Verfahren zum Betrieb einer Gastnrbinenanlage. Gasturbinenanlagen, die nach dem Gleich druck- oder allenfalls auch nach dem Gleich volumenverfahren arbeiten, benötigen einen Brenner, durch welchen der Brennstoff (Gas, Ö1, Kohlenstaub) dem Arbeitsgas zugeführt wird. Die für eine richtige Verbrennung er forderliche Gastemperatur ist aber immer zu hoch für die Turbinenbeschaufelung. Eine Kühlung der Verbrennungsprodukte ist daher unerlässlich. Es ist schon vorgeschlagen wor den, eine solche Kühlung durch Zumischen von verhältnismässig kühler Luft zu bewerk stelligen. Ein solches Verfahren bedingt aber die Trennung des Luftstromes in zwei Teile.
Der erste und meist kleinste Teil dient als Verbrennungsluft und wird unmittelbar dem Brenner zugeführt. Der andere und grössere Teil wird in einem dem Brenner nachge schalteten Mischraum den Verbrennungsgasen zugemischt. Das Gemisch hat dann eine für die Rohrleitung und die Turbine noch zu lässige Temperatur.
Es ist ferner bekannt, den Widerstand, welchen die Brennluft im Brennraum zu über- winden hat, durch einen besonderen Kom pressor, oder durch eine eigene Zusatzstufe am Kompressor zu erzeugen. Die vorliegende Erfindung bezweckt nun, einen eigenen Kom pressor für die Brennluft zu vermeiden. Um dieses zu erreichen, werden erfindungsgemäss nach gemeinsamer Förderung in einem Ge bläse Verbrennungsluft und Kühlluft getrennt geführt, wobei der Druckabfall der Verbren nungsluft durch einen künstlich erzeugten, äquivalenten Druckabfall der Kühlluft auf recht erhalten wird.
Ausser dem Druckabfall im Brennraum können zusätzliche Druckabfälle der Brennluft auf folgende Weise entstehen: 1. dadurch, dass zur Zerstäubung des Brenn stoffes und seiner guten Mischung mit der Verbrennungsluft eine erhebliche Luftge schwindigkeit nötig ist; 2. dadurch, dass vor den Brenner Vor wärmer zur Erhitzung der Verbrennungsluft geschaltet werden, und 3. dadurch, dass im Falle von Staubfeue rungen die Verbrennungsluft durch die Mühle geleitet wird.
Da es zweckmässig erscheint, den Druck unterschied zwischen beiden Luftmengen auf möglichst einfachem Wege zu erzeugen, kann in der Kühlluftleitung ein Drosselorgan ein geschaltet werden, welches die Funktion eines Druckminderers für die betreffenden Luft mengen übernimmt. Das Drosselorgan kann als eine einfache Verengung der Luftleitung ausgebildet werden; für gewisse Anlagen wird es zweckmässig sein, ein regelbares Drossel organ vorzusehen (Schieber, Drosselklappe, Ventil). Es wird im letzteren Falle auch zweckmässig sein, das Drosselorgan in Ab hängigkeit von der Belastung zu steuern, damit z. B. Geschwindigkeit und Menge der Verbrennungsluft immer genau der Brenn stoffmenge angepasst werden.
In den meisten Gasturbinenanlagen ist zwischen Gebläse und Brennraum ein Lufterhitzer eingeschaltet. Ein solcher Apparat ist zur Erhaltung einer guten Gesamtwirtschaftlichkeit meist mit einem ver hältnismässig grossen Druckverlust behaftet. Mit Vorteil wird man gerade diesen Druck verlust gewissermassen nutzbringend für die Drosselung der Kühlluft verwenden, indem man zum Beispiel die Kühlluft durch den Er hitzer leitet und die Verbrennungsluft uri erhitzt lässt, oder durch Verwendung von zwei Erhitzern, einen mit grossem Widerstand für die Kühlluft, den andern mit kleinerem Wider stand für die Verbrennungsluft.
Mit einer solchen Anordnung kann auch noch die Ver wendung eines festen oder regelbaren Drossel- organes verbunden werden.
Die beiliegende schematische Zeichnung zeigt Beispiele, wie das Verfahren gemäss der Erfindung sich durchführen lässt.
In Fig. 1 stellt 1 die Gasturbine dar, welche das Gebläse 2 antreibt. Die Luft wird dem Brenner 3 und dem Mischraum 4 in zwei getrennten Strömen zugeführt, indem die Verbrennungsluft durch die Leitung 5 und die Kühlluft durch die Leitung 6 geleitet werden. Letztere ist mit einem Drosselorgan 7 versehen zwecks Herabsetzung des Druckes im Raum 4.
Gegebenenfalls erhalten nach Fig. 2 die Leitungen 5 und 6 Lufterhitzer 8 und 9; ihre Widerstände werden derart ge- wählt, dass der gewünschte Druckunterschied ohne besondere Drosselung entsteht. Es kann auch ein gemeinsamer Erhitzer in der gemein samen Luftleitung 10 unter Verwendung des Drosselorganes 7 vorhanden sein.
In Fig. 3 ist ein Teil einer Gasturbinen anlage dargestellt, die nach dem Wärme druckverfahren arbeitet. Die Luft wird aus dem konstanten Volumen 11 durch eine Lei tung 12 einem Umlaufgebläse 13 zugeführt. Nach dein Gebläse werden wie in Fig. 1 Verbrennungsluft und Kühlluft getrennt dem Brenner 3 und Mischraum 4 durch die Lei tungen 5 und 6 zugeführt. Die Gase strömen darin durch eine Leitung 15 dem konstanten Volumen 11 wieder zu.
