CH319364A - Verfahren zum Betrieb einer Gasturbinenanlage - Google Patents

Description

  Verfahren zum Betrieb einer     Gastarbinenanlage       Das Patent bezieht sieh auf ein Verfah  ren     zum    Betrieb einer mit     Brenngasen    niedri  gen Heizwertes betriebenen     Gasturbinenan-          jage,    bei welcher sowohl das, Brenngas als  auch die Verbrennungsluft vor ihrem Eintritt  in die der Turbine vorgeschaltete.     Rrenn-          kaminer    verdichtet werden.  



  Es ist bereits bekannt,     Gasturb#inenanla-          gen    mit Brenngasen     iliedrigen    Heizwertes an  Stelle voll flüssigen Brennstoffen oder     hoch-          wert!gen    Naturgasen anzutreiben. Hierfür  kann man beispielsweise     Giehtgas    aus Hoch  öfen verwenden.

   Dieses Brenngas     muss    nun,       inn    in die unter Druck stehende     Brennkam-          iner    eingeführt werden     züi    können, zunächst  in einem besonderen     Brenngasverdiehter        kom.          prinliert    werden.

   Da. das     Giehtgas    aber nur  einen geringen     Hei7wert    besitzt, ist sein     Vo-          lunien    im Verhältnis zu der der     Brennkam-          iner        71-izuführenden    Luftmenge, nicht ver  schwindend klein, sondern beträgt<B>10</B> bis  <B><U>90</U></B>     1/a    dieses     Luft,#,oliiinens.    Teilweisen     Aus-          rall    von     Brenngas,

      beispielsweise wenn     weni-          Hochöfen    als im     Narmalfall    in Betrieb  stellen, kann man durch zusätzliche     Ver-          brennun-    eines Brennstoffes höheren     He#iz-          wertes    kompensieren. Dabei ergibt sieh jedoch  eine grosse Schwierigkeit: Die Turbine erhält.

    eine kleinere Gasmenge zugeführt, da in der  geringeren     Brenngasnienge-    auch ein vermin  derter Teil     niellt    brennbarer Gase enthalten  ist; infolgedessen sinkt der Druck. am Ein  tritt. der Turbine, die Leistungsausbeute der    Anlage geht zurück und die Turbine arbeitet  auf einem ungünstigeren Punkt ihrer     C1laxak,-          teristik.     



  Diese Schwierigkeit wird gemäss dem Ver  fahren nach der Erfindung dadurch umgan  gen,     dass    bei abnehmender Zufuhr von Brenn  gas niedrigen     Helzwertes    als Ersatz ein,  Brennstoff höheren Heizwertes und ausser  dem eine zusätzliche Luftmenge in die     Brenn-          kammer    eingeführt wird.     Der    Brennstoff  höheren Heizwertes ersetzt die     dureli    den  teilweisen Ausfall des Brenngases fehlende  Heizwärme.

   Die zusätzliche Luftmenge ersetzt  den nicht brennbaren Teil des     Brenngases.     Es ist zu     beaellten,        dass    die zusätzliche Luft  menge nicht etwa dazu benötigt wird, den  Brennstoff höheren Heizwertes vollständig zu  verbrennen, da die Turbine bereits ohne diese  zusätzliche Luftmenge mit,     Luftüberschuss    ge  fahren wird.     Zwee-kmässigerweise    -wird die  Luftmenge, so weit erhöht,     dass    der Druck  am Turbineneintritt etwa konstant bleibt,     und     es wird so viel Brennstoff zugesetzt,     dass    auch  die Temperatur am Turbineneintritt etwa  konstant gehalten wird.  



  Die erfindungsgemässe     Gasturbinenanlage          zür    Ausführung dieses Verfahrens ist da,  durch gekennzeichnet,     dass    der Verdichter für  die     Verbrennungshift    Mittel besitzt, um eine  veränderliche     Luftmenge    zu fördern. Dies  kann beispielsweise durch das Vorschalten  einer weiteren     Verdiehterstufe    geschehen.  Man kann auch die Drehzahl des     Verdiehters         variieren.

