CH319365A - Verfahren zum Betrieb einer Gasturbinenanlage - Google Patents

Description

  Verfahren zum Betrieb einer     Gasturbinenanlage       Das Patent bezieht sich auf ein Verfahren       ziim        Betrieb    einer wahlweise mit Brenngasen       niedrigen    Heizwertes oder einem flüssigen  Brennstoff höheren     Heizwertes        betriebenen          ( <  <  < @ttirbinenanlage,    bei welcher sowohl das       Brenngas    als auch die Verbrennungsluft vor  ihrem     Eintritt        in    die der Turbine     vorgeschal-          tete        Brennkammer    verdichtet werden.  



  Es ist bereits bekannt, Gasturbinen, die  mit     Brenngasen,        insbesondere    mit solchen       niedrigen    Heizwertes wie     Giehtgase,    betrieben        -erden,    wahlweise auch mit. flüssigen     Brenn-          stoffen    höheren Heizwertes, beispielsweise also  Brennöl, zu beschicken, wenn zeitweilig kein       Brenngas    zur     Verfügung    steht.

   In solchen  Fällen wurde der     Brenngasverdichter        abge-          schaltet    oder durch eine Umgehungsleitung       kin-zgesehlossen,    so dass der flüssige Brenn  stoff allein in der durch den     Verbrennungs-          luftverdichter    geförderten Luft verbrannt       wurde.        Da        die-        Brenngasmenge        10        bis        20%          der    Luftmenge betragen kann, ist es klar,

   dass       beim    Betrieb mit flüssigen Brennstoffen der  Turbine ein wesentlich geringeres Gasvolumen  zugeführt wird. Dies hat zur Folge, dass der       Druck    vor der     --Cirbine    sinkt und diese auf       einem        ungünstigen    Punkt ihrer Charakteristik  arbeitet. Leistung und Wirkungsgrad der An  lage sind also beim Betrieb mit flüssigem  Brennstoff wesentlich schlechter als beim Be  trieb mit Brenngas.  



  Diese     -Nachteile    werden gemäss dem Ver  fahren nach der Erfindung behoben, indem    beim Betrieb mit flüssigem Brennstoff mit  Hilfe des     Brenngasverdichters    ein Gas ohne  eigenen Heizwert in die Brennkammer geför  dert wird. Als Gas ohne eigenen Heizwert  kann zusätzliche Luft oder auch ein     inertes     Gas verwendet werden. Insbesondere kann so  viel Gas ohne eigenen Heizwert von dem       Brenngasverdichter    gefördert werden, dass  der     Druck    am Eintritt der Turbine etwa kon  stant gehalten wird. Auf diese Weise ist es  ohne Schwierigkeiten möglich, der Turbine  ein solches Gasvolumen zuzuführen, dass sie  ihre Leistung beibehält und auf dem günstig  sten Punkt ihrer Charakteristik arbeitet.

   Hier  bei ist zu     berüeksichtigen,    dass die zusätzlich       geförderte        Luft    die Verbrennung des flüs  sigen Brennstoffes in keiner Weise beeinflusst,       cla    die durch den Luftverdichter geförderte       Verbrennungsluft    schon zur vollkommenen  Verbrennung des flüssigen Brennstoffes aus  reicht, darüber     hinaus    sogar noch ein Luft  überschuss vorhanden ist. Aus diesem Grunde  kann man statt der zusätzlichen Luft auch  ein     inertes    Gas verwenden.  



  Beim Lebergang von einer Betriebsart auf  die andere kann dem     Brenngasverdichter    zu  nächst noch das für die eine Betriebsart be  nötigte     Gas    und darauf das für die andere  Betriebsart erforderliche Gas zugeführt wer  den, und es kann das vom     Brenngasverdich-          ter    geförderte Gas so lange ins Freie abgebla  sen werden, bis das für die andere Betriebsart  erforderliche Gas rein - also ohne dass es      gefährdende Reste des zuvor benötigten Gases  enthält -- in die Brennkammer geleitet wer  den kann. Auf diese Weise wird die Explo  sionsgefahr beseitigt, die beispielsweise bei der  Zündung eines     Brenngas-Luft-Geinisehes    auf  treten kann.  



