DE760904C

DE760904C - Gasturbinenanlage mit nachgeschaltetem Abhitzedampfkessel grosser Speicherfaehigkeit

Info

Publication number: DE760904C
Application number: DEL106290D
Authority: DE
Inventors: Otto Dipl-Ing Rosenloecher
Original assignee: AEG AG
Current assignee: AEG AG
Priority date: 1941-12-20
Filing date: 1941-12-21
Publication date: 1952-10-20

Description

Bei Gasturbinen ist es bereits bekannt, daß zur Ausnutzung der Restwärme ein Abhitzekessel naehgesehaltet und dabei diesem. Kessel ein großer Inhalt gegeben wird, um möglichst viel Wärme aufspeichern zu können. Der im Abhitzekessel erzeugte Dampf wird dabei in einer Dampfturbine ausgenutzt, wobei Regel-O'rgane nicht allein für die Dampfzufuhr zur Dampfturbine, sondern auch Regeloirgane für die Brennstoffzufuhr der Gasturbine vorgesehen sind.

DieRegelorgane derartiger Anlagen, beisitzen jedoch einen, verschieden hohen Empfindlich-

keitsgriad, so daß bei der im Verhältnis zur Dampftuirbinenregelung viel trägeren Gasturhinenregelung, wenn z. B. beide Turbinen auf ein und¹ dasselbe Netz arbeiten, infolge der verschieden schnellen Regelmöglichkeiten unliebsame Störungen im Netz auftreten.

Nach einem älteren bekannten Vorschlag soll bei derartigen Anlagen durch, zusätzliche Verwendung einer Dauerstromturbine, in. die auch Überschuß luft ausi dem Verdichter eingelassen werden kann, eine gleichmäßige Regelung geschaffen werden, was jedoch den Einbau einer zusätzlichen Turbine erfordert.

Die.Erfindung bezieht sich auf eine Gasturbinenanlage mit nachgeschaltetem Abhitzedampfkessel großer Speicherfähigkeit und Dampfturbine zur Ausnutzung der Restwärme und auf die Brennstoffzufuhr der Gasturbine und die Dampfzufuhr der Dampfturbine einwirkenden Regelorganen.

Im Gegensatz zu jener Einrichtung wird gemäß der Erfindung eine besondere Regelung ίο benutzt, die bei Dampfturbinen an sich bereits bekannt ist, aber in sinngemäßer Übertragung auf Gasturbinenanlagen in Vereinigung mit einer aus einem Abhitzekessel gespeisten Dampfturbine lediglich durch Ausbildung der Regelvorrichtung einen gleichmäßigen Betrieb gewährleistet. Es handelt sich nämlich um die Verwendung einer bekannten Regelvorrichtung für Dampfturbinen mit Frischdampfund Speicherdampfbetrieb. Diese bekannte Regelvorrichtung verhindert, daß beim gleichzeitigen Arbeiten zweier Turbinen die für Frischdampf eingerichtete Turbine eine höhere Belastung erhält, wenn die Leistung der Speicherdampfturbine absinkt. Wird diese bekannte Frischdampf regelung auf die Gasturbinenregelung übertragen, so wird für den vorliegenden Fall, bei dem der Gasturbine eine mit in einem nachgeschalteten Abhitzekessel erzeugten Dampf betriebene Dampfturbine nachgeschaltet ist, die Regelung erfindungsgemäß so ausgebildet, daß die Dampfturbine bei Laständerungen ohne Änderung der der geänderten Last zugeordneten Drehzahl, d. h. ohne Änderung der Stellung des Drehzahlreglers, ihre Leistung unbeeinflußt von großen und kleinen Druckänderungen im Abhitzekessel unverändert beibehält, also* bei Leistungszunahme und absinkendem Kesseldruck größere Strömungsquerschnitte', bei Leistungsabnahme und steigendem Kesseldruck entsprechend kleinere freigibt. Hierbei können in Weiterbildung der Erfindung Grenzdruckregler bekannter Art vorgesehen sein, die ein Absinken des Druckes im Abhitzekessel unter einen vorgeschriebenen Wert dadurch verhindern, daß sie die Leistung der Dampfturbine und damit deren Dampfaufnahme unabhängig von der durch Laständerungen hervorgerufenen Stellung der Regelung· herabsetzen, so daß die Dampfeiitnahme unter derjenigen Grenze gehalten wird, die der augenblicklichen Dampferzeugung im Abhitzekessel entspricht. Hierdurch soll ein völliges Entleeren des Abhitzekessels verhindert werden.

In der Zeichnung ist die Erfindung schema- ! tisch in zwei Ausführungsformen beispielsweise veranschaulicht.

Abb. ι zeigt die eine Ausführungsform und Abb. 2 die andere.

Die Regelungsvorrichtungen sind hierbei nicht besonders verdeutlicht, da sie an sich bekannt sind. Die Wärmeaustauscher können in beiden. Ausführungen auch fortfallen, da sie nicht zur eigentlichen Erfindung gehören.