   Wenn aber der Verdichter für die  Verbrennungsluft von der     Nutzleistungstur-          bine    angetrieben wird und deshalb eine kon  stante Drehzahl beibehalten     muss,    ist es vor  teilhaft., wenn der Verdichter für die     Ver-          brenn-ungsluft    wenigstens teilweise mit ver  stellbarer     Sehaufel-ung,    insbesondere mit ver  stellbaren     Leitsehaufelln,    ausgerüstet ist.  



  Schliesslich     muss        berücksiehtigt    werden,       dass    der     Brenngasverdiehter    eine bestimmte  Mindestmenge fördern     muss,    damit er ober  halb der     PinnpgTenze    arbeitet. Bekanntlich  führt man deshalb eine Rückleitung vom     Ver-          dichteraustritt    zum     Verdiehtereintritt,    durch  die ein Teil des geförderten Brenngases um  gewälzt wird.

   Wenn es nicht durch andere       211ittel,    beispielsweise durch     Drehzahlregelung,     möglich ist, den     Brenngasverdichter    dem ver  minderten Fördervolumen anzupassen<B>-</B> weil  der     Brenngasverdichter    von der     Nutzlei-          sti-ingst-urbine    angetrieben wird-, kann man  die verlustbringende     Umwälnung        z-amindest     verringern, wenn     aueli    der     Brenngas,#-erdieh--          ter    wenigstens teilweise mit verstellbarer       Schaufelung    ausgerüstet ist.  



  Ein Ausführungsbeispiel der     Gasturbinen-          anlage    nach der Erfindung wird an Hand  der Zeichnung näher erläutert. Hierin zeigen:       Fig.   <B>1</B> ein Schema     einerGasturbinenanlage     und       Fig.    2 einen Ausschnitt als einem in der  Anlage verwendeten     Luftverdieliter.     Nachfolgend wird auch das Verfahren  nach der Erfindung beispielsweise erläutert.:

    Der Verdichter<B>1</B> saugt Luft an und för  dert sie durch den     Wärmeaiistauscher   <B>9-,</B> in  die     Brennkammer   <B>3.</B> Der     Brenngasverdiehter     4 saugt beispielsweise     Giehtgas    aus einem  Hochofen an und fördert es nach dessen     Ver-          diehtung    ebenfalls in die     Brennkammer   <B>36 ,</B>  wo es gezündet, wird. Das bei der Verbren  nung entstehende Gasgemisch treibt die Tur  bine<B>5</B> und wird anschliessend durch den       Wärmeaustauscher    2 zur     Vorwärmung    der  Verbrennungsluft     und    anschliessend ins Freie  abgeführt.

   Der Luftverdichter<B>1</B> und die     Tur.          bine   <B>5</B> sitzen auf einer gemeinsamen Welle,  auf der ebenfalls der Nutzleistungsempfäu-         ger,    hier ein elektrischer Generator<B>6,</B> ange  ordnet, ist. Der     Brenngasverdiehter    4 wird  von der     gleiehen    Wolle über ein Erhöhungs  getriebe<B>7</B> angetrieben. Zu     Regelzweeken        be,-          sitzt    der     Brenngasverdiehter    4 eine     Rüeklei-          tung   <B>8,</B> in die ein Regelorgan<B>9</B> und ein  Kühler<B>10,</B> eingeschaltet sind.

   Bei     zu    geringer       Brenn,-a#-,7iifiilir,    wenn beispielsweise ein  Hochofen ausser Betrieb gesetzt wird, kann       dareh    die mit dem     Dureliffussregelorgan   <B>11</B>  versehene     Leitun-    12 ein Brennstoff höheren  Heizwertes in die     Brennkammer   <B>3</B> eingeführt  werden. In diesem Falle     muss    der     Verbren-          nungsluftverdiehter   <B>1</B> eine grössere Luftmenge  liefern, um das fehlende Volumen des     Brenn-          gases    zu ersetzen.

   Dies     gesehieht    hier durch  eine     Verstellun-    der Schaufeln des     Verdieh-          ters   <B>1.</B> In ähnlicher Weise kann. auch der       Brenngasverdiehter    4 durch Verstellung der       Sehaufelung    der verminderten     Brenn"rasför-          derung        angepasst    werden.  



