CH325242A - Verfahren zum Betrieb einer Gasturbinenanlage - Google Patents

Description

  <B>Verfahren zum Betrieb einer</B>     Gasturbinenanlage       Die Erfindung bezieht sieh auf ein Ver  fahren zum Betrieb einer mit konstanter Dreh  zahl laufenden     Gasturbinenanlage,    welche       durch    eine zwischen einem Mindestwert und  einem     1=Iöehstwert    unabhängig von der Gas  turbinenanlage veränderliche Menge eines       Brenngases    niedrigen Heizwertes betrieben       ,vird    und welcher bei verminderter     Brenngas-          znfuhr    ein zusätzlicher zweiter Brennstoff       zugeführt    werden kann.

   Die Erfindung be  zieht sieh     -weiterhin    auf eine     Gasturbinen-          anlarie    zur Ausführung     dieses    Verfahrens.  



       \Penn.    in einer     (Kasturbinenanlage    an Stelle       von    flüssigen Brennstoffen     Brenngase    zur       Erhitzung    des Arbeitsmittels verwendet wer  den, benötigt man einen besonderen Brenn  ,a     sverdiehter,    um die Gase in die unter Druck  stellende Brennkammer zu fördern.

   Bei Gasen       niedrigen    Heizwertes, die - wie beispielsweise       ieht        gas    - ein Volumen von etwa     l.5-20        ''/a     des angesaugten Luftvolumens     besitzen,    muss  dieser     Verdichter    eine entsprechende Grösse  besitzen und verbraucht eine im. Verhältnis  zur     Nutzleistung    beträchtliche     eigene        Ver-          diehtungsleitung.     



  Wenn     nun    der     Brenngasanfall    stark       schwankt,    was bei     Gieht-as    beispielsweise von  der Zahl der in Betrieb     stehenden        Tlochöfen     abhängt, muss der     Brenngasverdichter    für die.  grösste     Brenngasmenge    ausgelegt sein, die  überhaupt verbrannt werden kann.

   Bei     gerin-          --erein        Brenngasanfall    würde der Verdichter       sehr    bald unter die     Pumpgrenze    geraten, und    man ist deshalb gezwungen, einen Teil des  <B>-</B>     iigesaugten        1-        Gases        unter        erheblichen        Drossel-          verlusten    in den Ansaugstutzen des     Brenn-          gasverdichters    zurückzuführen.  



  Es ist noch ein weiterer Punkt zu beach  ten. Da die Anlage mit konstanter Drehzahl  läuft, fördert der Luftverdichter eine kon  stante     Brennluftmenge.    Sinkt nun die     Brenn-          gasmenge,    so wird die gesamte, der Turbine       zugeführte        Arbeitsmittelmenge    kleiner, wenn  nicht. gleichzeitig mit der infolge der ver  minderten     Brenngaszufuhr    notwendigen zu  sätzlichen Wärmemenge eine zusätzliche Gas  menge zugeführt wird. Dies ist aber im allge  meinen nicht der Fall, beispielsweise wenn  die zusätzliche Erhitzung über einen Wärme  übertrager erfolgt oder wenn zusätzlich  Brennöl in die     Brennkammer    eingeführt wird.

    Infolge der verminderten     Arbeitsmittelmenge     sinkt der Druck vor der Turbine, und die  Leistungsausbeute der Anlage     @    geht zurück.  Man könnte zwar versuchen, diesen Leistungs  rückgang durch eine Erhöhung der Tempe  ratur auszugleichen. Dies ist aber in den  meisten Fällen nicht möglich, da das Mate  rial der Turbine normalerweise schon bis zur  höchstzulässigen Temperatur beansprucht ist.  



  Gemäss der Erfindung können diese  Nachteile vermieden werden, wenn die Min  destmenge des Brenngases in verdichteter       Brennluft    vor der Gasturbine verbrannt wird,  während der Rest des Brenngases im ent  spannten Arbeitsmittel hinter der Gasturbine      verbrannt wird und durch die hierbei ent  stehende Wärme mittels     Wär        meübertra-ung     verdichtete Brennluft vor der Gasturbine be  heizt wird.

