Verfahren zur Erzeugung der erforderlichen Zusatzleistung durch Einführung eines zusätzlichen Betriebsmittels in eine Gasturbinenanlage bei Entnahme von Druckluft aus derselben sowie Einrichtung zur Ausübung dieses Verfahrens In einer Gasturbinenanlage ist es möglich, nach dem Luftverdichter eine Teilmenge der gesamten von diesem geförderten Luftmenge zu entnehmen, um sie zu irgendeinem besonderen Zweck zu verwenden.
Da bei verkleinert sich die durch die Gasturbine strö mende Gasmenge und sowohl der Treibgasdruck vor der Gasturbine wie auch der Luftdruck nach dem Luftverdichter wird niedriger; ferner nimmt auch die Leistung der Gasturbine und damit auch die Nutz leistung der Anlage ab. Die Erfahrung zeigt, dass bei Entnahme von etwa 2519/o der ganzen Luftmenge die Nutzleistung an der Welle der Gasturbinengruppe auf Null abfällt, während gleichzeitig der Druck nach dem Luftverdichter von 100 o/c auf etwa 75 % sinkt.
Es ist auch bekannt, dass es möglich ist, Wasser dampf oder ein zweckdienlich gewähltes Gas an einer geeigneten Stelle in die Gasturbinenanlage einzufüh ren, um Belastungsstösse rasch aufnehmen zu können. Dabei wird die die Turbine durchströmende Gas menge grösser, der Druck vor der Gasturbine und nach dem Luftverdichter steigt an und die Nutzlei stung der Gasturbinengruppe wird grösser. Erfahrungs gemäss erhöht sich die Nutzleistung um etwa 5 "/o, wenn auf 100 /a Luftmenge eine Dampfmenge von 1 /o beigemischt wird.
Wird von einer Gasturbinenanlage, deren Ma schinengruppe einen Luftverdichter, eine Gasturbine und eine Nutzleistungsmaschine umfasst, zeitweise die Lieferung von Druckluft verlangt, so kann die Ent nahme dieser Druckluft bei einer Anzapfstelle zwi schen zwei Stufen des Luftverdichters oder an dessen Austrittsstutzen oder an einer geeigneten Stelle der Druckluftleitung zwischen dem Luftverdichter und der Brennkammer erfolgen.
Eine Luftentnahme dieser Art kann erwünscht sein in einem chemischen oder sonstigen industriellen Betrieb, wo die Nutzleistungs- maschine aus einem Stromerzeuger besteht, vorzugs weise aber in einem Stahlwerk, wo an Stelle eines Stromerzeugers ein Luftverdichter zur Maschinen gruppe gehören kann und wo die der Gasturbinen anlage entnommene Luft z. B. als Zusatzluft zur Spei sung der Konverter dienen würde.
Mit Rücksicht auf die bei Luftentnahme aus der Gasturbinenanlage sin kende Leistung der Nutzleistungsmaschine und auf den fallenden Druck an der Luftentnahmestelle kann aber die Entnahmemenge nicht beliebig dem Bedarf angepasst werden; sowohl der Druck der Entnahme luft wie auch die Leistung der Nutzleistungsmaschine sollten mindestens angenähert konstant bleiben. Dies sollte auch der Fall sein, wenn die Menge der der Gasturbinenanlage entnommenen Luft veränderlich ist.
Die Erfindung bezweckt die Vermeidung der er wähnten unerwünschten Begleiterscheinungen bei der Entnahme von Luft aus einer Gasturbinenanlage. Sie betrifft ein Verfahren zur Erzeugung der erforder lichen Zusatzleistung durch Einführen eines zusätz lichen Betriebsmittels in eine Gasturbinenanlage, deren Maschinengruppe einen Luftverdichter, eine Gasturbine und eine Nutzleistungsmaschine umfasst, bei Entnahme von Druckluft aus dieser, und ist da durch gekennzeichnet, dass die Einführung des zusätz- lichen Betriebsmittels derart in Abhängigkeit von der Druckluftentnahme geregelt wird,
dass die von der Nutzleistungsmaschine abgegebene Leistung konstant bleibt.
Eine Einrichtung zur Ausübung dieses Verfah rens, die ebenfalls Gegenstand der Erfindung ist, ent hält zwei Ventile, wovon eines die Entnahme von Druckluft aus der Gasturbinenanlage gestattet, wäh- rend das andere gleichzeitig die Menge eines zusätz lichen Betriebsmittels bei dessen Einführung in die Anlage regelt.
Das beschriebene Verfahren, für das die Regelung der Menge des zusätzlichen Betriebsmittels bei gleich zeitiger Entnahme von Druckluft aus der Gastur binenanlage wesentlich ist, kann mit Wasserdampf unter Verwendung eines Dampfspeichers ausgeübt werden. Vereinfacht lässt sich sagen, dass die ent nommene Luftmenge durch eine entsprechende Dampfmenge ersetzt wird. Der Dampfspeicher kann durch einen der Gasturbine nachgeschalteten Abhitze- kessel oder aus einer anderen Dampfquelle aufgela den werden.
Diesem Speicher kann kurzzeitig eine ge wisse Dampfmenge entnommen und diese kann in die Gasturbinenanlage eingeführt werden. Die Regelung dieser Dampfmenge erfolgt so, dass die Leistung der Nutzleistungsmaschine, sei diese nun ein Stromerzeu ger oder ein Luftverdichter, konstant bleibt, wobei auch der Druck der Entnahmeluft sich nur unwesent lich ändert.
