CH175779A - Gas turbine plant. - Google Patents

Gas turbine plant.

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CH175779A
CH175779A CH175779DA CH175779A CH 175779 A CH175779 A CH 175779A CH 175779D A CH175779D A CH 175779DA CH 175779 A CH175779 A CH 175779A
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CH
Switzerland
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air
turbines
gas turbine
water
compressor
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German (de)
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Milo Aktiebolaget
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Milo Ab
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    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02CGAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C3/00Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid
    • F02C3/20Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid using a special fuel, oxidant, or dilution fluid to generate the combustion products
    • F02C3/30Adding water, steam or other fluids for influencing combustion, e.g. to obtain cleaner exhaust gases
    • F02C3/305Increasing the power, speed, torque or efficiency of a gas turbine or the thrust of a turbojet engine by injecting or adding water, steam or other fluids
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05DINDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2260/00Function
    • F05D2260/20Heat transfer, e.g. cooling
    • F05D2260/211Heat transfer, e.g. cooling by intercooling, e.g. during a compression cycle
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F05D2260/00Function
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  • Mechanical Engineering (AREA)
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  • Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)

Description

  

      Gasturbinenanlage.       Die Erfindung bezieht sich auf eine     Gas-          tuurbinenanlage    mit einer oder mehreren Gas  turbinen,     so-,vie    einem oder mehreren davon       angetriebenen    Luftkompressoren. Zweck der  Erfindung ist, eine einfache und mit hohem  Wirkungsgrade arbeitende     Gasturbinenan-          lage    besonders für mittelgrosse Leistungen zu  schaffen.

   Erreicht wird dies dadurch, dass  die Luft in komprimiertem Zustand vor und  nach     Beendigung    ihrer Kompression oder nur  nach     Beendigung    ihrer Kompression durch  Wasser gekühlt wird, wobei oder worauf das  Kühlwasser oder .der daraus gebildete Dampf  in die Luft eingeführt wird, und dass das da  bei gebildete Gemisch in einem     Regenerator     durch ,die     Abgase    der Turbine     bezw.    Tur  binen wieder erwärmt wird, worauf das Ge  misch in eine Verbrennungshammer geleitet  wird, von der aus das Treibmittel in die Tur  bine     bezw.    Turbinen geführt wird.  



  Besonders günstig gestaltet sich die     k-          schriebeneAnlage.    wenn die Luft     adiabatisch     verdichtet wird. Eine     derartige    Anlage kann    auch bei einfacher und gedrängter Bauart  mit hohem thermischem Wirkungsgrad ar  beiten.  



  In der Zeichnung zeigen die     Fig.    1 und<B>2</B>  Beispiele von     Gas-Entropie-Diagrammen;    die       Fig.    3 und 4 zeigen ein Beispiel     ein-'.r     fahrbaren     Gasturbinenanlage    gemäss der Er  findung;       Fig.    5 veranschaulicht ein weiteres Aus  führungsbeispiel einer Anlage gemäss der Er-     -          findung,    und zwar besonders für Schiffsan  trieb, während die       Fig:    6 bis 8 schematisch drei weitere Aus  führungsbeispiele der vorliegenden Anlage  darstellen.  



  Das in     Fig.    1 gezeigte     Gas-Entropie-          diagramm    veranschaulicht die     Arbeitsweise     einer einfachen     Gasturbinenanlage    mit nur  einem Kompressor. A     stellt,den    Zustand der  eingesaugten Luft, das heisst den Druck und  die Temperatur derselben vor dem Kompres  sor dar. Nach erfolgter Kompression hat die  Luft den Druck und die Temperatur bei .B..

        Nach der annähernd     adiabatischen    Kompres  sion wird in die verdichtete und dadurch er  hitzte Luft Wasser eingespritzt, so dass die  Temperatur bis auf den Punkt C sinkt.     Da,3     eingespritzte Wasser wird dabei infolge der  hohen Temperatur der verdichteten Luft so  gleich verdampft. Das entstandene Gemisch  wird durch eine mit den Abgasen der Turbine  betriebene     Regeneriervorrichtung    geleitet,  wobei die Temperatur den Wert D erreicht.  Alsdann wird die so erwärmte Mischung,     di,     als ein ideales Gas betrachtet werden kann,  durch darin erfolgende     Verbrennung    noch  weiter erhitzt, so dass sie die Temperatur E  erreicht.