  Die Anlage zur Ausführung des erfin  dungsgemässen Verfahrens ist dadurch ge  kennzeichnet, dass der Eintritt des     Brenngas-          v        erdichters    über eine erste absperrbare Lei  tung mit einer     Brenngasquelle    und über eine  zweite     absperrbare    Leitung mit einer Quelle  für ein Gas ohne eigenen Heizwert in Verbin  dung steht. Ausserdem kann der Austritt des       Brenngasverdichters    über eine dritte absperr  bare Leitung mit der Brennkammer und fer  ner mit, einer vierten absperrbaren     Leitung     - einer     Abblasleitung    -     verbunden    sein.  



  Ein Ausführungsbeispiel der Gasturbinen  anlagewird an Hand der Zeichnung und im  Zusammenhang damit auch das erfindungs  gemässe Verfahren beispielsweise erläutert.  



  Die Figur zeigt eine Turbinenanlage, bei  welcher die Turbine 1, der Verdichter 2 für  die     Verbrennungsluft,    der Verdichter 3 für  das     Brenngas,    ein     Nutzleistungsempfänger    4  und ein     Anlassmotor    5 miteinander gekuppelt  sind.  



  Im Normalbetrieb saugt der Luftverdich  ter 2 Luft an und fördert sie in die     Brenn-          kammer    6. Der     Brenngasverdichter    3 fördert.  Brenngas von einer     Brenngasquelle,    beispiels  weise einem Hochofen, über die     Leitung    7,  welche durch das Ventil 8 abgesperrt werden  kann, und über die Leitung 9 und das Ab  sperrorgan 10 in den Gasbrenner 11     der     Brennkammer 6.

   Bei Laständerungen kann in  bekannter Weise ein Teil des Brenngases über  eine Rückleitung 12, die ein Absperrorgan 13       und    einen Kühler 14 besitzt, wieder an den  Eintritt des     Brenngasverdichters    zurückge  führt werden, so dass zwar weniger Brenngas  in die     Brennkammer    6 eingeführt wird, an  derseits aber der     Brenngasverdicliter    3 wei  terhin auf seinem     Optimal-Betriebspunkt    ar  beitet.  



  Wird nun beispielsweise der Hochofen ab  geblasen, so dass kein oder nur wenig Brenn-    gas zur Verfügung steht, geht man     zweck-          mässiaerweise    auf den Betrieb mit flüssigem  Brennstoff über. So kann Brennöl mittels der  Pumpe 7.5 über das     Durehflussregelorgan    16  in den Brenner 11 eingeführt werden. Auch  hier besteht die Möglichkeit, durch eine mit  einem     Absperrorgan    17     versehene        Rückleitung     18 einen Teil des flüssigen Brennstoffes wie  der an den Pumpeneintritt zurückzuführen,  so dass man mit Hilfe der Ventile 16, 17 die  Brennstoffzufuhr regeln kann.

   Während die  ses Betriebszustandes fördert der     Brenngas-          verdieliter    3 ein Gas ohne eigenen Heizwert,  beispielsweise also     Stickstoff    oder auch Luft,  über die Leitung 19, die mit dem Ventil 20       abgesperrt    werden kann, und weiter über die  Leitung 9 und das Ventil 10 in die     Brenn-          kammer    6.  



  Beim Übergang     von    dem Betrieb mit       Brenngas    zu dein Betrieb mit Brennöl     wird     zunächst das Ventil 10     -esehlossen    und das       Brenngas    über     eine        Abblasleitung    21., deren  Ventil 22     geöffnet    wird, abgeblasen.

       Dann          wird    das Ventil 8     -esehlossen    und das     Ventil     20 geöffnet, so     dass    nunmehr statt     Brenngas     beispielsweise Luft von dem     Brenngasverdieh-          teI'    3     an;'esaugt    wird.

