CH391386A - Kombinierte Dampf-Gas-Turbinenanlage - Google Patents

Description

      Kombinierte        Dampf-Gas-Turbinenanlage       Den Gegenstand der Erfindung bildet eine kom  binierte     Dampf-Gas-Turbinenanlage,    bei welcher die       Vorwärmung    des Speisewassers vor seinem Eintritt  in den     Speisewasservorwärmer    des     Dampfkessels    nur  durch     Anzapfdampf    aus einer Dampfturbine erfolgt  und eine     Heissluftturbine    vorgesehen ist, welche     ab-          strömseitig    mit der Brennkammer des Dampfkessels  in Verbindung steht und auch bei Teillast des Dampf  kessels mit grösserer Luftmenge arbeitet als mit der  jenigen,

   welche einem optimalen     flberschuss    an  Verbrennungsluft in der Brennkammer des Dampf  kessels entsprechen würde.  



  Eine kombinierte     Dampf-Gas-Turbinenanlage     weist gegenüber der reinen     Dampfturbinenalage    und  der reinen     Gasturbinenanlage    mehrere Vorteile auf.  Kombinierte Kraftanlagen können nämlich vorteil  haft sowohl bei     gasförmigem    als auch bei flüssigem  Brennstoff, bei welchem keine Asche anfällt, ver  wendet werden. Bei der Verbrennung eines festen  Brennstoffes kann das schwierige Problem der Be  seitigung von Flugasche aus den heissen Verbren  nungsprodukten dadurch gelöst werden, dass die  Gasturbine vor den     Verbrennungsraum    und somit  in das     Frischluftgebiet    eingeschaltet wird.  



  Die bereits bekannten kombinierten     Dampf-Gas-          Turbinenanlagen    mit einem Verdichter und einer  Heissluftturbine, deren Luftdurchsatz grösser als die  für die Verbrennung in der Brennkammer erforder  liche Menge bemessen ist, haben den Nachteil, dass  die Brennkammer hierbei als normale     Dampfkessel-          Brennkammer,    also für eine niedrige Wärmebela  stung     dimensioniert    wird. Dies ist dadurch verursacht,  dass am Ende der Brennkammer mit verhältnismässig  kleinem     Luftüberschuss    der Sauerstoffinhalt in den  Verbrennungsgasen sehr gering ist, wodurch aber    die Verbrennungszeit beträchtlich verlängert wird.  Dies hat jedoch. grosse Ausmasse der Brennkammer  zur Folge.

    



  Ziel der Erfindung ist es, die aufgezeigten Mängel  zu vermeiden und dadurch nicht nur einen höheren  Wirkungsgrad der ganzen     Anlage,    sondern auch eine  höhere Wärmebelastung des Verbrennungsraumes  und somit auch eine entsprechende Verkleinerung  des gesamten     Dampfkesselblockes    zu erlangen.  



  Dies wird     erfindungsgemäss    dadurch erreicht, dass  die Zuführung der über den optimalen     überschuss     an Verbrennungsluft hinausgehenden Luftmenge als  Heissluft von der Heissluftturbine in die     Brennkammer     oberhalb der     Kesselfeuerung    unmittelbar im Bereich  des Flammenkernes erfolgt. Dadurch erzielt man eine       wesentliche    Verkürzung des Verbrennungsweges, weil  der nötige     Sauerstoff    am Ende der Flamme, wo be  reits ein geringer Sauerstoffgehalt besteht, zugeführt  wird. Der Verbrennungsvorgang wird dadurch be  schleunigt und die Temperatur der Verbrennungs  produkte herabgesetzt, so dass der Verbrennungs  raum wesentlich verkleinert werden kann.  



  Der Betrieb einer Gasturbine mit einer grösseren,  als für optimale Betriebsbedingungen der Feuerung  notwendigen Luftmenge ist besonders bei Teillast der  Anlage     vorteilhaft,    da es bei solchen Leistungen  möglich ist, die durch die Gasturbine hindurch  strömende Luftmenge derart einzustellen, dass das  Verhältnis der Nutzleistungen im Gas- und Dampf  prozess ungefähr konstant bleibt, weil hierbei dann  auch der Wirkungsgrad der ganzen Anlage keine  wesentlichen Schwankungen aufweist. In einem sol  chen Falle, wo die Leistung der     Feuerung    nicht der  durch die Turbine hindurchströmenden Luftmenge  proportional ist, erscheint es angezeigt, eine Rege-           lung    der Lufttemperatur vorzusehen.

