SE434883B - Sett att driva en kombinerad gas-angturbinanleggning samt kombinerad gas-angturbinanleggning for utnyttjande av settet - Google Patents

Description

15 20 25 30 eoov214~s givare som avkänner temperaturen i bädden eller hos gasen, som länmar bädden med i huvudsak samma temperatur som härskar-i bädden. Reglerdon i anläggningen reglerar vattentillföreeln i beroende av en från givaren eller giverna kommande signal.

'Uppfinningen avser också sättet att driva anläggningen och reglera. temperaturen hos bädden vid ökad bränsletillförsel vid temyeraturer under den s k utlägg- ningstemperaturen To genom kylning av bädden genom direkt införing av vatten i bädden. Bränsletillförseln ökas vid ökad lufttillgång vid sjunkande omgivning-s- temperatur på. så sätt, att luftöverskottsfaktorn l hålles i huvudsak konstant nära. den lägsta. tillåtna., Å min. Korresionsriken för ånggenereringstuberna i den fluidiserade bädden 'bestäanmer värdet påÄmin.

JL, G “o I B G s luftmängd som står till förfogande (kg/s) no = luftmängd i kg som behövs för att förbränna 1 kg bränsle 3 = bränelemänga (kg/s) Lägsta tillåtna värde min provas fram och är beroende av brännkammarutförande, bränsle, bäddmaterial m m. Vanligen är Q, à 1,5.

Vattnet kan tillföras den fluidiserade 'bädden tillsammans med bränsle. Kol- torv-pulver kan uppslamas i vatten till en s k slurry och införas i den fluidi- serade bädden genom härför avsedda munstycken.

Uppfimzingen beskriver: xäzmare under hänvisning till bifogade figurer. Fig 1 visar schematiskt en lu-aftanläggzaing, fig 2 en i kraftanläggningen ingående b e, fig 3 ett stapeldiagram för bäddtemperatur, fig 4 ett diagram för sambandet mellan luftöverskottet Ä i b en och omgivningstemperaturen då uppfinningen ej tillämpas och fig sambandet mellan omgivningetemperaturen och den från ml uttagbara. effekten.

I figurerna. 1 och 2 betecknar 1 ett tryckkärl som omsluter en brännkaxnmare 2 med en fluidiserad bädd 3. I denna. finnes en rör-slinga. 4 som omges av bäddmate- rialet.

.Anläggningene gasturbindel innehåller en högtrycksturbin 6 som driver en hög»- tryckskompressor 5 och en med turbineu seriekopplad lågtrycksturbin 7 som driver en lågtryckskompressor 8. En startmotor 10 är kopplad till högtryckskompressorn. I ledningen 11 mellan lågtryckskompressom 8 och högtryckkompressom 5 finnes en 10 15 V0 \J1 8007214--3 mellanlqrlare 12. Vidare finnes en kraftturbin 13, som driver en generator 19.

Högtryckskompressorn 5 är ansluten till tryckkäxrlet 1 med en ledning 14. Brännkauzrnaren 2 är på. sin utloppssida förbunden med en hög-trycks- turbin 6 med en ledning 15. Mellan ledningarna 14 och 15 finnes en ledning 16 med en ventil 17, genom vilken kompressor-luft kan blandas med förbränningsgaser i och för reglering av anläggningens effekt. Högtrycksturbinen 6 och lågtrycks- tnrbinen 7 är förbundna med varandra genom ledningen 18. Lågtrycksturbinen 7 är förbunden med ln-aftturbinen 15 med en ledning 20. Ãngturbindelen innehåller en ångturbin 21 som driver en generator 22. Kondensat från turbinens 21 kondensor 22 pumpas av matarvattenpumpen 25 genom ledningen 24 till matarvattenförväzmaren 25 och lades därefter genom ledningen 26 till rörslingan 4 i brännkammaren 2. Här genereras ånga. som föras till turbinen 21 genom ledningen 27. Avgaserna från kraftturbinen 15 ledas till matarvattenför» värmaren 2§ genom ledningen 28.

