Gaserhitzer mit Einrichtung zum Konstanthalten der Iffeihgasendtemperatur. Bei Gasturbinenanlagen mit äusserer Ver- brennung ist die Brennstoffwärme in einem Gaserhitzer an das Arbeitsmittel zu über tragen.
Da derartige Gaserhitzer unter sehr hohen Betriebstemperaturen zu arbeiten ha- ber, sind selbst hochwertige Werkstoffe des Gas rhitzers bis zu ihrer äussersten Grenze bea @prucht und damit gegen nur geringe L'berzemperaturen sehr empfindlich.
Die Erfindung bezweckt, die Heissgas- temperatur auf einen stets gleichbleibenden Wert zu regeln, um damit die Betriebssicher heit des Gaserhitzers zu gewährleisten. Er reicht wird dies dadurch, dass eine einen Heiz flächenteil !des Gaserhitzers umgehende Lei tung vorgesehen ist,, deren Durchflussmengo in Abhängigkeit von der Heissgasendtempe-ra- tur :
geregelt wird, wobei die Umgehungslei- tung einen Heizflächenteil umgeht, in dem noch nicht die Heiss gasendtemperatur erreicht wird. An Hand der Zeichnung wird die Erfindung beispielsweise erläutert.
Gas- erhitzer für die vorliegenden Zwecke wei sen fast ausschliesslich eine Strahlungs- heizfläche auf, der nur eine kleine Berüh rungsheizfläche nachgeschaltet ist.
Fig. 1 stellt das Schema eines derartigen Gaserhit- zers dar, wobei 1 die Brennkammer, 2 die Strahlungsheizfläche,
3 die nachgeschaltete Berührungsheizfläche und 4 den Luftvor- wärmer bezeichnen. Fig. 2 zeigt das stark vereinfachte Schema der Ileizflächenanord- nung bei Hintereinanderschaltung der Strah lungsheizfläche 2 und der Berührungsheiz fläche 3. Da die Wärme fast ausschliesslich .durch .Strahlung übertragen wird, besitzt der Gaserhitzer eine fallende Charakteristik, d. h.
die erzeugte Heissgastemperatur nimmt mit steigender Belastung des Erhitzers ab (Fig.3).
Gemäss Fig. 2 ist nun eine .den Strah- lungsteil 2 umgehende Leitung 5 vorgesehen, durch die ein Teil der zu erhitzenden Gase strömen und damit die Eintrittstemperatur in die Berührungsheizfläche 3 herabgesetzt werden kann.
Durch Steuerung des Umge- $ungsventils 6 kann die durchfliessende Menge leicht so geregelt werden, dass die Aus trittstemperatur in der Leitung 7 bei keinem Betriebszustand den vorgesehenen Höchstwert überschreitet, wodurch Überbeanspruchungen des Werkstoffes vermieden werden.
Bei einer gemäss Fig. 3 vorliegenden Heissgascharakte- ristik ergibt sich durch die gewählte Rege lungsart der grosse Vorteil, .dass bei Teillast -verhältnismässig grosse Mengen durch die Umgehungsleitung 5 strömen, während bei steigender Belastung das Ventil 6 immer mehr geschlossen wird und schliesslich die gesamte Gasmenge durch den Strahlungsteil 2 strömt. Der .Strahlungsteil 2, der vorwie gend bei hoher Last. gefährdet ist, erhält hierdurch eine sehr wirksame zusätzliche Kühlung, die ihn vor Zerstörung schützt.
Durch die gewählte Bauart wird also erreicht, dass sauwohl .die Strahlun.gs- als auch die Berührungserhitzerheizfläche wirksam vor Übertemperatur geschützt werden, unter Gleichhaltun;. der Heissgasaustrittstempera- tur bei allen Belastungszuständen. Gemäss Fig. 2 erfolgt die Steuerung des Ventils 6 durch den in die Leitung 7 einge bauten Thermostaten B.
Gas heater with device to keep the final gas temperature constant. In gas turbine systems with external combustion, the fuel heat is to be transferred to the working fluid in a gas heater.
Since such gas heaters have to work at very high operating temperatures, even high-quality materials for the gas heater are stressed to their extreme limit and are therefore very sensitive to only slight excess temperatures.
The invention aims to regulate the hot gas temperature to a constant value in order to ensure the operational safety of the gas heater. This is achieved by the fact that a line is provided which bypasses a heating surface part of the gas heater, the flow rate of which depends on the final hot gas temperature:
is regulated, the bypass line bypassing a part of the heating surface in which the final hot gas temperature has not yet been reached. The invention is explained, for example, with reference to the drawing.
Gas heaters for the present purposes almost exclusively have a radiant heating surface, which is only followed by a small contact heating surface.
Fig. 1 shows the scheme of such a gas heater, where 1 the combustion chamber, 2 the radiant heating surface,
3 designates the downstream contact heating surface and 4 the air preheater. 2 shows the greatly simplified scheme of the heating surface arrangement when the radiant heating surface 2 and the contact heating surface 3 are connected one behind the other. H.
the hot gas temperature generated decreases as the load on the heater increases (Fig. 3).
According to FIG. 2, a line 5 bypassing the radiation part 2 is now provided, through which some of the gases to be heated can flow and thus the inlet temperature into the contact heating surface 3 can be reduced.
By controlling the bypass valve 6, the amount flowing through can easily be regulated so that the outlet temperature in the line 7 does not exceed the intended maximum value in any operating state, thereby avoiding overstressing of the material.
In the case of a hot gas characteristic according to FIG. 3, the type of control selected has the great advantage that at part load, relatively large quantities flow through the bypass line 5, while with increasing load the valve 6 is closed more and more and finally the whole Amount of gas flows through the radiation part 2. The .Strahlungteil 2, which predominantly at high load. is endangered, receives a very effective additional cooling that protects it from destruction.
The selected design ensures that the radiant heating surface as well as the contact heater surface are effectively protected from excess temperature, while maintaining the same level. the hot gas outlet temperature under all load conditions. According to FIG. 2, the valve 6 is controlled by the thermostat B built into the line 7.