   Nach annähernd     adiabatischer    Ex  pansion in der Gasturbine sind Druck und  Temperatur auf den Wert     I'    gefallen. Der  Punkt G gibt den Zustand der Abgase nach       Durchströmung    der     Regeneriervorriehtung     an.   Das in     Fig.    2 gezeigte Diagramm. ver  anschaulicht ein Arbeitsverfahren mit Ver  wendung zweier Kompressoren und zweier  Gasturbinen. Die Anlage ist also etw     as    kom  plizierter, aber dafür lässt sich ein höherer  thermischer Wirkungsgrad als bei dem in       Fig.    1 gezeigten Diagramm erreichen.

   Der  Punkt A zeigt wieder den Druck und die  Temperatur der Luft vor dem ersten Kom  pressor und     .C1    dieselben Grössen nach der       adiabatischen    Verdichtung in dem ersten  Kompressor. Nach Abkühlung durch Wasser  einspritzung wird der Zustand     C1    und nach  nochmaliger     adiabatischer    Verdichtung des  durch das Einspritzen von Wasser entstan  denen Gemisches der     Punkt    D erreicht. Dir  Vorgang ist dann derselbe wie in     bezug    auf       Fig.    1 beschrieben, und zwar bis zum Punkt  E.

   Von     dort    aus erfolgt eine erste Expansion  nach     I'"    darauf eine     Wiedererwärmui:g     durch innere Verbrennung nach     E,    alsdann  die zweite Expansion nach F und schliesslich  -die letzte Wärmeabgabe im     Regenerator    bis  zum Punkt G.  



  Es ist einleuchtend, dass man .die Abgas  wärme der Gasturbine zur Erhitzung der von  dem Kompressor gelieferten Luft direkt ver  wenden und also die Kühlung durch Wasser    vermeiden könnte. Dabei müsste man     aber     den     Regenerator    für noch grössere     Volumina          bauen;    aber .der grösste Nachteil eines solchen  Verfahrens liegt darin, dass man .die Abgas  wärme nur in geringem Grade würde aus  nutzen können.

   Wenn man aber in die ver  dichtete Luft     -Wasser    einspritzt und dadurch  .die Temperatur der Luft bedeutend herab  setzt, so wird der Unterschied zwischen. der  Temperatur der Abgase und derjenigen der  Luft Wesentlich grösser, so. dass sich von der  Abgaswärme bei weitem mehr zurückgewin  nen lässt. Das in die Luft eingespritzte Was  ser wird, wie bereits eingangs erwähnt, ver  dampft, und leistet auch in der Turbine Ar  beit.

   Eine     Herabsetzung    der Temperatur der  verdichteten Luft kann auch in anderer  Weise     heibeigeführt    werden, zum Beispiel  durch Einspritzen von Wasser in -den Kom  pressor oder zwischen die     Kompressorstufen     oder durch Oberflächenkühlung, wobei das  dabei erhitzte Wasser oder der dabei gebil  dete Dampf in die verdichtete Luft einge  führt wird. Diese Art Kühlung ist zwar  etwas komplizierter, ergibt aber einen höhe  ren Wirkungsgrad des Kompressors.  



  Bei dem in     r'ig.    3 und 4 gezeigten Aggre  gat bezeichnet 1 eine     Doppelumlaufturbine.     deren eine Welle den     Niederdruckkompres-          sor    2 und deren andere Welle den Hochdruck  kompressor 3. antreibt. Mit 4 ist eine zweite       Doppelumlaufturbine    bezeichnet, die die bei  den Generatoren 5 und 6 treibt: Die Luft  wird bei 7     eingesaugt    und verlässt den Hoch  druckkompressor bei 8, um in einen Kühler  9 einzutreten.

   Beidem Eintritt in den Küh  ler wird gleichzeitig durch eine Düse bei     1(1     in die Luft Kühlwasser eingespritzt, das       du,reh    die Leitung 11 von der auf der Welle  des     Niederdruckkompressors    2 angebrachten  Pumpe 12 gefördert wird und in der kompri  mierten Luft     vollständig    verdampft. Die  Pumpe kann das Wasser einem nicht gezeig  ten Behälter entnehmen.  



