DE726319C - Gasturbinenanlage, in welcher ein Teil des Arbeitsmittels einen Kreislauf ausfuehrt,waehrend ein anderer Teil dem Kreislauf entnommen wird - Google Patents

Description

• Gasturbinenanlage, in welcher ein Teil des Arbeitsmittels einen Kreislauf ausführt, während ein anderer Teil dem Kreislauf entnommen wird Die Erfindung bezieht sich auf eine Gasturbinenanklge, bei der das Arbeitsmittel verdichtet, dann erhitzt und hernach in mindestens einer die Nutzarbeit leistenden Gasturbine entspannt wird, wobei ein Teil dieses Arbeitsmittels einen Kreislauf ausführt, während eine andere Teilmenge dein Kncish2uf entnommen und dafür eine Ersatzmenge zugeführt wird. Das Neue gemäß der ETfi11-dung besteht darin, daß die aus dem Kreislauf abgeführte Teilmenge .als Verbhenmulgsluft bei der Erhitzung des im Kreislauf umströmenden Arbeitsmittels herangezo;ben wird.
• Durch das Abtrennen der Verbrennungsluft vom Kreislauf wird auch der VerbrennungsvorgVerbrennungsda-mitdessen vorgang- vorn Verschmutzung Kreislauf fe rferngehalten eha verhütet, lt en und weil keine Verbrennungserzeugnisse darin mitgeschleppt werden. Dadurch werden auch Ablagerungen .auf dein Schaufeln der -Turbine und des Gebläses verhindert, welche zur Folge hätten, daß der Wirkuilgsgrad der Gesamtanlage im Laufe des Betriebes sinken müßte. Bei Anlagen nach der Erfindung ist der Wirkungsgrad .also auch während einer längeren Betriebszeit keiner Abnahme unterworfen.
• Die aus dem Kreislauf ,abgeführte Teilmenge kann, nachdem sie als Verbrennungsluft verwendet wurde, eine Turbine beaufschlagen, welche einen Vorverdichter für die dem Kreislauf zuzuführende Ersatzmenge treibt. Zweckmäßig wird durch den Vorverdichter Luft aus der Atmosphäre dem Kreislauf .als Ersatzmenge zugeführt. Die aus dem Kreislauf abgeführte Teilmenge, kann, nachdem sie als Verbrennulngsluft verwendet wurde., durch einen Wärmeaustauscher geleitet werden, in welchem die dem Kreislauf zuzuführende Ersatzmenge oder die Gesamtmenge des Kreislaufes erwärmt wird. Zur Regelung der Leistung der Anlage kann der Druckzustand des Kreislaufes bei gleichbleibenden Druckverhältnissen unter gleichzeitiger Anpassung der Brennstoffzufuhr geändert werden. Die Änderung des Druckzustandes bei gleichbleibenden Druckverhältnissen läßt sich durch Verändern der Drehzahl :des durch die abzuführende Teilmenge heaufschlagten Maschinensatzes durchführen.
• Ein Beispiel des Erfindungsgegenstandes ist auf der Zeichnung vereinfacht dargestellt. Das Kr-eisel,gebläse 1 verdichtet das Arbeitsmittel, das durch die Leitungen 2 und 3 angesaugt wird. Die Verdichtung erfolgt unter Zwischenkühlung, für die ein Zwischenkühler ¢ vorgesehen ist. Nach Austritt aus dem Gebläse r wird das sauerstoffenthaltende Gas zunächst im Wärmeaustauscher 5 erwärmt und dann in der Rohranlage 2o des Gaserhitzers 22 .auf die zulässige Höchsttemperatur gebracht.
• In .der Hochdruckturbine 7, welche den Verdichter 1 treibt, erfolgt der erste Teil der Ausdehnung. In einer weiteren Rohranlage 21 ,des Gaserhitzers 22 wird das Arbeitsmittel zwischenerhitzt, worauf es in die Niederdruckturbine 9 gelangt, welche den Stromerzeuger 19 antreibt. Das aus dieser Turbine austretende sauerstoffenthaltende Gas steht noch unter Überdruck und strömt durch den Wärmeaustauscher 5, wobei es einen Teil seiner Wärme an das vom Gebläse 1 kommende Arbeitsmittel im Gegenstrom abgibt.
• Aus dem Wärmeaustauscher 5 gelangt das Arbeitsmittel in einen Kühler 11, in welchem das Gas an den Flächen der Rohranlage 26, ,dem durch die Leitung 25 ein Kühlmittel zugeführt wird, gekühlt wird. Nach der Rückkühlung tritt .das Gas von neuem durch die Leitung 2 in das Gebläse 1 ein.
• An .der Stelle 23 wird dem Arbeitsmittelstrom ein bestimmter Teil entnommeai, um im Gaserhitzer 22 als Verbrennungsluft zu dienen. Die im Verbrennungsraum des Gaserhitzers 2a entstehenden Verbrennungsgase gelangen durch ein Filter 24 und den Wärm:eaustauscher'5 zur Abgasturbine 14. Diese Abgasturbine wird also in der ganzen Anlage allein von Verbrennungsgasen durchströmt, während alle .anderen Maschinen mit den Verbrennungsgasen nicht in Berührung kommen. Aus diesem Grunde ist es möglich, die Anlage auch mit Brennstoffen zu betreiben, die Flugkoks und Flugasche bilden. Die allein die Abgasturbine 14 beaufschlageuden Verbrennungsgase werden im Filter 24 gereinigt.
• Die Abgasturbine 14 treibt ein Ladegebläse 15, welches aus der Atmosphäre Luft ansaugt und in verdichtetem Zustande durch den Kühler 16 dem Gebläse i zuführt.- Mit der Lademaschine ist eine elektrische Maschine 17 gekuppelt, die zum Ausgleich des Leistungsunterschiedes zwischen der Turbine 14 und dem Gebläse 15 dient. Gleichzeitig gibt diese elektrische Maschine 17 die Möglichkeit, durch Verändern der Drehzahl der Lademaschine den Druckzustand des Kreislaufes bei gleichbleibenden Druckverhältnissen dem Leistungsbedarf entsprechend einzustellen. Durch Erhöhung des Druckzustandes des Kreislaufes bei bestimmten Druckverhältnissen wird die Leistung der Gesaintanlage gesteigert und umgekehrt durch Senkung des Druckes verkleinert. Bei dieser Leistungsregelung ist gleichzeitig auch die Brennstoffmenge dem Bedarf anzupassen.
• Die Entnahme von Arbeitsmittel wird in der Regel am Ende der Entspannung nach dar Gasturbine erfolgen; sie kann aber auch während der Entspannung zwischen zwei Gasturbinen oder an einer besonderen Entnahmestelle an der Turbine erfolgen.
• Die Abgasturbine und das Ladegebläse können zu einer selbständigen Gruppe vereinigt sein; die Aufladung kann auch durch mehrere Ladegruppen .erfolgen. Es kann beispielsweise eine Niederdruck- und eine Hochdruckgruppe vorhanden sein, wobei eine dieser Gruppen mit der Hauptmaschine gekuppelt werden kann. Die Regelung` der Aufladegruppe kann durch Verstellen der Schaufeln der erstell Leitscheibe der Abgasturbine erfolgen.
• Die Entspannung des Arbeitsmittels kann in einer Hochdruck- und einer Niederdruckturbine durchgeführt iv,c#r den, wobei die Hochdruckturbine mit höherer Drehzahl arbeitet als die Niederdruckturbine. 'Die Hochdruck-und die Niederdruckturbine können durch ein Getriebe miteinander verbunden sein, oder das Gebläse wird durch die Hochdruckturbine unmittelbar angetrieben, während die Niederdruckturbine Leistung nach außen abgibt. Das Gebläse kann dabei eine größere Drehzahl ,aufweisen als die Turbine, von der es angetrieben wird.

