad  der Anlage steigt. Die Zwischenüberhitzung  erfolgt im allgemeinen durch die Verbren  nungsgase im Dampfkessel. Da der Gewinn       der        Zwisehenüberhitzung        nur        etwa    4     %        be-          trägt,    wurde dieselbe nur ausnahmsweise bei  grossen Leistungen und hohen Dampfdrücken  angewendet.  



  Die vorliegende Erfindung besteht nun  darin, dass mindestens eine Zwischenüber-         hitzung    des Dampfes durch Abgase des     Gas-          turbinenteils    erfolgt.  



  Die beiliegende Zeichnung zeigt     sehema-          tisch    zwei     Ausführungsbeispiele    des Erfin  dungsgegenstandes.  



       Fig.    1 zeigt eine     Dampf-Gas-Anlage.    I be  zeichnet die     Dampfkesselanlage,        II    die Dampf  turbinenanlage und     III    die     Gasturbinenan-          lage.    1 bezeichnet den Rost, 2 den Verdampfer,  3 den     L'berhitzer,    4 .den     Economiser,    5 das  Kamin des Dampfkessels, 6 die     Hochdruck-          Dampfturbine,    7 den     Zwischenüberhitzer,    8  die     Niederdruck-Dampfturbine,

      9 den Kon  densator und 10 einen Stromerzeuger der       Dampfturbinenanlage        II.    Es ist nur eine ein  malige     Zwisehenüberhitzung    des Dampfes an  genommen. Ferner bezeichnet 11 den Verdich  ter, 12 und 12' einen     zweigehäusigen    Gastur  binenteil, 13 und 13' die Brennräume und  14 einen Stromerzeuger der     Gasturbinenan-          lage        III.     



  Die Luft wird beispielsweise aus dem  Freien angesaugt, im Verdichter 11 auf  Druck gebracht und hierauf als Verbren  nungsluft dem Brennraum 13' zugeführt. Die  Verbrennungsgase strömen zur Gasturbine 12'  und nach Austritt aus derselben     zum        Brenn-          raum    13. Die Gasturbinen treiben den Ver  dichter 11 und den Stromerzeuger 14 an. Die  Abgase der Gasturbine 12 strömen zum     Zwi-          schenüberhitzer    7, worin der Dampf vor Ein  tritt in die     Niederdruckturbine    8 auf höhere  Temperatur erhitzt wird.

   Ein Teil der Abgase      der Gasturbine 12 strömt durch die Speise  wasservorwärmer 15 und 15' ins Freie; der  andere Teil der Abgase kann in einem Luft  vorwärmer einen Teil seiner Restwärme an  die Brennluft des Dampfkessels abgeben. Im  Ausführungsbeispiel gemäss der Zeichnung  strömt er als Verbrennungsluft dem Rost 1  des Dampfkessels zu.  



  Indem die Abgase der Gasturbine als  Brennluft im Dampfkessel verwendet werden,  kann der übliche     Luftvorwärmer    wegfallen,  und es entsteht eine besonders wirtschaftliche       Wärmekraftanlage,    da sowohl :die Dampf- wie  auch die     Gasturbinenanlage    billiger werden  als normale Anlagen gleicher Leistung. Der  Dampf der     Niederdruek-Dampfturbine    8  wird im Kondensator 9 kondensiert, und das  Kondensat strömt zum     Vorwärmer    15', zum       Economiser        .1,    zum     Vorwärmer    15 und dann  zum Verdampfer 2.  



  Die     Gasturbinenanlage        III    weist keinen       Rekuperator    auf. Die Abgase der Gasturbine  12' werden verwertet     als    Verbrennungsluft  und zur     Vorwärmung    des Speisewassers. Der  Verdichter 17. wird nicht gekühlt.  



  Die     Fig.    2 zeigt. eine     Dampf-Luft-Anlage.     Die     Gasturbinenanlage        III    weist eine     einge-          häusige    Luftturbine auf und besitzt keinen  eigenen Brennraum. Die Druckluft des Ver  dichters 11 wird in einem Erhitzer 16 durch  die Verbrennungsgase des Dampfkessels auf  die gewünschte Temperatur gebracht, worauf  sie in der Turbine 12 expandiert.

   Die Abluft  wird durch den     Zwischenüberhitzer    7 geleitet,  wonach ein Teil durch den     Rekuperator    17  fliesst und als Verbrennungsluft dem Rost 1  zuströmt, während der Rest der Abluft durch  den     Speisewasservorwärmer    15' hindurch ins  Freie gelangt. Das Kondensat strömt zum Vor  wärmer 15', zum     Eeonomiser    4 und zum Ver  dampfer 2. Der     Dampfturbinenteil    6, 8 und  die Gasturbine 12 treiben :denselben Stromer  zeuger 10.  



  Der     Gasturbinenteil    kann unmittelbar  neben dem     Dampfturbinenteil    aufgestellt wer  den, so dass die     Überströmleitungen    kurz wer  den, sieh aber Druck- und Temperaturverluste    klein halten lassen und die Gefahr des Durch  brennens der Rohre nicht, besteht, da die Ab  gase der Gasturbine bereits eine niedere Tem  peratur besitzen. Zufolge der niederen Tem  peratur der Abgase kann die     Zwisehenüber-          hitzung    des Dampfes nicht auf so hohe Tem  peraturen erfolgen wie im Dampfkessel, wo  durch der Gewinn kleiner würde. Dieser  Nachteil kann aber auf einfache Weise da  durch behoben werden, dass der Dampf zwei  oder mehrmals     zwisehenüberhitzt    wird.