Brännkammaren 2 uppdelar tryckloärlet 1 i två skilda rum 30 och 31. Komprimerad luft från högtryckskompressorn tillföras det undre rummet 50 och inblåses genom muzzstyoken 32 i brännkammaren 2 och håller bäddmaterialet i bädden 5 i fluidi- ser-at tillstånd. Bränsle tillföras genom ledningen 53. En tryoksatt vattenbehål- lars 54 står genom en ledning 35 med en regler-ventil 56 i förbindelse med mun- stycken 57 Genom vilka vatten kan sprutas direkt in i bädden 5 och därvid vid sin förångning kyla bädden 3. Vatteninspzutning regleras i beroende av bädd- temperatvren. En givare 58 känner temperaturen och en signal påföres reglerdcnet 40 *fia ledninæn 41. I beroende av denna signal reglerar donet 40 ventilen 56 och därmed den mängd vatten som tillföras bädden. Givaren 58 kan vara placerad i eller ovanför bädden 5, eftersom förbränningsgaser som lämnar bädden 3 har ungefär samma temperatur som denna.

Hög verkningsgrad i en kombinerad gas-ångcykelaxzläggzaing av beskrivet slag med förbränning i en fluidiserad bädd vid förhöjt tryck, 10-16 bar, är en anledning till det stora intresset för denna. En total systemverkningsgrad av över 40 % kan uppnås. En annan fördel är att förbränning kan ske vid låg temperatur, 800-850°C, så. att smältaska kan undvikas. Partiklar som medföljer förbrän- ningsgaser från bädden är "torra" och har därför ej tendens att klibba fast i en reningsanläggzzing t ex av oyklontyp. För gasturbiner tillräcklig effektiv rening kan åstadkommas och ringa risk för avsättningar på. turbinskovlar föreligger.

Ytterligare en fördel är att svavel i bränslet kan reagera "torrt" med ett lämp- ligt valt bäddmaterial, t ex dolomit, och därigenom absorberas av detta under bildning av gip och avlägsnas tillsammans med aska från bränslet och förbrukat bäddmaterial. Spridning av svavelföreningar med rökgaserna. kan således förhindras 10 15 20 25 35 soo?21a~s 4 En särskilt stor fördel är att kol kan förbrännas mllständigt vid så. låg temperatur som 800=850°C., Att temperaturen i den fluidiserade bädden måste hållas inom snäva. gränser inne- bär vissa problem som emellertid kan undanröjas genom uppfinningen, Fig; 5 illu- strerar detta. Bäddens 3 temperatur bör hållas inom intervallet A43.. Inom inter- vallet B-C kan förbränning upprëtthållas men minskar absorptionen av svavel och turbineffekt och sjunker verlmingsgraden. över nivån A smälter aska, som kan bilda klumpar som sätter igen luft och brëlnslemunstycken eller som kan bilda droppar som följer med förbränningsgaserna och som avsätter sig i renare och på. hmbinskovlæ. Ilär omgivningstemperamzren sjmker under den s k utläggnings- temperaturen '29 och luftens täthet och därmed massflödet genom kompressorerna ökar, 25% den syre som står till förfogande för förbräïnning. Detta. syre kan endast till en mycket ringa del utnyttjas för förbränning av en ökad mängd bränsle om ej kylning av bädden kan ökas. Ängslingans lcyleffekt är i stort sett konstant och ökad förbfinning medför attbäddons temperatur snabbt stiger till otillåten nivå., Luftöverskottsfaktorn stiger på sätt som illustreras i rig 4. På vertikala axeln har avsatts luftöverskottsfaktorn Ä och på den horison- tella axeln ytterlufttemperaturen T. Den s k utläggningspunkten To = +50°C. Vid utläggníngstemperattzren är Ä = 1,5. vid Ä understigande 1,5 blir atmosfären i bädden reducerande och erhålles korrosion på. tuber i bädden. Å = 1,5 är således den. lägsta. luftöverskottsfektor som kan tillåtas. Utan ökad lwlning kan :inte tillförseln av bränsle ökas i proportion till den syremängd som står till för- fogande vid temperaturer under To. Värdet på Ä stiger som den lutande hel- dragna linjen A63 visarQVid temperaturer över To måste bränsletillförseln minska för att Å ej skall understiga t ex Å min = 1,5. Reducerad effekt er- hålles hos såväl gasturbindelen som ångturbindelen.