   Dies kann  durch Drosselung der über den Lufterhitzer strömen  den Verbrennungsprodukte und durch deren Füh  rung über einen Parallelzug, in dem ein     Dampfüber-          hitzer    oder der     Speisewasservorwärmer    angeordnet  ist, durchgeführt werden. Eine weitere Möglichkeit  besteht in der Benützung einer gegebenenfalls mit  einem     Brennstoff    besserer Qualität betriebenen     Hilfs-          verbrennungskammer.     



  Die     Erfindung    ist im folgenden an Hand eines       Ausführungsbeispieles,    welches in der Zeichnung  schematisch dargestellt ist, näher     erläutert.    In dieser  zeigt:       Fig.    1 den     Heissluftprozess    mit Dampfkessel,       Fig.2    die Anordnung der     Dampfkesselheizflä-          chen.     



  Im     Heissluftprozess    gemäss     Fig.    1 wird mittels  eines Verdichters 1 aus der freien Atmosphäre Luft  angesaugt und über einen Lufterhitzer 2 einer Heiss  luftturbine 3 zugeführt. Aus der Turbine 3 wird die  Luft in die Feuerung 5 des Dampfkessels geleitet,  wohin auch der Brennstoff, z. B. Kohlenstaub, aus  einem     Kohlenstaubzwischenbunker    6 mittels eines       Zuteilers    7 zugeführt wird. Die Heissluftturbine 3  treibt einen elektrischen Generator 4 an. Vor die  Heissluftturbine 3 kann eine     Hilfsverbrennungskam-          mer    8 eingeschaltet werden, welche gegebenenfalls  mit einem besseren     Brennstoff    betrieben wird.

   Die       Hilfsverbrennungskammer    8 wird zum Anfahren der       Gasturbinenanlage    oder auch zur Regelung der gan  zen Anlage benützt. Die     Brennstoffzufuhr    in die       Hilfsverbrennungskammer    8 ist mit 9 und jene für  das Anheizen der     Kesselfeuerung    5 mit 10 bezeichnet.  Die an den Dampfkessel sich anschliessenden Teile  des Dampfprozesses sind von üblicher Ausführung  und in der Zeichnung nicht dargestellt.  



  Der Dampfkessel gemäss     Fig.    2 hat die im folgen  den     angeführte    Anordnung, wobei für die entspre  chenden Teile die Bezeichnungen aus     Fig.    1 gewählt  wurden.  



  Aus der Brennkammer 5 strömen die Verbren  nungsprodukte über den Lufterhitzer 2 und einen         Dampfüberhitzer    11 in einen     Speisewasservorwär-          mer    12. Falls die Lufttemperatur geregelt werden  muss, kann die Menge der Verbrennungsprodukte  durch eine     Klappe    13 gedrosselt werden und ein Teil  davon über einen     Hilfszug    geführt werden, in wel  chem ein     überhitzer    14 (gegebenenfalls auch ein       Speisewasservorwärmer)    angeordnet ist und die Strö  mung der Verbrennungsprodukte mittels einer Klappe  15 geregelt wird.  



       Vorteilhaft    ist bei der erfindungsgemässen An  ordnung vor allem die Erhöhung des Wirkungsgrades  der     Anlage    auf die optimalen Werte, und zwar nicht  nur bei voller Leistung, sondern auch bei Teillast.  Ausserdem erzielt man eine wesentliche Steigerung  der     Brennkammerbelastung    und somit auch eine  entsprechende Verkleinerung des Kesselblockes.  



  Das Gewicht und die Herstellungskosten der An  lage werden somit herabgesetzt.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH Kombinierte Dampf-Gas-Turbinenanlage, bei welcher die Vorwärmung des Speisewassers vor sei nem Eintritt in den Speisewasservorwärmer des Dampfkessels nur durch Anzapfdampf aus einer Dampfturbine erfolgt und eine Heissluftturbine vor gesehen ist, welche abströmseitig mit der Brenn- kammer des Dampfkessels in Verbindung steht und auch bei Teillast des Dampfkessels mit grösserer Luft menge arbeitet als mit derjenigen, welche einem optimalen Überschuss an Verbrennungsluft in der Brennkammer des Dampfkessels entsprechen würde,

   dadurch gekennzeichnet, dass die Zuführung der über den optimalen überschuss an Verbrennungsluft hin ausgehenden Luftmenge als Heissluft von der Heiss luftturbine (3) in die Brennkammer (5) oberhalb der Kesselfeuerung unmittelbar im Bereich des Flammen kernes erfolgt.