   Beträgt die immer zur Verfügung  stehende Mindestmenge des Brenngases bei  spielsweise     501/o    der gesamten, zur Verbren  nung benötigten     Menge,    so kann     der        Brenn-          masverdiehter    für die halbe     Brenngasmenge          dimensioniert    und immer mit Vollast. betrie  ben werden. Aus diesem Grunde wird beim       Brenngasverdiehter    kein     Pumpen    mehr auf  treten.

   Fernerhin bleibt. auch die der Turbine  zugeführte     Arbeitsmittelnienge    konstant, so  dass eine     Leistungseinbusse    aus diesem Grunde  nicht auftreten kann.     Selbstverständlich        kann     die Mindestmenge des     Brenngases    auch grösser  oder kleiner als in dem     angeführten    Beispiel  sein.  



  Eine     Ga.sturbinenanlage    zur Ausführung  dieses Verfahrens, bei welcher das Arbeits  mittel nacheinander einen     Verdieliter,    die  sekundäre Seite eines Wärmeübertragers. eine  Brennkammer, die Turbine und die Primär  seite des Wärmeübertragers durchströmt, ist  gekennzeichnet durch eine Verzweigung in  der     Zufuhrleitung    des Brenngases, von der  aus eine erste Zweigleitung in die     Brenn-          kammer    und eine zweite Zweigleitung zu der       Primärseite    des Wärmeübertragers führt, und  ferner durch Mittel,

   welche die durch die  erste Leitung hindurchtretende     Brenligas-          irrenge        wenigstens    angenähert konstant halten.  



  Die     Zufuhrleitung    für den zusätzlichen  zweiten Brennstoff kann in die     Brennkammer     oder auf der Primärseite in den Wärmeüber  trager münden. Im     nveiten    Fall ist es offen  siehtlich, dass die der Turbine     zugeführte          Arbeitsmittelmenge,    die durch die konstante  Luftmenge und durch die konstante     Brenn-          gasmenge    gebildet wird, nicht     beeinflusst     werden kann.

   Auch im ersten Fall trifft dies       z11,    wenn ein Brennstoff höheren Heizwertes,       beispielsweise    Brennöl,     verbrannt    wird, da  dadurch das Volumen des Arbeitsmittels       kauen    nennenswert vergrössert wird. Die Zu  führung des zweiten zusätzlichen Brennstoffes  kann auch an andern Stellen erfolgen, bei  spielsweise vor der Verzweigung in der Zli-         fuhrleitung    des Brenngases. In allen Fällen  ergeben sich die     geschilderten    Vorteile, die  mit den bisherigen     Anlagen    nicht     zli    errei  chen waren.  



  Weiterhin ist es zweckmässig, wenn der  Wärmeübertrager aus zwei Teilen besteht,  wobei die Primärseite des -- in Richtung- de       entspannten    Arbeitsmittels - ersten Teils  eine     Brennkammer    zur Verbrennung des       Brenngasübersehusses        über    der Mindestmenge  mit einem Teil des entspannten Arbeitsmittels  besitzt und von dein Rest. des entspannten  Arbeitsmittels     umgangen    wird.

   Dadurch, dass  der Abgasstrom geteilt wird und die     Verbren-          nung    in einem Strang stattfindet, lassen     siele     in dem     Wärmeübertrager    grössere Tempe  ratursprünge einstellen, wodurch     seine    Ab  messungen verkleinert werden können. Fer  nerhin werden durch diese Anordnung ein  nötige Druckabfälle     v        erinieden.     



  Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel  der     Erfindung    an Hand der Zeichnung näher  erläutert.    Die als Arbeitsmittel dienende Luft wird  von dem Verdichter 1 angesaugt und durch  die Sekundärseite des aus den beiden Teilen 2  und 3 bestehenden     Wärmeübertragers    in die  Brennkammer     .1    gefördert. Das Arbeitsmittel  wird anschliessend in der Turbine 5 entspannt.