Wie aus Abb. 1 hervorgeht, sitzen auf derselben Welle die Gasturbine 1, der Verdichter oder das Gebläse 2 und der Hauptstromerzeuger 3. Die den Verdichter 2 und den Hauptstromerzeuger 3 antreibende Gasturbine 1 erhält ihren Betriebsstoff aus der Brennkammer oder dem Gaserhitzer 4 durch das Rohr 12 zugeführt. Die Brennkammer 4 erhält durch Rohr 11 Brennstoff und vom Verdichter 2 durch Rohr 18 verdichtete Luft, die im Wärmeaustauscher 5 durch die bei 13 und in einem Rohrsystem 14 abgeführten Abgase der Gasturbine 1 vorgewärmt worden ist. Aus dem Rohrsystem 14 treten die Abgase der Gasturbine 1 in ein Rohrsystem 15 des Abhitzedampfkessels 6, dem Speisewasser durch Rohr 16 zugeführt wird. Der im Abhitzekessel 6 entwickelte Dampf strömt durch Rohr 17 zu der Dampfturbine 7, die einen Hilfsstromerzeuger S antreibt. Die Dampfturbine 7 ist mit einem Kondensator 9 mit den Kühlruhren 10 ausgestattet. Haupt- und Hilfsstromerzeuger 3 bzw. S arbeiten auf dasselbe Netz 19. Der Abhitzekessel 6 besitzt infolge seines großen Dampf- oder Wasserraumes go oder beider Umstände ein großes Speichervermögen.

Bei der Ausführung nach Abb. 2 werden von der Brennkammer oder dem Gaserhitzer 4 zwei getrennte Gasturbinen 1 und 20 durch Rohr 12 bzw. 12' gespeist. Von diesen Gasturbinen treibt die eine den Verdichter 2, der auch noch von der auf derselben Welle sitzenden Dampfturbine 7 zusätzlich angetrieben wird. Die andere Gasturbine 20 treibt nur den Stromerzeuger 3' an. Der Brennstoff wird der Brennkammer oder dem Gaserhitzer 4 durch Leitung 11 zugeführt. Die im Gebläse 2 verdichtete Luft gelangt in den Wärmeaustauscher 5, in dessen Rohrsystem 14 die Abgase aus beiden Turbinen 1 und 20 durch die Rohre 13 und 13' geleitet werden, um die im Gebläse 2 verdichtete Luft vor Eintritt in die Brennkammer oder den Gaserhitzer 4 vorzuwärmen. Aus dem Wärmeaustauscher 5 no strömen die heißen Abgase beider Gasturbinen in das Rohrsystem 15 des Abhitzedampfkessels 6, dem Speisewasser durch Rohr 16 zufließt. Der im Abhitzekessel entwickelte Dampf strömt durch Rohr 17 zur Dampfturbine 7, die mit einem Kondensator 9 mit den Kühlrohren 10 versehen ist. Auch dieser Abhitzekessel besitzt einen großen Dampfoder Wasser raum zur Speicherung. Der Stromerzeuger 3' arbeitet auf das Xetz 19. Bei dieser Ausführung wird bewirkt, daß bei Laständerungen zuerst die Gebläseleistung im jeweils

erforderlichen Sinn beeinflußt wird und dadurch die Regelvoirgänge beschleunigt" werden. Die in dem Wasservorrat des Abhitzedampfkesisels gespeicherte Energie steht im Gegensatz, zu der Energie dies. Betriebsgases der Gasturbine, bei der z. B. eine Erhöhung der Leistung durch Erhöhung der Förderleistung des Gebläses und. vergrößerte Brennstoffzufuhr eine gewisse Zeit erfordert, augenblicklich zur Verfügung. Die Dampfturbine ist daher in der Lage, den Leistungsanforderungen im Zeitmaß der öffnungsgeschwindigkeit ihrer Regelung gerecht zu werden und dadurch die erforderlichein Lastspitzen bzw. -Senkungen schneller zu decken ate die Gasturbine.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

i. Gasturbinenanlage mit nachgeschaiteteim Abhitzedampfkeseel großer Speicherfähigkeit und Dampfturbine zur Ausnutzung der Restwärme und auf die Brennstoffzufuhr der Gasturbine und die Dampfzufuhr der Dampfturbine einwirkenden¹ Reigelorganen, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelung in der Weise ausgebildet ist, daß die Dampfturbine bei Laständerungen ohne Änderung der der geänderten Last zugeordneten Drehzahl,

d. h. ohne Änderung der Stellung des Drehzahlreglers, ihre Leistung unbeeinflußt von groißerii und kleinen. Druckäruderungen im Abhitzekessel unverändert beibehält, also bei Leistungszunahme und absinkendem Kesseldruck größere Strömungsquerschnitte, bei Laistungsabnahme und steigendem Kesseldruck entsprechend kleinere freigibt.
2. Gasturbinenanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Grenizdiruckregler bekannter Art vorgesehen sind, die ein Absinken des Druckes im Abhitzekessel unter einen vorgeschriebenen Wert dadurch verhindern, daß sie die Leistung der Dampfturbine und damit deren Dampfaufnahme unabhängig von der durch Lastanderungen hervorgerufenen Stellung der Regelung herabsetzen, so daß die Darnpfentnahme unter derjenigen. Grenze gehalten wird, die der augenblicklichen Dampferzeugung im Abhitzekessel entspricht.

Zur Abgrenzung des Erfindungsgegenstands vom Stand der Technik sind im Erteilungsverfahren folgende Druckschriften in Betracht gezogen worden:

Deutsche Patentschriften Nr. 367 481,
568842, 599669;

britische Patentschrift Nr. 149 926.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

ι 5484 10.