   Die  Anlagekosten und der Rahmbedarf können  kleiner gehalten werden als bei der Zwischen  überhitzung im Kessel, und damit kommen  nicht nur grosse Einheiten für eine     Wirkungs-          gradverbesserunny    durch     Zwisehenüberhitzung     in Betracht, sondern auch mittlere und klei  nere. Ein vorteilhaftes     Anwendungsgebiet    be  findet sieh im     Sehiffbau,    wo Brennstoffer  sparnisse entscheidend sind. Zufolge der höhe  ren Wirkungsgrade müssen auch nicht die  höchsten     Drüeke    und     Temperaturen    Anwen  dung finden.  



  Die Erfindung lässt sich auch bei     Gegen-          druek-Dampfanlagen    für Heizkraftwerke und  industrielle Betriebe anwenden. Die Leistung  kann dabei beträchtlich erhöht werden, und  da die Abgase der Gasturbine nutzbar ver  wertet werden, wird die Mehrleistung mit  hohem Wirkungsgrad erzeugt.  



  Die Dampf- und     Gasturbinenanlagen    kön  nen beliebiger Bauart sein; sie können Strom  erzeuger oder andere     Nutzleistungsmaschinen     antreiben. Die Zwischenüberhitzung des  Dampfes kann nach einer oder nach zwei  oder mehreren Expansionsstufen erfolgen.  



  Die     Zwisehenüberhitzun    auf eine be  stimmte, durch die Abgase\ der Gasturbine  festgelegte Temperatur erfordert. eine be  stimmte Abgasmenge der Gasturbine. Die Ar  beitsmittelmenge der Gasturbine kann aber  auch grösser     gewählt    werden. Bei mehrfacher       Zwisehenüberhitzung    können die Zwischen  überhitzungen auf voneinander verschiedene  Temperaturen     erfölgen.    Der     Gasturbinenteil     kann ein- oder     mehrgehäusig    gebaut sein.

   Bei       zweigehäusiger    Ausführung kann der Verdich-           terteil    oder bei     mehrgehäusiger    Ausführung  dieses     Ver        dichterteils    ein Teil desselben durch  die eine Gasturbine zwecks Anpassung an die  Teillast der Dampfanlage mit veränderlicher       Drehrahl    angetrieben werden. Die andere Gas  turbine treibt den Stromerzeuger bzw. die       Nutzleistung-smaschine    an.

   Die Verdichter des       Verdichterteils    können beliebig auf die Gas  turbinen verteilt     Eierden.    Für den Auslege  punkt der Dampf- und     Gasturbinenanlage     kann das     Durehsatzgewicht    des Gasturbinen  teils     gleieli    oder grösser als das     Brennluftge-          w        icht    des Dampfkessels sein. Die Zwischen  überhitzung des Dampfes kann je nachdem  auf eine niedrigere oder höhere Temperatur  erfolgen.

   Es ist vorteilhaft, wenn bei ein  maliger Zwischenüberhitzung des Dampfes  der Dampfdruck bei der Zwischenüberhitzung  zehn     ata    nicht überschreitet, und der     Kom-          pressordruek    bei     eingehäusigem    Gasturbinen  teil vier     ata    bzw. bei     zweigehäusigem        Gast.ur-          binenteil    sechs     ata    nicht überschreitet.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH: Dampf- und Gasturbinenanlage, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Zwi schenüberhitzung des Dampfes durch Abgase des Grasturbinenteils erfolgt. UNTERANSPRÜCHE: 1. Dampf- und Gasturbinenanlage nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Abgase der Gasturbine mindestens einen Teil ihrer Restwärme an die Brennluft des Dampfkessels abgeben. 2. Dampf, und Gasturbinenanlage nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Teil der Abgase in den Dampf kessel strömt. 3.

   Dampf- und Gasturbinenanlage nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass für ihren Auslegepunkt das Durchsatzgewicht des Gasturbinenteils grösser ist. als das für den Dampfkessel benötigte Brennluftgewicht. Dampf- und Gasturbinenanlage nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Abgase der Crasturbine einen Teil ihrer Restwärme an die Druckluft des Verdichters abgeben. 5.

   Dampf- und Gasturbinenanlage nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet"dass die Abgase der Gasturbine einen Teil ihrer Restwärme zur Vorwärmung des Speisewas sers des Dampfkessels abgeben. 6. Dampf- und Gasturbinenanlage nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Gasturbinenteil mehrgehäusig gebaut ist. 7.

   Dampf- und Gasturbinenanlage nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass bei einmaliger Zwisehenüberhitzimg des Dampfes der Dampfdruck bei der Zwischen- überhitzung zehn ata. nicht überschreitet. B. Dampf- und Gasturbinenanlage nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass bei eingehäusigem Gasturbinenteil der Kom- pressordruck vier ata nicht. überschreitet.

   9. Dampf- und Gasturbinenanlage nach Patentanspriieh, dadurch gekennzeichnet., dass bei zweigehäusigem Gasturbinenteil .der Kom- pressordruck sechs ata nicht überschreitet.