Anhand der Zeichnung, die schematisch ein Aus führungsbeispiel der Einrichtung zur Ausführung des Verfahrens darstellt, sei das Verfahren nach der Er findung beispielsweise erläutert.
In der Figur ist 1 der Luftverdichter, 2 der Luft vorwärmer, 3 die Brennkammer, 4 die Gasturbine und 5 die Nutzleistungsmaschine (hier z. B. ein Strom erzeuger) der dargestellten Gasturbinenanlage, deren Maschinengruppe also aus dem Luftverdichter, der Gasturbine und der Nutzleistungsmaschine besteht. Über ein Getriebe 6 wird von der Welle der Ma schinengruppe aus ein Brenngasverdichter 7 sowie ein Fliehkraftregler 8 und eine Regelölpumpe 9 angetrie ben.
Der Regler 8 beeinflusst mittels des zugehörigen Reglerkolbens 8' verschiedene durch Öldruck betätigte Ventile, wie dies nachfolgend näher beschrieben wird. Die Ölpumpe 9 entnimmt Regelöl einem Ölbehälter 10 und fördert es über Drosselstellen 11, die als Blenden oder fest einstellbare Drosselventile aus gebildet sein können, in die Regelölleitungen zu den erwähnten Ventilen. 12 ist ein federbelastetes Druck halteventil.
Der Gasturbine 4 und dem Luftvorwärmer 2 ist abgasseitig ein Abhitzekessel 13 nachgeschaltet, der den darin erzeugten Dampf an den Dampfspeicher 14 abgibt. Das Speisewasser für den Abhitzekessel 13 wird dem Speisewasserbehälter 15 entnommen und über die Speisewasserpumpe 16 in den Speicher 14 gefördert, aus welchem es durch die Umwälzpumpe 17 dem Abhitzekessel 13 zugeleitet wird.
Mit dem Gasbypassventil 18 kann die Menge des durch den Abhitzekessel 13 strömenden Abgases verändert wer den. Der Dampfspeicher 14 kann zusätzlich aus einer fremden Dampfquelle über eine Leitung mit dem Rückschlagventil 22 aufgeladen werden.
In der Druckluftleitung nach dem Luftverdichter 1 befindet sich bei 19 die Entnahmestelle für die aus der Gasturbinenanlage zu entnehmende Druckluft sowie bei 20 die Einführungsstelle für den in die- selbe einzuführenden Wasserdampf. 21 ist ein Rück schlagventil in der Zudampfleitung zu dieser Einfüh rungsstelle.
Die Brenngasmenge, die der Brennkammer 3 vom Brenngasverdichter 7 zugeführt wird, wird vom Re gler 8 und dem Reglerkolben 8' mit Hilfe des Brenn- gasventils 23 und des zugehörigen Servomotors 23' geregelt;
überdies begrenzt der Temperaturregler 24 mit dem Regelöl-Ablassventil 24' und dem Tempera turfühler 24" diese Brenngasmenge. Damit der Druck nach dem Brenngasverdichter 7 nicht zu stark anstei gen kann, wird eine gewisse Gasmenge mit Hilfe des Druckreglers 25' durch das Ventil 25 über den Rück kühler 26 umgeleitet.
Zum Zwecke der Erzeugung der erforderlichen Zusatzleistung durch Einführung eines zusätzlichen Betriebsmittels - hier Wasserdampf - in die be schriebene Gasturbinenanlage bei Entnahme von Druckluft aus derselben, ist nun in der Luftent- nahmeleitung nach der Entnahmestelle 19 ein Ent nahmeventil 27 und in der Zudampfleitung vor der Einführungsstelle 20 ein Regelventil 28 angeordnet; diese Ventile werden je durch die Servomotoren 2<B>7</B> und 28' betätigt.
Ferner ist in ölablassleitungen zu den Regelölleitungen der erwähnten Servomotoren je ein Ablassventil 29 bzw. 30 angebracht; diese Ventile werden gleichzeitig entweder von Hand oder - wenn es gewünscht wird - automatisch mittels einer Druck- oder Mengenregelungseinrichtung betätigt.
Beim Schliessen dieser Ablassventile wird im Bedarfsfall das Entnahmeventil 27 geöffnet und Druckluft aus der Gasturbinenanlage nach aussen geliefert sowie gleich zeitig das Regelventil 28 geöffnet und Wasserdampf als zusätzliches Betriebsmittel eingeführt. Die beiden Ventile 27 und 28 öffnen und schliessen sich in der Weise, dass die Leistung der Nutzleistungsmaschine konstant bleibt,
wobei auch der Druck der Nutzluft an der Entnahmestelle sich nur unwesentlich ändert. Die einzuführende Dampfmenge wird hierfür vom Fliehkraftregler 8 mit Hilfe eines ölablassventils 31, das z. B. durch einen Druckbalg 31' betätigt wird, und durch das Regelventil 28 entsprechend geregelt. Zusätzlich wird diese Dampfmenge bei Absinken des Druckes im Dampfspeicher 14 auch noch durch ein Ölablassventil 32 mit zugehörigem Druckbalg 32' be grenzt.
Anstelle von Wasserdampf kann als zusätzliches Betriebsmittel auch ein geeignetes Druckgas verwen det werden, z. B. das von einem Freikolben-Gaserzeu- ger gelieferte Gas. Der Druck dieses Gases muss höher sein als der Betriebsmitteldruck an der Einführungs stelle. Die Einführung dieses Gases in die Gastur binenanlage kann z. B. in der Brennkammer erfolgen.