  Durch den Luftkühler 9, der mit einem  Hahn 13 zum Abzapfen ,des etwa vorhande  nen     .Überschusswassers    versehen ist, gelangt  die Luft, gemischt mit dem verdampften           Kühlwasser    in der Richtung der Pfeile 14  zu dem mit den Abgasen der Turbinen be  heizten     Regenerator    15, durchströmt densel  ben und tritt, wie von dem Pfeil 16 angege  ben, in die     Verbrennungskammer    17.

   In diese  Kammer 17 wird Brennöl eingespritzt,     und     zwar mit Hilfe einer Pumpe 18, die von der  Welle des     Niederdruckkompressors        \?    ange  trieben wird, ihren Brennstoff von einem  nicht gezeigten Behälter ansaugt, und densel  ben durch die Leitungen 19 und 20 vermit  telst einer Anzahl Düsen in die Verbren  nungskammer einspritzt.  



  Das durch die Verbrennung erhitzte  Treibmittel gelangt durch die Leitungen 21  und 22 zu den beiden Turbinen, in die es,  wie von den Pfeilen 23 und     2-1    angedeutet,  eingeführt wird. Nach der     Expansion    in den       Turbinen    gelangen die Abgase durch die  Rohrleitungen 25 und 26 in den     Regenerator     15 und treten nach Durchströmen desselben  in der Richtung der Pfeile 27     (Fig.    4) durch  den     Ablass   <B>28</B> aus. Mit 29 ist ein Behälter  für Druckluft bezeichnet, die zum Anlassen  der Anlage dient.  



  Um einen Begriff über die Grösse der ge  zeigten fahrbaren Kraftanlage zu erhalten,  sei erwähnt, dass die gezeigte Anlage bei  einer Gesamtlänge von 20     Meter    für       10000   <B>k \V,</B>     berechnet    wurde.  



       Fig.    5 zeigt eine     Gasturbinenanlage    nach  der Erfindung für     Schiffsantrieb    mit     el.ek-          trischerKraftübertragung.    Hier sind wieder  zwei     Doppelumlaufturbinen    30 und 31 vor  handen. wobei die beiden Wellen 32 und 33  der ersteren die Generatoren '34 und 35 an  treiben. Die Welle 33 treibt ausserdem den       Niederdruekkompressor    36. Die Wellen 37  und 38 der Turbine 31 treiben .den     Hoch-           < Iriickkompressor    39     und    den     Mitteldruck-          kompres.4or    1:0.

   Bei normalem Betriebe saugt  der     Niederdi-tickkompressor    36 die Luft  durch die Leitung 41 an, wobei die Rege  lungsklappen 42 und 43 sich in der gezeigten  offenen Lage befinden. Die verdichtete Luft  tritt durch die Leitung 44 aus und gelangt  in einen Kühler 45, in den durch die Düse    46 Wasser eingespritzt wird.

   Die     dadurcb       gekühlte Luft mit darin befindlichem, fein  verteiltem Wasser oder Dampf gelangt in  den     Mitteldruekkompressor    40, um nach       Verdichtung    darin     durch    die Leitung 47 in  den     Hoohdruckkompressar    39     hinüberzuströ-          rnen.    Die hochverdichtete     Luft    gelangt durch  die,     Leitung    48 in den Kühler 49, in den  durch die Düse 50 Wasser eingespritzt wird.

    Die dadurch entstandene Luft- und Dampf  mischung gelangt nun in den mit den Ab  gasen der Turbinen     beheizten        Regenerator     51, um nach der hierin erfolgenden     Wärme-          ufnahmedureh    die     Leituno,    52 abzuziehen.  a a n  Diese Leitung 52     führt,die    regenerierte Mi  schung zu der Verbrennungskammer     53,    in  welche durch die Düse 54 Brennstoff ein  gespritzt wird.

   Die nunmehr     dureh    die innere  Verbrennung stark erhitzte Mischung gelangt  durch die Leitung 55 in die Turbine     .31,    ver  richtet Arbeit in dieser und     tritt    durch den       Ausla.ss    56 in die. zweite Verbrennungskam  mer 57. In diese wird durch die Düse 58  von neuem Brennstoff eingespritzt und mit  Hilfe der noch darin vorhandenen Luft ver  brannt. Die in dieser Weise von neuem er  hitzte Mischung tritt nunmehr durch die Lei  tung 59 in die Turbine 30 und verlässt nach  der Expansion dieselbe durch den     Auslass    60,  der über die Leitung 61 mit dem     Regenerator     51 in Verbindung steht.