Gegebenenfalls wird ein Lufterhitzer in der Leitung 6 eingesehal- tet, oder es -erden zwei Lufterhitzer für die getrennte Erwärmung der Verbrennungs- und Kühlluftrnengen in den Leitungen 5 und 6 eingesehaltet (Fig. 4).
Der künstlich erzeugte Druckabfall der Kühlluft wird nur) nutzbringend verwendet, indem entweder die Kühlluft durch einen Apparat geführt wird, der einem in der An lage selber oder anderswo nutzbringenden Zweck dient und mit einem Druckabfall be haftet ist, oder indem der Druckabfall un mittelbar zur Erzeugung mechanischer Arbeit, zum Beispiel in mindestens einem Expansions rad, herangezogen wird. Dieses Expansions rad kann für der) Antrieb von Hilfsbetrieben sorgen, oder unmittelbar einen Teil der Ver brennungsturbine bilden. Als Apparat, wel cher mit Druckabfall behaftet ist und zugleich für die Anlage von Nutzen ist, kommt, wie oben beschrieben, insbesondere ein Wärme austauscher in Frage.
Procedure for the operation of a hospitality facility. Gas turbine systems that work according to the constant pressure or possibly also according to the constant volume method require a burner through which the fuel (gas, oil, coal dust) is fed to the working gas. The gas temperature required for correct combustion is always too high for the turbine blading. Cooling the combustion products is therefore essential. It has already been proposed that such cooling be accomplished by mixing in relatively cool air. However, such a process requires the air flow to be separated into two parts.
The first and usually the smallest part serves as combustion air and is fed directly to the burner. The other and larger part is mixed with the combustion gases in a mixing chamber downstream of the burner. The mixture then has a temperature that is still permissible for the pipeline and the turbine.
It is also known that the resistance which the combustion air has to overcome in the combustion chamber can be generated by a special compressor or by a separate additional stage on the compressor. The present invention now aims to avoid a separate Kom compressor for the combustion air. To achieve this, according to the invention, after joint promotion in a Ge blower, combustion air and cooling air are passed separately, the pressure drop of the combustion air being maintained by an artificially generated, equivalent pressure drop in the cooling air.
In addition to the pressure drop in the combustion chamber, additional pressure drops in the combustion air can occur in the following way: 1. In that a considerable Luftge speed is necessary to atomize the fuel and mix it well with the combustion air; 2. in that in front of the burner before warmer to heat the combustion air are switched, and 3. in that in the case of dust fires ments the combustion air is passed through the mill.
Since it appears expedient to generate the pressure difference between the two air quantities in the simplest possible way, a throttle element can be switched in the cooling air line, which takes on the function of a pressure reducer for the air quantities concerned. The throttle device can be designed as a simple narrowing of the air line; For certain systems, it will be useful to provide an adjustable throttle organ (slide, throttle valve, valve). It will also be useful in the latter case to control the throttle device in dependence on the load so that, for. B. The speed and amount of combustion air can always be precisely adapted to the amount of fuel.
In most gas turbine systems, an air heater is connected between the fan and the combustion chamber. In order to maintain a good overall economy, such an apparatus is usually subject to a relatively large pressure loss. It is advantageous to use precisely this pressure loss to a certain extent usefully for throttling the cooling air, for example by passing the cooling air through the heater and letting the combustion air be heated, or by using two heaters, one with high resistance for the cooling air, the other with less resistance was for the combustion air.
The use of a fixed or controllable throttle element can also be combined with such an arrangement.
The attached schematic drawing shows examples of how the method according to the invention can be carried out.
In FIG. 1, 1 represents the gas turbine which drives the fan 2. The air is fed to the burner 3 and the mixing chamber 4 in two separate streams in that the combustion air is passed through the line 5 and the cooling air is passed through the line 6. The latter is provided with a throttle element 7 for the purpose of reducing the pressure in space 4.
If necessary, the lines 5 and 6 receive air heaters 8 and 9 according to FIG. 2; their resistances are chosen in such a way that the desired pressure difference arises without any special throttling. There may also be a common heater in the common air line 10 using the throttle element 7.
In Fig. 3, part of a gas turbine system is shown, which works according to the heat printing process. The air is fed from the constant volume 11 through a device 12 to a circulating fan 13. After your fan, as in Fig. 1, combustion air and cooling air are separately fed to the burner 3 and mixing chamber 4 through the lines 5 and 6. The gases flow through a line 15 to the constant volume 11 again.
If necessary, an air heater is installed in the line 6, or two air heaters are installed in the lines 5 and 6 for the separate heating of the combustion air and cooling air (FIG. 4).
The artificially generated pressure drop in the cooling air is only used profitably, either by passing the cooling air through an apparatus that serves a useful purpose in the plant itself or elsewhere and is subject to a pressure drop, or by the pressure drop being directly generated mechanical work, for example in at least one expansion wheel, is used. This expansion wheel can provide for the) drive of auxiliaries, or directly form part of the combustion turbine. As an apparatus which is subject to a pressure drop and which is also useful for the system, a heat exchanger is particularly suitable, as described above.