Pig 5 visar kraftarläggningens utlevererade effekt, dvs den effekt som avges av ångtuzrbinen 21 och gaeturbindelens kraftturbin 13. Ãngburbinen 21 avger en i allt väsentligt konstant effekt mellan -3000 och +30°C. Därefter sjunker effek» ten med stigande omgivningstemperatur. Se kurvan ABC. Kraftgastxzrbinen 15 avger en effekt som är differensen mellan kurvorna. DEF och ABC i det fall uppfinningen ej tillämpas vid drift av anläggningen. När omgivningstemperatxxren sjunker under ueleggingsfemperemen so -_~ +3o°c stiger effekten något genom det sme luft- mzssflödet. över TO Junker effekten på. gnmd av att minskad syremängd står till förfogande för förbränningen och bränsletillförseln måste minska för att Å ej skall junks. under tillåtet värde. I det fall uppfinningen tillämpas vid drift av snläggaingen avger ln-sfthirbinen en effekt som är differensen mellan kwxrvorna GEF ooh ABC. 'Iillskottseffektexn som kan erhålles genom tillämpning av uppfin- ningen är skillnaden mellan kæirvdelame GE och DE. Denna tillskottseffekt uppnås

Claims (4)

eoov214~zt genom att till bädden 5 tillfört vatten vid sin föråïaggzxixxg kyler bädden och möjliggör 'ökad bränsletíllförsel vid oförändrad 'bäddtænpaIG-tW. Det ökade massflödet genom *ratten och bränsletillförsel och den ökade energitillförneln genom ökad förbränning ger den ökade uteffekten. PÅTENTEAV

1. Sätt att driva en, kombinerad gas-ângturbixzanläggningg i vilken gas för gasturbinen och ånga till ångturbinen alstras i en) gemensam brännkammare med förbränning i en fluidiserad bädd, och i vilken b en är an- yassad till gasturbínen vid drift vid den s k utläggxingstemperatwrcen, så. att rätt mängd gas vid den valda utläggmixzgstemperaturen ger full effekt- utnyttjnixzg av turbivxen, k -ä n n e t e c k n a. t därav, att luftöver- skottsfalctom vid sjunkande omgiv-ningstemperatur och därav' följande ökande lufttätlaet och ökande luítflöde regleras genom ökning av bränsletillförseln och att samtidigt bäddtemperaturen regleras genom insprutning av vatten eller vattenånga i bädden (3), så att otillåten ölming av bäddtemperaturen förhindras på grund av den ökade bränsletillförseln.

2. Sätt enligt patentlcrav 1, k ä n n e t e c k n a t därav, att vatten tillföras 1 sådan många att luffaversxøttsfakeom (A) och bäaatemperaturen bibehållen vid i huvudsak oförändrad nivå vid ökad bränsletíllförsel.

3. 5. Sätt enligt patentkrxrav 1, k ä. n n e t e c k n s. t därav, att vatten som tillföras 'nädden (5) innehåller i vattnet uppslanmat bränsle.

4. Kombinerad gas-êngtnmbinanläggrxing för utrxyttjande av sättet enligt patentlzcav 'I i vilken gas för en gasturbin (13) och ånga till en ångturbin (21) alstras i en gemensam 'br (1) med förbränning av bränslet í en fluidiserad bädd (3), i vilken anläggning b en (1) är anpassad till gasturbínen (15) så. att den ger den för gasturbinen (15) erforderliga gasmängden för en vid viss temperatur, vanligen + 50 °G, angiven effekt. k ä. n n e t e c k n a. d därav, att anläggningen innehåller en givare ('58) för bestämning av bäddtemperaturen, ett sigmalbehandlirßgsorgan (42) som jämför temperaturens ärvärde med börvärdet och vid överskridande av bör- värdet via. ett regler-don (40) åstadkommer insprutning av vatten eller vatten- ånga i bädden (3) i beroende av temperaturdifferensen för sänlming av bädd- temperaturen.