   Nach der Wärme  abgabe in .dem     Regenerator    ziehen die Gase  bei 62 ab.  



  Die Energie der beiden Generatoren<B>34</B>  und 35 wird den Schleifringen 63 entnommen  und dem elektrischen Motor 64 zugeführt.  Dieser treibt den auf der Welle 65 ange  brachten Propeller 66.  



  Soweit die Anlage bisher beschrieben  wurde, dient sie zur Erzeugung der Leistung  für die normale Fahrgeschwindigkeit des  Schiffes. Wenn die Leistung, zum Beispiel  bei     forcierter    Fahrt, zu steigern ist, so wird       mittelst    des Hebels 67 die Kupplung 68, 619  eingerückt, und damit auch der Kompressor  70 eingeschaltet. Die Welle 71 des Kom  pressors dreht sieh nämlich immer mit der  Turbinenwelle 32 und trägt den Kupplungs  teil 68, der auf -dieser Welle gleitbar, aber      nicht drehbar     angeordnet    ist, während der       Kupplungsteil    69 mit der die Laufräder des       Kompreseors    70 tragenden Hohlwelle 72  starr verbunden ist.

   Beim Einrücken der  Kupplung wird--die in dem     Lufteinlass    41  befindliche Klappe 43 durch das von dem  Hebel 67 betätigte Gestänge 73 geschlossen.  Die Klappe 42 kann ebenfalls geschlossen  werden. Der     Lufteinlass    41 wird also ge  schlossen,     und    die Luft wird nunmehr durch  den     Eimass    74 eingesaugt, in dem Kompres  sor 70 vorverdichtet und gelangt dann durch  die     Leitung    75 zum     Kompressor    36, der nun  mehr als     Mitteldruekkompressor    dient.

   Die       vergrösserte    Luftmenge     lässt    die     Verbrennung     einer     grössern    Brennstoffmenge zu, so da ss  die Anlage eine erhöhte     Leistung    abgeben  kann.  



       Fig.    6 zeigt schematisch eine weitere  Ausführung gemäss der Erfindung. Die Tur  bine<I>T</I> treibt den Kompressor     K    und den  Generator     $.    Die verdichtete Luft tritt aus  dem Kompressor in den Kühler 0, in den  durch die Leitung 76 Wasser zur Kühlung  .der verdichteten Luft eingespritzt wird.  Dieses Wasser wird aus einem Behälter L  mit Hilfe einer durch einen Motor     112    an  getriebenen Pumpe P angesaugt und durch  strömt auf dem Wege zum Kühler 0 den       Regenerator    R2. Es gelangt also in vorge  wärmtem Zustande in den Kühler 0.

   Die in  dem letzteren entstandene Luft- und Wasser  mischung     bezw.    Luft- und     Dampfmischung     gelangt dann in den -ersten, mit den Abgasen  der Turbine T geheizten     Regenerator        Ri    und  wird darin vorgewärmt. Nachher tritt die  Mischung in die Verbrennungskammer 8 und  strömt schliesslich durch die Leitung 77 zur  Turbine. Die Abgase der letzteren durch  ziehen also die     Regeneratoren        Ri    und     R2     nacheinander und treten durch den     Auslass     bei U ab.  



  Bei der Anlage nach     Fig.    7 ist der Kom  pressor     K    gekühlt, und zwar durch in den  Weg der Luft eingesetzte Oberflächenküh  ler X. Das Kühlwasser hierfür wird ähnlich  wie bei     Fig.    6 aus dem Behälter L ange  saugt. Das Kühlwasser wird durch die Lei-    tun- 76 aus dem Kühler abgeführt.     @hireh-          strömt    den     Regenerator        R,2    und wird in den  Kühler 0 eingespritzt.

   In den letzteren ge  langt auch durch die Leitung 78 die kompri  mierte Luft aus     .dem        Kompressor        K.    Die  Wirkungsweise ist im übrigen die gleiche  wie diejenige der Anlage nach     Fig.    6.  



       Fig.    8 zeigt eine Anlage mit zwei Kom  pressoren     Ki    und     K2.        Das    Kühlwasser ge  langt aus dem Behälter     Li    in -den Kühler       Xi    des     Kompressors        Ki    und fliesst bei 79  ab, während die in     Ki    verdichtete Luft durch  die Leitung 80 in den     Kühler    01 einströmt.  In diesen wird aus. dem Behälter     L2    durch  die Zweigleitung 81 kommendes Kühlwasser  eingespritzt, worauf die Mischung durch die  Leitung 82 dem Kompressor     K2    zugeführt  wird.