    Dann wird es teilweise von dein Ventilator 6  in den Brennraum     i        gedrückt,    welcher     finit     der Primärseite des Teils 3 des     Wärmeaus-          tauschers    in     Verbindung    sieht, und teilweise  über die Leitung 8, welche den Teil 3 des       \N'ärmeübertragers        überbrückt,    direkt.

   zu der  Primärseite des Teils ' des Wärmeübertragers       geführt,    wo es sieh mit dem ersten Teil ver  einigt und schliesslich ins Freie     austritt.    Die  Turbine 5 treibt     einerseits    den     Luftverdich-          ter    1 und anderseits über ein Getriebe 9 den       Brenngasverdicliter    10 an. Die     Nutzleistung     wird von einem elektrischen Generator     1l.    mit       konstanter    Drehzahl in ein elektrisches Netz  gespeist.

   Das     Brenngas    niedrigen     Heizwertes     wird über die     Leitung    12 zugeführt, von     deren     Verzweigung 13 aus eine erste     Zweigleitung     14 in die     Brennkammer    4 und eine zweite           Z#.vei-leitu.ng    15 in den Brennrahm ' führt.

    In     der    ersten     Zweigleitung    befindet sieh     der          Bi@enn,-#:asv        erdiehter   <B>10,</B> der mit konstanter       Drehzahl        aii-etrieben    wird und eine     kon-          stan        te        Brenngasmenge    in die     Brennkammer    4       töi-dei-t.    Der Rest des     Brenngases    wird mittel       Ales    Ventilators 16 in den Brennraum 7     ge-          di@iield.    

  Zusätzlicher Brennstoff zur Ergän  zung der fehlenden Wärmeenergie kann durch  die     Leitun-    17, die     durch    das Ventil 18     ge-          re(.yelt    werden kann, in die Brennkammer 4       geleitet        werden.    Anderseits besteht, auch die       Möglichkeit,    den zusätzlichen Brennstoff  durch die Leitung 19 in den Brennraum 7  zu leiten und diesen Vorgang mit Hilfe des  Ventils 20 zu regeln.

Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE I. Verfahren zum Betrieb einer mit, kon stanter Drehzahl laufenden Gasturbinenan- lame, welche durch eine zwischen einem -Min destwert und einem Höchstwert unabhängig von der Gasturbinenanlage veränderliche Menge eines Brenngases niedrigen Heizwertes (-trieben wird und welcher bei verminderter Brenngaszufuhr ein zusätzlicher zweiter Brennstoff zugeführt werden kann, dadurch lekennzeiehnet,

   dass die Mindestmenge des Brenngases in verdichteter Brennhift vor der Gasturbine verbrannt. wird, während der Rest des Brenngases im entspannten, noch Luft enthaltenden Arbeitsmittel hinter der Gastur bine verbrannt wird und durch die hierbei entstehende Wärine mittels Wärmeübertra- (.yung verdichtete Brennluft vor der Gastur- hine beheizt wird.

   1I. Gasturbinenanlage zur Ausführung des Verfahrens nach Patentanspruch I, bei wel eher das Arbeitsmittel nacheinander einen Verdichter, die Sekundärseite eines Wärme übertragers, eine Brennkammer, die Turbine und die Primärseite des Wärmeübertragers durchströmt, gekennzeichnet durch eine Ver zweigung in der Zufuhrleitung des Brenn- gases, von der aus eine erste Zweigleitung in die Brennkammer und eine zweite Zweig leitung zu der Primärseite des Wärmeüber tragers führt, und ferner durch Mittel,

   welche die durch die erste Leitung hindurchtretende Brenngasmenge mindestens angenähert kon stant halten. UNTERANSPRÜCHE 1.. Gasturbinenanlage nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass die Zufuhr leitung für den zusätzlichen zweiten Brenn stoff in die Brennkammer mündet. 2. Gasturbinenanlage nach Patentanspruch I1, dadurch gekennzeichnet, da.ss die Zufuhr leitung für den zusätzlichen zweiten Brenn stoff auf der Primärseite in den "VG'ärmeüber- trager mündet.

   3. Gasturbinenanlage nach Patentanspruch 1I, dadurch gekennzeichnet., dass der Wärme übertrager aus zwei Teilen besteht, wobei die Primärseite des - in Richtung des entspann ten Arbeitsmittels - ersten Teils eine Brenn- kammer zur Verbrennung des Brenngasiiber- schiisses über der Mindestmenge mit einem Teil des entspannten Arbeitsmittels besitzt und von dem Rest des entspannten Arbeits mittels umgangen wird.