Claims (6)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Ga:sturbinenanlage, bei der das Arbeitsmittel verdichtet, dann .erhitzt und hernach in mindesteins einer die Nutzarbeit leistenden Gasturbine entspannt wird, wobei ein. Teil dieses Arbeitsmittels einen Kreislauf ausführt, während eine andere Teilmenge dem Kreislauf entnommen und dafür eine Ersatzmcüge zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die aus dem Kreislauf .abgeführte Teilmenge als Verbrennungsluft bei der Erhitzung des im Kreislauf umströmenden Arbeitsmittels herangezogen wird.
2. 2. Gasturbinenanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß *die aus dem Kreislauf abgeführte Teilmenge, nachdem sie als Verbrennungsluft verwendet wurde, eine Turbine beaufschlagt, welche .einen Vorverdichter für die dem Kreislauf zuzuführende Ersatzmenge treibt.
3. 3. Gasturbinenanlage nach den Ansprüchen i und a, dadurch gekennzeichnet, daß durch den Vorverdichter Luft aus der Atmosphäre dem Kreislauf als Ersatzmenge zugeführt wird. .1.
4. Gasturbinenanlage nach Anspruch r, dadurch gekennzeichnet, daß die aus dem Kreislauf .abgeführte Teilmenge, nachdem sie als Verbrennungsluft verwendet wurde, durch einen Wärmeaustauscher geleitet wird, in welchem die dem Kreislauf zuzuführende Ersatzmenge erwärmt wird.
5. 5. Gasturbinenanlage nach Anspruch r, dadurch gekennzeichnet, daß zur Regelung dex Leistung der Anlage der Druckzustand des Kreislaufes bei gleichbleibenden Druckverhältnissen unter gleichzeitiger Anpassung der Brennstoffzufuhr geändert wird.
6. 6. Gasturbinenanlage nach den Ansprüchen r, a und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Änderung des Druckzustandes des Kreislaufes bei gleichbleibenden Druckverhältnissen durch Verändern der Drehzahl des durch die abzuführende Teilmenge beaufschlagten Maschinensatzes erfolgt.