   Der Kühler     X2    des letzteren erhält  ebenfalls das Kühlwasser aus dem Behälter       L2,    und zwar durch die Leitung 83. Die  den Kompressor     K2    verlassende Luft- und  Dampfmischung gelangt durch die Leitung  84 in den Kühler 02, in welchen auch das  im Kühlmantel     X2    und im     Regenerator        R2     vorgewärmte Kühlwasser des     Kompressors          K2        dureh    die Leitung 85 eingeführt wird.  Unter Umständen kann auch dieses Kühlwas  ser in dem     Regenerator        R2    in Dampf über  führt werden.

   Die den Kühler 02 verlassende  Mischung durchströmt zunächst den     Regene-          rator        Bi,    tritt dann in die Verbrennungskam  mer<B>S</B> und strömt     schliesslich    zur Turbine.  



  Wie aus     Fig.    5 ersichtlich, kann die  Expansion des Treibmittels in in Reihe ge  schalteten Turbinen mit dazwischenliegender  Wiedererwärmung durch innere Verbren  nung erfolgen. Dabei können hinsichtlich der       Treibmittelzuführung    .den parallel liegenden  Turbinen noch weitere Turbinen oder Turbi  nensätze in Reihe nachgeschaltet sein.

   Die in  den     Fig.    3 und 4 angedeuteten Turbinen sind  zweckmässig mehrstufige Reaktionsturbinen  der     Bauart        Ljungström;    aber es lässt sich  auch denken, dass die Expansion in den Tur  binen einstufig erfolgt,  Die Kühlung der komprimierten Luft  kann auch durch Einführung von Wasser in  die Kompressoren oder zwischen die Kom-           pressorstufen    erfolgen. Die Luft kann     auch     zunächst durch Oberflächenkühler vorgekühlt  werden, ehe das Wasser in die Luft einge  führt wird.



      Gas turbine plant. The invention relates to a gas turbine system with one or more gas turbines, as well as one or more air compressors driven by them. The purpose of the invention is to create a simple and highly efficient gas turbine system, especially for medium-sized outputs.

   This is achieved in that the air in the compressed state is cooled by water before and after its compression has ended or only after its compression has ended, whereupon or whereupon the cooling water or the steam formed from it is introduced into the air, and that there The mixture formed in a regenerator, the exhaust gases from the turbine BEZW. Turbines is heated again, whereupon the Ge mixture is passed into a combustion hammer, from which the propellant in the turbine BEZW. Turbines is guided.



  The k-written system is particularly favorable. when the air is compressed adiabatically. Such a system can ar work with a simple and compact design with high thermal efficiency.



  In the drawing, FIGS. 1 and 2 show examples of gas entropy diagrams; 3 and 4 show an example of a mobile gas turbine installation according to the invention; FIG. 5 illustrates a further exemplary embodiment of a system according to the invention, specifically especially for ship propulsion, while FIGS. 6 to 8 schematically show three further exemplary embodiments of the present system.



  The gas entropy diagram shown in FIG. 1 illustrates the mode of operation of a simple gas turbine system with only one compressor. A represents the state of the sucked in air, i.e. the pressure and temperature of the same upstream of the compressor. After compression, the air has the pressure and temperature at .B ..

        After the almost adiabatic compression, water is injected into the compressed and thus heated air, so that the temperature drops to point C. As a result of the high temperature of the compressed air, 3 injected water is immediately evaporated. The resulting mixture is passed through a regeneration device operated with the exhaust gases from the turbine, the temperature reaching the value D. Then the mixture heated in this way, that is to say can be regarded as an ideal gas, is further heated by combustion taking place in it, so that it reaches the temperature E.

   After almost adiabatic expansion in the gas turbine, the pressure and temperature have fallen to the value I '. The point G indicates the state of the exhaust gases after flowing through the regeneration device. The diagram shown in FIG. 2. ver illustrates a working method using two compressors and two gas turbines. The system is thus somewhat more complicated, but a higher thermal efficiency can be achieved than with the diagram shown in FIG. 1.

   Point A again shows the pressure and temperature of the air upstream of the first compressor and .C1 the same values after adiabatic compression in the first compressor. After cooling by injecting water, state C1 and, after another adiabatic compression of the mixture created by the injection of water, point D is reached. The process is then the same as described with respect to Fig. 1, up to point E.