       Fig-.   <B>92</B> zeigt einen Ausschnitt aus dem  Verdichter<B>1</B> mit der     Verstellvarriehtung    für  die     Leitsehaufeln.    Der Rotor<B>13</B> ist mit Lauf  schaufeln 14     bestüekt,    das Gehäuse<B>15</B> trägt  die drehbaren Leitschaufeln<B>16.</B> In diesem  Falle können die     LeitsehaLifeln        der    ersten bei  den Stufen des     Verdiehters    verstellt werden.

    Mittels eines Einstellhebels<B>17</B> kann über ein  Zahnradgetriebe<B>18</B> jede der ringsum im Ge  häuse angeordneten     Verstellstangen   <B>19</B> ver  dreht werden, welche     ihreTseits    über die  Kegelräder 20 die     Leitsehanfeln   <B>16</B> verstellen.       Züi    jeder Lage des Einstellhebels<B>17</B> gehört  also eine bestimmte, an der Skala 21 ables  bare Stellung der     Leitsehaufeln   <B>16.</B>  



  Es ist unerheblich, ob die einzelnen Teile  der     Turbinenanla,--e-        #,on    der     gleielien,    Turbine  <B>5</B> angetrieben werden. Hat man beispiels  weise eine aus mehreren Sätzen bestehende       Turhinenanlage,    so könnten     Breiingas-    und       Luftverdiehter    für     si#nitliehe    Sätze von einer  besonderen Turbine angetrieben werden.

   Der       Verdiehter    für die Verbrennungsluft kann  selbstverständlich auch aus mehreren     Teilver-          diehtern    bestehen, wobei es genügt, wenn       lediglieh    ein einziger Teil     regelbaT    ist. Ausser  dem sind in dem     Ausfühl-Lingsbeispiel,    nur die           wiehtigsten.        Anlageteile    gezeigt, die durch       zweekdienliehe    Elemente, beispielsweise     Zw!-          sebenküliler,        Regeleinriehtungen    u. a.,     ergÜnzt     werden können..

Claims (1)

1. PATENTANSPR-UCHE <B>1.</B> Verfahren züm Betrieb einer mit Brenn- 11,asen Diedrigen Hei7wertes betriebenen Gas- tLirhiiie,nanla,o,e, bei welcher sowohl das Brenn- ,--as als auch die Verbrenn-Lmgsluft vor ihrem Eintritt in die der Turbine vorgeselialtete Brennkammer verdiebtet werden, dadureli ge kennzeichnet,

   dass bei abnehmender Zufuhr von Brenngas niedrigen Heizwertes als Er satz ein Brennstoff höheren Heizwertes und ausserdem eine zusätzliehe- Luftmenge, in die Brennkammer eingeführt werden.

   II. Gasturbinenanlage zur Ausführung des Verfahrens nacli Patentansprueh <B>1,</B> dadurell ,-ekennzeiehnet, dass der Verdichter für die Verbrennung.Sluft Mittel besitzt, um eine vor- änderliche Luftmenge zu fördern.

   UNTER-ANSPR-CCIIE <B>1.</B> Verfahren nach Patentanspruch I, da durch gekennzeiehnet, dass die Luftmenge so weit erhöht wird, dass der Druck am Turbin en- eintritt etwa konstant bleibt. 2.

   Verfahren nach Patentanspruch<B>1,</B> da durch gekennzeichnet, dass so, viel Brennstoff zugesetzt wird, dass die Temperatur am Tur bineneintritt etwa konstant gehalten wia <B>3.</B> Gasturbinenanlage nach Patentanspruch II, bei welcher der Verdichter fÜr die V#er- brennungsluft von der Nutzleistungsturbine angetrieben wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Verdichter für die Verbrennungs luft wenigstens teilweise mit verstellbarer Sehaufelung ausgerüstet ist.

   4. Gasturbinenanlage nach Unteranspruell <B>3,</B> dadurch gekennzeichnet, dass der Verdieh, ter für die Verbrennungsluft wenigstens teil weise m#it verstellbaren Leitschal--deln, ausge rüstet ist.

   <B>5.</B> Gasturbinenanlage nach Unteransprueh <B>3,</B> bei welcher aueli der Brenngasverdichter von der Nutzleistungsturbine angetrieben wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Brenn- gasverdiehter wenigstens teilweise mit ver stellbarer Sehaufeilung ausgerüstet ist.