   Auch diese Luft wird       zunächst    über die     Abblasleitung    21 ins Freie  abgeblasen, dann aber     teilweise    über die     Lei-          t.un--    12     umgewälzt,    so dass das ganze     S.\-stem     innerhalb kurzer Zeit von den     restlichen          Brenngasen    befreit ist.     Anschliessend    wird das  Ventil 22 in der     Abblasleitung    21 geschlossen  und das Ventil. 1.0 langsam geöffnet, während  gleichzeitig das Ventil 13 langsam geschlossen  wird, so     da.ss    nun der gewünschte Betriebs  zustand erreicht ist.

   In     entsprechender    Weise  kann auch vom Betrieb mit Brennöl auf den  Betrieb mit     Brenngas    übergegangen      -erden.     Es ist also ohne Schwierigkeiten möglich, die  Betriebsarten zu wechseln, ohne den Betrieb  unterbrechen zu müssen.  



  Es sei noch erwähnt,     dass    die einzelnen  Teile der Turbinenanlage nicht starr mitein  ander gekuppelt zu sein brauchen. Es ist auch  möglich, beispielsweise den     Luftverdichter     und den     Brenngasverdiehter    von einer andern  Turbine anzutreiben.

   Es kann auch von Vor-      teil sein, wenn man     beim    Betrieb mit Brennöl  die Abgase der Turbine, gegebenenfalls nach   < lern sie     gereinigt    worden sind, von dein Brenn  ansaugen lässt, um das fehlende       Brenn-asvolumen    zu ersetzen.

       Selbstverständ-          liclt        umfasst    die Erfindung     auch    solche An  lagen, die durch zweckdienliche Einrichtun  gen - beispielsweise eine     Vorwärmstufe    in       cle#i#        Verbrennungsluft    mit Hilfe der     Turbinen-          al@Iase    vorgewärmt     wird    - ergänzt sind.

Claims (1)

1. P ATFNTANSPU.LrCHE I. Verfahren zum Betrieb einer wahlweise wit Brerino##asen niedrigen Heizwertes oder einem flüssigen Brennstoff höheren Heizwer tes betriebenen Gasturbinenanlage, bei wel- eher sowohl das Brenngas als auch die Ver brennungsluft vor ihrem Eintritt in die der Turbine vorgeseltaltete Brennkammer verdich- tet werden, dadurch gekennzeichnet,

   dass beim betrieb mit flüssigem Brennstoff mit Hilfe cles Breniigasverdiehters ein Gas ohne eigenen lleizwert in die Brennkammer gefördert wird.

   1I. Gasturbinenanlage zur Ausführung des Verfahrens nach Patentansprueh I, dadurch ',ekenazeielinet, dass der Eintritt des Brenn- .-asverdieltters über eine erste absperrbare Leitung mit einer Brenngasquelle und über (iiie zweite absperrbare Leitung mit. einer Quelle für ein Gas ohne eigenen Heizwert in Verbindung stellt. LTNTER.ANSP$,ÜCHB 1.

   Verfahren nach Patentanspruch I, da durch gekennzeichnet, dass als Gas ohne eige nen Heizwert zusätzliche Luft verwendet wird. 2. Verfahren nach Patentansprueh I, da durch gekennzeichnet, dass als Gas ohne eige nen Heizwert ein inertes Gas verwendet wird. 3. Verfahren nach Patentanspruch I, da durch gekennzeichnet, dass der Brenngasver- dichter so viel Gas ohne eigenen Heizwert för- dert, dass der Druck am Eintritt der Turbine etwa, konstant gehalten wird.

   -I. Verfahren nach Patentanspruch I, da durch gekennzeichnet, dass beim Übergang von einer Betriebsart auf die andere dem Brenngasverdichter zunächst noch das für die eine Betriebsart benötigte Gas und darauf das für die andere Betriebsart erforderliche Gas zugeführt wird, und dass das vom Brenngasver- dichter geförderte Gas so lange ins Freie ab geblasen wird, bis das für die andere Betriebs art erforderliche Gras rein - also ohne dass es gefährdende Reste des zuvor benötigten Gases enthält - in die Brennkammer geleitet wer den kann.

   5. Gasturbinenanlage nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass der Austritt des Brenagasverdichters über eine dritte ab sperrbare Leitung mit der Brennkammer und ferner mit einer vierten absperrbaren Leitung - einer Abblasleitung - verbunden ist.