   From there a first expansion to I '"takes place, followed by reheating: g by internal combustion to E, then the second expansion to F and finally the last heat release in the regenerator up to point G.



  It is obvious that one could use the exhaust gas heat of the gas turbine to heat the air supplied by the compressor directly and thus avoid cooling by water. But one would have to build the regenerator for even larger volumes; But .the biggest disadvantage of such a process is that one would only be able to use the exhaust gas heat to a small extent.

   But if water is injected into the compressed air and thereby the temperature of the air is significantly reduced, the difference between. the temperature of the exhaust gases and that of the air is much higher, so. that much more of the exhaust gas heat can be recovered. As already mentioned, the water injected into the air is evaporated and also does work in the turbine.

   The temperature of the compressed air can also be reduced in other ways, for example by injecting water into the compressor or between the compressor stages or by surface cooling, with the water heated in the process or the steam formed in the process being incorporated into the compressed air will lead. This type of cooling is a bit more complicated, but results in a higher efficiency of the compressor.



  The one in r'ig. 3 and 4 shown aggre gat, 1 denotes a double circulation turbine. One shaft of which drives the low-pressure compressor 2 and the other shaft of which drives the high-pressure compressor 3. A second double-circulating turbine is designated with 4, which drives the generators 5 and 6: the air is sucked in at 7 and leaves the high-pressure compressor at 8 to enter a cooler 9.

   When entering the cooler, cooling water is simultaneously injected into the air through a nozzle at 1 (1, which is conveyed through line 11 by pump 12 attached to the shaft of low-pressure compressor 2 and completely evaporated in the compressed air. The pump can take the water from a container not shown.



  The air, mixed with the evaporated cooling water, flows through the air cooler 9, which is provided with a tap 13 for tapping off any existing excess water, in the direction of the arrows 14 to the regenerator 15 heated with the exhaust gases from the turbines the same and enters the combustion chamber 17 as indicated by the arrow 16.

   Fuel oil is injected into this chamber 17 with the aid of a pump 18 which is driven by the shaft of the low-pressure compressor \? is driven, sucks their fuel from a container, not shown, and injects the same ben through the lines 19 and 20 by means of a number of nozzles in the combustion chamber.



  The propellant heated by the combustion passes through lines 21 and 22 to the two turbines, into which it is introduced, as indicated by arrows 23 and 2-1. After the expansion in the turbines, the exhaust gases pass through the pipes 25 and 26 into the regenerator 15 and, after flowing through it, exit in the direction of the arrows 27 (FIG. 4) through the outlet 28. 29 with a container for compressed air is referred to, which is used to start the system.



  In order to get an idea of the size of the shown mobile power plant, it should be mentioned that the shown plant was calculated with a total length of 20 meters for 10,000 <B> k \ V, </B>.



       Fig. 5 shows a gas turbine system according to the invention for ship propulsion with electrical power transmission. Here again two double circulation turbines 30 and 31 are available. the two shafts 32 and 33 of the former driving the generators '34 and 35. The shaft 33 also drives the low-pressure compressor 36. The shafts 37 and 38 of the turbine 31 drive the high-pressure compressor 39 and the medium-pressure compressor 1: 0.

   During normal operations, the low-di-tick compressor 36 sucks in the air through the line 41, the control flaps 42 and 43 being in the open position shown. The compressed air exits through line 44 and reaches a cooler 45 into which water is injected through nozzle 46.

   The air cooled thereby, with finely divided water or steam in it, reaches the medium-pressure compressor 40 in order, after being compressed therein, through the line 47 to flow over into the high-pressure compressor 39. The highly compressed air passes through line 48 into cooler 49, into which water is injected through nozzle 50.

    The resulting air and steam mixture now reaches the regenerator 51, which is heated with the exhaust gases from the turbines, in order to draw off the conductors 52 after the heat has been absorbed therein. a a n This line 52 leads the regenerated mixture to the combustion chamber 53, into which fuel is injected through the nozzle 54.

   The mixture, which is now strongly heated by the internal combustion, passes through the line 55 into the turbine .31, performs work in it and enters the turbine through the outlet 56. second combustion chamber 57. In this new fuel is injected through the nozzle 58 and burned with the help of the air still present therein. The mixture, which has been heated again in this way, now passes through the line 59 into the turbine 30 and, after expansion, leaves the same through the outlet 60, which is connected to the regenerator 51 via the line 61.

   After the heat has been released in the regenerator, the gases are withdrawn at 62.



  The energy of the two generators 34 and 35 is taken from the slip rings 63 and fed to the electric motor 64. This drives the propeller 66 attached to the shaft 65.



  As far as the system has been described so far, it is used to generate the power for the normal speed of the ship. If the power is to be increased, for example during accelerated travel, the clutch 68, 619 is engaged by means of the lever 67, and thus the compressor 70 is also switched on. The shaft 71 of the compressor always rotates with the turbine shaft 32 and carries the coupling part 68, which is slidable on this shaft, but not rotatable, while the coupling part 69 is rigidly connected to the hollow shaft 72 carrying the wheels of the compressor 70 is.

   When the clutch is engaged, the flap 43 located in the air inlet 41 is closed by the linkage 73 actuated by the lever 67. The flap 42 can also be closed. The air inlet 41 is thus closed and the air is now sucked in through the Eimass 74, pre-compressed in the compressor 70 and then passes through the line 75 to the compressor 36, which now serves more as a medium-pressure compressor.

   The increased amount of air allows a larger amount of fuel to be burned so that the system can deliver increased output.



       6 shows schematically a further embodiment according to the invention. The turbine <I> T </I> drives the compressor K and the generator $. The compressed air exits the compressor into the cooler 0, into which water is injected through line 76 to cool the compressed air. This water is sucked in from a container L with the aid of a pump P driven by a motor 112 and flows through the regenerator R2 on the way to the cooler 0. So it gets into the cooler 0 in a preheated state.

   The air and water mixture formed in the latter respectively. The air and steam mixture then reaches the first regenerator Ri, which is heated with the exhaust gases from the turbine T, and is preheated in it. The mixture then enters the combustion chamber 8 and finally flows through the line 77 to the turbine. The exhaust gases from the latter pass through the regenerators Ri and R2 one after the other and exit through the outlet at U.



  In the system according to FIG. 7, the compressor K is cooled by surface coolers X inserted in the path of the air. The cooling water for this is sucked in from the container L in a manner similar to that in FIG. The cooling water is discharged from the cooler through the pipe 76. @ hireh- flows through the regenerator R, 2 and is injected into the cooler 0.

   In the latter, the compressed air also reaches through the line 78 from the compressor K. The mode of operation is otherwise the same as that of the system according to FIG. 6.



       Fig. 8 shows a system with two compressors Ki and K2. The cooling water ge reached from the container Li into the cooler Xi of the compressor Ki and flows out at 79, while the air compressed in Ki flows through the line 80 into the cooler 01. In these is made. cooling water coming into the tank L2 through the branch line 81 is injected, whereupon the mixture is fed through the line 82 to the compressor K2.

   The cooler X2 of the latter also receives the cooling water from the container L2, namely through the line 83. The air and steam mixture leaving the compressor K2 passes through the line 84 into the cooler 02, in which also that in the cooling jacket X2 and in the regenerator R2 preheated cooling water of the compressor K2 is introduced through the line 85. Under certain circumstances, this cooling water can also be converted into steam in the regenerator R2.

   The mixture leaving the cooler 02 first flows through the regenerator Bi, then enters the combustion chamber <B> S </B> and finally flows to the turbine.



  As can be seen from Fig. 5, the expansion of the propellant in series ge connected turbines with intermediate reheating by internal combustion can take place. With regard to the propellant supply, further turbines or turbine sets can be connected in series after the parallel turbines.

   The turbines indicated in FIGS. 3 and 4 are expediently multi-stage reaction turbines of the Ljungström type; However, it can also be assumed that the expansion in the turbines takes place in one stage. The compressed air can also be cooled by introducing water into the compressors or between the compressor stages. The air can also first be pre-cooled by surface coolers before the water is introduced into the air.

 

Claims (1)

PATENTANSPRUCH: Ga.sturbinenanlage mit einer oder mehre ren Gasturbinen, sowie einem oder mehreren davon angetriebenen Luftkompressoren, da- dureh gekennzeichnet, dass die Luft in kom primiertem Zustand vor und nach Beendi gung ihrer Kompression oder nur nach Been digung ihrer Kompression durch Wasser ge kühlt wird, wobei oder worauf das Kühl- wasser oder der daraus gebildete Dampf in die Luft eingeführt wird, PATENT CLAIM: Gas turbine system with one or more gas turbines, as well as one or more air compressors driven by them, characterized in that the compressed air is cooled by water before and after the end of its compression or only after its compression has ended where or whereupon the cooling water or the steam formed from it is introduced into the air, und dass das da durch gebildete Gemisch in einem Regenera- tor durch die Abgase der Turbine bezw. Tur binen wieder erwärmt wird, worauf das Ge- ini.sch in eine Verbrennungskammer geleitet wird, von der aus das Treibmittel der Turbine bezw. den Turbinen zugeführt wird. UNTERANSPRtrCHE 1. Gasturbinenanlage nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Expan sion des erhitzten Treibmittels in in Reihe geschalteten Turbinen oder Turbinengrup pen erfolgt. and that the mixture formed there through in a regenerator by the exhaust gases of the turbine BEZW. Turbines are heated again, whereupon the Ge ini.sch is passed into a combustion chamber, from which the propellant of the turbine BEZW. is fed to the turbines. SUB-CLAIM 1. Gas turbine system according to claim, characterized in that the expansion of the heated propellant takes place in series-connected turbines or turbine groups. 2. Gasturbinenanlage nach Patentanspruch und Unteranspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, dass die Luft wenigstens annä hernd adiabatisch verdichtet wird. 3. Gasturbinenanlage nach Patentanspruch und Unteranspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, .dass zwischen den Turbinen oder Turbinengruppen eine Wiedererwärmung durch innere "Verbrennung vorgenommen wird. 2. Gas turbine plant according to claim and dependent claim 1, characterized in that the air is compressed at least approximately adiabatically. 3. Gas turbine system according to claim and dependent claim 1, characterized in that. That between the turbines or turbine groups, reheating is carried out by internal "combustion. 4. Gasturbinenanlage nach Patentanspruch und Unteransprüchen 1 und 3, dadurch ge kennzeichnet, dass hinter den hinsichtlich der Treibmittelzuführung parallel geschal teten Turbinen weitere in Reihe geschal tete Turbinen angeordnet sind. 5. Gasturbinenanlage nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Expan sion in einstufigen parallel geschalteten Turbinen erfolgt. 4. Gas turbine system according to claim and dependent claims 1 and 3, characterized in that behind the turbines connected in parallel with regard to the propellant supply, further turbines connected in series are arranged. 5. Gas turbine system according to claim, characterized in that the expansion takes place in single-stage turbines connected in parallel. G. Gasturbinenanlage nach Patentanspruch, ,dadurch gekennzeichnet, dass .die Kompres sion der Luft und die Wassereinspritzung so bemessen .sind, dass die gesamte ein gespritzte Wa.ssermeng.e durch die kom primierte Luft vor dem Regenerator voll ständig verdampft wird. 7. Gasturbinenanlage nach Patentanspruch, ,dadurch gekennzeichnet, dass .die Luft während ihrer Verdichtung im Kompres sor durch Oberflächenkühlung mit Wasser gekühlt wird. G. Gas turbine plant according to patent claim, characterized in that .the compression of the air and the water injection are dimensioned so that the entire amount of water injected is completely evaporated by the compressed air upstream of the regenerator. 7. Gas turbine plant according to claim, characterized in that .the air is cooled by surface cooling with water during its compression in the compressor. 8. Gasturbinenanla.ge nach Patentanspruch, ,dadurch gekennzeichnet, dass zwei in Reihe geschaltete Regeneriervorrichtungen vorhanden sind, von denen die erste mit den heissesten Abgasen arbeitet und zum Regenerieren der Luft-Dampfmischung dient, während die zweite mit kühleren Abgasen arbeitet und zur Vorwärmung des in die Luft einzuführenden Kühlwas sers dient. . 8. Gasturbinenanla.ge according to claim, characterized in that two series-connected regeneration devices are available, of which the first works with the hottest exhaust gases and is used to regenerate the air-steam mixture, while the second works with cooler exhaust gases and to preheat the is used to introduce cooling water into the air. .
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE761854C (en) * 1941-11-08 1953-05-18 Paul H Dr-Ing Mueller Internal combustion turbine plant
DE898099C (en) * 1944-02-20 1953-11-26 Maschf Augsburg Nuernberg Ag Method for operating constant pressure gas turbine systems with intermediate heating of the working medium

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